Ексимерний лазер для корекції зору. Ексімерні лазери: будова, застосування в медицині. Ексимерний лазер у дерматології

ЕКСІМЕРНИЙ ЛАЗЕР

- газовий лазер ,працюючий на електронних переходах ексимерних молекул (молекул, що існують тільки в електронно-збуджених станах). Залежність потенц. енергії взаємодії атомів ексімерної, що перебуває в основному електронному стані, від міжядерної відстані є монотонно спадаючою ф-цією, що відповідає відштовхуванню ядер. Для збудженого електронного , що є верх, рівнем лазерного переходу, така залежність має мінімум, що визначає можливість існування найексимернішої (рис.). Час життя збудженої ексимерної молекули обмежений

Залежність енергії есимерної молекули від відстані Rміж її складовими атомами X і Y; верхня крива - для верхнього лазерного рівня, нижня крива - для нижнього лазерного рівня. Значення відповідають центру лінії посилення активного середовища, його червоної та фіолетової меж. часом її радіації. розпаду. Бо ниж. стан лазерного переходу в Е. л. спустошується в результаті розльоту атомів ексимерної молекули, характерне якого (10 -13 - 10 -12 с) значно менше часу радіац. спустошення верх, стани лазерного переходу, що містить ексімерні молекули, є активним середовищемз посиленням на переходах між збудженими зв'язаними та основним розлітним термами ексимерної молекули.

Основу активного середовища Е. л. складають зазвичай двоатомні ексимерні молекули - короткоживучі сполуки атомів інертних газів один з одним, з галогенами або з киснем. Довжина випромінювання Е. л. лежить у видимій чи ближній УФ-області спектру. Ширина лінії посилення лазерного переходу Е. л. аномально велика, що з розлітним характером нижнього терму переходу. Характерні значення параметрів лазерних переходів для найбільш поширених Е. л. представлені у таблиці.

Параметри ексимерних лазерів

Оптимальні параметри активного середовища Е. л. відповідають оптимальним умовам утворення ексімерних молекул. сприятливі умови для утворення димерів інертних газів відповідають діапазону тисків 10-30 атм, коли відбувається інтенсивне утворення таких молекул при потрійних зіткненнях за участю збуджених атомів:

При таких високих тисках найбільше ефф. спосіб введення енергії накачування в активне середовище лазера пов'язаний з пропусканням через газ пучка швидких електронів, які втрачають енергію переважно. на іонізацію атомів газу. Конверсія атомних іонів у молекулярні та подальша дисоціативна молекулярних іонів що супроводжується утворенням збуджених атомів інертного газу, забезпечують можливість ефф. перетворення енергії пучка швидких електронів на енергію ексимерних молекул Лазери на димерах інертних газів характеризуються ~1%. основ. Недоліком лазерів цього типу є надзвичайно високе значення уд. порогового енерговкладу, що пов'язано з малою довжиною хвилі лазерного переходу і, отже, шириною лінії посилення. Це накладає високі вимоги на характеристики електронного пучка, що використовується як джерело накачування лазера, і обмежує значення вихідної енергії лазерного випромінювання на рівні часток Дж (в імпульсі) при частоті повторення імпульсів не вище дек. Гц. Подальше збільшення вихідних характеристик лазерів на димерах інертних газів залежить від розвитку техніки електронних прискорювачів з тривалістю імпульсу електронного пучка порядку десятків і енергією пучка ~кДж.

Істотно вищими вихідними характеристиками відрізняються Е. л. на моногалогеніда інертних газів RX *, де X - галогену. Молекули цього ефективно утворюються при парних зіткненнях, напр.или

Зазначені протікають з достатньою інтенсивністю вже при тисках атмосферного порядку, тому проблема введення енергії в активне середовище таких лазерів виявляється технічно значно менш складною, ніж у випадку лазерів на димерах інертних газів. Активне середовище Е. л. на моногалогеніда інертних газів складається з одного або дек. інертних газів при тиску порядку атмосферного і деякого кіл-ва (~10 -2 атм) га-логеносодержаших молекул. Для збудження лазера застосовується або пучок швидких електронів, або імпульсний електрич. розряд. При використанні пучка швидких електронів вихідна лазерного випромінювання досягає значень ~ 10 3 Дж при ккд на рівні дек. відсотків та частоті повторення імпульсів значно нижче 1 Гц. У разі використання електрич. розряду вихідна енергія лазерного випромінювання в імпульсі вбирається у часткою Дж, що пов'язані з труднощами формування однорідного за обсягом розряду отже, обсязі при атм. тиску за час ~ 10 нс. Однак при застосуванні електрич. розряду досягається висока частота повторення імпульсів (до дек. кГц), що відкриває можливості широкого практич. використання лазерів цього типу. наиб. широке поширення серед Е. л. отримав на XeCl, що пов'язано з відносною простотою реалізації роботи у режимі високої частоти повторення імпульсів. Cp. вихідна цього лазера досягає рівня 1 кВт.

