Medizinische Physik 3: Medizinische Laserphysik [2004]

288 J. Bille
τ der oberen Laserniveaus gegenüber Strahlungszerfall betragen demgegenüber
rund 10 ns, so z.B. τ =7nsfür KrF ∗ bzw. τ =16nsfür XeF ∗ ,sodass
Besetzungsinversionen relativ leicht herzustellen sind. Der Laserübergang erfolgt
vom ersten angeregten, gebundenen elektronischen Zustand zum elektronischen
Grundzustand.
Verschiedene Photoabsorptionsprozesse beeinflussen im Edelgashalogenidexcimerlaser
die Laseraktivität. Dazu gehören beispielsweise die Photodissoziation
der Halogenmoleküle X2, aus denen gemäß Reaktion (14.3) das Edelgashalogenid
RX ∗ gebildet wird, oder die Photoionisation von angeregten
Edelgasatomen und -molkülen, aber auch die Möglichkeit der Selbstabsorption
der angeregten Edelgashalogenidexcimere RX ∗ .
14.1.5 Konstruktion
Wegen der relativ kleinen Verstärkung müssen Excimerlaser stark gepumpt
werden, um Laseraktion zu erzielen. Die Anregung erfolgt entweder durch
einen intensiven Elektronenstrahl, durch eine elektrische Hochspannungsentladung
oder durch eine Kombination von beiden. Sie findet in einem Gasgemisch
statt, welches typischerweise aus 5–10% des aktiven Edelgases (z.B.
Kr), 0,1–0,5% eines Halogens wie F2 und einem leichten Puffergas wie He
oder Ne bei einem Gesamtdruck von 1,5–4 bar besteht.
Abbildung 14.8 zeigt den Aufbau eines Excimerlasers, der mit einem intensiven,
gepulsten Elektronenstrahl gepumpt wird, wobei die Elektronen
relativistische Geschwindigkeiten aufweisen.
Die Elektronenstromdichte beträgt typisch 5–500 A/cm 2 mit Stromstärken
von 5–50 kA. Die Pulsdauer ist 50 ns bis 1 µs und die Beschleunigungsspannung
0,2–2 MV. Der Elektronenstrahl tritt durch eine 25–30 µm dicke
Metallfolie in das Gasmedium ein, wo typisch 5–50% der Elektronenstrahlenergie
im Gas deponiert werden.
Abb. 14.8. Schema eines elektronenstrahlgepumpten Excimerlasers