Laser Excimer pour la correction de la vue. Lasers à excimère: appareil, application en médecine. Laser Excimer en dermatologie

LASER EXCIMER

LASER EXCIMER

- laser à gaz, travail sur les transitions électroniques de molécules excimères (molécules qui n'existent que dans des états électroniquement excités). Dépendance potentielle l'énergie d'interaction des atomes d'excimère, qui est à l'état électronique fondamental, à partir de la distance internucléaire est une fonction décroissante monotone, qui correspond à la répulsion des noyaux. Pour un électron excité, qui est le niveau supérieur de la transition laser, cette dépendance a un minimum, qui détermine la possibilité de l'existence de l'excimère lui-même (Fig.). La durée de vie d'une molécule excimère excitée est limitée

Dépendance de l'énergie de la molécule d'escimère à la distance R entre ses atomes constitutifs X et Y; la courbe supérieure correspond au niveau laser supérieur, la courbe inférieure correspond au niveau laser inférieur. Les valeurs correspondent au centre de la ligne de gain du milieu actif, ses bords rouge et violet. chronométrer son rayonnement. pourriture. Depuis le plus bas. état de la transition laser dans E. l. se vide du fait de la diffusion des atomes de la molécule d'excimère, caractéristique dont (10 -13-10-12 s) est bien inférieur au temps de rayonnement. sommet de la dévastation, l'état de la transition laser, contenant des molécules d'excimère, est environnement actif avec amplification aux transitions entre la liaison excitée et les principaux termes de diffusion d'une molécule d'excimère.

La base du milieu actif E. l. sont généralement des molécules d'excimères diatomiques - des composés à courte durée de vie d'atomes de gaz inerte les uns avec les autres, avec des halogènes ou avec de l'oxygène. Longueur de rayonnement E. l. se situe dans la région visible ou proche UV du spectre. La largeur de la ligne d'amplification de la transition laser E. l. est anormalement grand, ce qui est associé au caractère de diffusion du terme de transition inférieur. Les valeurs caractéristiques des paramètres des transitions laser pour les naibs, qui étaient répandues par E. l. sont présentés dans le tableau.

Paramètres du laser Excimer

Paramètres optimaux du milieu actif E. l. correspondent aux conditions optimales pour la formation des molécules d'excimères. Naib, les conditions favorables à la formation de dimères de gaz inertes correspondent à la plage de pression de 10 à 30 atm, lorsque de telles molécules sont formées de manière intensive en triple collisions avec la participation d'atomes excités:

À des pressions aussi élevées, le plus eff. le procédé d'introduction de l'énergie de pompage dans le milieu actif du laser est associé à la transmission d'un faisceau d'électrons rapides à travers le gaz, qui perdent de l'énergie préim. sur l'ionisation des atomes de gaz. Conversion d'ions atomiques en ions moléculaires et ensuite en ions moléculaires dissociatifs accompagné de la formation d'atomes excités d'un gaz inerte, offrent la possibilité d'eff. conversion de l'énergie d'un faisceau d'électrons rapides en énergie de molécules excimères Les lasers dimères à gaz rares sont caractérisés par ~ 1%. Principale l'inconvénient de ce type de lasers est la valeur extrêmement élevée des battements. entrée d'énergie de seuil, qui est associée à la petite longueur d'onde de la transition laser et, par conséquent, à la largeur de la ligne de gain. Ceci impose des exigences élevées sur les caractéristiques du faisceau d'électrons utilisé comme source de pompage laser, et limite l'énergie de sortie du rayonnement laser au niveau de fractions de J (par impulsion) à une fréquence de répétition des impulsions ne dépassant pas plusieurs. Hz. Une nouvelle augmentation des caractéristiques de sortie des lasers à base de dimères de gaz rares dépend du développement de la technologie des accélérateurs d'électrons avec une durée d'impulsion de faisceau d'électrons de l'ordre de quelques dizaines de ns et une énergie de faisceau de ~ kJ.

E. 1. Se distinguent par des caractéristiques de sortie nettement plus élevées. sur les monohalogénures de gaz inertes RX *, où X est un halogène. Les molécules de ce type sont efficacement formées lors de collisions par paires, par exemple.