Поряд з високими енергетич. характеристиками важливою привабливою особливістю Е. л. є надзвичайно високим значенням ширини лінії посилення активного переходу (табл.). Це відкриває можливість створення потужних лазерів УФ і видимого діапазонів з плавною перебудовою довжини хвилі в досить широкій області спектру. Зазначене завдання вирішується за допомогою інжекційної схеми збудження лазера, що включає малопотужний генератор лазерного випромінювання з довжиною хвилі, що перебудовується в межах ширини лінії посилення активного середовища Е. л., і широкосмуговий підсилювач. Ця схема дозволяє отримати лазерне з шириною лінії ~ 10 -3 HM, яке перебудовується по довжині хвилі в діапазоні шириною ~ 10 HM і більше.

е. л. широко використовуються завдяки своїм високим енергетич. характеристик, малої довжини хвилі та можливості її плавної перебудови в досить широкому діапазоні. Потужні моноімпульсні Е. л., що збуджуються електронними пучками, застосовуються в установках дослідження лазерного нагріву мішеней з метою здійснення термоядерних реакцій (напр., KrF-лазер з HM, вихідною енергією в імпульсі до 100 кДж, тривалістю імпульсу ~ 1 не). Лазери з високою частотою повторення імпульсів, які збуджуються імпульсним газовим розрядом, використовуються в техно. цілях при обробці виробів мікроелектроніки, в медицині, в експериментах з лазерного поділу ізотопів, при зондуванні атмосфери з метою контролю її забруднення, фотохімії і в експеримент. фізики як інтенсивне джерело монохроматич. випромінювання УФ або видимого діапазону.

Літ.:Ексимерні лазери, за ред. Ч. Роудза, пров. з англ., M., 1981; ЄлецькийА. Ст Смірнов Би. M., Фізичні процеси в газових лазерах, M.. 1985. А. В. Єлецький.

Фізична енциклопедія. У 5-ти томах. - М: Радянська енциклопедія. Головний редактор А. М. Прохоров. 1988 .

Дивитися що таке "ЕКСІМЕРНИЙ ЛАЗЕР" в інших словниках:

Ексімерний лазер різновид ультрафіолетового газового лазера, що широко застосовується в очній хірургії (лазерна корекція зору) та напівпровідниковому виробництві. Термін ексімер ( excited dimer ) позначає збуджений димер і ... Вікіпедія

ексімерний лазер- Газовий лазер у якому лазерне активне середовище у вигляді нестійкого з'єднання іонів створюється в газовому розряді при електричному накачуванні. [ГОСТ 15093 90] Тематики лазерне обладнання EN excimer laser … Довідник технічного перекладача

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

Цей термін має й інші значення, див. Лазер (значення). Лазер (лабораторія NASA) … Вікіпедія

Лазер, який застосовується для видалення дуже тонких шарів тканини з поверхні рогівки ока. Дана операція може здійснюватися з метою зміни кривизни поверхні рогівки, наприклад, у процесі лікування міопії (фоторефракційна кератектомія). Медичні терміни

- (Абревіатура від Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) прилад, що дозволяє отримати дуже тонкий пучок світла з високою концентрацією енергії в ньому. У хірургічній практиці лазер застосовується для проведення операцій, … Медичні терміни

ЛАЗЕР- (Laser) (абревіатура від Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) прилад, що дозволяє отримати дуже тонкий пучок світла з високою концентрацією енергії в ньому. У хірургічній практиці лазер застосовується для проведення операцій, … Тлумачний словникз медицини

ЛАЗЕР ЕКСІМЕРНИЙ- (excimer laser) лазер, який застосовується для видалення дуже тонких шарів тканини з поверхні рогівки ока. Ця операція може здійснюватися з метою зміни кривизни поверхні рогівки, наприклад, у процесі лікування міопії (фоторефракційна… … Тлумачний словник з медицини

Лінія фотолітографії для виробництва кремнієвих пластин Фотолітографія метод отримання малюнка на тонкій плівці матеріалу, широко використовується в мікроелектроніці та поліграфії. Один із … Вікіпедія

Книги

Генератори високовольтних імпульсів на основі складових твердотільних комутаторів, Хомич Владислав Юрійович, Мошкунов Сергій Ігорович. Монографія присвячена питанням розробки та створення високовольтних генераторів імпульсів на напівпровідниковій основі. Описано основні засади побудови складових високовольтних...

