Laserji postajajo vse bolj pomembna raziskovalna orodja v medicini, fiziki, kemiji, geologiji, biologiji in inženirstvu. Če so napačno uporabljeni, lahko povzročijo zaslepitev in poškodbe (vključno z opeklinami in električnim udarom) operaterjem in drugemu osebju, vključno z naključnimi obiskovalci laboratorija, ter povzročijo znatno škodo na lastnini. Uporabniki teh naprav morajo pri ravnanju z njimi v celoti razumeti in upoštevati potrebne varnostne ukrepe.
Kaj je laser?
Beseda "laser" (eng. LASER, Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) je okrajšava, ki pomeni "amplification of light by induced radiation." Frekvenca sevanja, ki ga ustvarja laser, je znotraj ali blizu vidnega dela elektromagnetnega spektra. Energija se poveča do stanja izjemno visoke intenzivnosti s postopkom, imenovanim "lasersko inducirano sevanje".
Izraz "sevanje" je pogosto napačno razumljennarobe, ker se uporablja tudi za opis radioaktivnih snovi. V tem kontekstu pomeni prenos energije. Energija se prenaša z enega kraja na drugega s prevodnostjo, konvekcijo in sevanjem.
Obstaja veliko različnih vrst laserjev, ki delujejo v različnih okoljih. Kot delovni medij se uporabljajo plini (na primer argon ali mešanica helija in neona), trdni kristali (na primer rubin) ali tekoča barvila. Ko se energija dovaja v delovno okolje, preide v vzbujeno stanje in sprosti energijo v obliki svetlobnih delcev (fotonov).
Par ogledal na obeh koncih zaprte cevi bodisi odbija ali oddaja svetlobo v zgoščenem toku, imenovanem laserski žarek. Vsako delovno okolje proizvaja žarek edinstvene valovne dolžine in barve.
Barva laserske svetlobe je običajno izražena z valovno dolžino. Je neionizirajoč in vključuje ultravijolični (100-400 nm), vidni (400-700 nm) in infrardeči (700 nm - 1 mm) del spektra.
elektromagnetni spekter
Vsak elektromagnetno valovanje ima edinstveno frekvenco in dolžino, povezano s tem parametrom. Tako kot ima rdeča svetloba svojo frekvenco in valovno dolžino, tako imajo vse druge barve – oranžna, rumena, zelena in modra – edinstvene frekvence in valovne dolžine. Ljudje so sposobni zaznati te elektromagnetne valove, vendar ne morejo videti preostalega spektra.
Gama žarki, rentgenski žarki in ultravijolični žarki imajo najvišjo frekvenco. infrardeči,mikrovalovno sevanje in radijski valovi zasedajo nižje frekvence spektra. Vidna svetloba je v zelo ozkem razponu vmes.
Lasersko sevanje: izpostavljenost ljudi
Laser proizvaja intenziven usmerjen žarek svetlobe. Če je žarek usmerjen, se odbija ali osredotoča na predmet, se bo žarek delno absorbiral, kar bo zvišalo površino in notranjo temperaturo predmeta, kar lahko povzroči spremembo ali deformacijo materiala. Te lastnosti, ki so našle uporabo v laserski kirurgiji in obdelavi materialov, so lahko nevarne za človeško tkivo.
Poleg sevanja, ki ima toplotni učinek na tkiva, je nevarno lasersko sevanje, ki povzroča fotokemični učinek. Njegov pogoj je dovolj kratka valovna dolžina, torej ultravijolični ali modri del spektra. Sodobne naprave proizvajajo lasersko sevanje, katerega vpliv na osebo je minimalen. Laserji nizke moči nimajo dovolj energije, da bi povzročili škodo, in ne predstavljajo nevarnosti.
Človeška tkiva so občutljiva na energijo in v določenih okoliščinah lahko elektromagnetno sevanje, vključno z laserskim sevanjem, poškoduje oči in kožo. Študije so bile izvedene o mejnih ravneh travmatskega sevanja.
Nevarnost za oči
Človeško oko je bolj dovzetno za poškodbe kot koža. Roženica (prozorna zunanja sprednja površina očesa) za razliko od dermisa nima zunanje plasti odmrlih celic, ki ščiti pred vplivi okolja. lasersko in ultravijoličnosevanje absorbira roženica očesa, kar ji lahko poškoduje. Poškodbo spremljata edem epitelija in erozija, pri hudih poškodbah pa zamegljenost sprednje komore.
Očesna leča je lahko tudi nagnjena k poškodbam, če je izpostavljena različnim laserskim sevanjem – infrardečemu in ultravijoličnemu.
Največja nevarnost pa je udar laserja na mrežnico v vidnem delu optičnega spektra – od 400 nm (vijolični) do 1400 nm (bližnji infrardeči). V tem območju spektra se kolimirani žarki osredotočajo na zelo majhna področja mrežnice. Najbolj neugodna varianta izpostavljenosti se pojavi, ko oko gleda v daljavo in vanj vstopi neposreden ali odbit žarek. V tem primeru njegova koncentracija na mrežnici doseže 100.000-krat.
Tako vidni žarek z močjo 10 mW/cm2 deluje na mrežnico z močjo 1000 W/cm2. To je več kot dovolj za škodo. Če oko ne gleda v daljavo ali če se žarek odbija od razpršene, nezrcalne površine, veliko močnejše sevanje povzroči poškodbe. Laserski učinek na kožo je brez učinka ostrenja, zato je pri teh valovnih dolžinah veliko manj nagnjena k poškodbam.
rentgenski žarki
Nekateri visokonapetostni sistemi z napetostjo nad 15 kV lahko ustvarijo rentgenske žarke velike moči: lasersko sevanje, katerega viri so ekscimerni laserji velike moči, ki jih črpajo elektroni, pa tudiplazemski sistemi in ionski viri. Te naprave je treba preveriti glede varnosti sevanja, vključno z zagotavljanjem ustrezne zaščite.
