Laseri postaju sve važniji istraživački alati u medicini, fizici, hemiji, geologiji, biologiji i inženjerstvu. Ako se pogrešno koriste, mogu uzrokovati zasljepljivanje i ozljede (uključujući opekotine i strujni udar) operatera i drugog osoblja, uključujući slučajne posjetioce laboratorije, i uzrokovati značajnu materijalnu štetu. Korisnici ovih uređaja moraju u potpunosti razumjeti i primijeniti potrebne sigurnosne mjere pri rukovanju njima.
Šta je laser?
Reč "laser" (eng. LASER, Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) je skraćenica koja znači "amplification of light by induced radiation." Frekvencija zračenja koje generiše laser je unutar ili blizu vidljivog dela elektromagnetnog spektra. Energija se pojačava do stanja izuzetno visokog intenziteta kroz proces koji se naziva "lasersko indukovano zračenje".
Izraz "zračenje" se često pogrešno razumijepogrešno, jer se koristi i 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 tipova lasera koji rade u različitim okruženjima. Kao radni medij koriste se plinovi (na primjer, argon ili mješavina helijuma 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 ogledala na oba kraja zapečaćene cevi ili reflektuje ili prenosi svetlost u koncentrisanoj struji koja se zove laserski snop. Svako radno okruženje proizvodi snop jedinstvene talasne dužine i boje.
Boja laserskog svjetla se obično izražava u smislu talasne dužine. On je nejonizujući i uključuje ultraljubičasti (100-400 nm), vidljivi (400-700 nm) i infracrveni (700 nm - 1 mm) dio spektra.
Elektromagnetski spektar
Svaki elektromagnetski talas ima jedinstvenu frekvenciju i dužinu povezane sa ovim parametrom. Kao što crvena svjetlost ima svoju frekvenciju i valnu dužinu, tako i sve druge boje - narandžasta, žuta, zelena i plava - imaju jedinstvene frekvencije i valne dužine. Ljudi su u stanju da percipiraju ove elektromagnetne talase, ali nisu u stanju da vide ostatak spektra.
Gama zraci, X-zraci i ultraljubičasto imaju najveću frekvenciju. infracrveni,mikrotalasno zračenje i radio talasi zauzimaju niže frekvencije spektra. Vidljiva svjetlost se nalazi u vrlo uskom rasponu između.
Lasersko zračenje: izlaganje ljudi
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 hirurgiji i obradi materijala, mogu biti opasne za ljudsko tkivo.
Pored zračenja, koje ima termički efekat na tkiva, opasno je i lasersko zračenje koje proizvodi fotohemijski efekat. Njegov uslov je dovoljno kratka talasna dužina, odnosno ultraljubičasti ili plavi deo spektra. Moderni uređaji proizvode lasersko zračenje, čiji je utjecaj na osobu minimiziran. Laseri male snage nemaju dovoljno energije da izazovu štetu i ne predstavljaju opasnost.
Ljudska tkiva su osjetljiva na energiju i pod određenim okolnostima, elektromagnetno zračenje, uključujući lasersko zračenje, može oštetiti oči i kožu. Sprovedene su studije o graničnim nivoima traumatskog zračenja.
Opasnost za oči
Ljudsko oko je podložnije povredama nego koža. Rožnjača (prozirna vanjska prednja površina oka), za razliku od dermisa, nema vanjski sloj mrtvih stanica koje štite od utjecaja okoline. laser i ultraljubičastozračenje apsorbira rožnica oka, što joj može naštetiti. Povreda je praćena edemom epitela i erozijom, a kod težih povreda - zamućenjem prednje očne komore.
Očno sočivo takođe može biti sklono povredama kada je izloženo raznim laserskim zračenjima - infracrvenom i ultraljubičastom.
Najveća opasnost, međutim, predstavlja udar lasera na mrežnjaču u vidljivom dijelu optičkog spektra - od 400 nm (ljubičasto) do 1400 nm (bliski infracrveni). Unutar ovog područja spektra, kolimirani snopovi se fokusiraju na vrlo mala područja retine. Najnepovoljnija varijanta ekspozicije nastaje kada oko gleda u daljinu i u njega uđe direktan ili reflektirani snop. U ovom slučaju, njegova koncentracija na mrežnjači dostiže 100.000 puta.
Dakle, vidljivi snop snage 10 mW/cm2 djeluje na mrežnjaču snagom od 1000 W/cm2. Ovo je više nego dovoljno da izazove štetu. Ako oko ne gleda u daljinu, ili ako se snop reflektuje od difuzne površine bez ogledala, mnogo snažnije zračenje dovodi do ozljeda. Laserski efekat na kožu je lišen efekta fokusiranja, tako da je mnogo manje sklona povredama na ovim talasnim dužinama.
X-zrake
Neki visokonaponski sistemi sa naponom iznad 15 kV mogu generisati X-zrake značajne snage: lasersko zračenje, čiji su izvori ekscimer laseri velike snage pumpani elektronskim putem, kao iplazma sistemi i jonski izvori. Ovi uređaji moraju biti testirani na sigurnost radijacije, uključujući osiguravanje odgovarajuće zaštite.
