Исследование энергетических и временных характеристик газоразрядных эксимерных ArF и KrF лазеров на смесях He:Ar(Kr):F2

• Автор: Жупиков, Андрей Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 126 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ №

Глава 1. Анализ литературы по исследованиям эксимерных КгР

(248 нм) и АгР (193 нм) лазеров

1.1. Физические принципы работы эксимерных КгР (248 нм) и АгР (193 нм) лазеров

1.1.1. Эксимерный КгР (248 нм) лазер

1.1.2. Эксимерный АгР (193 нм) лазер

1.2. Обзор литературы по исследованиям газоразрядных КгР (248 нм) и АгР (193 нм) лазеров

Глава 2. Экспериментальная установка и методы исследований

2.1. Описание экспериментальной установки

2.2. Аппаратура и методы исследований

Глава 3 Исследование энергетических и временных характеристик

накачки и излучения эксимерного газоразрядного
КгР (248 нм) лазера на смеси Не:Кг:Р2
3.1. Эксимерный КгР лазер на основе буферного газа Не с энергией 0,8 Дж и кпд 2,0%
3.2. Исследование влияния интенсивности накачки на энергию излучения и кпд КгР лазера на смеси Не:Кг:Р2
Глава 4. Исследование энергетических и временных характеристик
накачки и излучения эксимерного газоразрядного
АгР (193 нм) лазера на смеси Не(ге):Аг:Р2
4.1. Эксимерный АгР лазер с энергией излучения 0,5 Дж в активной среде Не:Аг:Р2
4.2. Исследование влияния интенсивности накачки на энергию излучения и кпд АгР лазера на смеси Не:Аг:Р2
4.3. Исследование влияния сорта буферного газа на параметры накачки и излучения АгР лазера

Приложение. Эксимерные лазеры ExciLighi и их применение
в медицине
Приложение 1. Эксимерные лазеры ЕхаЬ'щЫ
Приложение 2. Эксимерная лазерная система Медилекс-193
для рефракционной хирургии
Приложение 3. Лазерная система на длине волны 248 нм для
дерматологии
Приложение 4. Справки о внедрении
Заключение
Литература

В настоящее время импульсные газоразрядные АгР (193 нм) и КгР (248 нм) эксимерные лазеры находят широкое применение в микроэлектронике, фотолитографии, медицине и научных исследованиях [1,2], так как это наиболее коротковолновые лазеры (УФ диапазон спектра) с прямой накачкой, излучение которых попадает в полосы сильного поглощения многих сред. Высокая энергия квантов 6,4 и 4,9 эВ позволяет реализовать фотохимический механизм взаимодействия такого излучения с поверхностью вещества. Совокупность этих свойств лазерного излучения позволяет обрабатывать различные материалы с субмикронной точностью без термического разрушения краев и поверхности материалов.
Одной из наиболее интересных и перспективных областей применения экси-мерных АгР (193 нм) и КгР (248 нм) лазеров является медицина (офтальмология, кардиохирургия и дерматология). Наиболее широкое применение АгР (193 нм) лазер находит в офтальмологии, где излучение с длиной волны 193 нм используется для проведения рефракционных операций по коррекции близорукости, дальнозоркости и астигматизма в широком диапазоне аномалий рефракции от 1 до 15 диоптрий, а также для лечения ряда поверхностных заболеваний роговицы [1-3]. Излучение КгР лазера с длиной волны 248 нм является перспективным для использования в кардиохирургии для образования каналов в сердечной мышце с целью улучшения ее кровоснабжения (трансмиокардиальная реваскуляризация), а также для лечения вирусных заболеваний в офтальмологии и дерматологии [4].
С практической точки зрения, для эксимерных лазеров предназначенных для медицинских применений, наиболее важными параметрами являются:
• максимально достижимая энергия излучения (не менее 0,5 Дж), в связи с необходимостью обработки больших площадей с высокой плотностью энергии до 5,0-6,0 Дж/см на поверхности ткани;
• максимальное значение полного кпд (от запасенной энергии в накопительной емкости системы возбуждения, далее просто кпд), что позволяет помимо энер-

Были проведены оценки интенсивности накачки (см. стр. 34). В результате было показано, что для смеси с буферным газом Не при зарядном напряжении 25 кВ, длительности первого полупериода тока разряда 50 не и активном объеме
о о
равном 140 см интенсивность накачки достигала значения 3,0 МВт/см . Таким образом, созданная система возбуждения позволила достичь интенсивности накачки свыше 2,5 МВт/см3 полученной в работе [5].
На рис. 3.6 показана зависимость энергии излучения Е и полного кпд // для КгЕ лазера на смеси Не:Кг:¥2 - 89,8:10:0,2 от зарядного напряжения Е,. Из зависимости видно, что максимальный кпд 2,4% достигается при минимальном зарядном напряжении 19 кВ и энергии излучения 570 мДж. При увеличении зарядного напряжения до 25 кВ кпд медленно уменьшается до 2,0%, что позволяет впервые для гелиевых смесей достичь значения энергии излучения 820 мДж.
Исследовалось влияние состава буферного газа на энергию излучения и кпд КгЕ лазера для созданной системы возбуждения. В результате проведенных исследований зависимости энергии излучения и кпд лазера от соотношения Не и Не было показано, что добавление Лте в качестве буферного газа к Не до 50% не изменяло параметров импульсов напряжения на разрядном промежутке и тока разряда показанных на рис. 3.5.
Зависимость энергии излучения Е и кпд т) для КгИ лазера от зарядного напряжения V, на смесях Не'^е:Кг:Е2 и ТКе:Кг:Е2 представлена на рис. 3.7. Как видно из рисунка величина энергии излучения в смеси Не;Л'е:Кг:Е2 -49,9:49,9:10:0,2 при зарядном напряжении 19 кВ составила 700 мДж при кпд 2,9%. При максимальном зарядном напряжении 25 кВ была достигнута энергия излучения 920 мДж с кпд 2,2%. Для чистого неона измерения не проводились.
Увеличение же содержания № в смеси свыше 50% и переход к чистому буферному газу ІУІе приводили к снижению энергии излучения и кпд этого лазера. Как видно из рис. 3.7 (светлые точки) энергия излучения КгЕ лазера на смеси Не:Кг:Е2 - 89,8:10:0,2 при максимальном зарядном напряжении 25 кВ составила величину 770 мДж при кпд 1,9%, что примерно на 10% ниже относительно результатов полученных для смеси на чистом гелии.