لیزرهای اکسی پلکس و ليزرهاي گاز ديناميك

لیزرهای اکسی پلکس

لیزرهای هستند كه در آنها محیط فعال یک اکسی پلکس یا کمپلکس دو اتمی برانگیخته است. خاصیت اصلی اکسی پلکس آن است که این گونه تنها هنگامی میتواند برانگیخته الکترونی شود، که در یک حالت مقید با یک حداقل انرژی معین باشد، معمولاً حالت پایه الکترونی یا اصلاً حداقل انرژی پتانسیل ندارد، یا در غیر این صورت منحنی بسیار کم عمقی دارد. اکثر مثالها درزمینه هالید گازی خنثی مانند KrF است. سایر گونه های دو اتمی جور هسته که در این دسته قرار می گیرند، مانند Xe2 اکسمر نامیده می شوند، گرچه اغلب این عبارت به اشتباه برای اکسی پلکسهای ناجور هسته به کار برده میشود.

معمولاً اکسی پلکس با واکنش شیمیایی بین گاز بی اثر و یونهای هالید حاصل از تخلیه الکترونی ایجاد میشود . هرچند لیزر اکسی پلکس را از جهتی میتوان به عنوان نوعی لیزر شیمیایی در نظر گرفت، شایان ذکر است که در پایان یک چرخه کامل از گذارهای لیزر، مواد آغازی یعنی گاز کریپتون و فلوئور، توسط دو فرایند بازسازی می شود.

بنابراین برخلاف لیزهای شیمیایی ، این لیزر می تواند بدون مصرف محیط فعال، به طور پیوسته به کار خود ادامه دهد. بدین ترتیب می توان از حفره ای سربسته استفاده کرد که در آن برای KrF مخلوط گازها نوعاً شامل 2% کریپتون، 2ر0% فلوئور و 8ر97% هلیم با فشار کلی 5ر2 تا 0ر3 اتمسفر است. البته چون گاز هالوژن بسیار خورنده ای به کار برده می شود، باید ماده سازنده جدار حفره را به دقت برگزید. به علاوه، چون دیواره ها به سرعت توسط گاز مسموم می شوند، امکان استفاده از همان لوله لیزر برای هالوژنهای مختلف وجود ندارد.

لیزرهای اکسی پلکس ابر تابشی اند وتپهای با تداوم 10 تا ns 20 ایجاد می کنند و معمولاً‌فرکانس تکرار تپها در گستره 1 تا Hz 500 است. طول موج نشر سیستمهای موجود در بازار عبارتند از :157nm F2 ، 193 nm ArF ، 222nm KrCl ، KrF 248nm ،XeCl 308 nm ، XeF 351و 353nm. این طول موجهای کوتاه فرابنفش، در ناحیه ای از طیف الکترومغناطیسی قرار گرفته اند که توسط گستره وسیعی از مواد جذب می شود و فرایند جذب فوتون اغلب باعث گسختگی پیوندهای شیمیایی می شود. به علاوه، چنین جذبی اغلب تا حدی باعث تبخیر نمونه میشود، این فرایند سایش لیزری نام دارد. این ویژگی،همواره با کنترل خوب فضایی و سطوح توان بالا که معمولاً در دسترس است، لیزر اکسی پلکس را به انتخابی خردمندانه برای کاربردهای متنوعی شامل فراورش مواد، جراحی و کاربردهای نور شیمیایی مبدل ساخته است.

لیزر اکسی پلکس معمولاً به طرز کاملاً‌ متمرکزی باعث تبخیر سطح می شود و فاقد آثار انبساط گرمایی روی مواد پیرامونی است که اغلب در اثر استفاده از لیزرهای زیر قرمز به وجود می آید. برای مثال، لیزرهای اکسی پلکس در برش دقیق فلزات بی رقیب اند و در بهینه، می توانند سوراخی به قطر کسری از میکرون ایجاد کنند. حکاکی و علامتگذاری روی مواد با چگالی زیاد، مثال کاربردی دیگری است که باعث ارائه امکاناتی در زمینه علامتگذاری امنیتی مواد ارزشمند مانند الماس میشود. تکنیک مشابهی به طور روزمره برای علامتگذاری نشانهای تجاری روی شیشه خودروها به کار می رود. به علاوه مشخص شده است که کاربردهای مهمی در جراحی برای آن وجود دارد، بافتهای تابش دیده با طول موجهای لیزر اکسی پلکس، بدون آسیبهای گرمایی دستخوش قطعه قطعه شدن مولکولی و تبخیر می شوند. برای مثال، اثبات شده است چنین لیزرهایی به همراه یک کاتتر تار نوری، در زدودن لخته های خون در سرخرگهای مسدودشده، کارایی بسیار زیادی دارند.

ليزرهاي گاز ديناميك

گاه ميتوان با سرد كردن گاز بسيار داغ ، وارونگي جمعيت را در يك سيستم مولكولي حاصل كرد. متشابها با انجام اين كار و منبسط كردن گاز بسيار داغ در درون يك نوزل ( Nozzle ) ميتوان يك راكت جت را بكار انداخت . بدبن ترتيب ليزرهاي گاز ديناميك اولين خويشاوندان موتورهاي جت و هواپيماهاي فراصوتي بودند كه اساس كار آن ها در سال 1962 توسط باسو ( Basov) و اوراوسكي ( Oraevkii) ابداع شد . اين ليزرها توان خروجي اي برابر با 30000 وات دارند؛ به طوري كه پرتو خروجي از آنها به قدري شدت دارد كه به صورت بالقوه قادر است عدسي و چمبر ليزر را بشكند. ليزرهاي گاز ديناميك در حال حاضر در مسائل و مطالعات فضايي، اطلاعات مربوط به آنها كمياب است .