Amerikanischen Wissenschaftlern der Rutgers Universität ist die Herstellung kompakter Lichtquellen gelungen, die im sichtbaren und ultravioletten Bereich des Spektrums arbeiten. Die Lichtaussendung beruht auf der Wechselwirkung eines niederenergetischen Elektronenstrahls mit gekühlten Edelgasen. In Zusammenarbeit mit Industrielaboratorien wird bereits ein Einsatz der ultravioletten Lichtquellen zur Herstellung integrierter elektronischer Schaltkreise erprobt.
Das von dem Team um Daniel Murnick entwickelte Prinzip der Lichtaussendung durch Anregung von Edelgasen mit Elektronenstrahlen ist sowohl zur Herstellung konventioneller Lichtquellen als auch für Laser geeignet. Die Forscher haben bereits Prototypen vorgestellt, die ultraviolette Strahlung bis zu einer Wellenlänge von 80 Nanometern aussenden. Auch im optischen und infraroten Bereich des Spektrums arbeitende Laser wurden bereits erfolgreich erprobt, und ein ultravioletter Laser ist in Vorbereitung.
Die Lichtquellen basieren auf einer Mischung der Edelgase Helium, Neon, Argon, Krypton sowie Xenon. Deren Anregung durch Elektronenstrahlen ist hocheffizient: Bis zu 50 Prozent der elektrischen Energie der Strahlen wird in ultraviolette Strahlung umgewandelt. Die auf diese Weise hergestellten Lichtquellen sind nur wenige Zentimeter groß. Der geplante UV-Laser soll eine Maximallänge von 10 Zentimetern nicht überschreiten. Er wäre damit um ein Vielfaches kleiner und handlicher als die bisher für ultraviolette Strahlung üblichen Excimer-Laser.
Die Herstellung kompakter und einfach zu handhabender UV-Lichtquellen und insbesondere die Entwicklung von entsprechenden Lasern ist seit langem ein aktives Forschungsfeld in der angewandten Optik. Die treibende Kraft dahinter ist die Halbleiterindustrie, die die Lichtquellen für die zur Herstellung hochintegrierter elektronischer Schaltkreise notwendige Photolithographie benötigt.
Stefan Maier