Ces procédés se déroulent avec une intensité suffisante même à des pressions de l'ordre de la pression atmosphérique; par conséquent, le problème de l'introduction d'énergie dans le milieu actif de tels lasers est techniquement beaucoup moins compliqué que dans le cas des lasers à base de dimères de gaz inerte. Environnement actif E. l. sur les monohalogénures de gaz inertes se compose d'un ou plusieurs. des gaz inertes à une pression de l'ordre de la pression atmosphérique et une certaine quantité (~ 10 -2 atm) ha-molécules halogénées. Pour exciter le laser, soit un faisceau d'électrons rapides, soit un faisceau électrique pulsé est utilisé. décharge. Lorsqu'un faisceau d'électrons rapides est utilisé, le rayonnement laser de sortie atteint des valeurs de ~ 10 3 J avec un rendement de plusieurs. pourcentage et taux de répétition des impulsions bien en dessous de 1 Hz. Dans le cas d'utilisation électrique. de la décharge, l'énergie de sortie du rayonnement laser dans une impulsion ne dépasse pas des fractions de J, ce qui est associé à la difficulté de former une décharge homogène sur le volume dans un volume à atm. pression en un temps de ~ 10 ns. Cependant, lors de l'utilisation électrique. décharge, une fréquence de répétition d'impulsion élevée (jusqu'à plusieurs kHz) est obtenue, ce qui ouvre les possibilités d'une large utilisation pratique. utilisant des lasers de ce type. Naib. répandu chez E. l. obtenu sur XeCl, ce qui est dû à la relative facilité de mise en œuvre du fonctionnement en mode fréquence de répétition des impulsions élevée. Cp. la puissance de ce laser atteint 1 kW.

Avec une énergie élevée. caractéristiques d'une caractéristique intéressante importante de E. l. est une valeur extrêmement élevée de la largeur de ligne du gain de transition active (tableau). Cela ouvre la possibilité de créer des lasers UV et visible de haute puissance avec un réglage régulier de la longueur d'onde dans une plage spectrale assez large. Ce problème est résolu à l'aide d'un circuit d'excitation laser à injection qui comprend un générateur de rayonnement laser de faible puissance avec une longueur d'onde accordable dans la largeur de la ligne d'amplification du milieu actif du faisceau d'électrons, et un amplificateur large bande. Ce schéma permet d'obtenir un laser avec une largeur de trait de ~ 10 -3 HM, accordable en longueur d'onde dans la gamme d'une largeur de ~ 10 HM et plus.

E. l. largement utilisé en raison de leur haute énergie. caractéristiques, longueur d'onde courte et possibilité de son réglage en douceur dans une plage assez large Des électrons monopulse de haute puissance excités par des faisceaux d'électrons sont utilisés dans des installations d'étude du chauffage laser de cibles afin de réaliser des réactions thermonucléaires (par exemple, un laser KrF avec HM, énergie de sortie par impulsion jusqu'à 100 kJ, durée d'impulsion ~ 1 nsec). Les lasers à taux de répétition d'impulsions élevé, excités par une décharge de gaz pulsée, sont utilisés dans la technologie. à des fins de traitement de produits microélectroniques, en médecine, dans des expériences sur la séparation isotopique laser, lors de la sonde de l'atmosphère pour contrôler sa pollution, en photochimie et dans des expériences. la physique comme source intense de monochromatique. rayonnement de la gamme UV ou visible.

Lit.: Excimer Lasers, éd. C. Rhodes, trad. de l'anglais, M., 1981; Eletsky A. V .. Smirnov BM, Processus physiques dans les lasers à gaz, M .. 1985. A.V. Yeletsky.

Encyclopédie physique. En 5 volumes. - M.: Encyclopédie soviétique. Rédacteur en chef A.M. Prokhorov. 1988 .

Voyez ce que "EXCIMER LASER" est dans d'autres dictionnaires:

Le laser Excimer est un type de laser à gaz ultraviolet largement utilisé dans la chirurgie oculaire (correction de la vue au laser) et la fabrication de semi-conducteurs. Le terme excimer (dimère excité en anglais) signifie un dimère excité et ... ... Wikipedia

laser excimer - Laser à gaz dans lequel un milieu actif laser sous forme d'un composé instable d'ions est créé dans une décharge gazeuse sous pompage électrique. [GOST 15093 90] Thèmes équipement laser EN laser excimer ... Guide du traducteur technique

laser excimer - eksimerinis lazeris statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. laser excimer vok. Laser Excimer, m rus. laser excimer, m pranc. laser à excimères, m ... Radioelektronikos terminų žodynas

Ce terme a d'autres significations, voir Laser (homonymie). Laser (laboratoire de la NASA) ... Wikipedia

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- (abréviation de Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) un appareil qui vous permet d'obtenir un faisceau de lumière très mince avec une forte concentration d'énergie. En pratique chirurgicale, le laser est utilisé pour les opérations, ... ... Termes médicaux

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Alimenté par des transitions électroniques de molécules excimères (molécules qui n'existent que dans des états électroniquement excités). Dépendance potentielle l'énergie d'interaction des atomes d'une molécule d'excimère à l'état électronique fondamental, à partir de la distance internucléaire est une fonction décroissante monotone, qui correspond à la répulsion des noyaux. Pour un état électronique excité, qui est le niveau supérieur de la transition laser, une telle dépendance a un minimum, qui détermine la possibilité de l'existence de la molécule excimère elle-même (Fig.). La durée de vie d'une molécule d'excimère excitée est limitée

Dépendance de l'énergie d'une molécule d'escimère à la distance R entre ses atomes constitutifs X et Y; la courbe supérieure correspond au niveau laser supérieur, la courbe inférieure correspond au niveau laser inférieur. Les valeurs correspondent au centre de la ligne de gain du milieu actif, ses bords rouge et violet. chronométrer son rayonnement. pourriture. Depuis le plus bas. état de la transition laser dans E. l. est vidé du fait de la diffusion des atomes de la molécule d'excimère dont le temps caractéristique (10 -13-10-12 s) est bien inférieur au temps de rayonnement. sommet de la dévastation, états de transition laser, un gaz contenant des molécules d'excimère est environnement actif avec amplification aux transitions entre la liaison excitée et les principaux termes de diffusion d'une molécule d'excimère.

