Лазерите стават все по-важни изследователски инструменти в медицината, физиката, химията, геологията, биологията и инженерството. Ако се използват неправилно, те могат да причинят заслепяване и нараняване (включително изгаряния и токов удар) на операторите и друг персонал, включително случайни посетители на лабораторията, и да причинят значителни имуществени щети. Потребителите на тези устройства трябва напълно да разбират и прилагат необходимите предпазни мерки при работа с тях.
Какво е лазер?
Думата "лазер" (англ. LASER, Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) е съкращение, което означава "усилване на светлината чрез индуцирана радиация". Честотата на излъчването, генерирано от лазер, е във или близо до видимата част на електромагнитния спектър. Енергията се усилва до състояние с изключително висок интензитет чрез процес, наречен "лазерно индуцирана радиация".
Терминът "радиация" често се разбира погрешнопогрешно, защото се използва и за описание на радиоактивни материали. В този контекст това означава пренос на енергия. Енергията се пренася от едно място на друго чрез проводимост, конвекция и радиация.
Има много различни видове лазери, работещи в различни среди. Като работна среда се използват газове (например аргон или смес от хелий и неон), твърди кристали (например рубин) или течни багрила. Когато енергията се подава към работната среда, тя преминава във възбудено състояние и освобождава енергия под формата на частици светлина (фотони).
Чафт огледала в двата края на запечатаната тръба или отразява, или предава светлина в концентриран поток, наречен лазерен лъч. Всяка работна среда произвежда лъч с уникална дължина на вълната и цвят.
Цветът на лазерната светлина обикновено се изразява чрез дължина на вълната. Той е нейонизиращ и включва ултравиолетова (100-400 nm), видима (400-700 nm) и инфрачервена (700 nm - 1 mm) част от спектъра.
Електромагнитен спектър
Всяка електромагнитна вълна има уникална честота и дължина, свързани с този параметър. Точно както червената светлина има своя собствена честота и дължина на вълната, така и всички други цветове – оранжево, жълто, зелено и синьо – имат уникални честоти и дължини на вълната. Хората са в състояние да възприемат тези електромагнитни вълни, но не могат да видят останалата част от спектъра.
Гама лъчите, рентгеновите и ултравиолетовите лъчи имат най-висока честота. инфрачервени,микровълновата радиация и радиовълните заемат по-ниските честоти на спектъра. Видимата светлина се намира в много тесен диапазон между тях.
Лазерно лъчение: човешка експозиция
Лазерът произвежда интензивен насочен лъч светлина. Ако е насочен, отразен или фокусиран върху обект, лъчът ще бъде частично абсорбиран, повишавайки повърхностната и вътрешната температура на обекта, което може да доведе до промяна или деформация на материала. Тези качества, които са намерили приложение в лазерната хирургия и обработката на материали, могат да бъдат опасни за човешката тъкан.
В допълнение към радиацията, която има термичен ефект върху тъканите, лазерното лъчение е опасно, произвеждайки фотохимичен ефект. Неговото условие е достатъчно къса дължина на вълната, тоест ултравиолетовата или синята част на спектъра. Съвременните устройства произвеждат лазерно лъчение, чието въздействие върху човек е сведено до минимум. Лазерите с ниска мощност нямат достатъчно енергия, за да причинят вреда и не представляват опасност.
Човешките тъкани са чувствителни към енергия и при определени обстоятелства електромагнитното лъчение, включително лазерното лъчение, може да увреди очите и кожата. Проведени са проучвания на праговите нива на травматична радиация.
Опасност за очите
Човешкото око е по-податливо на наранявания от кожата. Роговицата (прозрачната външна предна повърхност на окото), за разлика от дермата, няма външен слой от мъртви клетки, които предпазват от влиянието на околната среда. лазерни и ултравиолетовирадиацията се абсорбира от роговицата на окото, което може да й навреди. Нараняването е придружено от оток на епитела и ерозия, а при тежки наранявания - замъгляване на предната камера.
Лещата на окото също може да бъде податлива на нараняване, когато е изложена на различни лазерни лъчения - инфрачервено и ултравиолетово.
Най-голямата опасност обаче е въздействието на лазера върху ретината във видимата част на оптичния спектър - от 400 nm (виолетов) до 1400 nm (близък инфрачервен). В тази област на спектъра колимираните лъчи се фокусират върху много малки области от ретината. Най-неблагоприятният вариант на експозиция се получава, когато окото гледа в далечината и в него навлиза пряк или отразен лъч. В този случай концентрацията му върху ретината достига 100 000 пъти.
По този начин, видим лъч с мощност 10 mW/cm2 действа върху ретината с мощност 1000 W/cm2. Това е повече от достатъчно, за да причини щети. Ако окото не гледа в далечината или ако лъчът се отразява от дифузна, неогледална повърхност, много по-мощно излъчване води до наранявания. Лазерният ефект върху кожата е лишен от ефекта на фокусиране, така че е много по-малко податлива на нараняване при тези дължини на вълната.
рентгенови лъчи
Някои системи с високо напрежение с напрежение над 15 kV могат да генерират рентгенови лъчи със значителна мощност: лазерно лъчение, чиито източници са високомощни ексимерни лазери с електронно изпомпване, както иплазмени системи и йонни източници. Тези устройства трябва да бъдат тествани за радиационна безопасност, включително за осигуряване на подходяща екранировка.