Працює на електронних переходах ексимерних молекул (молекул, що існують лише в електронно-збуджених станах). Залежність потенц. енергії взаємодії атомів ексимерної молекули, що перебуває в основному електронному стані, від міжядерної відстані є монотонно спадаючою ф-цією, що відповідає відштовхуванню ядер. Для збудженого електронного стану, що є верх, рівнем лазерного переходу, така залежність має мінімум, що визначає можливість існування найексимернішої молекули (рис.). Час життя збудженої ексимерної молекули обмежений

Залежність енергії есимерної молекули від відстані Rміж її складовими атомами X і Y; верхня крива - для верхнього лазерного рівня, нижня крива - для нижнього лазерного рівня. Значення відповідають центру лінії посилення активного середовища, його червоної та фіолетової меж. часом її радіації. розпаду. Бо ниж. стан лазерного переходу в Е. л. спустошується в результаті розльоту атомів ексимерної молекули, характерний час якого (10 -13 - 10 -12 с) значно менше часу радіації. спустошення верх, стани лазерного переходу, газ, що містить ексімерні молекули, є активним середовищемз посиленням на переходах між збудженими зв'язаними та основним розлітним термами ексимерної молекули.

Основу активного середовища Е. л. складають зазвичай двоатомні ексимерні молекули - короткоживучі сполуки атомів інертних газів один з одним, з галогенами або з киснем. Довжина хвилі випромінювання Е. л. лежить у видимій чи ближній УФ-області спектру. Ширина лінії посилення лазерного переходу Е. л. аномально велика, що з розлітним характером нижнього терму переходу. Характерні значення параметрів лазерних переходів для найбільш поширених Е. л. представлені у таблиці.

Параметри ексимерних лазерів

Оптимальні параметри активного середовища Е. л. відповідають оптимальним умовам утворення ексімерних молекул. Як правило, сприятливі умови для утворення димерів інертних газів відповідають діапазону тисків 10-30 атм, коли відбувається інтенсивне утворення таких молекул при потрійних зіткненнях за участю збуджених атомів:

При таких високих тисках найбільше ефф. спосіб введення енергії накачування в активне середовище лазера пов'язаний з пропусканням через газ пучка швидких електронів, які втрачають енергію переважно. на іонізацію атомів газу. Конверсія атомних іонів у молекулярні та подальша дисоціативна рекомбінація молекулярних іонів що супроводжується утворенням збуджених атомів інертного газу, забезпечують можливість ефф. перетворення енергії пучка швидких електронів на енергію ексимерних молекул Лазери на димерах інертних газів характеризуються ккд ~1%. основ. Недоліком лазерів цього типу є надзвичайно високе значення уд. порогового енерговкладу, що пов'язано з малою довжиною хвилі лазерного переходу і, отже, шириною лінії посилення. Це накладає високі вимоги на характеристики електронного пучка, що використовується як джерело накачування лазера, і обмежує значення вихідної енергії лазерного випромінювання на рівні часток Дж (в імпульсі) при частоті повторення імпульсів не вище дек. Гц. Подальше збільшення вихідних характеристик лазерів на димерах інертних газів залежить від розвитку техніки електронних прискорювачів з тривалістю імпульсу електронного пучка порядку десятків і енергією пучка ~кДж.

Істотно вищими вихідними характеристиками відрізняються Е. л. на моногалогеніда інертних газів RX *, де X - атом галогену. Молекули цього ефективно утворюються при парних зіткненнях, напр.или

Зазначені процеси протікають з достатньою інтенсивністю вже при тисках атмосферного порядку, тому проблема введення енергії в активне середовище таких лазерів виявляється технічно значно менш складною, ніж у випадку лазерів на димерах інертних газів. Активне середовище Е. л. на моногалогеніда інертних газів складається з одного або дек. інертних газів при тиску порядку атмосферного і деякого кіл-ва (~10 -2 атм) га-логеносодержаших молекул. Для збудження лазера застосовується або пучок швидких електронів, або імпульсний електрич. розряд. При використанні пучка швидких електронів вихідна енергія лазерного випромінювання досягає значень ~ 10 3 Дж при ккд на рівні дек. відсотків та частоті повторення імпульсів значно нижче 1 Гц. У разі використання електрич. розряду вихідна енергія лазерного випромінювання в імпульсі вбирається у часткою Дж, що пов'язані з труднощами формування однорідного за обсягом розряду отже, обсязі при атм. тиску за час ~ 10 нс. Однак при застосуванні електрич. розряду досягається висока частота повторення імпульсів (до дек. кГц), що відкриває можливості широкого практич. використання лазерів цього типу. наиб. широке поширення серед Е. л. отримав лазер на XeCl, що пов'язано з відносною простотою реалізації роботи у режимі високої частоти повторення імпульсів. Cp. вихідна потужність цього лазера сягає рівня 1 кВт.

