Laserele devin instrumente de cercetare din ce în ce mai importante în medicină, fizică, chimie, geologie, biologie și inginerie. Dacă sunt utilizate necorespunzător, acestea pot cauza orbire și răni (inclusiv arsuri și șocuri electrice) operatorilor și altui personal, inclusiv vizitatorilor ocazionali ai laboratorului și pot provoca daune materiale semnificative. Utilizatorii acestor dispozitive trebuie să înțeleagă pe deplin și să aplice măsurile de siguranță necesare atunci când le manipulează.
Ce este un laser?
Cuvântul „laser” (eng. LASER, Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) este o abreviere care înseamnă „amplificarea luminii prin radiație indusă”. Frecvența radiației generate de un laser este în sau aproape de partea vizibilă a spectrului electromagnetic. Energia este amplificată până la o stare de intensitate extrem de mare printr-un proces numit „radiație indusă de laser”.
Termenul „radiație” este adesea înțeles greșitgreșit, deoarece este folosit și pentru a descrie materiale radioactive. În acest context, înseamnă transferul de energie. Energia este transportată dintr-un loc în altul prin conducție, convecție și radiație.
Există multe tipuri diferite de lasere care funcționează în medii diferite. Ca mediu de lucru se folosesc gaze (de exemplu, argon sau un amestec de heliu și neon), cristale solide (de exemplu, rubin) sau coloranți lichizi. Când energie este furnizată mediului de lucru, aceasta intră într-o stare excitată și eliberează energie sub formă de particule de lumină (fotoni).
O pereche de oglinzi la ambele capete ale tubului sigilat fie reflectă, fie transmite lumina într-un flux concentrat numit fascicul laser. Fiecare mediu de lucru produce un fascicul cu lungime de undă și culoare unice.
Culoarea luminii laser este de obicei exprimată în termeni de lungime de undă. Este neionizant și include o parte a spectrului de ultraviolete (100-400 nm), vizibile (400-700 nm) și infraroșii (700 nm - 1 mm).
Spectru electromagnetic
Fiecare undă electromagnetică are o frecvență și o lungime unice asociate acestui parametru. Așa cum lumina roșie are propria frecvență și lungime de undă, la fel toate celel alte culori - portocaliu, galben, verde și albastru - au frecvențe și lungimi de undă unice. Oamenii sunt capabili să perceapă aceste unde electromagnetice, dar nu pot vedea restul spectrului.
Razele gamma, razele X și ultravioletele au cea mai mare frecvență. infraroşu,radiațiile cu microunde și undele radio ocupă frecvențele inferioare ale spectrului. Lumina vizibilă se află într-un interval foarte îngust între ele.
Radiații laser: expunerea umană
Laserul produce un fascicul de lumină intens direcționat. Dacă este direcționat, reflectat sau focalizat asupra unui obiect, fasciculul va fi parțial absorbit, ridicând suprafața și temperaturile interioare ale obiectului, ceea ce poate determina modificarea sau deformarea materialului. Aceste calități, care și-au găsit aplicație în chirurgia laser și prelucrarea materialelor, pot fi periculoase pentru țesutul uman.
Pe lângă radiații, care au un efect termic asupra țesuturilor, radiațiile laser sunt periculoase, producând un efect fotochimic. Condiția sa este o lungime de undă suficient de scurtă, adică partea ultravioletă sau albastră a spectrului. Dispozitivele moderne produc radiații laser, impactul asupra unei persoane este minimizat. Laserele de putere redusă nu au suficientă energie pentru a provoca vătămări și nu reprezintă un pericol.
Țesuturile umane sunt sensibile la energie și, în anumite circumstanțe, radiațiile electromagnetice, inclusiv radiațiile laser, pot deteriora ochii și pielea. Au fost efectuate studii asupra nivelurilor prag ale radiațiilor traumatice.
