Laser à excimère
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Un laser à excimère, parfois appelé (et de façon souvent plus appropriée) laser à exciplexe, est un type de laser ultraviolet couramment utilisé en chirurgie oculaire et en photolithographie dans l'industrie des semiconducteurs.
Un excimère est un dimère qui n'est stable qu'à l'état excité et se dissocie à l'état fondamental, tandis qu'un exciplexe est un complexe qui n'est stable qu'à l'état excité et se dissocie à l'état fondamental ; un excimère est donc un cas particulier d'exciplexe. La dissociation de l'état fondamental l'empêche d'absorber les photons émis par l'état excité. Donc les photons sont plus facilement multipliés, ce qui donne des lasers efficaces.
Dans le cas des lasers, on utilise un gaz rare parfois mélangé avec un halogène, typiquement l'argon, le krypton ou le xénon éventuellement mélangé avec du fluor ou du chlore, voire du brome. Sous l'effet d'une stimulation électrique se forme par exemple un excimère tel que Ar2* ou Kr2*, ou un exciplexe tel que ArF*, XeCl* ou KrF*, qui retombe à son état fondamental en émettant un rayonnement laser de longueur d'onde déterminée, dans le proche ultraviolet avec les exciplexes mais dans l'ultraviolet plus lointain avec les excimères[1], la longueur d'onde étant d'autant plus courte que le gaz rare est léger et l'halogène, lourd :
Excimère Longueur d'onde Ar2* 126 nm Kr2* 146 nm Xe2* 172 nm
175 nmExciplexe NeF* 108 nm ArF* 193 nm KrF* 248 nm XeF* 351 nm KrCl* 222 nm ArCl*
XeCl*308 nm XeBr* 282 nm
Les lasers à excimère fonctionnent généralement à 100 Hz avec une impulsion d'environ 10 ns, mais certains atteignent 8 kHz et 200 ns.
La lumière UV des lasers à excimère est bien absorbée par les tissus et les composés organiques. Plutôt que brûler ou inciser les matériaux, les lasers à excimère procèdent par rupture des liaisons moléculaires en surface des matériaux conduisant à l'ablation de matière plutôt qu'à la brûlure ou la fusion. Ces lasers permettent donc d'enlever de fines couches de matière en surface de façon très contrôlée sans altération excessive du reste du matériau. C'est ce qui rend les faisceaux de ces lasers si performants dans les domaines de la micromécanique et de l'industrie des semi-conducteurs, ainsi qu'en chirurgie oculaire LASIK.
Le laser à fluorure de krypton est le plus courant des lasers à excimère, fonctionnant en l'occurrence avec l'exciplexe KrF*. En chirurgie ophtalmique, le rayonnement excimère autorisé est induit par l'exciplexe ArF* et possède une longueur d'onde de 193 nm[2].
Notes et références
modifier- (en) « Lasers à excimère », IUPAC, Compendium of Chemical Terminology [« Gold Book »], Oxford, Blackwell Scientific Publications, 1997, version corrigée en ligne : (2019-), 2e éd. (ISBN 0-9678550-9-8)
- Gatinel D, Laser excimer