La base du milieu actif E. l. sont généralement des molécules d'excimères diatomiques - des composés à courte durée de vie d'atomes de gaz inerte entre eux, avec des halogènes ou avec de l'oxygène. Longueur d'onde de rayonnement E. l. se situe dans la région visible ou proche UV du spectre. La largeur de la ligne d'amplification de la transition laser E. l. est anormalement grand, ce qui est associé au caractère de diffusion du terme de transition inférieur. Les valeurs caractéristiques des paramètres des transitions laser pour les naibs, qui étaient répandues par E. sont présentés dans le tableau.

Paramètres du laser Excimer

Paramètres optimaux du milieu actif E. l. correspondent aux conditions optimales pour la formation des molécules d'excimères. Naib, les conditions favorables à la formation de dimères de gaz inerte correspondent à une plage de pression de 10 à 30 atm, lorsque de telles molécules sont formées de manière intensive en triple collisions avec la participation d'atomes excités:

À des pressions aussi élevées, le plus eff. le procédé d'introduction de l'énergie de pompage dans le milieu actif du laser est associé à la transmission d'un faisceau d'électrons rapides à travers le gaz, qui perdent de l'énergie préim. sur l'ionisation des atomes de gaz. Conversion d'ions atomiques en ions moléculaires et recombinaison dissociative ultérieure d'ions moléculaires accompagné de la formation d'atomes excités d'un gaz inerte, offrent la possibilité d'eff. convertir l'énergie d'un faisceau d'électrons rapides en énergie de molécules excimères Les lasers dimères à gaz rares se caractérisent par un rendement d'environ 1%. Principale l'inconvénient de ce type de lasers est la valeur extrêmement élevée des battements. entrée d'énergie de seuil, qui est associée à la petite longueur d'onde de la transition laser et, par conséquent, à la largeur de la ligne de gain. Cela impose des exigences élevées sur les caractéristiques du faisceau d'électrons utilisé comme source de pompage laser et limite l'énergie de sortie du rayonnement laser au niveau de fractions de J (par impulsion) à une fréquence de répétition des impulsions ne dépassant pas plusieurs. Hz. Une nouvelle augmentation des caractéristiques de sortie des lasers à base de dimères de gaz rares dépend du développement de la technologie des accélérateurs d'électrons avec une durée d'impulsion de faisceau d'électrons de l'ordre de la dizaine de ns et une énergie de faisceau de ~ kJ.

E. 1. Se distinguent par des caractéristiques de sortie nettement plus élevées. sur les monohalogénures de gaz inerte RX *, où X est un atome d'halogène. Les molécules de ce type sont formées efficacement lors de collisions par paires, par exemple.

Ces procédés se déroulent avec une intensité suffisante même à des pressions de l'ordre de l'atmosphère, par conséquent, le problème de l'introduction d'énergie dans le milieu actif de tels lasers s'avère techniquement beaucoup moins compliqué que dans le cas des lasers à base de dimères de gaz inerte. Environnement actif E. l. sur les monohalogénures de gaz inertes se compose d'un ou plusieurs. des gaz inertes à une pression de l'ordre de la pression atmosphérique et une certaine quantité (~ 10 -2 atm) de molécules halogènes. Pour exciter le laser, soit un faisceau d'électrons rapides, soit un faisceau électrique pulsé est utilisé. décharge. Lors de l'utilisation d'un faisceau d'électrons rapides, l'énergie de sortie du rayonnement laser atteint des valeurs de ~ 10 3 J avec un rendement de plusieurs. pourcentage et taux de répétition des impulsions bien en dessous de 1 Hz. Dans le cas d'utilisation électrique. de la décharge, l'énergie de sortie du rayonnement laser dans une impulsion ne dépasse pas des fractions de J, ce qui est associé à la difficulté de former une décharge homogène sur le volume dans un volume à atm. pression en un temps de ~ 10 ns. Cependant, lors de l'utilisation électrique. décharge, une fréquence de répétition d'impulsion élevée (jusqu'à plusieurs kHz) est obtenue, ce qui ouvre les possibilités d'une large utilisation pratique. utilisant des lasers de ce type. Naib. répandu chez E. l. obtenu un laser XeCl, ce qui est dû à la relative simplicité de réalisation du fonctionnement dans le mode à taux de répétition d'impulsions élevé. Cp. la puissance de sortie de ce laser atteint 1 kW.