Pericol pentru ochi
Ochiul uman este mai susceptibil la răni decât pielea. Corneea (suprafața frontală exterioară transparentă a ochiului), spre deosebire de dermă, nu are un strat exterior de celule moarte care să protejeze împotriva influențelor mediului. laser și ultravioleteradiația este absorbită de corneea ochiului, ceea ce o poate dăuna. Leziunea este însoțită de edem al epiteliului și eroziune, iar în leziunile severe - tulburarea camerei anterioare.
Lentila ochiului poate fi, de asemenea, predispusă la răni atunci când este expus la diferite radiații laser - infraroșii și ultraviolete.
Cel mai mare pericol este însă impactul laserului asupra retinei în partea vizibilă a spectrului optic - de la 400 nm (violet) la 1400 nm (infraroșu apropiat). În această regiune a spectrului, fasciculele colimate se concentrează pe zone foarte mici ale retinei. Cea mai nefavorabilă variantă de expunere apare atunci când ochiul privește în depărtare și un fascicul direct sau reflectat intră în el. În acest caz, concentrația sa pe retină ajunge la 100.000 de ori.
Astfel, un fascicul vizibil cu o putere de 10 mW/cm2 acţionează asupra retinei cu o putere de 1000 W/cm2. Acest lucru este mai mult decât suficient pentru a provoca daune. Dacă ochiul nu privește în depărtare sau dacă fasciculul este reflectat de o suprafață difuză, fără oglindă, radiația mult mai puternică duce la răni. Efectul laser asupra pielii este lipsit de efectul de focalizare, deci este mult mai puțin predispus la răni la aceste lungimi de undă.
Raze X
Unele sisteme de în altă tensiune cu tensiuni peste 15 kV pot genera raze X de putere semnificativă: radiații laser, care surse sunt lasere excimeri de mare putere pompate cu electroni, precum șisisteme cu plasmă și surse de ioni. Aceste dispozitive trebuie testate pentru siguranța radiațiilor, inclusiv pentru a asigura o ecranare adecvată.
Clasificare
În funcție de puterea sau energia fasciculului și de lungimea de undă a radiației, laserele sunt împărțite în mai multe clase. Clasificarea se bazează pe potențialul dispozitivului de a provoca vătămări imediate la ochi, piele sau incendiu atunci când este expus direct la fascicul sau când este reflectat de suprafețele reflectorizante difuze. Toate laserele comerciale sunt supuse identificării prin marcaje aplicate acestora. Dacă dispozitivul a fost făcut în casă sau nu este marcat în alt mod, ar trebui să se solicite sfaturi cu privire la clasificarea și etichetarea corespunzătoare. Laserele se disting prin putere, lungime de undă și timpul de expunere.
Dispozitive sigure
Dispozitivele de primă clasă generează radiații laser de intensitate scăzută. Nu poate atinge niveluri periculoase, astfel încât sursele sunt scutite de majoritatea controalelor sau a altor forme de supraveghere. Exemplu: imprimante laser și CD playere.
Dispozitive sigure condiționat
Laserele din clasa a doua emit în partea vizibilă a spectrului. Aceasta este radiația laser, ale cărei surse determină o persoană să aibă o reacție normală de respingere a luminii prea strălucitoare (reflex de clipire). Când este expus la fascicul, ochiul uman clipește după 0,25 s, ceea ce oferă o protecție suficientă. Cu toate acestea, radiația laser în domeniul vizibil poate deteriora ochiul la expunere constantă. Exemple: indicatori laser, lasere geodezice.
Laserele de clasa 2a sunt dispozitive speciale cu o putere de ieșire mai mică de 1 mW. Aceste dispozitive provoacă daune numai atunci când sunt expuse direct mai mult de 1000 de secunde într-o zi de lucru de 8 ore. Exemplu: cititoare de coduri de bare.