Класификация
В зависимост от мощността или енергията на лъча и дължината на вълната на излъчването, лазерите се разделят на няколко класа. Класификацията се основава на възможността устройството да причини незабавно нараняване на очите, кожата или пожар, когато е изложено директно на лъча или когато се отразява от дифузно отразяващи повърхности. Всички търговски лазери подлежат на идентификация чрез нанесени върху тях маркировки. Ако устройството е самоделно или не е маркирано по друг начин, трябва да се потърси съвет за подходяща класификация и етикетиране. Лазерите се отличават по мощност, дължина на вълната и време на експозиция.
Безопасни устройства
Първокласни устройства генерират лазерно лъчение с нисък интензитет. Не може да достигне опасни нива, така че източниците са освободени от повечето контроли или други форми на наблюдение. Пример: лазерни принтери и CD плейъри.
Условно безопасни устройства
Лазерите от втори клас излъчват във видимата част на спектъра. Това е лазерно лъчение, чиито източници причиняват на човек нормална реакция на отхвърляне на твърде ярка светлина (рефлекс на мигане). При излагане на лъча човешкото око мига след 0,25 s, което осигурява достатъчна защита. Въпреки това, лазерното лъчение във видимия обхват може да увреди окото при постоянно излагане. Примери: лазерни указатели, геодезически лазери.
Лазерите от клас 2a са устройства със специално предназначение с изходна мощност под 1mW. Тези устройства причиняват повреда само когато са изложени директно за повече от 1000 s за 8-часов работен ден. Пример: Четци на баркод.
Опасни лазери
Клас 3a се отнася до устройства, които не нараняват при краткотрайно излагане на незащитено око. Може да бъде опасно при използване на фокусираща оптика като телескопи, микроскопи или бинокли. Примери: 1-5 mW He-Ne лазер, някои лазерни показалки и строителни нива.
Лазерният лъч от клас 3b може да причини нараняване, ако бъде приложен директно или отразен обратно. Пример: 5-500mW HeNe лазер, много изследователски и терапевтични лазери.
Клас 4 включва устройства с нива на мощност над 500 mW. Те са опасни за очите, кожата, а също така са и пожароопасни. Излагането на лъча, неговите огледални или дифузни отражения могат да причинят наранявания на очите и кожата. Трябва да се вземат всички мерки за сигурност. Пример: Nd:YAG лазери, дисплеи, хирургия, рязане на метал.
Лазерно лъчение: защита
Всяка лаборатория трябва да осигури адекватна защита за лицата, работещи с лазери. Прозорци на помещения, през които може да преминава лъчение от устройства от клас 2, 3 или 4, причинявайки вреда нанеконтролираните зони трябва да бъдат покрити или защитени по друг начин по време на работа на такъв апарат. За максимална защита на очите се препоръчва следното.
- Лъчът трябва да бъде затворен в неотразяваща, незапалима защитна обвивка, за да се сведе до минимум рискът от случайно излагане или пожар. За подравняване на лъча използвайте флуоресцентни екрани или вторични мерници; Избягвайте директен контакт с очите.
- Използвайте най-ниската мощност за процедурата за подравняване на лъча. Ако е възможно, използвайте устройства от нисък клас за предварителни процедури за подравняване. Избягвайте наличието на ненужни отразяващи обекти в зоната на лазера.
- Ограничете преминаването на лъча в опасната зона в неработно време, като използвате капаци и други препятствия. Не използвайте стените на стаята за подравняване на лъча на лазери клас 3b и 4.
- Използвайте неотразяващи инструменти. Част от инвентара, който не отразява видимата светлина, става огледален в невидимата област на спектъра.
- Не носете отразяващи бижута. Металните бижута също увеличават риска от токов удар.
Очила
При работа с лазери от клас 4 с открита опасна зона или където има риск от отражение, трябва да се носят предпазни очила. Техният вид зависи от вида на радиацията. Очилата трябва да бъдат избрани така, че да предпазват от отражения, особено дифузни отражения, и да осигуряват защита до ниво, при което естественият защитен рефлекс може да предотврати нараняване на очите. Такива оптични устройстваподдържа известна видимост на лъча, предотвратява изгаряния на кожата, намалява възможността от други злополуки.
Фактори, които трябва да имате предвид при избора на очила:
- дължина на вълната или област на радиационния спектър;
- оптична плътност при определена дължина на вълната;
- максимална осветеност (W/cm2) или мощност на лъча (W);
- тип лазерна система;
- мощен режим - импулсна лазерна светлина или непрекъснат режим;
- възможности за отражение - огледално и дифузно;
- зрително поле;
- наличие на коригиращи лещи или с достатъчен размер, за да позволи носенето на коригиращи очила;
- комфорт;
- наличие на вентилационни отвори за предотвратяване на замъгляване;
- ефект върху цветното зрение;
- устойчивост на удар;
- способност за изпълнение на необходимите задачи.
Тъй като защитните очила са податливи на повреда и износване, програмата за безопасност на лабораторията трябва да включва периодични проверки на тези защитни характеристики.
