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EIN Excimer-Laser oder Excimer-Laser ist ein gepulster ultraviolettLaser- die auf der Grundlage von exzimieren. Ein Excimer – oder genauer ein Exciplex – ist eine kurzlebige Verbindung zwischen zwei Edelgase (Excimer, Englisch: aufgeregt dimer) oder zwischen einem Edelgas und a Halogen (Exciplex, Englisch aufgeregter Komplex). Edelgase gelten als chemisch inert, aber es wurde festgestellt, dass Dimere wie Ar₂ existieren könnte. Sie haben eine kurze Lebensdauer und erlöschen mit der Emission von a ultraviolettPhoton. Auch spätere Exziplexe wurden gefunden wie KrF wobei ein Edelgas an ein Halogen bindet. Auch hier ist die Lebensdauer kurz und der Exciplex zerfällt unter Emission eines ultravioletten Photons. Um anzuzeigen, dass das Edelgas angeregt ist und der Exciplex nur kurze Zeit lebt, wird dies oft mit einem Sternchen gekennzeichnet: Kr*F. Die emittierten Photonen liegen im Ultraviolett. Bei einer transversalen elektrischen Impulsentladung in einem Gemisch aus Kryptongas und Fluorgas werden Kr*F-Exziplexe gebildet. Spontane Emission eines Photons durch Zerfall eines Exziplexes ergibt stimulierte Emission in den anderen Exziplexen, wodurch ein Laserpuls aus ultraviolettem Licht entsteht.

Typen

Obwohl die Dimere zuerst gefunden wurden, werden in der Praxis nur Exciplexe verwendet, weil sie effizienter arbeiten. Es handelt sich also immer um ein schwereres Edelgas, also Argon, Krypton, oder Xenon gemischt mit einem leichten Halogen, entweder Difluor f₂, entweder Chlorwasserstoff HCl. Leichtere Edelgase wie Helium oder Neon- und schwerere Halogene wie dibrom oder di-jew bilden keine Exziplexe. Deshalb wird Helium verwendet, um das eigentliche Gasgemisch aufzulösen. Die Laser sind also:

• Argonfluorid Ar*F 193 nm
• Kryptonfluorid Kr*F 248 nm
• Xenonfluorid Xe*F 351 nm
• Kryptonchlorid Kr*Cl 222 nm
• Xenonchlorid Xe*Cl 308 nm

Anwendungen

Eine wichtige Anwendung von Excimer-Lasern findet sich in der Augenheilkunde, bestimmtes Abtragung von dem Hornhaut zu Kurzsichtigkeit korrigieren: LaserKeratotomie. Durch die Verwendung niedriger Wellenlängen (zum Beispiel ein Nd:YAG-Laser @ λ 1,06 m) kann ein sehr kleiner Fokus erzielt werden (mit dem Nd:YAG 5 m oder kleiner), was der Präzision zugute kommt. Der niedrigere Absorptionswert von Wasser beim Nd:YAG-Laser im Vergleich zum CO₂-Laser, der aufgrund seiner längeren Wellenlänge wiederum eine geringere Genauigkeit mit sich bringt, wird durch die Abgabe kurzer Pulse mit hoher Energiedichte (Energie pro Flächeneinheit) kompensiert

Eine weitere wichtige Anwendung des Excimer-Lasers findet sich in der Halbleiterindustrie, insbesondere um Fotolack mit feinen Strukturen belichten integrierte Schaltkreise wie vorher Prozessoren oder Erinnerungen damit zu tun. Die Wellenlänge im Ultravioletten ist wünschenswert, um Fotolack zu belichten und auch um feine Strukturen zu erzeugen: Je kleiner die Wellenlänge, desto feinere Strukturen sind möglich, aufgrund der Beugung. Der große Vorteil des Excimer-Lasers gegenüber bisher verwendeten UV-Lampen besteht darin, dass die Wellenlänge nicht breit gestreut, sondern schmal bleibt: einfarbig. Dies ermöglicht feinere Strukturen, denn chromatische Abweichung spielt keine Rolle.

Gasverbrauch

Die für die Querentladung verantwortlichen Elektroden bestehen aus Nickel. Da die Halogene dennoch etwas mit dem relativ inerten Nickel reagieren, verunreinigt das Gas und der Halogengehalt nimmt ab. Die Ausgangsenergie des Lasers sinkt dann. Das Gasgemisch muss daher regelmäßig aufgefrischt werden. Normalerweise wird der Laser über einen Filter von . leer gepumpt Aktivkohle und dann mit Halogen, einem Edelgas, nachgefüllt. Der Filter sollte ersetzt werden, wenn er gesättigt ist und als Sondermüll entsorgt werden.

Sicherheit

Excimer-Laser emittieren ultraviolettes, also unsichtbares Licht. Daher sind Maßnahmen zum Schutz von Augen und Haut erforderlich. Fluorgas und Chlorgas die Lunge beeinflussen. Daher sind Maßnahmen erforderlich, um Leckagen zu verhindern und die Freisetzung dieser Gase in die Umwelt zu verhindern.