Поряд з високими енергетич. характеристиками важливою привабливою особливістю Е. л. є надзвичайно високим значенням ширини лінії посилення активного переходу (табл.). Це відкриває можливість створення потужних лазерів УФ і видимого діапазонів з плавною перебудовою довжини хвилі в досить широкій області спектру. Зазначене завдання вирішується за допомогою інжекційної схеми збудження лазера, що включає малопотужний генератор лазерного випромінювання з довжиною хвилі, що перебудовується в межах ширини лінії посилення активного середовища Е. л., і широкосмуговий підсилювач. Ця схема дозволяє отримати лазерне випромінювання з шириною лінії ~ 10 -3 HM, яке перебудовується по довжині хвилі в діапазоні шириною ~ 10 HM і більше.

е. л. широко використовуються завдяки своїм високим енергетич. характеристикам, малій довжині хвилі та можливості її плавної перебудови у досить широкому діапазоні. Потужні моноімпульсні Е. л., що збуджуються електронними пучками, застосовуються в установках дослідження лазерного нагріву мішеней з метою здійснення термоядерних реакцій (напр., KrF-лазер з HM, вихідною енергією в імпульсі до 100 кДж, тривалістю імпульсу ~ 1 не). Лазери з високою частотою повторення імпульсів, що збуджуються імпульсним газовим розрядом, використовуються в техно. цілях при обробці виробів мікроелектроніки, в медицині, в експериментах з лазерного поділу ізотопів, при зондуванні атмосфери з метою контролю її забруднення, фотохімії і в експеримент. фізики як інтенсивне джерело монохроматич. випромінювання УФ або видимого діапазону.

Літ.:Ексимерні лазери, за ред. Ч. Роудза, пров. з англ., M., 1981; ЄлецькийА. Ст Смірнов Би. M., Фізичні процеси в газових лазерах, M.. 1985. О. В. Єлецький.

Ексімер-лазерна установка WaveLight EX500

WaveLight EX500 - ексимер-лазерна установка останнього покоління, використання унікальних переваг якої дозволяє максимально комфортно та безпечно для пацієнта досягати найкращих показників гостроти зору.

Робоча частота імпульсу – 500 Гц, що дозволяє вважати WaveLight EX500 однією з найшвидших ексимер-лазерних систем у світі. Завдяки високій швидкості роботи лазера рогівка не зазнає зайвої термічної дії, що запобігає її зневодненню під час процедури - відповідно, відновлювальний період після лазерної корекції скорочується і протікає максимально комфортно.

У новій ексимер-лазерній установці реалізовано повну інтеграцію з діагностичним комплексом - єдиний сервер для діагностичного обладнання та хірургічного лазера дозволяє повністю автоматизувати перенесення даних, що мінімізує людський фактор. Вбудований пахіметр забезпечує додатковий контроль глибини лазерної дії, дозволяючи вимірювати товщину рогівки в режимі on-line, на всіх етапах хірургічного втручання.

Точно визначити зону впливу лазера дозволяє інфрачервона система трекінгу, яка стежить за центром зіниці та синхронізована із самим лазерним джерелом. Час реакції системи стеження за оком менше 3 мілісекунд. Частота системи стеження за оком 1050Гц. Контроль положення ока по центру зіниці, краю рогівки, райдужної оболонки дозволяє відстежувати найменші рухи ока таким чином, щоб не впливав на точність проведення корекції.

Завдяки використанню технологій оптимізованого та контрольованого хвильового фронту запобігає ризику виникнення сферичних аберацій, у пацієнтів практично відсутні проблеми, пов'язані з порушеннями сутінкового та нічного бачення.

Кордони застосування ексимер-лазерної установки WaveLight EX500:

короткозорість від -0.25 до -14,0 D;
міопічний астигматизм від -0,25 до -6,0 D;
далекозорість від +0.25 до +6.0 D;
гіперметропічний астигматизм від +0,25 до +6,0 D.

Лазер VISX Star S4 IR

Лазер VISXStarS4 IR істотно відрізняється від інших моделей - він дозволяє проводити ексимер-лазерну корекцію пацієнтам з ускладненими формами короткозорості, далекозорості та абераціями (спотвореннями) більш високих порядків.

