ليزر الإكزيمر ( Eximer Laser )

الليزر شعاع مكثف وأحادي اللون قد يكون هذا الشعاع كثيفاً لدرجة تكفي لتبخير اصلب المواد المقاومة للحرارة وكلمة ليزر هي عبارة عن أولى الحروف الإنجليزية للكلمات التي معناها الضوء المضخم من الإشعاع المنبعث بالحث.  أما كلمة إكزيمر أتت من اختصار كلمتي Exited  وتعني مستثار و Dimer    تعني جزيء مكون من ذريتن ، وبذلك تعني الكلمة الجزيء الزوجي المستثار، ويمكن أن تكون لذرتي الجزيء المستثار نفس التركيب الذري مثل ذرتي الزينون Xe2  أو ذرتي جزيء ليس لها نفس التركيب الذري مثل كلوريد الزينون XeCl حيث يتم الارتباط بين ذرتي الزينون Xe والكلور Cl في حالة الاستثارة الإلكترونية فقط ولكنها في حالة الاستقرار الأرضي Stable Ground level  متنافرة أو ذات ترابط ضعيف .

ينجم عن ترابط ذرتي الجزيء المذكور تفاعل كيموضوئي ذا طاقة عالية . ويتم التفاعل باستثارة أحد ذرتي التفاعل بطاقة تكفي لإرتباطهما مع الذرة الأخرى فعلى سبيل المثال في حالة إكزيمر من نوع ( فلوريد الكريبتون KrF ) يتم إثارة ذرة الكريبتون بطاقة عالية تكفي لتأينها بتحرير إلكترون  لتصبح ذرة الكريبتون ذات شحنة موجبة ليتسنى لها الارتباط مع ذرة الفلور بواسطة التجاذب الكهربي حسب تفاعل كولون  ، ويتطلب تكون جزيء فلوريد الكريبتون المستثار حدوث تصادم بين الكريبتون و الفلور في وجود غاز آخر مثل النيون لتهيئة ظروف التصادمية  لتكوين طاقة عالية ويمكن لليزر الإكزيمر في حالة الإثارة الآلية إحداث اهتزاز كبير للجزيئات مما يكسبها تحصيل ليزر عالي له فائدة كبيرة في التطبيقات الصناعية والطبية .

أنواع واستخدامات الليزر :

  تم إنتاج أول ليزر إكزيمر عام 1975 م ومنذ ذلك الحين فإنه خضع إلى تقدم تقني سريع أسفر عن أنواع حديثة تصل قدرتها إلى 200 واط بنسبة تردد واحد كيلوهيرتز وطاقة ( 4 جول ) وتعريض نبضي من 10-25 نانو ثانية , وتختلف أنواع ليزر الإكزيمر باختلاف الذرات المكونة للجزيء وبذلك تختلف الطاقة المتولدة منها والطول الموجي الذي يدخل ضمن نطاق الأشعة فوق البنفسجية غير المرئية .

ويستخدم ليزر الإكزيمر في نطاق واسع من التطبيقات البحثية والطبية والصناعية ، وهي مرغوبة لخاصية الطول الموجي القصير وشدة النبضية الليزر العالية .

ومن أمثلة التطبيقات البحثية قياس التلوث الجوي والدراسات المجهرية Spectroscopy  والدراسات الكيموضوئية ومعالجة المواد الحيوية . أما التطبيقات الصناعية فمن أمثلتها آلات المعالجة الميكروية والطباعة الضوئية بالليزر ، و التلدين والتعديل والترقيم الدقيق للسطوح ، ووضع علامات على المواد مثل الزجاج والبلاستيك والسيراميك والمعادن وكذلك في الكتابة على شعر إنسان ، وفضلاً عن ذلك فإن لليزر الإكزيمر استخدامات طبية تتمثل في عمليات قرينة العين .

طريقة العمل :

 يتم استثارة الكلور الغازي مثل الكريبتون و الكلور والنيون بنبضية كهربائية مكثفة في زمن وجيز للغاية تصل إلى 10 نانو ثانية ، وتعمل الطاقة الناتجة على تفكيك الروابط الجزئية للكلور ، وبذلك يتم الحصول على جزيء فلوريد الكريبتون المتأين KrF ، وتبقى الجزيئات المستثارة لمدة تصل إلى 10 نانو ثانية لتعود بعدها إلى المستوى  الأرضي Ground Level  الجزئي.

.يحتوي فلوريد الكريبتون على مرآة عاكسة ومرآة أمامية غير مطلية تسمح بخروج أشعة الليزر وتعمل على عكس باقي الأشعة.

يأتي التفريغ في الليزر الإكزيمر بشكل عمودي على طول الأنبوبة المغلقة والمليئة بالخليط الغازي وتعمل الأنبوبة لفترة معينة يتم استبدالها بعد انخفاض نبضات الليزر بشكل ملحوظ مع مرور الزمن بسبب استهلاك الغاز .

التطبيقات الطبية :

  يستخدم ليزر الإكزيمر بشكل واسع في نواحي عديدة أهمها علاج ضعف وطول وقصر النظر ، وحالات عدم وضوح الأشياء لعدم تجمع الضوء في نقطة بؤرية Astigmatism ويستخدم في هذه الحالة الإكزيمر من نوع فلوريد الأرجون ArF وذلك في جراحة الانكسار الضوئي عن طريق إبعاد مواد القرينة لتصحيح قوة العدسة Dupitor .

يصل الطول الموجي لليزر ArF إلى 193 نانومتر وهو قصير جداً في نطاق الأشعة فوق البنفسجية غير المرئية مما يكسبها دقة عالية في جراحة الانكسار الضوئي تصل إلى 0.1 من الميكرومتر ، وفضلاً عن ذلك فإن لها تأثير طفيف للغاية في نقل الحرارة إلى الأنسجة المجاورة أثناء العملية .

تنحصر أهم خطوات استخدام إكزيمر ArF في جراحة العيون فيما يلي :

1-     تسليط حزمة من الليزر على قناع Mask خاص حسب مقياس المريض بحيث يتم إسقاط الضوء على القرينة بخطوات معينة يمكن بواسطتها في ضبط حجم منطقة الاستئصال المرغوبة .

2-     يتم التحكم في حجم وشكل وعمق الاستئصال بواسطة مجموعة من الفتحات الحلقية والاسطوانية الضوئية تعمل على تحديد مواصفات الضوء الساقط ، وكذلك التحكم بنبضات الليزر ، ويتم التحكم في هذه الخطوة بالحاسب الآلي.