Laseri postaju sve važniji istraživački alati u medicini, fizici, kemiji, geologiji, biologiji i inženjerstvu. Ako se zlouporabe, mogu uzrokovati zasljepljivanje i ozljede (uključujući opekline i strujni udar) operaterima i drugom osoblju, uključujući slučajne posjetitelje laboratorija, te uzrokovati značajnu materijalnu štetu. Korisnici ovih uređaja moraju u potpunosti razumjeti i primijeniti potrebne sigurnosne mjere pri rukovanju njima.
Što je laser?
Riječ "laser" (eng. LASER, Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) je kratica koja znači "amplification of light by induced radiation". Frekvencija zračenja koje generira laser je unutar ili blizu vidljivog dijela elektromagnetskog spektra. Energija se pojačava do stanja izuzetno visokog intenziteta kroz proces koji se naziva "lasersko inducirano zračenje".
Izraz "zračenje" često se pogrešno shvaćapogrešno, jer se također koristi za opisivanje radioaktivnih materijala. U ovom kontekstu to znači prijenos energije. Energija se prenosi s jednog mjesta na drugo putem vođenja, konvekcije i zračenja.
Postoji mnogo različitih vrsta lasera koji rade u različitim okruženjima. Kao radni medij koriste se plinovi (na primjer, argon ili mješavina helija i neona), čvrsti kristali (na primjer, rubin) ili tekuće boje. Kada se energija dovede u radnu okolinu, ona prelazi u pobuđeno stanje i oslobađa energiju u obliku čestica svjetlosti (fotona).
Par zrcala na oba kraja zatvorene cijevi ili reflektira ili prenosi svjetlost u koncentriranom mlazu koji se zove laserska zraka. Svako radno okruženje proizvodi snop jedinstvene valne duljine i boje.
Boja laserskog svjetla obično se izražava valnom duljinom. On je neionizirajući i uključuje ultraljubičasti (100-400 nm), vidljivi (400-700 nm) i infracrveni (700 nm - 1 mm) dio spektra.
Elektromagnetski spektar
Svaki elektromagnetski val ima jedinstvenu frekvenciju i duljinu povezane s ovim parametrom. Kao što crvena svjetlost ima svoju frekvenciju i valnu duljinu, tako i sve druge boje – narančasta, žuta, zelena i plava – imaju jedinstvene frekvencije i valne duljine. Ljudi mogu percipirati ove elektromagnetske valove, ali ne mogu vidjeti ostatak spektra.
Gama, X-zrake i ultraljubičasto zračenje imaju najveću frekvenciju. infracrveni,mikrovalno zračenje i radio valovi zauzimaju niže frekvencije spektra. Vidljivo svjetlo leži u vrlo uskom rasponu između.
Lasersko zračenje: ljudska izloženost
Laser proizvodi intenzivan usmjereni snop svjetlosti. Ako je usmjerena, reflektirana ili fokusirana na objekt, zraka će se djelomično apsorbirati, podižući površinu i unutarnju temperaturu objekta, što može uzrokovati promjenu ili deformaciju materijala. Ove kvalitete, koje su našle primjenu u laserskoj kirurgiji i obradi materijala, mogu biti opasne za ljudsko tkivo.
Pored zračenja, koje ima toplinski učinak na tkiva, opasno je i lasersko zračenje koje proizvodi fotokemijski učinak. Njegov uvjet je dovoljno kratka valna duljina, tj. ultraljubičasti ili plavi dio spektra. Suvremeni uređaji proizvode lasersko zračenje, čiji je utjecaj na osobu minimiziran. Laseri male snage nemaju dovoljno energije da uzrokuju štetu i ne predstavljaju opasnost.
Ljudska tkiva osjetljiva su na energiju, a pod određenim okolnostima, elektromagnetsko zračenje, uključujući lasersko zračenje, može oštetiti oči i kožu. Provedene su studije o graničnim razinama traumatskog zračenja.