Новий комплексний підхід, реалізований в установці VISX Star S4 IR, дозволяє гарантувати максимально згладжену поверхню рогівки, що формується в процесі лазерної корекції, відстежувати можливі незначні рухи ока пацієнта в ході операції, максимально компенсувати найскладніші спотворення всіх оптичних структур ока. Такі параметри ексимерного лазера значно знижують можливість післяопераційних ускладнень, істотно скорочують реабілітаційний період, і гарантують високі результати.

Межі застосування:

Близорукість (міопія) до -16 D;
Далекозорість (гіперметропія) до +6 D;
Складний астигматизм до 6D.

Фемтосекунди лазери

Фемтосекундний лазер FS200 WaveLight

Фемтосекундний лазер FS200 WaveLight має найвищу швидкість формування рогівкового клаптя — всього за 6 секунд, тоді як інші моделі лазерів формують стандартний клапоть за 20 секунд. У процесі ексимер-лазерної корекції фемтосекундний лазер FS200 WaveLight створює клаптик рогівки шляхом застосування дуже швидких імпульсів лазерного випромінювання.

Фемтосекундний лазер використовує промінь інфрачервоного світла для точного відділення тканини на заданій глибині за допомогою процесу, що називається фоторозрив. Імпульс лазерної енергії фокусується в точному місці всередині рогівки, тисячі лазерних імпульсів розташовуються поряд для створення площини доступу. За рахунок нанесення за певним алгоритмом і на певній глибині в рогівці безлічі лазерних імпульсів можна викроїти рогівковий клапоть будь-якої форми і на будь-якій глибині. Тобто унікальні характеристики фемтосекундного лазера дають можливість офтальмохірургу формувати рогівковий клапоть, повністю контролюючи його діаметр, товщину, центрування та морфологію при мінімальному порушенні архітектури.

Найчастіше фемтосекундний лазер застосовується в ході ексимер-лазерної корекції за методикою ФемтоЛасік, яка відрізняється від інших методик тим, що рогівковий клапоть формується за допомогою лазерного променя, а не механічного мікрокератома. Відсутність механічного впливу збільшує безпеку проведення лазерної корекції та у кілька разів знижує ризик появи набутого післяопераційного рогівкового астигматизму, а також дозволяє проводити лазерну корекцію пацієнтам із тонкою рогівкою.

Фемтосекундний лазер FS200 WaveLight об'єднаний у єдину системуз, і тому час проведення процедури ексимер-лазерної корекції з використанням цих двох лазерних установок мінімальний. Завдяки своїм унікальним властивостям створення індивідуального рогівкового клаптя, фемтосекундний лазер також успішно застосовується в ході проведення кератопластики при формуванні рогівкового тунелю для подальшої імплантації внутрішньостромального кільця.

Фемтосекундний лазер IntraLase FS60

Фемтосекундний лазер IntraLase FS60 має високу частоту і малу тривалість імпульсів. Тривалість одного імпульсу вимірюється фемтосекундами (одна трильйонна частина секунди, 10-15с), що дозволяє розділяти шари рогівки на молекулярному рівні без виділення тепла та механічного впливу на оточуючі тканини ока. Процес формування клаптя за допомогою фемтосекундного лазера FS60 для проведення лазерної корекції зору відбувається за кілька секунд абсолютно безконтактно (без розрізу рогівки).

Фемтосекундний лазер IntraLase FS60 входить до завершеної лінійки обладнання системи iLasik. Він працює спільно з ексімерним лазером VISX Star S4 IR та аберрометром WaveScan. Цей комплекс дозволяє проводити лазерну корекцію зору, враховуючи найменші особливості зорової системи пацієнта.

Мікрокератоми

Результат лазерної корекції залежить від багатьох параметрів. Це і досвід фахівця, і методика лікування, що застосовується, і лазер, який використовується в ході корекції. Але не менш значущий у процесі лікування такий прилад, як мікрокерат. Мікрокератом необхідний проведення ексимер-лазерной корекції за методикою ЛАСИК. Особливість мікрокератомів, що працюють у клініках «Ексімер», – найвища безпека. Вони можуть працювати в автономному режимі незалежно від електропостачання. У процесі лікування за методикою ЛАСІК впливають не зовнішні шари рогівки, а внутрішні. Для того, щоб відокремити верхні шари рогівки, і потрібний мікрокератом. У клініці "Ексимер" використовують мікрокератоми всесвітньо відомої фірми "Moria". Вона однією з перших стала випускати не ручні, а автоматичні моделі, які дозволили мінімізувати ризики під час проведення ексимерно-лазерної корекції та суттєво підвищити її якість.

