A lézerek egyre fontosabb kutatási eszközökké válnak az orvostudomány, a fizika, a kémia, a geológia, a biológia és a mérnöki tudományok területén. Ha helytelenül használják, elkápráztathatják és sérülést okozhatnak (beleértve az égési sérüléseket és az áramütést is) a kezelőknek és más személyzetnek, beleértve az alkalmi laboratóriumi látogatókat, és jelentős anyagi károkat okozhatnak. Ezen eszközök felhasználóinak teljes mértékben meg kell érteniük és alkalmazniuk kell a szükséges biztonsági óvintézkedéseket a kezelésük során.
Mi az a lézer?
A "lézer" szó (eng. LASER, Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) egy rövidítés, amely a "fény erősítése indukált sugárzás által" rövidítése. A lézer által keltett sugárzás frekvenciája az elektromágneses spektrum látható részén belül vagy annak közelében van. Az energiát rendkívül nagy intenzitású állapotba erősítik fel a „lézer-indukált sugárzás” nevű folyamat révén.
A "sugárzás" kifejezést gyakran félreértikrossz, mert radioaktív anyagok leírására is használják. Ebben az összefüggésben az energia átadását jelenti. Az energia vezetés, konvekció és sugárzás révén kerül egyik helyről a másikra.
Sok különböző típusú lézer működik különböző környezetekben. Munkaközegként gázokat (például argont vagy hélium és neon keverékét), szilárd kristályokat (például rubint) vagy folyékony festékeket használnak. Amikor energiát juttatunk a munkakörnyezetbe, az gerjesztett állapotba kerül, és fényrészecskék (fotonok) formájában energiát szabadít fel.
A lezárt cső mindkét végén lévő tükörpár visszaveri vagy továbbítja a fényt koncentrált sugárban, amelyet lézersugárnak neveznek. Minden munkakörnyezet egyedi hullámhosszú és színű sugarat állít elő.
A lézerfény színét általában hullámhosszban fejezik ki. Nem ionizáló, és a spektrum ultraibolya (100-400 nm), látható (400-700 nm) és infravörös (700 nm - 1 mm) részét tartalmazza.
Elektromágneses spektrum
Minden elektromágneses hullámnak egyedi frekvenciája és hossza ehhez a paraméterhez van társítva. Ahogy a vörös fénynek megvan a maga frekvenciája és hullámhossza, úgy minden más színnek – narancssárga, sárga, zöld és kék – egyedi frekvenciája és hullámhossza van. Az emberek képesek érzékelni ezeket az elektromágneses hullámokat, de nem képesek látni a spektrum többi részét.
A gamma-, röntgen- és ultraibolya-sugárzásnak van a legmagasabb frekvenciája. infravörös,a mikrohullámú sugárzás és a rádióhullámok a spektrum alsó frekvenciáit foglalják el. A látható fény nagyon szűk tartományban van a kettő között.
Lézersugárzás: emberi expozíció
A lézer intenzív, irányított fénysugarat hoz létre. Ha egy tárgyra irányítják, visszaverik vagy fókuszálják, a sugár részben elnyelődik, ami megemeli a tárgy felületét és belső hőmérsékletét, ami az anyag megváltozását vagy deformálódását okozhatja. Ezek a tulajdonságok, amelyeket a lézeres sebészetben és anyagfeldolgozásban alkalmaztak, veszélyesek lehetnek az emberi szövetekre.
A sugárzáson kívül, amely termikus hatással van a szövetekre, a lézersugárzás is veszélyes, fotokémiai hatást vált ki. Feltétele a kellően rövid hullámhossz, vagyis a spektrum ultraibolya vagy kék része. A modern eszközök lézersugárzást bocsátanak ki, amelynek az emberre gyakorolt hatása minimális. A kis teljesítményű lézereknek nincs elég energiájuk ahhoz, hogy kárt okozzanak, és nem is jelentenek veszélyt.
Az emberi szövetek érzékenyek az energiára, és bizonyos körülmények között az elektromágneses sugárzás, beleértve a lézersugárzást is, károsíthatja a szemet és a bőrt. Vizsgálatokat végeztek a traumás sugárzás küszöbértékeivel kapcsolatban.
Szemveszély
Az emberi szem érzékenyebb a sérülésekre, mint a bőr. A szaruhártya (a szem átlátszó külső elülső felülete) a dermisszel ellentétben nem rendelkezik elh alt sejtekből álló külső réteggel, amely véd a környezeti hatásoktól. lézer és ultraibolyaa sugárzást a szem szaruhártya nyeli el, ami károsíthatja azt. A sérülést hámödéma és erózió, súlyos sérülések esetén pedig az elülső kamra homályosodása kíséri.
A szemlencse akkor is hajlamos a sérülésre, ha különféle lézersugárzásnak van kitéve – infravörös és ultraibolya sugárzásnak.
A legnagyobb veszélyt azonban a lézernek a retinára gyakorolt hatása jelenti az optikai spektrum látható részén - 400 nm-től (ibolya) 1400 nm-ig (infravörös közelében). A spektrum ezen tartományán belül a kollimált nyalábok a retina nagyon kis területeire fókuszálnak. Az expozíció legkedvezőtlenebb változata akkor fordul elő, ha a szem a távolba néz, és abba közvetlen vagy visszavert sugár kerül. Ebben az esetben a retinán való koncentrációja eléri a 100 000-szeresét.