Avec une énergie élevée. caractéristiques d'une caractéristique attractive importante d'E. l. est une valeur extrêmement élevée de la largeur de ligne du gain de transition actif (tableau). Cela ouvre la possibilité de créer des lasers de haute puissance dans les gammes UV et visible avec un réglage de longueur d'onde continu dans une gamme spectrale assez large. Ce problème est résolu à l'aide d'un circuit d'excitation laser à injection qui comprend un générateur de rayonnement laser de faible puissance avec une longueur d'onde accordable dans la largeur de la ligne d'amplification du milieu actif du faisceau d'électrons, et un amplificateur large bande. Ce schéma permet d'obtenir un rayonnement laser avec une largeur de ligne de ~ 10 -3 HM, accordable en longueur d'onde dans la gamme de ~ 10 HM et plus.

E. l. largement utilisé en raison de leur haute énergie. caractéristiques, longueur d'onde courte et possibilité de son réglage en douceur dans une plage assez large. Des électrons monopulse de haute puissance excités par des faisceaux d'électrons sont utilisés dans des installations d'étude du chauffage laser de cibles afin de réaliser des réactions thermonucléaires (par exemple, un laser KrF avec HM, une énergie d'impulsion de sortie jusqu'à 100 kJ, une durée d'impulsion de ~ 1 ns). Les lasers à taux de répétition d'impulsions élevé, excités par une décharge de gaz pulsée, sont utilisés dans la technologie. à des fins dans le traitement de produits microélectroniques, en médecine, dans des expériences sur la séparation isotopique laser, dans le sondage de l'atmosphère pour contrôler sa pollution, en photochimie et dans des expériences. la physique comme source intense de monochromatique. rayonnement de la gamme UV ou visible.

Lit.: Excimer Lasers, éd. C. Rhodes, trad. de l'anglais, M., 1981; Eletsky A. V. Smirnov BM, Processus physiques dans les lasers à gaz, M .. 1985. A. V. Yeletsky.

Laser excimère WaveLight EX500

WaveLight EX500 est un appareil laser excimer de dernière génération, dont l'utilisation d'avantages uniques permet d'obtenir les meilleurs indicateurs d'acuité visuelle de la manière la plus confortable et la plus sûre pour le patient.

La fréquence d'impulsion de travail est de 500 Hz, ce qui fait du WaveLight EX500 l'un des systèmes laser excimer les plus rapides au monde. En raison de la vitesse élevée du laser, la cornée n'est pas exposée à des effets thermiques excessifs, ce qui l'empêche de se déshydrater pendant la procédure - en conséquence, la période de récupération après la correction laser est raccourcie et se déroule le plus confortablement possible.

Le nouveau système laser excimer est entièrement intégré au complexe de diagnostic - un serveur unique pour l'équipement de diagnostic et un laser chirurgical permet un transfert de données entièrement automatique, ce qui minimise le facteur humain. Le pachymètre intégré permet un contrôle supplémentaire de la profondeur d'exposition au laser, permettant de mesurer l'épaisseur de la cornée en mode en ligne à toutes les étapes de la chirurgie.

Un système de suivi infrarouge qui surveille le centre de la pupille et est synchronisé avec la source laser elle-même vous permet de déterminer avec précision la zone d'action du laser. Le système de suivi oculaire a un temps de réponse de moins de 3 millisecondes. La fréquence du système de suivi oculaire est de 1050 Hz. Surveiller la position de l'œil au centre de la pupille, au bord de la cornée, l'iris permet de suivre les moindres mouvements oculaires de manière à ne pas affecter la précision de la correction.

Grâce à l'utilisation de technologies de front d'onde optimisées et contrôlées, le risque d'aberrations sphériques est évité et les patients n'ont pratiquement aucun problème associé à une vision crépusculaire et nocturne altérée.

Limites d'application du système laser excimer WaveLight EX500:

• myopie de -0,25 à -14,0 D;
• astigmatisme myope de -0,25 à -6,0 D;
• hypermétropie de +0,25 à +6,0 D;
• astigmatisme hypermétrope de +0,25 à +6,0 D.

Laser IR VISX Star S4

Le laser IR VISXStarS4 diffère considérablement des autres modèles - il permet d'effectuer une correction au laser excimer chez les patients présentant des formes compliquées de myopie, d'hypermétropie et d'aberrations d'ordre supérieur (distorsions).

La nouvelle approche globale mise en œuvre dans le dispositif VISX Star S4 IR permet de garantir la surface cornéenne la plus lissée formée lors de la correction laser, de suivre les éventuels mouvements oculaires mineurs du patient pendant l'opération, de compenser au maximum les distorsions les plus complexes de toutes les structures optiques de l'œil. Ces caractéristiques du laser excimer réduisent considérablement la probabilité de complications postopératoires, raccourcissent considérablement la période de rééducation et garantissent les résultats les plus élevés.

