準分子雷射

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準分子雷射英文:Excimer laser)是一種紫外氣態雷射,處於激發態稀有氣體和另一種氣體(稀有氣體或鹵素)結合的混合氣體形成的分子,向其基態躍遷時發射所產生的雷射,稱為準分子雷射。

準分子雷射屬於低能量雷射,無熱效應,是方向性強、波長純度高、輸出功率大的脈衝雷射光子能量波長範圍為157-353奈米壽命為幾十奈秒,屬於紫外光。最常見的波長有157 nm、193 nm、248 nm、308 nm、351-353 nm。

術語[編輯]

準分子是一種半衰期非常短暫的分子狀態,由同種原子或者異種原子組合而成。其中一種原子的價電子層必須是全滿的(比如稀有氣體)。如果兩種原子都處於基態,它們是不能形成化學鍵的。但如果價電子全滿的那個原子處於激發態,它們之間就能夠暫時形成化學鍵。儘管這種化學鍵的壽命往往非常短,只在奈秒的量級。準分子可以通過自發輻射受激輻射,釋放出光子回到基態,基態的分子更加不穩定,經過幾個皮秒的時間,衰變成兩個未成鍵的原子。

歷史[編輯]

準分子雷射由Nikolai Basov, V. A. Danilychev 和 Yu. M. Popov等人於1970在莫斯科物理研究所發明。使用電子束激發氙氣二聚體,產生的準分子雷射波長為172nm。[1]

1975年包括美國政府的海軍研究實驗室[2]諾思羅普研究和技術中心[3],Avco Everett研究實驗室[4],和美國桑迪亞國家實驗室[5]在內的多家政府研究機構研究利用電子束激發惰性氣體鹵化物

1979年西德Lambda Physik公司生產出第一台商業用準分子雷射器

迄今為止已經發現的能夠產生準分子雷射的氣體有10多種。

常見的準分子及其波長[編輯]

準分子雷射的波長取決於所用的氣體,一般處於紫外光波段。

準分子 波長
奈米
相對功率
毫瓦
Ar2* 126 nm
Kr2* 146 nm
F2* 157 nm
Xe2* 172 & 175 nm
ArF 193 nm 60
KrF 248 nm 100
XeBr 282 nm
XeCl 308 nm 50
XeF 351 nm 45
KrCl 222 nm 25

應用[編輯]

目前準分子雷射已廣泛應用在臨床醫學以及科學研究工業應用方面,如:鑽孔、標記表面處理、雷射化學氣相沉積物理氣相沉積磁頭光學鏡片矽晶圓的清潔、微機電系統相關的微製造技術等等。

準分子雷射於90年代始在醫學上得到運用,主要有:

參考資料[編輯]

  1. ^ N. G. Basov, V. A. Danilychev, Y. Popov, and D. D. Khodkevich (1970). Zh. Eksp. Fiz. i Tekh. Pis'ma. Red. 12: 473.
  2. ^ Searles, SK; GA Hart. Stimulated emission at 281.8 nm from XeBr. Applied Physics Letters. 1975, 27: 243. 
  3. ^ Ault, ER; RS Bradford Jr., ML Bhaumik. High-power xenon fluoride laser. Applied Physics Letters. 1975, 27: 413. 
  4. ^ Ewing, JJ; CA Brau. Laser action on the 2 Sigma+ 1/2--> 2 Sigma+ 1/2 bands of KrF and XeCl. Applied Physics Letters. 1975, 27 (6): 350–352. 
  5. ^ Tisone, GC; AK Hays, JM Hoffman. 100 MW, 248.4 nm, KrF laser excited by an electron beam. Optics Communications. 1975, 15 (2): 188–189. 
  6. ^ Kornowski R, Leon MB, Hong MK. Current perspectives on direct myocardial revascularization. Am J Med. 1998, 81 (7A): 44E–48E. 
  7. ^ Nguyen T, Allen K, Oesterle S. Percutaneous myocardial laser revascularization. J Interven Cardial. 1998,. 11 (Suppl): S134–S136.