Laseruri periculoase
Clasa 3a se referă la dispozitivele care nu rănesc prin expunerea pe termen scurt la ochiul neprotejat. Poate fi periculos atunci când utilizați optica de focalizare, cum ar fi telescoape, microscoape sau binoclu. Exemple: laser He-Ne de 1-5 mW, niște indicatori laser și niveluri de clădire.
Raza laser de clasa 3b poate provoca răni dacă este aplicată direct sau reflectată în spate. Exemplu: laser HeNe de 5-500 mW, multe lasere de cercetare și terapeutice.
Clasa 4 include dispozitive cu niveluri de putere mai mari de 500 mW. Sunt periculoase pentru ochi, piele și sunt, de asemenea, un pericol de incendiu. Expunerea la fascicul, reflexiile sale speculare sau difuze pot provoca leziuni ale ochilor și ale pielii. Trebuie luate toate măsurile de securitate. Exemplu: lasere Nd:YAG, afișaje, intervenții chirurgicale, tăiere metal.
Radiații laser: protecție
Fiecare laborator trebuie să ofere o protecție adecvată persoanelor care lucrează cu lasere. Ferestre ale încăperilor prin care pot trece radiațiile de la dispozitivele din clasa 2, 3 sau 4, dăunândzonele necontrolate trebuie acoperite sau protejate în alt mod în timpul funcționării unui astfel de aparat. Pentru o protecție maximă a ochilor, se recomandă următoarele.
- Fasciculul trebuie să fie închis într-o înveliș de protecție nereflectorizant și neinflamabil pentru a minimiza riscul de expunere accidentală sau de incendiu. Pentru a alinia fasciculul, utilizați ecrane fluorescente sau obiective secundare; Evitați contactul direct cu ochii.
- Utilizați cea mai mică putere pentru procedura de aliniere a fasciculului. Dacă este posibil, utilizați dispozitive low-end pentru procedurile preliminare de aliniere. Evitați prezența obiectelor reflectorizante inutile în zona laserului.
- Limita trecerea fasciculului in zona periculoasa in timpul orelor nelucrate, folosind obloane si alte obstacole. Nu folosiți pereții camerei pentru a alinia fasciculul laserelor de clasa 3b și 4.
- Folosiți instrumente nereflectorizante. Unele inventare care nu reflectă lumina vizibilă devin speculare în regiunea invizibilă a spectrului.
- Nu purtați bijuterii reflectorizante. Bijuteriile din metal cresc, de asemenea, riscul de electrocutare.
ochelari de protecție
Când lucrați cu lasere de clasa 4 cu o zonă periculoasă deschisă sau unde există riscul de reflexie, trebuie să purtați ochelari de protecție. Tipul lor depinde de tipul de radiație. Ochelarii trebuie aleși pentru a proteja împotriva reflexiilor, în special a reflexelor difuze, și pentru a oferi protecție la un nivel în care reflexul natural de protecție poate preveni rănirea ochilor. Astfel de dispozitive opticemenține o oarecare vizibilitate a fasciculului, previne arsurile pielii, reduce posibilitatea altor accidente.
Factori de care trebuie să luați în considerare atunci când alegeți ochelari de protecție:
- lungime de undă sau regiune a spectrului de radiații;
- densitate optică la o anumită lungime de undă;
- luminozitate maximă (W/cm2) sau puterea fasciculului (W);
- tip de sistem laser;
- mod power - lumină laser pulsată sau modul continuu;
- capacitate de reflexie - speculare și difuze;
- câmp vizual;
- prezența lentilelor corectoare sau de dimensiuni suficiente pentru a permite purtarea ochelarilor corectori;
- confort;
- prezența orificiilor de ventilație pentru a preveni aburirea;
- efect asupra vederii culorilor;
- rezistență la impact;
- capacitate de a îndeplini sarcinile necesare.
Deoarece ochelarii de protecție sunt susceptibili la deteriorare și uzură, programul de siguranță al laboratorului ar trebui să includă verificări periodice ale acestor caracteristici de protecție.