Limites d'application:

• Myopie (myopie) jusqu'à -16 D;
• Hypermétropie (hypermétropie) jusqu'à +6 D;
• Astigmatisme complexe jusqu'à 6 D.

Lasers femtosecondes

Laser femtoseconde FS200 WaveLight

Le laser femtoseconde FS200 WaveLight a le taux de formation de volet cornéen le plus rapide en seulement 6 secondes, tandis que d'autres lasers forment un volet standard en 20 secondes. Pendant la correction du laser excimer, le laser femtoseconde FS200 WaveLight crée un volet cornéen en appliquant des impulsions très rapides de lumière laser.

Un laser femtoseconde utilise un faisceau de lumière infrarouge pour détacher avec précision les tissus à une profondeur prédéterminée à l'aide d'un processus appelé photobreaking. Une impulsion d'énergie laser est focalisée à un emplacement précis dans la cornée, des milliers d'impulsions laser sont positionnées côte à côte pour créer un plan d'accès. En appliquant un ensemble d'impulsions laser selon un certain algorithme et à une certaine profondeur dans la cornée, il est possible de découper un volet cornéen de n'importe quelle forme et à n'importe quelle profondeur. Autrement dit, les caractéristiques uniques du laser femtoseconde permettent à un chirurgien ophtalmologique de former un volet cornéen, contrôlant entièrement son diamètre, son épaisseur, son centrage et sa morphologie avec une perturbation architecturale minimale.

Le plus souvent, un laser femtoseconde est utilisé lors de la correction par laser excimer selon la technique FemtoLasik, qui diffère des autres techniques en ce que le volet cornéen est formé à l'aide d'un faisceau laser plutôt que d'un microkératome mécanique. L'absence d'action mécanique augmente la sécurité de la correction laser et réduit plusieurs fois le risque d'astigmatisme cornéen postopératoire acquis, et permet également d'effectuer une correction laser chez les patients présentant une cornée mince.

Le laser femtoseconde FS200 WaveLight est intégré dans un seul système avec, et par conséquent, le temps pour la procédure de correction du laser excimer utilisant ces deux systèmes laser est minime. En raison de ses propriétés uniques pour créer un volet cornéen individuel, le laser femtoseconde est également utilisé avec succès pendant la kératoplastie dans la formation d'un tunnel cornéen pour l'implantation ultérieure de l'anneau intrastromal.

Laser femtoseconde IntraLase FS60

Le laser femtoseconde IntraLase FS60 a une fréquence élevée et une durée d'impulsion courte. La durée d'une impulsion est mesurée en femtosecondes (un billionième de seconde, 10-15 s), ce qui permet la séparation des couches cornéennes au niveau moléculaire sans dégagement de chaleur et impact mécanique sur les tissus oculaires environnants. Le processus de formation du lambeau à l'aide du laser femtoseconde FS60 pour la correction de la vue au laser se produit en quelques secondes, absolument sans contact (sans incision cornéenne).

Le laser femtoseconde IntraLase FS60 fait partie de la gamme complète de produits du système iLasik. Il fonctionne en conjonction avec le laser excimère VISX Star S4 IR et l'aberromètre WaveScan. Ce complexe permet de réaliser une correction de la vision au laser, en tenant compte des moindres caractéristiques du système visuel du patient.

Microkératomes

Le résultat de la correction laser dépend de nombreux paramètres. C'est l'expérience d'un spécialiste, la méthode de traitement appliquée et le laser utilisé lors de la correction. Mais un appareil tel qu'un microkératome n'est pas moins important dans le processus de traitement. Le microkératome est nécessaire pour la correction au laser excimer à l'aide de la technique LASIK. La particularité des microkératomes travaillant dans les cliniques Excimer est la plus grande sécurité. Ils peuvent fonctionner de manière autonome, quelle que soit l'alimentation électrique. Lors du traitement LASIK, ce ne sont pas les couches externes de la cornée qui sont touchées, mais les couches internes. Afin de séparer les couches supérieures de la cornée, un microkératome est nécessaire. La clinique Excimer utilise des microkératomes de la société mondialement connue Moria. Elle a été l'une des premières à produire des modèles non manuels, mais automatiques, ce qui a permis de minimiser les risques lors de la correction laser excimer et d'améliorer considérablement sa qualité.

Évolution de la Moria 3

Ce type de microkératome permet de réaliser l'étape préparatoire avant que la correction de la vision au laser excimer (à savoir la formation d'un lambeau) soit la moins douloureuse pour le patient et de réduire au minimum l'état d'inconfort. L'appareil est équipé de têtes réutilisables, fixant des anneaux de vide, ainsi que d'un kératome rotatif automatique directement. La conception des anneaux et des têtes du microkératome permet un ajustement flexible de l'équipement aux caractéristiques individuelles de l'œil du patient, ce qui conduit à des résultats plus précis et garantis.