Opasnost za oči
Ljudsko oko je podložnije ozljedama nego koža. Rožnica (prozirna vanjska prednja površina oka), za razliku od dermisa, nema vanjski sloj mrtvih stanica koji štite od utjecaja okoline. laser i ultraljubičastozračenje apsorbira rožnica oka, što joj može naštetiti. Ozljedu prati edem epitela i erozija, a kod težih ozljeda - zamućenje prednje očne šupljine.
Očna leća također može biti sklona ozljedama kada je izložena raznim laserskim zračenjima - infracrvenom i ultraljubičastom.
Najveća opasnost je, međutim, utjecaj lasera na mrežnicu u vidljivom dijelu optičkog spektra - od 400 nm (ljubičasto) do 1400 nm (bliski infracrveni). Unutar ovog područja spektra, kolimirane zrake se fokusiraju na vrlo mala područja mrežnice. Najnepovoljnija varijanta ekspozicije javlja se kada oko gleda u daljinu i u njega ulazi izravna ili reflektirana zraka. U ovom slučaju, njegova koncentracija na mrežnici doseže 100 000 puta.
Dakle, vidljiva zraka snage 10 mW/cm2 djeluje na mrežnicu snagom od 1000 W/cm2. Ovo je više nego dovoljno za nanošenje štete. Ako oko ne gleda u daljinu, ili ako se snop reflektira od difuzne, nezrcalne površine, mnogo snažnije zračenje dovodi do ozljeda. Laserski učinak na kožu je lišen efekta fokusiranja, tako da je mnogo manje sklona ozljedama na ovim valnim duljinama.
X-zrake
Neki visokonaponski sustavi s naponom iznad 15 kV mogu generirati X-zrake značajne snage: lasersko zračenje, čiji su izvori ekscimer laseri velike snage s pumpom elektrona, kao iplazma sustavi i izvori iona. Ovi uređaji moraju biti ispitani na sigurnost zračenja, uključujući osiguravanje odgovarajuće zaštite.
Klasifikacija
Ovisno o snazi ili energiji snopa i valnoj duljini zračenja, laseri se dijele u nekoliko klasa. Klasifikacija se temelji na mogućnosti da uređaj prouzroči trenutne ozljede očiju, kože ili požara kada je izravno izložen snopu ili kada se reflektira od difuznih reflektirajućih površina. Svi komercijalni laseri podliježu identifikaciji oznakama koje se na njih stavljaju. Ako je uređaj bio domaće izrade ili nije drugačije označen, potrebno je potražiti savjet o odgovarajućoj klasifikaciji i označavanju. Laseri se razlikuju po snazi, valnoj duljini i vremenu ekspozicije.
Sigurni uređaji
Prvoklasni uređaji generiraju lasersko zračenje niskog intenziteta. Ne može doseći opasne razine, pa su izvori izuzeti od većine kontrola ili drugih oblika nadzora. Primjer: laserski pisači i CD playeri.
Uvjetno sigurni uređaji
Laseri druge klase emitiraju u vidljivom dijelu spektra. To je lasersko zračenje, čiji izvori uzrokuju da osoba ima normalnu reakciju odbijanja previše jakog svjetla (refleks treptanja). Kad je izloženo snopu, ljudsko oko trepće nakon 0,25 s, što pruža dovoljnu zaštitu. Međutim, lasersko zračenje u vidljivom rasponu može oštetiti oko uz stalnu izloženost. Primjeri: laserski pokazivači, geodetski laseri.
Laseri klase 2a su uređaji posebne namjene s izlaznom snagom manjom od 1mW. Ovi uređaji uzrokuju štetu samo ako su izravno izloženi dulje od 1000 s tijekom 8-satnog radnog dana. Primjer: čitači crtičnog koda.
