LASER A ECCIMERI
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Il LABORATORIO LASER A ECCIMERI dell'ENEA di Frascati costituisce, dalla fine degli anni 70, un nucleo di elevata competenza sulle sorgenti laser a gas che emettono nella regione dell'ultravioletto. Il compito di questo laboratorio è di sviluppare, caratterizzare e ottimizzare sorgenti laser a eccimeri, nonché di studiarne le applicazioni sia scientifiche sia di interesse industriale. Una parte sostanziale del lavoro è dedicata al trasferimento del know-how acquisito su sorgenti e applicazioni alle PMI del settore.
Di seguito sono illustrate le sorgenti laser di cui è dotato il laboratorio e le applicazioni che sono state oggetto di studi negli ultimi anni.

SORGENTI DI RADIAZIONE

HERCULES: laser ad alta energia per impulso e con fascio di grande area
mezzo attivo	XeCl
lunghezza d'onda di emissione	308 nm
durata impulso	150 ns
energia per impulso	10 J (con cavità piana-piana)
massima frequenza di ripetizione	10 Hz
dimensioni fascio laser	10 cm x 5 cm
configurazioni possibili	cavità piana-piana, cavità instabile a branca positiva, amplificatore di impulsi corti (10 ns)
intensità raggiungibile con focalizzazione (f# = 3)	> 1 TW/cm2
applicazioni	ricristallizzazione di silicio amorfo, pulizia di graffiti, deossidazione di alluminio, indurimento da shock, rimozione controllata di strati di vernice da quadri antichi, nobilitazione di superfici tessili, generazione di plasmi
IANUS: laser a doppia regione di scarica e ad alta frequenza di ripetizione (brevetto ENEA)
mezzo attivo	XeCl
lunghezza d'onda di emissione	308 nm
durata impulso	100 ns
energia per impulso	0.3 + 0.7 J (con doppia cavità piana-piana), 100 mJ (con cavità instabile oscillatore-amplificatore)
massima frequenza di ripetizione	100 Hz
dimensioni fasci laser	1.5 x 2 cm2 e 2 x 3 cm2
configurazioni possibili	cavità piana-piana, cavità instabile autofiltrante (SFUR), oscillatore-amplificatore
intensità raggiungibile con focalizzazione (f# = 3)	> 1 TW/cm2
applicazioni	verifica degli standard di misura I.S.O. relativi ai parametri di qualità ottica di un fascio
LELLO: laser ad impulsi ultracorti
mezzo attivo	coloranti organici
lunghezza d'onda di emissione	308 nm
durata impulso	0.5 ps
energia per impulso	10 μJ
massima frequenza di ripetizione	10 Hz
dimensioni fascio laser	Φ  = 0.2 cm
energia raggiungibile dopo amplificazione con IANUS	10 mJ
potenza dell'impulso amplificato	2GW
Sorgente di radiazione X da plasma laser
spettro di emissione	accordabile nell'intervallo 40 -1800 eV
durata degli impulsi a 1 keV	10 ns
durata degli impulsi a 40 eV	120 ns
energia per impulso a 40-70 eV	> 900 mJ
energia per impulso a 300-500 eV	> 12 mJ
energia per impulso a 0.8-1.6 keV	> 8 mJ
brillanza nella water-window (300-500 eV)	2x1017fotoni/(sec x mm2 x mrad2) (0.1% larghezza di banda)
applicazioni	microlitografia con luce nell'estremo ultravioletto per elettronica di consumo (EUVL), microscopia in vivo di batteri, alghe e funghi,  generazione di ioni pesanti, micro-radiografia, micro-dispositivi ottici, spettroscopia atomica
Sorgente di radiazione X da scarica capillare
gas	Xenon
pressione di lavoro	5 * 10 -3 mbar
diametro scarica	Φ = 0.5 mm
lunghezza capillare	10 mm
tensione / intensità di corrente	25 kV - 10 kA
frequenza di ripetizione	10 Hz
durata scarica	250 ns
durata impulsi	60 ns FWHM
energia emessa	40 mJ/sr su tutta la banda EUV (circa 4 mJ/sr a λ = 13.5 nm entro il 2% di banda)
temperatura elettronica del gas	30 - 40 eV
spettro di emissione	10 - 20 nm
applicazioni	imaging, microscopia, spettroscopia, microlitografia, test di fotoresist, generazione di centri di colore, ablazione, test di ottiche nell'EUV, fluorescenza da raggi X

ATTIVITA'

