Ein Excimer ist eine vorübergehende Kombination zweier Atome, die als angeregtes Dimer bezeichnet wird und bei der mindestens ein Atom in einem elektronisch angeregten Zustand vorliegt. Unter normalen Bedingungen enthalten Atome zwei Elektronen pro Energieniveau, das ihre Protonen umgibt, wobei sich die Elektronen in entgegengesetzte Richtungen drehen. Wenn das Atom Energie aus Licht absorbiert, kann sich ein Elektron auf eine höhere Energiebahn bewegen und ein ungepaartes Elektron zurücklassen. Nur unter diesen angeregten Umständen verbindet sich das Atom mit einem anderen Atom zu einem Dimer, und wenn das Dimer seine Energie freisetzt und das Elektron in seinen Grundzustand zurückkehrt, dissoziiert das Dimer und emittiert ein Fluoreszenzlicht. Ein Excimer kann typischerweise nur wenige Nanosekunden dauern.
Excimer-Laser sind ultraviolette Laser, die für die Augenchirurgie, Mikrobearbeitung und die Herstellung von Computerchips verwendet werden. Mit Druck und Elektrizität erzeugt der Laser Dimere, indem er elektrischen Strom durch Mischungen aus reaktiven Gasen wie Fluor oder Chlor und inerten Gasen wie Krypton oder Argon leitet. Die Inertgasmoleküle binden temporär an die reaktiven Gase und bilden angeregte Verbindungen, die entweder spontan oder durch Stimulation Energie freisetzen. Wenn die Moleküle ihre Energie abgeben und dissoziieren, wird ultraviolettes (UV) Laserlicht emittiert.
Ultraviolettes Licht unterbricht molekulare Bindungen in biologischen oder organischen Geweben oder Materialien. Es hat einen geringen Durchdringungsgrad und das betroffene Gewebe zerfällt in die Luft, anstatt zu verbrennen. Aus diesen Gründen werden Excimer-Laser verwendet, um Oberflächengewebe auf der Augenoberfläche umzuformen oder zu beseitigen. Laser-assistierte interstitielle Keratomilieuse (LASIK) ist die Anwendung von Excimer-abgeleitetem UV-Licht auf das Gewebe, das unter einem äußeren Hornhautlappen liegt, um die Krümmung der Hornhaut anzupassen. Eine Abflachung der Hornhautform behandelt Kurzsichtigkeit und eine Steilheit der Hornhaut behandelt Weitsichtigkeit. Darüber hinaus können unregelmäßige Bereiche der Hornhautkontur, die Astigmatismus erzeugen, beseitigt werden.
Neben der Augenchirurgie zur Behandlung von Fokussierungsproblemen haben Excimer-Laser andere gesundheitsbezogene Anwendungen. Excimer-Laser wurden bei Angioplastie-Operationen verwendet, um Blockaden in verstopften Arterien zu öffnen. Dermatologen haben Xenonchlorid-Excimere verwendet, um eine Vielzahl von Hautläsionen, einschließlich Vitiligo und Psoriasis, aufzulösen. Augenärzte können mit dem Excimer-Laser oberflächliche Hornhautnarben präzise entfernen.
Tief ultraviolettes Licht (DUV)-Laser, die Krypton-Fluor- oder Argon-Fluor-Dimere verwenden, emittieren Licht mit Wellenlängen von 193 bis 248 Nanometern (7.8 × 10 –6 bis 9.8 × 10 –6 Zoll). Aus industrieller Sicht verwenden Hersteller von Mikrochip-Bauelementen diese tiefen Excimer-Laser für die hochauflösende Photolithographie. Dies ermöglichte die Erfassung von Daten auf kleinstem Raum von nur zehn Nanometern und ermöglichte die Herstellung kleinerer, dichterer Computerchips als die Chips, die mit der alten Technologie hergestellt wurden. Mikrochips haben eine allmähliche Verringerung der Größe von 0.5 Mikrometer (2 x 10 -5 Zoll) im Jahr 1990 auf etwa 43 Nanometer (1.7 x 10 -6 Zoll) im Jahr 2010 erfahren. Darüber hinaus haben Excimer-Laser das Schneiden von Kunststoffen und Polymeren mit außergewöhnlichen Präzision.