O que é um Excimer LASER?
Excimer laser ou Exciplex laser é um tipo de laser que usa luz ultravioleta para produzir dispositivos microeletrônicos, circuitos integrados de semicondutores e micro-máquinas. Nikolai Basov, Yu. M. Popov e VA Danilychev inventaram o excimer laser em 1970 no Lebedev Physical Institute, Moscou. A palavra excimer é abreviação de “dímero excitado” e a palavra exciplex é abreviação de “complexo excitado”. Inicialmente, Nikolai Basov, Yu. M. Popov e VA Danilychev usaram um dímero de Xenon ou Xe2 que foi excitado usando um feixe de elétrons para produzir uma emissão estimulada com um comprimento de onda de 172 nm.
Como é construído um excimer laser?
Um Excimer ou Exciplex laser é geralmente construído usando gases nobres como argônio, criptônio ou xenônio junto com gás halogênio reativo como flúor ou cloro. Os gases são então submetidos a estimulação elétrica e alta pressão, resultando na formação de uma pseudo molécula energizada conhecida como excímero ou exciplex (para haletos de gases nobres). Essas pseudo moléculas podem existir apenas em estados energizados, produzindo um feixe de laser de luz ultravioleta. Uma molécula de excímero tem um estado excitado ligado e um estado fundamental repulsivo que é responsável pela ação do laser da molécula.
Gases nobres como argônio, criptônio ou xenônio geralmente não reagem com outras moléculas, mas em um estado eletricamente excitado, essas moléculas podem combinar-se entre si (excímero) ou com moléculas de halogênio (exciplex). A molécula excitada tende a liberar seu excesso de energia na forma de emissão espontânea ou estimulada. Isso resulta em uma molécula de estado fundamental extremamente repulsiva que rapidamente se dissocia em seus átomos não ligados por inversão populacional.
Molécula de excímero - Tabela de comprimento de onda
O comprimento de onda da luz enviada por um excímero excitado ou molécula de exciplex depende dos elementos dos quais a molécula é composta.
| excímero | Wavelength |
| Ar2* | 126 nm |
| Kr2* | 146 nm |
| F2* | 157 nm |
| Xe2* | 172 e 175 nm |
| ArF | 193 nm |
| KrCl | 222 nm |
| KrF | 248 nm |
| XeBr | 282 nm |
| XeCl | 308 nm |
| XeF | 351 nm |
Quais são as aplicações do Excimer Laser?
Aplicações médicas:
Excimer laser gera luz ultravioleta que é bem absorvido por compostos orgânicos e matéria biológica. A intensidade da energia da luz UV fornecida pelo excimer laser é suficiente para perturbar as ligações moleculares presentes na superfície do tecido sem queimar ou cortar. Excimer lasers dissociam camadas finas sobre as superfícies do tecido através de ablação controlada em vez de queima. Isso o torna extremamente eficaz na remoção de camadas finas de tecido sem perturbar as camadas profundas e os órgãos.
O grande tamanho desses lasers atua como uma desvantagem para aplicações médicas. No entanto, hoje em dia com o desenvolvimento de novas tecnologias, o tamanho é consideravelmente reduzido.
Aplicações científicas:
Lasers Excimer são usados para uma variedade de propósitos experimentais científicos. Esses lasers também são usados para produzir ainda mais lasers de corante azul-esverdeado, estimulando essa região do espectro. O comprimento de onda curto, grande fluência e propriedades de feixe não contínuo desses lasers são usados para ablação de vários materiais em sistemas de deposição de laser de pulso.
Fotolitografia:
Lasers de excimer desempenham um papel importante na fabricação de chips microeletrônicos (ou seja, circuitos integrados de semicondutores) usando máquinas de fotolitografia. Atualmente, a luz ultravioleta profunda (DUV) dos lasers de excímero KrF e ArF são usados para diminuir o tamanho dos transistores para 7 nanômetros. A litografia de excimer tem contribuído imensamente no campo dos dispositivos semicondutores.
Qual é a taxa de repetição de pulso dos lasers de excimer?
Lasers excímeros ou exciplex que são bombeados por feixes de elétrons podem gerar pulsos de alta energia única que geralmente são separados por longos períodos de tempo. Comparativamente, os lasers de excímero bombeados por descarga produzem um fluxo constante de pulsos. Esses lasers têm uma taxa de repetição de pulso significativamente maior de cerca de 100 Hz e uma pegada muito menor.
A saída média de um excimer laser é o produto da taxa de repetição ou o número de pulsos por segundo com a energia do pulso (em Joules). A potência média de um excimer ou exciplex laser varia de 1 Watt a 100 Watt. Potência média semelhante não significa necessariamente que a saída do laser seria a mesma. Uma vez que a taxa de repetição excede um certo valor, a energia produzida por pulso é reduzida.
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