Excimerlaser
Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Een excimerlaser of excimeerlaser is een gepulste ultraviolet laser die werkt op basis van excimeren. Een excimeer - of juister gezegd een exciplex - is een kortlevende verbinding tussen twee edelgassen (excimeer, Engels: excited dimer) of tussen een edelgas en een halogeen (exciplex, Engels excited complex). Edelgassen gelden als chemisch inert, maar toch werd gevonden, dat dimeren zoals Ar2 konden bestaan. Ze hebben wel een korte levensduur en vervallen met uitzending van een ultraviolet foton. Nog later werden dan exciplexen gevonden zoals KrF waarbij een edelgas bindt aan een halogeen. Ook hier is de levensduur kort en vervalt het exciplex met uitzending van een ultraviolet foton. Om aan te geven dat het edelgas aangeslagen is en dat het exciplex maar kort leeft, noteert met dit dikwijls met een sterretje: Kr*F. De uitgezonden fotonen liggen in het ultraviolet. Met een dwarse, elektrische pulsontlading in een mengsel van kryptongas en fluorgas vormen zich Kr*F exciplexen. Spontane emissie van een foton door verval van een exciplex geeft gestimuleerde emissie in de andere exciplexen en zo ontstaat een laserpuls van ultraviolet licht.
[bewerk] Soorten
Hoewel de dimeren eerst gevonden werden, vinden in praktijk alleen exciplexen toepassing omdat die efficiënter werken. Het gaat dus telkens om een zwaarder edelgas, dus argon, krypton, of xenon met erbij gemengd een licht halogeen, hetzij fluor F2, hetzij waterstofchloride HCl. Lichtere edelgassen zoals helium of neon en zwaardere halogenen zoals broom of jodium vormen geen exciplexen. Daarom wordt helium toegepast om het eigenlijke gasmengsel in op te lossen. De lasers zijn dus:
- argonfluoride Ar*F 193 nm
- kryptonfluoride Kr*F 248 nm
- xenonfluoride Xe*F
- argonchloride Ar*Cl
- kryptonchloride Kr*Cl
- xenonchloride Xe*Cl
[bewerk] Toepassingen
Een belangrijke toepassing van excimerlasers is in de oogheelkunde, met name ablatie van het hoornvlies om bijziendheid te corrigeren: laserkeratotomie. De golflengte van het ultraviolet is gewenst om zo goed mogelijk te ablateren.
Een andere belangrijke toepassing van excimerlaser is te vinden in de halfgeleiderindustrie, met name om fotoresist te belichten met fijne structuren om er geïntegreerde schakelingen zoals voor processors of geheugens mee te maken. De golflengte in het ultraviolet is gewenst om fotoresist te belichten en ook om fijne structuren te maken: hoe kleiner de golflengte, hoe fijner structuren mogelijk zijn, vanwege de diffractie. Het groot voordeel van de excimerlaser ten opzichte van eerder gebruikte ultraviolet-lampen is, dat de golflengte niet breed uitspreidt, maar nauw blijft: monochromatisch. Dit maakt fijnere structuren mogelijk, omdat chromatische aberratie geen rol speelt.
[bewerk] Veiligheid
Excimerlasers stralen ultraviolet, dus onzichtbaar licht uit. Er zijn dus maatregelen vereist ter bescherming van ogen en huid. Fluorgas en chloorgas tasten de longen aan. Er zijn dus maatregelen vereist om lekken te voorkomen en om de uitstoot van die gassen in het milieu te voorkomen.