Les lasers à excimère sont une classe intéressante et importante de lasers moléculaires basés sur des transitions entre divers états électroniques. Considérez un diatomique

molécule, dont les courbes d'énergie potentielle pour le sol et les états excités sont illustrées à la Fig. 6.25. Puisque l'état fondamental correspond à la répulsion mutuelle des atomes, la molécule n'existe pas dans cet état (c'est-à-dire que dans l'état fondamental, les particules n'existent que sous forme monomère A). Cependant, comme la courbe d'énergie potentielle de l'état excité a un minimum, la molécule peut exister dans un état excité (c'est-à-dire dans un état excité, les particules existent sous une forme dimère. Une telle molécule A est appelée un excimère (abréviation de mots anglais - dimère excité). Supposons maintenant que dans un grand nombre d'excimères est créé dans un certain volume d'une certaine manière. Ensuite, le laser peut être obtenu à la transition entre les états supérieur (limite) et inférieur (libre) (transition sans liaison). Le laser correspondant est appelé excimère. Ces lasers sont caractérisés par deux propriétés inhabituelles mais importantes du fait que l'état fondamental correspond à la répulsion mutuelle des atomes 1) Dès qu'une molécule passe dans l'état fondamental à la suite de la génération, elle se dissocie immédiatement. Cela signifie que le niveau laser inférieur sera toujours vide. 2) Il n'y a pas de transitions rotation-vibration clairement prononcées, et la transition est relativement large, mais il faut noter que dans certains lasers excimères, la courbe d'énergie potentielle de l'état fondamental ne correspond pas à une répulsion mutuelle pure, mais a un minimum peu profond. Dans ce cas, la transition se produit entre l'état de borne supérieure et l'état de borne inférieure (faiblement) (transition liée). Cependant, comme l'état fondamental n'est que faiblement lié, la molécule dans cet état subit une dissociation rapide soit par elle-même (pré-dissociation) soit à la suite de la toute première collision avec une autre molécule du mélange gazeux.

Figure: 6.25. Niveaux d'énergie du laser Excimer.

Considérons maintenant la classe la plus intéressante de lasers excimères, dans laquelle un atome de gaz inerte (par exemple) dans un état excité se combine avec un atome d'halogène, ce qui conduit à la formation d'un excimère d'halogénures de gaz rares. A titre d'exemples spécifiques, nous indiquons lesquels sont tous générés dans la gamme UV. Pourquoi les halogénures de gaz inerte se forment facilement dans un état excité devient clair quand on considère que dans un état excité, les atomes de gaz rares deviennent chimiquement similaires aux atomes de métal alcalin, qui sont connus pour réagir facilement avec les halogènes. Cette analogie indique également que, dans un état excité, la liaison est ionique; dans le processus de formation de la liaison, un électron excité passe d'un atome de gaz inerte à un atome d'halogène. Par conséquent, un tel état lié est également appelé un état de transfert de charge Considérons maintenant le laser plus en détail, car il est l'un des lasers les plus importants de cette catégorie. La figure 6.26 montre le diagramme de l'énergie potentielle de la molécule.Le niveau laser supérieur est un état avec transfert de charge et liaison ionique, qui correspond à l'état d'un ion positif et à l'état 5 d'un ion négatif.Par conséquent, l'énergie à est égale au potentiel d'ionisation de l'atome de krypton moins l'affinité de l'atome de fluor pour l'électron, au grand internucléaire aux distances, la courbe d'énergie obéit à la loi de Coulomb. Ainsi, le potentiel d'interaction entre deux ions s'étend sur une distance beaucoup plus grande que dans le cas où l'interaction covalente prédomine (comparer, par exemple, avec la figure 6.24). L'état inférieur a une liaison covalente et correspond à l'état de l'atome de krypton et à l'état de l'atome de fluor. Ainsi, à l'état fondamental, les états atomiques d'un gaz inerte et d'un halogène sont inversés. En raison de l'interaction des orbitales correspondantes, les états supérieur et inférieur à de petites distances internucléaires sont divisés en états et la génération se produit à la transition car il a la plus grande section efficace. Notez que pendant la transition, l'électron émetteur est transféré de l'ion à l'ion

En ce qui concerne les mécanismes d'excitation, nous constatons que l'excitation électrique conduit principalement à la formation d'atomes et d'ions excités, les deux particules conduisant immédiatement à la formation de molécules excitées. En effet, un atome excité peut réagir avec une molécule selon la réaction suivante:

En utilisant l'analogie considérée ci-dessus entre les atomes excités d'un gaz inerte et les atomes de métaux alcalins, on peut immédiatement supposer que la vitesse de réaction (6.12) sera comparable à la vitesse de réaction entre (l'atome de métal alcalin correspondant à la molécule

Figure: 6.26. Courbes d'énergie potentielle reflétant la structure moléculaire

L'ion, au contraire, réagit avec les ions qui se forment lors de la réaction d'addition d'un électron avec dissociation:

Notez que pour l'accomplissement simultané des lois de conservation de l'énergie et de l'impulsion, la recombinaison de deux ions doit se faire par une collision à trois particules:

où M est un atome de gaz tampon (dans ce cas, en règle générale, l'hélium). En raison de la grande distance d'interaction des deux ions, cette réaction se déroule également à une vitesse très élevée si la pression du gaz tampon est suffisamment grande (le mélange gazeux se compose généralement d'une pression d'environ 120 mbar, à une pression de 6 mbar et He à une pression de 2400 mbar).