• Generazione di raggi X da plasma/laser a bassa emissione di detriti ( brevetto ENEA )
• Microscopia a contatto con raggi X molli  ( brevetto ENEA )
• Radiobiologia
• Spettroscopia a raggi X ad alta risoluzione (accordo governativo Italia-Russia)
• Scrittura di pattern su film LiF tramite luce nell'estremo ultravioletto (EUV)
• Ricristallizzazione di Silicio amorfo (vedi progetto FOTO )
• Pulizia di superfici (vedi  progetto SUCLAT )
• Shock hardening di metalli
• Standardizzazione dei parametri di fasci laser (vedi progetto CHOCLAB II )
• Realizzazione di lampade ad alta intensità nell'UV 
• Nobilitazione di superfici tessili 
• Test e caratterizzazione di CCD nel visibile e ultravioletto
• Disegno e caratterizzazione di risonatori laser instabili
• Disegno e caratterizzazione di sistemi ottici complessi (inclusi omogeneizzatori di luce)
• Studio di un sistema per l'abbattimento dei detriti emessi da una sorgente laser (progetto europeo More Moore, 2004-2006, brevetto ENEA)
• Realizzazione di due linee ottiche per l'ablazione e l'annealing di nanoparticelle di SiO₂ in matrice di Silicio (progetto nazionale NANOMATRIX, 2004-2006)
• Coordinamento della partecipazione italiana al Progetto E! 2566 EULASNET ( www.eulasnet.org )
• Microlitografia nell'estremo ultravioletto (13 nm) ( progetto nazionale FIRB EUVL )

I risultati ottenuti in quest'ultimo progetto sono stati riconosciuti con una menzione speciale, nell'ambito della premiazione delle eccellenze ENEA 2008, per le ricadute industriali della ricerca

ATTREZZATURA E STRUMENTAZIONE

• Omogeneizzatore di fascio laser con uscita a sezione variabile ( brevetto ENEA )
• Laser-plasma facility EGERIA
• Misuratori di energia e di potenza di luce visibile e ultravioletta
• Telecamera CCD intensificata con finestra temporale minima di 5 ns
• Telecamera CCD a grande area (1152 x 770 pixel, 25 x 17 mm², readout 1 μs per pixel)
• Microscopio a luce riflessa e luce trasmessa (ingrandimenti fino a 2000X)
• Oscilloscopi analogici e digitali fino a 1 GHz di banda passante
• Sistema di movimentazione micrometrica a XYZ controllato via computer
• Sistema di acquisizione ed elaborazione dati basato su architettura PC - GPIB
• Camera per interazione laser-materia in atmosfera controllata da 300 litri
• Camera per proiezione microlitografica da 400 litri
• Camera da vuoto da 6 litri per interazione laser-silicio
• Sensori ottici per luce visibile, UV e raggi X ad alta risoluzione temporale e ad alta sensibilità (fotodiodi, fototubi, fotomoltiplicatori, pin-diode)
• Software di progettazione ottica (Zemax e software proprietario)
• Software di acquisizione ed elaborazione dati, gestione e controllo dei processi

COLLABORAZIONI

• ENEA C.R. Casaccia, Unita' Materiali e Nuove Tecnologie
• ENEA C.R. Portici, UTS Materiali e Nuove Tecnologie
• Università dell'Aquila
• Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
• Istituto VNIIFTRI (Mosca)
• Università di Pecs (Ungheria)
• Università di Roma Tor Vergata
• CNR-Istituto di Fotonica e Nanotecnologie
• EL.EN. (ditta specializzata in realizzazione di sistemi laser)

BREVETTI DEPOSITATI

• Omogeneizzatore di fascio laser con uscita a sezione variabile
• Sistema di abbattimento dei detriti prodotti da una sorgnete al plasma tramite uso di gas krypton
• Metodo per la rivelazione di immagini sub-micrometriche tramite l'uso di raggi x soffici
• Sistema di abbattimento dei detriti prodotti da una sorgente al plasma
• Metodo di scrittura invisibile basato su litografia di materiali luminescenti, relativo metodo di lettura e sistema di marchiatura anti-contraffazione

PER SAPERNE DI PIU'

• Annual report 1998
• Annual report 1999
• Annual report 2000-2001
• Annual report 2002
• Annual report 2003
• Annual report 2004
• Annual report 2005
• Annual report 2006 (pdf)
• Annual report 2007 (pdf)
• Annual report 2008-2009 (pdf)
• Annual report 2010 (pdf)
• Annual report 2011 (pdf)

• LAST PAPERS AND PROCEEDINGS

CONTATTI

Dirigente di Ricerca	Primo Ricercatore	Primo Ricercatore	Primo Ricercatore	Primo Ricercatore	...l'ex Tecnico....	...e l'ex-capo laboratorio...
dr. Paolo Di Lazzaro	dr. Francesco Flora	dr.ssa Sarah Bollanti	dr. Luca Mezi	dr. Daniele Murra	Salvatore Coleschi	dr. Tommaso Letardi
IERI....
....E OGGI!

Gli indirizzi di posta elettronica sono i seguenti:
paolo.dilazzaro@enea.it
francesco.flora@enea.it
sarah.bollanti@enea.it
luca.mezi@enea.it
daniele.murra@enea.it

Questa pagina è stata aggiornata il 13 Marzo 2012
Autore: Daniele Murra