Razvrstitev
Glede na moč ali energijo žarka in valovno dolžino sevanja laserje delimo v več razredov. Razvrstitev temelji na možnosti, da naprava povzroči takojšnje poškodbe oči, kože ali požara, če je izpostavljena neposredno žarku ali ko se odbije od razpršenih odsevnih površin. Vsi komercialni laserji so predmet identifikacije z oznakami, ki se nanje nanašajo. Če je bil pripomoček doma izdelan ali ni drugače označen, je treba poiskati nasvet o ustrezni razvrstitvi in označevanju. Laserje odlikuje moč, valovna dolžina in čas osvetlitve.
Varne naprave
Prvorazredne naprave ustvarjajo lasersko sevanje nizke intenzivnosti. Ne more doseči nevarnih ravni, zato so viri izvzeti iz večine kontrol ali drugih oblik nadzora. Primer: laserski tiskalniki in CD predvajalniki.
pogojno varne naprave
Laserji drugega razreda oddajajo v vidnem delu spektra. To je lasersko sevanje, katerega viri povzročijo, da ima oseba normalno reakcijo zavračanja presvetle svetlobe (refleks utripanja). Ko je izpostavljeno žarku, človeško oko utripa po 0,25 s, kar zagotavlja zadostno zaščito. Lasersko sevanje v vidnem območju pa lahko ob stalni izpostavljenosti poškoduje oko. Primeri: laserski kazalci, geodetski laserji.
Laserji razreda 2a so naprave za posebne namene z izhodno močjo manj kot 1mW. Te naprave poškodujejo le, če so neposredno izpostavljene več kot 1000 s v 8-urnem delovnem dnevu. Primer: čitalniki črtne kode.
Nevarni laserji
Razred 3a se nanaša na naprave, ki ne poškodujejo s kratkotrajno izpostavljenostjo nezaščitenemu očesu. Pri uporabi optike za ostrenje, kot so teleskopi, mikroskopi ali daljnogledi, je lahko nevarno. Primeri: 1-5 mW He-Ne laser, nekaj laserskih kazalcev in nivojev.
Laserski žarek razreda 3b lahko povzroči poškodbe, če ga nanese neposredno ali se odbije nazaj. Primer: 5-500mW HeNe laser, veliko raziskovalnih in terapevtskih laserjev.
Razred 4 vključuje naprave z močjo nad 500 mW. Nevarni so za oči, kožo in tudi požarno nevarni. Izpostavljenost žarku, njegovim zrcalnim ali razpršenim odsevom lahko povzroči poškodbe oči in kože. Sprejeti je treba vse varnostne ukrepe. Primer: Nd:YAG laserji, zasloni, kirurgija, rezanje kovin.
Lasersko sevanje: zaščita
Vsak laboratorij mora zagotoviti ustrezno zaščito za osebe, ki delajo z laserji. Okna prostorov, skozi katera lahko prehaja sevanje iz naprav razreda 2, 3 ali 4 in škodujenenadzorovana območja morajo biti med delovanjem takšne naprave pokrita ali drugače zaščitena. Za maksimalno zaščito oči priporočamo naslednje.
- Žar mora biti zaprt v neodsevni, negorljivi zaščitni ovoj, da se zmanjša tveganje nenamerne izpostavljenosti ali požara. Za poravnavo žarka uporabite fluorescenčne zaslone ali sekundarne merke; Izogibajte se neposrednemu stiku z očmi.
- Za postopek poravnave žarka uporabite najnižjo moč. Če je mogoče, uporabite naprave nižjega cenovnega razreda za predhodne postopke poravnave. Izogibajte se prisotnosti nepotrebnih odsevnih predmetov v laserskem območju.
- Omejite prehod snopa v nevarnem območju med nedelovnim časom z uporabo rolet in drugih ovir. Ne uporabljajte sten prostora za poravnavo žarka laserjev razreda 3b in 4.
- Uporabite neodsevna orodja. Nekateri inventar, ki ne odseva vidne svetlobe, postane zrcalni v nevidnem območju spektra.
- Ne nosite odsevnega nakita. Kovinski nakit poveča tudi tveganje električnega udara.
očala
Pri delu z laserji razreda 4 z odprtim nevarnim območjem ali kjer obstaja nevarnost odboja, je treba nositi zaščitna očala. Njihova vrsta je odvisna od vrste sevanja. Očala je treba izbrati tako, da ščitijo pred odsevi, zlasti difuzne odseve, in zagotavljajo zaščito do stopnje, pri kateri lahko naravni zaščitni refleks prepreči poškodbe oči. Takšne optične napraveohraniti določeno vidljivost žarka, preprečiti opekline kože, zmanjšati možnost drugih nesreč.
Dejavniki, ki jih je treba upoštevati pri izbiri očal:
- valovna dolžina ali območje spektra sevanja;
- optična gostota pri določeni valovni dolžini;
- največja osvetlitev (W/cm2) ali moč žarka (W);
- vrsta laserskega sistema;
- način moči - impulzna laserska svetloba ali neprekinjen način;
- zmožnosti refleksije - zrcalno in razpršeno;
- vidno polje;
- prisotnost korekcijskih leč ali zadostne velikosti za nošenje korekcijskih očal;
- udobje;
- prisotnost prezračevalnih lukenj za preprečevanje meglenja;
- učinek na barvni vid;
- odpornost na udarce;
- sposobnost opravljanja potrebnih nalog.
Ker so zaščitna očala občutljiva na poškodbe in obrabo, mora laboratorijski varnostni program vključevati redne preglede teh zaščitnih funkcij.