Les lasers aux halogénures de gaz rares à excimère sont généralement pompés avec une décharge électrique conformément au schéma général illustré à la Fig. 6.21.

Figure: 6.27, Énergie d'impulsion émise par un laser TEM avec préionisation UV d'une décharge électrique. Chacun de ces lasers utilisait le même tube laser que celui de la Fig. 6.21, mais rempli du gaz approprié.

La pré-ionisation est généralement réalisée comme sur la Fig. 6.21, émettant des décharges d'étincelles dans la gamme UV. La profondeur de pénétration du rayonnement UV dans le mélange gazeux étant limitée, pour les grandes installations (les dimensions transversales de la décharge sont supérieures à 2 à 3 cm), la préionisation aux rayons X est parfois utilisée. Pour les appareils de laboratoire et les plus grandes installations, le pompage avec un faisceau d'électrons externe est parfois également utilisé.Dans tous les cas, l'amplification s'avère très importante, de sorte que dans une cavité laser un étalon non revêtu est généralement installé comme un miroir à une extrémité, et un miroir à 100% réflecteur (par exemple, le rétroviseur de la Fig. 6.21). La durée de vie du niveau supérieur étant relativement courte et pour éviter la formation d'un arc, il est nécessaire de prévoir un pompage rapide (durée d'impulsion de la pompe 10-20 ns). Dans le cas représenté sur la figure 6.21, ceci est réalisé, comme dans un laser à azote, en réduisant autant que possible l'inductance du circuit et en utilisant

condensateurs non inductifs connectés aux électrodes de décharge avec des conducteurs courts. En fait, le même laser du type illustré à la Fig. 6.21 peut être utilisé comme laser TEA, laser à azote ou laser excimère en changeant simplement le mélange gazeux. 6.27 montre les énergies de sortie d'une seule impulsion ainsi obtenues pour différents lasers. Les lasers à excimère sont disponibles avec une fréquence de répétition allant jusqu'à environ 500 Hz et une puissance de sortie moyenne allant jusqu'à 100 W. Des installations plus grandes d'une puissance moyenne de plus de 1 kW sont également en cours de construction. En raison du rendement quantique élevé (voir Fig. 6.26) et du rendement élevé processus de pompage, l'efficacité de ces lasers est généralement assez élevée (2-4%).

Les lasers à excimère sont utilisés pour la gravure très précise de divers matériaux dans les applications de circuits imprimés électroniques, ainsi que pour la combustion des tissus en biologie et en médecine (par exemple, la kératomie radiale de l'iris). Les lasers à excimère sont également largement utilisés dans la recherche scientifique et sont susceptibles de trouver de nombreuses applications où une source de rayonnement UV puissant à haut rendement est requise (par exemple, en photochimie).

(correction de la vue au laser) et fabrication de semi-conducteurs.

Le rayonnement laser d'une molécule excimère se produit en raison du fait qu'elle a un état excité "attractif" (associatif) et un état fondamental "répulsif" (non associatif) - c'est-à-dire que les molécules à l'état fondamental n'existent pas. En effet, les gaz nobles tels que le xénon ou le krypton sont très inertes et ne forment généralement pas de composés chimiques. Lorsqu'ils sont excités (provoqués par une décharge électrique), ils peuvent former des molécules entre eux (dimères) ou avec des halogènes tels que le fluor ou le chlore. Par conséquent, l'apparition de molécules dans un état lié excité crée automatiquement une inversion de population entre deux niveaux d'énergie. Une telle molécule, étant dans un état excité, peut abandonner son énergie sous forme d'émission spontanée ou stimulée, à la suite de laquelle la molécule passe à l'état fondamental, puis se décompose très rapidement (en quelques picosecondes) en ses atomes constitutifs.

Bien que le terme dimère se réfère uniquement à la combinaison d'atomes identiques, et la plupart des lasers à excimère utilisent des mélanges de gaz rares avec des halogènes, le nom est collé et est utilisé pour tous les lasers de conception similaire.

