Un láser excimer es un tipo de láser de gas ultravioleta ampliamente utilizado en cirugía ocular ( corrección de la visión con láser ) y en la fabricación de semiconductores .
El término excimer ( dímero excitado en inglés ) significa un dímero excitado y denota el tipo de material utilizado como cuerpo de trabajo del láser.
El primer láser excimer del mundo fue inventado en 1970 e introducido en 1971 por Nikolai Basov , V.A. Danilichev, A.G. Molchanov y Yu. M. Popov, en el Instituto de Física. P. N. Lebedev en Moscú . El láser utilizó un dímero de xenón (Xe 2 ) excitado por un haz de electrones para producir una emisión estimulada a una longitud de onda de 172 nm. Posteriormente, otros grupos de inventores como Avco Everett, Sandia Laboratories, el Northrop Science and Technology Center y el US Government Naval Research Laboratory realizaron mejoras y comenzaron a utilizar mezclas de gases nobles con halógenos (por ejemplo, XeBr ), que fue patentado en 1975 por George Hart y Stuart Searles del Laboratorio de Investigación Naval de EE. UU. , quienes también desarrollaron un láser de mezcla XeCl que es excitado por una descarga de microondas.
La radiación láser de una molécula de excimer ocurre debido al hecho de que tiene un estado excitado "atractivo" (asociativo) y un estado fundamental "repulsivo" (no asociativo), es decir, prácticamente no hay moléculas en el estado fundamental. Esto se debe a que los gases nobles como el xenón o el criptón son muy inertes y normalmente no forman compuestos químicos . Cuando se excitan (causadas por una descarga eléctrica ), pueden formar moléculas entre sí (dímeros) o con halógenos como el flúor o el cloro . Por lo tanto, la aparición de moléculas en un estado ligado excitado crea automáticamente una inversión de población entre dos niveles de energía. Tal molécula, que está en un estado excitado, puede ceder su energía en forma de emisión espontánea o estimulada , como resultado de lo cual la molécula pasa al estado fundamental, y luego muy rápidamente (en picosegundos) se desintegra en su constituyente. átomos
Aunque el término dímero se refiere solo a la unión de átomos idénticos, y la mayoría de los láseres excimer usan mezclas de gases nobles con halógenos, el nombre se ha mantenido y se usa para todos los láseres de un diseño similar.
La longitud de onda de un láser excimer depende de la composición del gas utilizado y, por lo general, se encuentra en la región ultravioleta :
| excímero | Longitud de onda |
|---|---|
| F2 _ | 157nm |
| ArF | 193nm |
| KrCl | 222nm |
| KrF | 248nm |
| XeBr | 282 nm |
| XeCl | 308 nanómetro |
| XeF | 353nm |
Los láseres excimer suelen operar en modo pulsado con una tasa de repetición de pulso de uno a varios cientos de hercios, en algunos modelos la frecuencia puede alcanzar los 2 kHz; también es posible generar pulsos individuales. Los pulsos de radiación suelen tener una duración de 10 a 30 ns y una energía de unidades a cientos de milijulios. La poderosa radiación ultravioleta de tales láseres les permite ser ampliamente utilizados en cirugía (especialmente cirugía ocular ), en procesos de fotolitografía en la producción de semiconductores, en micromecanizado de materiales, en la producción de paneles LCD y también en dermatología . Hoy en día, estos dispositivos son bastante voluminosos, lo que es una desventaja en aplicaciones médicas amplias (ver LASIK ), pero su tamaño disminuye constantemente debido a los avances modernos.