Moria Evolution 3

Даний тип мікрокератому дозволяє здійснити підготовчу стадію перед ексимер-лазерною корекцієюзору (а саме формування клаптя) найменш болісно для пацієнта і знизити стан дискомфорту до мінімуму. Прилад оснащений багаторазовими головками, що фіксують вакуумні кільця, а також безпосередньо автоматичним кератомом ротаційного типу. Конструкція кілець та головок мікрокератому дозволяє гнучко налаштовувати обладнання під індивідуальні особливостіочі пацієнта, що призводить до більш точних та гарантованих результатів.

Ексимерні лазери є цікавим і важливим класом молекулярних лазерів на переходах між різними електронними станами. Розглянемо двоатомну

молекулу криві потенційної енергії для основного та збудженого станів якої наведено на рис. 6.25. Оскільки основний стан відповідає взаємному відштовхуванню атомів, у цьому стані молекула немає (т. е. переважно стані частки існують лише мономерної формі А). Однак, оскільки крива потенційної енергії збудженого стану має мінімум, молекула може існувати у збудженому стані (тобто у збудженому стані частинки існують у димерній формі Така молекула А називається ексімером (абревіатура англ. слів – збуджений димер). Припустимо тепер, що в У певному обсязі створено велику кількість ексімерів, тоді генерація може бути отримана на переході між верхнім (зв'язаним) і нижнім (вільним) станами (зв'язано-вільний перехід). завдяки тому, що основний стан відповідає взаємному відштовхуванню атомів: 1) Як тільки в результаті генерації молекула перейде в основний стан, вона негайно дисоціює. Це означає, що нижній лазерний рівеньзавжди буде порожнім. 2) Не існує чітко виражених обертально-коливальних переходів, і перехід є відносно широкосмуговим Однак слід зауважити, що в деяких ексімерних лазерах крива потенційної енергії основного стану не відповідає чистому взаємному відштовхуванню, а має неглибокий мінімум. У цьому випадку перехід відбувається між верхнім зв'язаним станом і нижнім (слабко) пов'язаним станом (пов'язано-зв'язаний перехід). Однак, оскільки основний стан є лише слабозв'язаним, молекула в цьому стані зазнає швидку дисоціацію або сама (предиссоціація), або внаслідок першого ж зіткнення з іншою молекулою газової суміші.

Мал. 6.25. Енергетичні рівні ексимерного лазера.

Розглянемо тепер найцікавіший клас ексімерних лазерів, у яких атом інертного газу (наприклад, ) у збудженому стані з'єднується з атомом галогену, що призводить до утворення ексімера галогенідів інертних газів. В якості конкретних прикладіввкажемо, які генерують все в УФ-діапазоні. Те, чому галогеніди інертних газів легко утворюються у збудженому стані, стає зрозумілим, якщо врахувати, що у збудженому стані атоми інертних газів стають хімічно подібними до атомів лужних металів, які, як відомо, легко вступають у реакцію з галогенами. Ця аналогія вказує на те, що у збудженому стані зв'язок має іонний характер; в процесі утворення зв'язку збуджений електрон переходить від інертного атома газу до атома галогену. Тому такий зв'язаний стан також називають станом з перенесенням заряду, Розглянемо тепер докладніше -лазер, так як він являє собою один з найбільш важливих лазерів даної категорії. рис. відстані крива енергії підпорядковується закону Кулона. Таким чином, потенціал взаємодії між двома іонами простягається на набагато більшу відстань ніж у випадку, коли переважає ковалентна взаємодія (порівн., наприклад, з рис, 6.24), Нижній стан має ковалентний зв'язок і відповідає стану атома криптону і стану атома фтору, Таким чином, в основному стані атомні стани інертного газу та галогену змінюються місцями. В результаті взаємодії відповідних орбіталей верхній і нижній стани при малих між'ядерних відстанях розщеплюються на стани і генерація відбувається на переході оскільки він має найбільший перетин, зауважимо, що при переході випромінюючий електрон передається від іона іону

Звертаючись до механізмів збудження, зауважимо, що електричне збудження призводить в основному до утворення збуджених атомів та іонів. Справді, збуджений атом може реагувати з молекулою відповідно до наступної реакції:

Використовуючи розглянуту вище аналогію між збудженими атомами інертного газу та атомами лужних металів, можна відразу ж припустити, що швидкість реакції (6.12) буде порівняна зі швидкістю реакції між (атом лужного металу, відповідний молекулою

Мал. 6.26. Криві потенційної енергії, що відбивають молекулярну структуру

Іон навпаки, реагує з іонами, які утворюються в реакції приєднання електрона з дисоціацією:

Зауважимо, що для одночасного виконання законів збереження енергії та імпульсу рекомбінація двох іонів має протікати за допомогою тричасткового зіткнення:

де М - атом буферного газу (у разі це, зазвичай, гелій). Через велику відстань взаємодії двох іонів дана реакція також йде з дуже великою швидкістю, якщо тиск буферного газу досить великий (газова суміш зазвичай складається з при тиску близько 120 мбар, при тиску 6 мбар і Не при тиску 2400 мбар).