La longueur d'onde du laser excimère dépend de la composition du gaz utilisé, et se situe généralement dans le domaine des ultraviolets:

Les lasers à excimère fonctionnent généralement en mode pulsé avec une fréquence de répétition des impulsions de 1 Hz à plusieurs centaines de Hz, dans certains modèles la fréquence peut atteindre 2 kHz; il est également possible de générer des impulsions uniques. Les impulsions de rayonnement ont généralement une durée de 10 à 30 ns et une énergie d'unités à des centaines de mJ. Le puissant rayonnement ultraviolet de tels lasers leur permet d'être largement utilisés en chirurgie (notamment en chirurgie oculaire), dans les procédés de photolithographie dans la production de semi-conducteurs, dans le micro-usinage de matériaux, dans la production de panneaux LCD, ainsi qu'en dermatologie. Aujourd'hui, ces appareils sont plutôt encombrants, ce qui est un inconvénient pour un usage médical répandu (voir LASIK), mais leur taille diminue constamment en raison des développements modernes.

voir également

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Liens

• EXCIMER LASER - Encyclopédie physique. En 5 volumes. - M.: Encyclopédie soviétique. Rédacteur en chef A.M. Prokhorov. 1988.
• Excimer Lasers, éd. C. Rhodes, trad. de l'anglais, M., 1981

Extrait du laser Excimer

Balashev se permit respectueusement de ne pas être d'accord avec l'opinion de l'empereur français.
«Chaque pays a ses propres coutumes», a-t-il déclaré.
«Mais nulle part ailleurs en Europe, il n'y a rien de tel», a déclaré Napoléon.
«Je m'excuse auprès de Votre Majesté,» a déclaré Balashev, «en plus de la Russie, il y a aussi l'Espagne, où il y a aussi de nombreuses églises et monastères.
Cette réponse de Balashev, faisant allusion à la récente défaite des Français en Espagne, fut plus tard très appréciée, selon les récits de Balashev, à la cour de l'empereur Alexandre et fut très peu appréciée maintenant, au dîner de Napoléon, et passa inaperçue.
Des visages indifférents et déconcertés des messieurs des maréchaux, il était évident qu'ils étaient perplexes, quelle était la sévérité ici, à laquelle l'intonation de Balashev faisait allusion. «Si elle l'était, alors nous ne l'avons pas comprise ou elle n'a pas du tout d'esprit», disaient les expressions sur les visages des maréchaux. Cette réponse fut si peu appréciée que Napoléon ne s'en aperçut même pas décidément et demanda naïvement à Balashev de quelles villes la route directe vers Moscou part d'ici. Balashev, qui était en alerte tout le temps du dîner, répondit que comme tout chemin mene à Rome, tout chemin mene à Moscou, [comme chaque route, selon le proverbe, mène à Rome, donc toutes les routes mènent à Moscou,] qu'il y a beaucoup de routes, et que parmi ces différents chemins, il y a la route de Poltava, que Karl XII a choisie, dit Balashev, rougissant involontairement de plaisir au succès de cette réponse. Avant que Balashev n'ait eu le temps de terminer ses derniers mots: «Poltawa», Colencourt avait déjà commencé à parler des inconvénients de la route de Pétersbourg à Moscou et de ses souvenirs de Pétersbourg.
Après le dîner, nous sommes allés boire un café dans le bureau de Napoléon, qui était il y a quatre jours le bureau de l’empereur Alexandre. Napoléon s'assit, toucha le café dans la tasse de Sèvres, et désigna une chaise vilement à Balashev.
Il y a une humeur d'après-midi bien connue chez une personne, qui, plus forte que toute raison raisonnable, la rend satisfaite de elle-même et considère tout le monde comme ses amis. Napoléon était à cet endroit. Il lui semblait qu'il était entouré de gens qui l'adoraient. Il était convaincu que Balashev, après son dîner, était son ami et admirateur. Napoléon s'adressa à lui avec un sourire plaisant et légèrement moqueur.
«C'est la même pièce, comme on m'a dit, dans laquelle vivait l'empereur Alexandre. Etrange, n'est-ce pas, général? - dit-il, ne doutant évidemment pas que cet appel ne pouvait qu'être agréable à son interlocuteur, car il prouvait la supériorité de lui, Napoléon, sur Alexandre.
Balashev ne put répondre à cela et inclina silencieusement la tête.
«Oui, dans cette salle, il y a quatre jours, Wintsingerode et Stein se sont entretenus,» continua Napoléon avec le même sourire moqueur et confiant. «Ce que je ne comprends pas, dit-il, c'est que l'empereur Alexandre a rapproché tous mes ennemis personnels de lui. Je ne comprends pas cela. N'a-t-il pas pensé que je pouvais faire de même? - par une question, il se tourna vers Balashev, et, évidemment, ce souvenir le repoussa dans cette trace de colère matinale, qui était encore fraîche en lui.
«Et faites-lui savoir que je vais le faire», dit Napoléon en se levant et en repoussant sa tasse avec sa main. - J'expulserai d'Allemagne tous ses parents, Wiertemberg, Baden, Weimar ... oui, je les expulserai. Qu'il leur prépare l'asile en Russie!
Balashev baissa la tête, montrant par son apparence qu'il aimerait prendre congé et n'écoute que parce qu'il ne peut qu'écouter ce qu'on lui dit. Napoléon ne remarqua pas cette expression; il s'adressa à Balashev non comme un ambassadeur de son ennemi, mais comme un homme qui lui était maintenant entièrement dévoué et qui devait se réjouir de l'humiliation de son ancien maître.