لیزر اگزایمر (Excimer Laser)، در فیزیک (Physics)
انواع لیزرها (Laser) را در آموزش زیر شرح دادیم :
لیزر اگزایمر (Excimer Laser) :
Excimer Laser نوعی لیزر گازی پالسی است که در محدوده فرابنفش (UV) کار می کند. نام Excimer از "excited dimer" (دایمر برانگیخته) گرفته شده است، اگرچه محیط بهره معمولا یک مولکول ناپایدار از یک گاز نجیب و یک هالوژن (مثل ArF، KrF، XeCl) است که به آنها اگزایپلکس (exciplex) نیز می گویند. این لیزرها پالس های پرتوان با عرض چند نانوثانیه تولید می کنند و بازده نسبتا خوبی (حدود ۱-۴٪) برای لیزرهای گازی دارند. طول موج های مهم: ArF در ۱۹۳ نانومتر، KrF در ۲۴۸ نانومتر، XeCl در ۳۰۸ نانومتر، XeF در ۳۵۱ نانومتر.
مکانیزم عملکرد: در تخلیه الکتریکی سریع یا پرتو الکترونی، اتم های گاز نجیب (مانند Kr) برانگیخته شده و با مولکول های هالوژن (مانند F₂) واکنش داده و مولکول های برانگیخته KrF* را تشکیل می دهند. این مولکول ها فقط در حالت برانگیخته پایدار هستند و در حالت پایه به سرعت تجزیه می شوند (ناپایدار). بنابراین، وارونی جمعیت به طور خودبه خود ایجاد می شود (چون تراز پایه خالی است). گسیل القایی بین حالت برانگیخته و حالت پایه ناپایدار منجر به تولید نور فرابنفش می شود. مولکول پس از گسیل، فورا به اتم های سازنده تجزیه می شود و برای چرخه بعدی آماده می شود.
مهم ترین کاربرد لیزر اگزایمر در جراحی چشم (لیزیک - LASIK) با ArF در ۱۹۳ نانومتر است. این طول موج توسط بافت قرنیه جذب شده و برش بسیار دقیقی با حداقل آسیب حرارتی ایجاد می کند. در صنعت میکروالکترونیک، برای فوتولیتوگرافی (چاپ نوری) در ساخت تراشه های نیمه هادی (به ویژه KrF و ArF) استفاده می شود. در تحقیقات علمی، برای برهم کنش لیزر-ماده، طیف سنجی، و تولید پلاسما کاربرد دارد. در پزشکی، برای آنژیوپلاستی عروق و درمان برخی ضایعات پوستی نیز استفاده می شود.
چالش های لیزر اگزایمر شامل نیاز به گازهای خورنده (هالوژن ها) که تجهیزات را تخریب می کنند، طول عمر محدود گاز و الکترودها، و نیاز به خنک کاری و تهویه مناسب است. همچنین پهنای خط طیفی آنها نسبتا پهن است (مگر با المان های خط باریک کن برای لیتوگرافی). با ظهور لیزرهای حالت جامد فرابنفش (مانند هارمونیک سوم Nd:YAG و لیزرهای فیبری) و لیزرهای نیمه هادی فرابنفش، کاربردهای صنعتی لیزر اگزایمر در لیتوگرافی با چالش مواجه شده است، اما هنوز در کاربردهای پزشکی و برخی تحقیقات غالب هستند. لیزر اگزایمر نقش کلیدی در انقلاب بینایی سنجی و میکروالکترونیک داشته است.