Klasifikacija
U zavisnosti od snage ili energije zraka i talasne dužine zračenja, laseri se dele u nekoliko klasa. Klasifikacija se zasniva na potencijalu da uređaj izazove trenutne povrede očiju, kože ili požara kada je direktno izložen snopu ili kada se reflektuje od difuznih reflektujućih površina. Svi komercijalni laseri podliježu identifikaciji oznakama koje se na njih stavljaju. Ako je uređaj domaće izrade ili nije drugačije označen, treba potražiti savjet o odgovarajućoj klasifikaciji i označavanju. Laseri se razlikuju po snazi, talasnoj dužini i vremenu ekspozicije.
Sigurni uređaji
Prvoklasni uređaji generišu lasersko zračenje niskog intenziteta. Ne može dostići opasne nivoe, tako da su izvori izuzeti od većine kontrola ili drugih oblika nadzora. Primjer: laserski štampači i CD plejeri.
Uslovno sigurni uređaji
Laseri druge klase emituju u vidljivom dijelu spektra. To je lasersko zračenje, čiji izvori uzrokuju da osoba ima normalnu reakciju odbijanja previše jakog svjetla (refleks treptanja). Kada je izloženo zraku, ljudsko oko trepće nakon 0,25 s, što pruža dovoljnu zaštitu. Međutim, lasersko zračenje u vidljivom opsegu može oštetiti oko uz stalnu izloženost. Primjeri: laserski pokazivači, geodetski laseri.
Laseri klase 2a su uređaji posebne namjene sa izlaznom snagom manjom od 1mW. Ovi uređaji uzrokuju štetu samo kada su direktno izloženi duže od 1000 s tokom 8-satnog radnog dana. Primjer: Barkod čitači.
Opasni laseri
Klasa 3a odnosi se na uređaje koji ne ozljeđuju pri kratkotrajnom izlaganju nezaštićenom oku. Može biti opasno kada se koristi optika za fokusiranje kao što su teleskopi, mikroskopi ili dvogledi. Primjeri: 1-5 mW He-Ne laser, neki laserski pokazivači i nivoi zgrade.
Laserski snop klase 3b može uzrokovati ozljede ako se direktno primjenjuje ili reflektira natrag. Primjer: 5-500mW HeNe laser, mnogi istraživački i terapeutski laseri.
Klasa 4 uključuje uređaje sa nivoima snage većim od 500 mW. Opasne su za oči, kožu, a takođe predstavljaju opasnost od požara. Izloženost zraku, njegovim zrcalnim ili difuznim refleksijama može uzrokovati ozljede očiju i kože. Moraju se poduzeti sve sigurnosne mjere. Primjer: Nd:YAG laseri, displeji, hirurgija, rezanje metala.
Lasersko zračenje: zaštita
Svaka laboratorija mora osigurati adekvatnu zaštitu za osobe koje rade sa laserima. Prozori prostorija kroz koje može proći zračenje uređaja klase 2, 3 ili 4, uzrokujući štetunekontrolisana područja moraju biti pokrivena ili na drugi način zaštićena tokom rada takvog uređaja. Za maksimalnu zaštitu očiju, preporučuje se sljedeće.
- Snop mora biti zatvoren u nereflektirajuću, nezapaljivu zaštitnu ovojnicu kako bi se smanjio rizik od slučajnog izlaganja ili požara. Za poravnanje snopa koristite fluorescentne ekrane ili sekundarne nišane; Izbjegavajte direktan kontakt očima.
- Koristite najnižu snagu za postupak poravnanja zraka. Ako je moguće, koristite uređaje niske klase za preliminarne postupke poravnanja. Izbjegavajte prisustvo nepotrebnih reflektirajućih objekata u području lasera.
- Ograničite prolaz snopa u opasnoj zoni tokom neradnog vremena, koristeći roletne i druge prepreke. Nemojte koristiti zidove sobe za poravnavanje zraka lasera klase 3b i 4.
- Koristite nereflektirajuće alate. Neki inventar koji ne reflektuje vidljivu svjetlost postaje spekularan u nevidljivom području spektra.
- Ne nosite reflektirajući nakit. Metalni nakit također povećava rizik od strujnog udara.
Naočale
Kada radite sa laserima klase 4 na otvorenom opasnom području ili gdje postoji rizik od refleksije, treba nositi zaštitne naočare. Njihova vrsta zavisi od vrste zračenja. Naočare moraju biti odabrane tako da štite od refleksije, posebno difuzne refleksije, i da pruže zaštitu do nivoa na kojem prirodni zaštitni refleks može spriječiti ozljede oka. Ovakvi optički uređajiodržavati određenu vidljivost zraka, spriječiti opekotine kože, smanjiti mogućnost drugih nezgoda.
Faktori koje treba uzeti u obzir pri odabiru naočara:
- valna dužina ili područje spektra zračenja;
- optička gustina na određenoj talasnoj dužini;
- maksimalna osvetljenost (W/cm2) ili snaga zraka (W);
- vrsta laserskog sistema;
- način rada - pulsno lasersko svjetlo ili kontinuirani način rada;
- sposobnosti refleksije - spekularne i difuzne;
- vidno polje;
- prisustvo korektivnih leća ili dovoljne veličine da omogući nošenje korektivnih naočara;
- udobnost;
- prisustvo ventilacionih otvora za sprečavanje zamagljivanja;
- efekt na vid boja;
- otpornost na udar;
- sposobnost obavljanja potrebnih zadataka.
Pošto su zaštitne naočare podložne oštećenju i habanju, laboratorijski sigurnosni program bi trebao uključivati periodične provjere ovih zaštitnih karakteristika.