Ексимерні лазери на галогенідах інертних газів зазвичай накачуються електричним розрядом відповідно до загальної схеми, представленої на рис. 6,21.

Мал. 6.27, Енергія в імпульсі, що випромінюється ТЕА-лазером з УФ-передіонізацією електричного розряду. У кожному із зазначених лазерів використовувалася та сама лазерна трубка, що і на рис. 6.21, але заповнена відповідним газом.

Передіонізація зазвичай досягається, як і на рис. 6,21, що випромінюють в УФ-діапазоні іскровими розрядами. Оскільки глибина проникнення УФ-випромінювання газову суміш обмежена, для великих установок (поперечні розміри розряду більше 2-3 см) іноді застосовують передіонізацію рентгенівським випромінюванням. Для лабораторних пристроїв і найбільших установок іноді використовують також накачування зовнішнім електронним пучком, У всіх випадках посилення виявляється дуже великим, так що в лазерному резонаторі зазвичай на одному з кінців як дзеркала встановлюють непросвітлений еталон, а на іншому кінці використовують дзеркало зі 100% - ним відбивачем (наприклад, заднє дзеркало на рис. 6.21), оскільки час життя верхнього рівня порівняно невеликий, а також щоб уникнути утворення дуги, необхідно забезпечити швидке накачування (тривалість імпульсу накачування 10-20 не). У випадку, представленому на рис, 6.21, це досягається, як і в азотному лазері, тим, що зменшують наскільки можна індуктивність контуру і використовують

безіндукційні конденсатори, приєднані до розрядних електродів короткими провідниками. Насправді той самий лазер типу зображеного на рис. 6,21 можна використовувати як TEA лазер, азотний лазер або ексимерний лазер просто заміною газової суміші, На рис. 6.27 показані отримані у такий спосіб вихідні енергії одиночного імпульсу для різних лазерів. Є ексимерні лазери з частотою повторення приблизно до 500 Гц та середньою вихідною потужністю аж до 100 Вт. В даний час створюються також більші установки із середньою потужністю більше 1 кВт, завдяки великому квантовому виходу (див. рис, 6,26) та високій ефективності. процесів накачування ККД цих лазерів зазвичай досить високий (2-4%).

Ексімерні лазери використовуються для точного травлення різних матеріалів у додатках, пов'язаних з електронними друкованими схемами, а також для випалювання тканин в біології та медицині (наприклад, радіальна кератомія райдужної оболонки ока). Ексимерні лазери також широко використовуються в наукових дослідженнях і, мабуть, знайдуть численні застосування там, де потрібне джерело потужного ультрафіолетового випромінювання з високим ККД (наприклад, фотохімії).

(лазерна корекція зору) та напівпровідниковому виробництві.

Лазерне випромінювання ексимерної молекули відбувається внаслідок того, що вона має «притягуючий» (асоціативний) збуджений стан і «відштовхуючий» (не асоціативний) основний - тобто молекул в основному стані не існує. Це тим, що благородні гази, такі як ксенон чи криптон високоінертні і зазвичай утворюють хімічних сполук . У збудженому стані (викликаному електричним розрядом) вони можуть утворювати молекули один з одним (димери) або з галогенами, такими як фтор або хлор. Тому поява молекул у збудженому зв'язаному стані автоматично створює інверсію населення між двома енергетичними рівнями. Така молекула, що знаходиться у збудженому стані, може віддати свою енергію у вигляді спонтанного або вимушеного випромінювання, внаслідок чого молекула переходить в основний стан, а потім дуже швидко (протягом пікосекунд) розпадається на атоми, що складають.

Незважаючи на те, що термін димервідноситься тільки до з'єднання однакових атомів, а в більшості ексімерних лазерів використовуються суміші шляхетних газів з галогенами, назва прижилася і використовується для всіх лазерів аналогічної конструкції.

Довжина хвилі ексімерного лазера залежить від складу використовуваного газу, і зазвичай лежить в ультрафіолетовій області:

Ексимерні лазери зазвичай працюють в імпульсному режимі з частотою проходження імпульсів від 1 Гц до декількох сотень Гц, у деяких моделей частота може досягати 2 кГц; також можлива генерація поодиноких імпульсів. Імпульси випромінювання зазвичай мають тривалість від 10 до 30 нс та енергію від одиниць до сотень мДж. Потужне ультрафіолетове випромінювання таких лазерів дозволяє їх широко застосовувати у хірургії (особливо очній), у процесах фотолітографії у напівпровідниковому виробництві, при мікрообробці матеріалів, у виробництві РК панелей, а також у дерматології. Сьогодні ці пристрої досить громіздкі, що є недоліком при широкому медичне застосування(див. LASIK), проте їх розміри постійно зменшуються завдяки сучасним розробкам.