Így egy 10 mW/cm teljesítményű látható nyaláb2 1000 W/cm teljesítménnyel hat a retinára2. Ez több mint elég ahhoz, hogy károkat okozzon. Ha a szem nem néz a távolba, vagy ha a sugár diffúz, nem tükörfelületről verődik vissza, sokkal erősebb sugárzás vezet sérülésekhez. A bőrt érő lézerhatás mentes a fókuszáló hatástól, így sokkal kevésbé hajlamos a sérülésekre ezeken a hullámhosszokon.
Röntgensugárzás
Egyes 15 kV feletti feszültségű nagyfeszültségű rendszerek jelentős teljesítményű röntgensugarakat generálhatnak: lézersugárzás, amelynek forrásai nagy teljesítményű elektronszivattyús excimer lézerek, valamintplazmarendszerek és ionforrások. Ezeket az eszközöket sugárbiztonsági szempontból tesztelni kell, beleértve a megfelelő árnyékolást is.
Osztályozás
A sugár teljesítményétől vagy energiájától és a sugárzás hullámhosszától függően a lézereket több osztályba sorolják. A besorolás azon alapul, hogy az eszköz azonnali szem-, bőrsérülést vagy tüzet okozhat, ha közvetlenül a sugárnak van kitéve, vagy ha visszaverődik a diffúz fényvisszaverő felületekről. Minden kereskedelmi forgalomban lévő lézert a rájuk helyezett jelölések alapján kell azonosítani. Ha az eszköz házilag készült, vagy nincs más jelöléssel ellátva, tanácsot kell kérni a megfelelő osztályozással és címkézéssel kapcsolatban. A lézereket teljesítmény, hullámhossz és expozíciós idő alapján különböztetik meg.
Biztonságos eszközök
Az első osztályú eszközök alacsony intenzitású lézersugárzást bocsátanak ki. Nem érhet el veszélyes szintet, ezért a források mentesülnek a legtöbb ellenőrzés vagy egyéb felügyelet alól. Példa: lézernyomtatók és CD-lejátszók.
Feltételesen biztonságos eszközök
A második osztályú lézerek a spektrum látható részén bocsátanak ki. Ez lézersugárzás, amelynek forrásai a túl erős fény visszautasításának normális reakcióját váltják ki (pislogási reflex). A sugárnak kitéve az emberi szem 0,25 s után pislog, ami kellő védelmet nyújt. A látható tartományban lévő lézersugárzás azonban állandó expozíció esetén károsíthatja a szemet. Példák: lézermutatók, geodéziai lézerek.
A 2a osztályú lézerek 1 mW-nál kisebb kimeneti teljesítményű, speciális célú eszközök. Ezek az eszközök csak akkor okoznak kárt, ha egy 8 órás munkanapon belül több mint 1000 másodpercig közvetlenül ki vannak téve. Példa: Vonalkód olvasók.
Veszélyes lézerek
A 3a osztály azokra az eszközökre vonatkozik, amelyek nem okoznak sérülést a védetlen szem rövid távú expozíciója esetén. Veszélyes lehet fókuszáló optika, például teleszkóp, mikroszkóp vagy távcső használatakor. Példák: 1-5 mW He-Ne lézer, néhány lézermutató és épületszint.
A 3b. osztályú lézersugár sérülést okozhat, ha közvetlenül alkalmazzák vagy visszaverődik. Példa: 5-500 mW HeNe lézer, számos kutatási és terápiás lézer.
A 4. osztályba olyan eszközök tartoznak, amelyek teljesítményszintje meghaladja az 500 mW-ot. Veszélyesek a szemre, a bőrre, és tűzveszélyesek is. A sugárnak való kitettség, tükör- vagy diffúz visszaverődése szem- és bőrsérüléseket okozhat. Minden biztonsági intézkedést meg kell tenni. Példa: Nd:YAG lézerek, kijelzők, sebészet, fémvágás.
Lézersugárzás: védelem
Minden laboratóriumnak megfelelő védelmet kell biztosítania a lézerrel dolgozó személyek számára. Olyan helyiségek ablakai, amelyeken keresztül a 2., 3. vagy 4. osztályba tartozó készülékek sugárzása áthaladhat, és kárt okozhataz ellenőrizetlen területeket le kell takarni vagy más módon védeni kell az ilyen készülék működése közben. A maximális szemvédelem érdekében a következőket javasoljuk.
- A gerendát nem tükröző, nem gyúlékony védőburkolatba kell zárni, hogy minimalizáljuk a véletlen expozíció vagy a tűz kockázatát. A sugár beállításához használjon fluoreszkáló képernyőket vagy másodlagos irányzékokat; Kerülje a közvetlen szemkontaktust.
- Használja a legkisebb teljesítményt a sugárigazítási eljáráshoz. Ha lehetséges, használjon alacsony kategóriás eszközöket az előzetes beállítási eljárásokhoz. Kerülje el a szükségtelen tükröződő tárgyak jelenlétét a lézer területen.
- Korlátozza a sugár áthaladását a veszélyzónában munkaidőn kívül, redőnyök és egyéb akadályok használatával. