准分子激光

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准分子激光英文:Excimer laser)是一种紫外气态激光,处于激发态稀有气体和另一种气体(稀有气体或卤素)结合的混合气体形成的分子,向其基态跃迁时发射所产生的激光,称为准分子激光。

准分子激光属于低能量激光,无热效应,是方向性强、波长纯度高、输出功率大的脉冲激光光子能量波长范围为157-353纳米寿命为几十纳秒,属于紫外光。最常见的波长有157 nm、193 nm、248 nm、308 nm、351-353 nm。

术语[编辑]

准分子是一种半衰期非常短暂的分子状态,由同种原子或者异种原子组合而成。其中一种原子的价电子层必须是全满的(比如稀有气体)。如果两种原子都处于基态,它们是不能形成化学键的。但如果价电子全满的那个原子处于激发态,它们之间就能够暂时形成化学键。尽管这种化学键的寿命往往非常短,只在纳秒的量级。准分子可以通过自发辐射受激辐射,释放出光子回到基态,基态的分子更加不稳定,经过几个皮秒的时间,衰变成两个未成键的原子。

历史[编辑]

准分子激光由Nikolai Basov, V. A. Danilychev 和 Yu. M. Popov等人于1970在莫斯科物理研究所发明。使用电子束激发氙气二聚体,产生的准分子激光波长为172nm。[1]

1975年包括美国政府的海军研究实验室[2]诺思罗普研究和技术中心[3],Avco Everett研究实验室[4],和美国桑迪亚国家实验室[5]在内的多家政府研究机构研究利用电子束激发惰性气体卤化物

1979年西德Lambda Physik公司生产出第一台商业用准分子激光器

迄今为止已经发现的能够产生准分子激光的气体有10多种。

常见的准分子及其波长[编辑]

准分子激光的波长取决于所用的气体,一般处于紫外光波段。

准分子 波长
纳米
相对功率
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

应用[编辑]

目前准分子激光已广泛应用在临床医学以及科学研究工业应用方面,如:钻孔、标记表面处理、激光化学气相沉积物理气相沉积磁头光学镜片硅晶圆的清洁、微机电系统相关的微制造技术等等。

准分子激光于90年代始在医学上得到运用,主要有:

参考资料[编辑]

  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.