Див. також

Напишіть відгук про статтю "Ексимерний лазер"

Посилання

ЕКСІМЕРНИЙ ЛАЗЕР - Фізична енциклопедія. У 5-ти томах. - М: Радянська енциклопедія. Головний редактор А. М. Прохоров. 1988.
Ексимерні лазери, за ред. Ч. Роудза, пров. з англ., M., 1981

Уривок, що характеризує Ексімерний лазер

Балашев шанобливо дозволив собі погодитися з думкою французького імператора.
— Кожна країна має свої звичаї, — сказав він.
- Але вже ніде в Європі немає нічого подібного, - сказав Наполеон.
— Прошу вибачення у вашої величності, — сказав Балашев, — окрім Росії є ще Іспанія, де також багато церков і монастирів.
Ця відповідь Балашева, що натякав на недавню поразку французів в Іспанії, була високо оцінена згодом, за розповідями Балашева, при дворі імператора Олександра і дуже мало була оцінена тепер, за обідом Наполеона, і пройшла непомітно.
По байдужим і здивованим особам панів маршалів видно було, що вони дивувалися, у чому тут полягала гострота, яку натякала інтонація Балашева. "Якщо і була вона, то ми не зрозуміли її або вона зовсім не дотепна", - говорили вирази обличчя маршалів. Так мало була оцінена ця відповідь, що Наполеон навіть рішуче не помітив її і наївно запитав Балашева про те, на які міста йде звідси пряма дорога до Москви. Балашев, що був весь час обіду насторожі, відповідав, що comme tout chemin mene a Rome, tout chemin mene a Moscou, [як всяка дорога, за прислів'ям, веде до Риму, так і всі дороги ведуть до Москви,] що є багато доріг, і що серед цих різних шляхів є дорога на Полтаву, яку обрав Карл XII, сказав Балашев, мимоволі спалахнувши від задоволення в удачі цієї відповіді. Не встиг Балашев доказати останніх слів: «Poltawa», як уже Коленкур заговорив про незручності дороги з Петербурга до Москви і про свої петербурзькі спогади
Після обіду перейшли пити каву до кабінету Наполеона, який чотири дні тому був кабінетом імператора Олександра. Наполеон сів, торкаючись кави в севрській чашці, і вказав на стілець підло себе Балашеву.
Є в людині відоме післяобіднє настрій, яке сильніше за будь-які розумні причини змушує людину бути задоволеною собою і вважати всіх своїми друзями. Наполеон перебував у цьому положенні. Йому здавалося, що він оточений людьми, які обожнюють його. Він був переконаний, що і Балашев після його обіду був його другом та любителем. Наполеон звернувся до нього з приємною і трохи насмішкуватою усмішкою.
– Це та сама кімната, як мені казали, в якій жив імператор Олександр. Дивно, чи не так, генерал? - сказав він, очевидно, не сумніваючись у тому, що це звернення не могло не бути приємним його співрозмовнику, оскільки воно доводило перевагу його, Наполеона, над Олександром.
Балашев нічого не міг відповідати на це і мовчки нахилив голову.
- Так, у цій кімнаті, чотири дні тому, радилися Вінцінгероді і Штейн, - з тією ж насмішливою, впевненою усмішкою продовжував Наполеон. - Чого я не можу зрозуміти, - сказав він, - це те, що імператор Олександр наблизив до себе всіх моїх особистих ворогів. Я цього не розумію. Він не подумав про те, що я можу зробити те саме? — з запитанням звернувся він до Балашева, і, очевидно, цей спогад вштовхнув його знову в той ранковий гнів, який ще був свіжий у ньому.
- І нехай він знає, що я це зроблю, - сказав Наполеон, підводячись і відштовхуючи рукою свою чашку. – Я вижену з Німеччини всіх його рідних, Віртемберзьких, Баденських, Веймарських… так, я вижену їх. Нехай він готує для них притулок у Росії!
Балашев нахилив голову, своїм виглядом показуючи, що він хотів би відкланятися і слухає тільки тому, що він не може не слухати того, що йому говорять. Наполеон не помічав цього виразу; він звертався до Балашева не як до посла свого ворога, а як до людини, яка тепер цілком віддана йому і має радіти приниженню свого колишнього пана.