کاربردهای لیزر اگزایمر

کاربردهای لیزر اگزایمر

طول موج های کوتاه در ناحیه طیفی فرابنفش تعدادی از کاربردها را ممکن می سازد:

تولید الگوهای بسیار ظریف با روش‌های فوتولیتوگرافی (میکرولیتوگرافی)، به عنوان مثال در تولید تراشه‌های نیمه‌رسانا

پردازش مواد لیزری با ابلیشن یا برش لیزری (مثلاً روی پلیمرها)، با بهره‌گیری از طول جذب بسیار کوتاه در حد چند میکرومتر در بسیاری از مواد، به طوری که یک جریان پالس متوسط ​​چند ژول در سانتی‌متر مربع برای فرسایش کافی است.

رسوب لیزر پالسی

علامت گذاری لیزری و ریزساختار شیشه ها و پلاستیک ها

آنیل لیزری، به عنوان مثال در ساخت نمایشگر

ساخت توری های الیافی براگ

چشم پزشکی (جراحی چشم)، به ویژه برای اصلاح بینایی با تغییر شکل قرنیه با لیزرهای ArF در 193 نانومتر. روش‌های رایج کراتومیلوسیس درجا با لیزر (LASIK) و کراتکتومی فوتورفراکتیو (PRK) است.

درمان پسوریازیس با لیزر XeCl در 308 نانومتر

پمپاژ لیزرهای دیگر، به عنوان مثال. لیزرهای رنگی خاص

محرک های همجوشی هسته ای

فوتولیتوگرافی در ساخت دستگاه های نیمه هادی یک کاربرد بسیار مهم است. در اینجا، فوتوریست ها بر روی ویفرهای نیمه هادی فرآوری شده با نور فرابنفش پرقدرت از طریق ماسک های نوری ساختاریافته تابش می شوند. نور فرابنفش پرقدرت، همانطور که می‌توان با لیزرهای اکسایمر تولید کرد، برای بدست آوردن زمان‌های پردازش کوتاه و درنتیجه توان عملیاتی بالا ضروری است، در حالی که طول موج‌های کوتاه به فرد اجازه می‌دهد ساختارهای بسیار ظریفی بسازد (با تکنیک‌های بهینه‌شده حتی بسیار کمتر از طول موج نوری). با این حال، آخرین پیشرفت‌ها در لیتوگرافی به طول موج‌های کوتاه‌تر در اشعه ماوراء بنفش شدید (EUV) نیاز دارد، به عنوان مثال. در 13.5 نانومتر که دیگر نمی توان با لیزر اگزایمر تولید کرد. برخی منابع پلاسمایی تولید شده توسط لیزر به عنوان جانشین لیزرهای اگزایمر در آن ناحیه توسعه یافته اند. با این حال، می‌توان انتظار داشت که لیزرهای اگزایمر برای ساخت بسیاری از تراشه‌های نیمه‌رسانا برای مدت طولانی مورد استفاده قرار گیرند، زیرا تنها پیشرفته‌ترین تراشه‌های کامپیوتری به ساختارهای ظریف‌تری نسبت به چنین تکنیک‌هایی نیاز دارند.

گامی کلیدی به سوی همجوشی هیدروژن

گامی کلیدی به سوی همجوشی هیدروژن با ترجمه مهندس شکوفه ساتری

تولید انرژی تقریباً بی حد و حصر از همجوشی هیدروژن کنترل شده و خودپایدار یک رویای علمی برای نیم قرن بوده است، اما پیشرفت فناوری کند و مملو از چالش ها بوده است. با این حال، محققان در بزرگترین مرکز لیزر جهان، یک گام کلیدی در مسیر همجوشی گزارش کرده‌اند: «پلاسمای سوزان»، که در آن واکنش همجوشی به منبع اصلی انرژی خود تبدیل می‌شود.

تیم‌های تحقیقاتی با استفاده از تأسیسات احتراق ملی (NIF) در آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور (LLNL)، ایالات متحده گزارش دادند که چهار آزمایش انجام‌شده بر روی ایزوتوپ‌های دوتریوم و تریتیوم هیدروژن بیش از 100 کیلوژول انرژی تولید کردند که یکی تقریباً 170 کیلوژول انرژی تولید کرد.

Omar A. Hurricane، دانشمند ارشد برنامه همجوشی محبوس اینرسی LLNL و یکی از نویسندگان مقاله نیچر، می گوید: «پلاسمای در حال سوختن به این معنی است که پلاسمای همجوشی بیش از ما آن را با وسایل خارجی گرم می کنیم. این یک گام ضروری و علمی مهم در مسیر همجوشی هسته ای کنترل شده است.»

برای دستیابی به این نقطه عطف، دانشمندان LLNL و سایر آزمایشگاه‌ها هندسه حفره کوچکی را که انرژی لیزر روی آن متمرکز شده است، بهبود بخشیدند و طول موج پرتوهای لیزر را در داخل پلاسمای محدود تغییر دادند (Nature Phys., doi: 10.1038/s41567-02). -01485-9؛ arxiv.org/abs/2111.04640).

لیزرهای قدرتمند، اهداف بزرگ

NIF از 192 خط پرتو لیزر موازی استفاده می‌کند که همگی یک پالس لیزری را تقویت می‌کنند که روی هم تا 1.9 مگا ژول انرژی با حداکثر توان نزدیک به 500 TW تولید می‌کنند. این مرکز تمام انرژی را روی یک استوانه طلای کوچک و توخالی به نام hohlraum متمرکز می کند که به نوبه خود حاوی یک کپسول به اندازه دانه فلفل حاوی دوتریوم و تریتیوم است. پرتوهای لیزر ترکیبی اشعه ایکس را در داخل hohlraum تولید می کنند. آن انفجار عظیم اما زودگذر انرژی به طور لحظه ای دما و فشارهایی را ایجاد می کند که فقط در مرکز خورشید یافت می شود - یا در انفجار یک بمب هیدروژنی.

محققان وزارت انرژی ایالات متحده آزمایش با پرتوهای قدرتمند NIF را در سال 2010 آغاز کردند، اما بسیاری از چالش‌ها - برخی در جزئیات برهمکنش بین تشعشع، پلاسما و سایر ذرات زیراتمی - پیشرفت به سوی واکنش‌های همجوشی خودپایدار را به تأخیر انداخته است.

علم پلاسما و همجوشی