Opasni laseri
Klasa 3a odnosi se na uređaje koji ne ozljeđuju pri kratkotrajnom izlaganju nezaštićenom oku. Može biti opasno pri korištenju optike za fokusiranje kao što su teleskopi, mikroskopi ili dalekozori. Primjeri: 1-5 mW He-Ne laser, neki laserski pokazivači i građevinske razine.
Laserska zraka klase 3b može prouzročiti ozljede ako se direktno primijeni ili reflektira natrag. Primjer: 5-500mW HeNe laser, mnogi istraživački i terapeutski laseri.
Klasa 4 uključuje uređaje s razinama snage većim od 500 mW. Opasni su za oči, kožu, a također su opasni od požara. Izloženost snopu, njegovim zrcalnim ili difuznim odsjajima mogu uzrokovati ozljede očiju i kože. Moraju se poduzeti sve sigurnosne mjere. Primjer: Nd:YAG laseri, zasloni, kirurgija, rezanje metala.
Lasersko zračenje: zaštita
Svaki laboratorij mora osigurati odgovarajuću zaštitu za osobe koje rade s laserima. Prozori prostorija kroz koje može proći zračenje uređaja klase 2, 3 ili 4, uzrokujući štetunekontrolirana područja moraju biti pokrivena ili na drugi način zaštićena tijekom rada takvog uređaja. Za maksimalnu zaštitu očiju preporučuje se sljedeće.
- Snopa mora biti zatvorena u nereflektirajuću, nezapaljivu zaštitnu ovojnicu kako bi se smanjio rizik od slučajnog izlaganja ili požara. Za poravnavanje snopa koristite fluorescentne zaslone ili sekundarne nišane; Izbjegavajte izravan kontakt očima.
- Koristite najnižu snagu za postupak poravnanja snopa. Ako je moguće, koristite uređaje niske klase za preliminarne postupke poravnanja. Izbjegavajte prisutnost nepotrebnih reflektirajućih objekata u području lasera.
- Ograničite prolaz snopa u opasnoj zoni tijekom neradnog vremena, koristeći rolete i druge prepreke. Nemojte koristiti zidove prostorije za poravnavanje zraka lasera klase 3b i 4.
- Koristite nereflektirajuće alate. Neki inventar koji ne reflektira vidljivu svjetlost postaje zrcalni u nevidljivom području spektra.
- Ne nosite reflektirajući nakit. Metalni nakit također povećava rizik od strujnog udara.
Naočale
Kada radite s laserima klase 4 na otvorenom opasnom području ili gdje postoji opasnost od refleksije, potrebno je nositi zaštitne naočale. Njihova vrsta ovisi o vrsti zračenja. Naočale moraju biti odabrane tako da štite od refleksija, posebno difuznih refleksija, i da pružaju zaštitu do razine na kojoj prirodni zaštitni refleks može spriječiti ozljede oka. Takvi optički uređajiodržavati određenu vidljivost snopa, spriječiti opekline kože, smanjiti mogućnost drugih nesreća.
Čimbenici koje treba uzeti u obzir pri odabiru naočala:
- valna duljina ili područje spektra zračenja;
- optička gustoća na određenoj valnoj duljini;
- maksimalna osvijetljenost (W/cm2) ili snaga snopa (W);
- vrsta laserskog sustava;
- način rada - pulsno lasersko svjetlo ili kontinuirani način rada;
- sposobnosti refleksije - zrcalne i difuzne;
- vidno polje;
- prisutnost korektivnih leća ili dovoljne veličine za nošenje korektivnih naočala;
- utjeha;
- prisutnost ventilacijskih otvora za sprječavanje zamagljivanja;
- učinak na vid boja;
- otpornost na udar;
- sposobnost obavljanja potrebnih zadataka.
Budući da su zaštitne naočale osjetljive na oštećenja i trošenje, laboratorijski sigurnosni program trebao bi uključivati periodične provjere ovih zaštitnih značajki.
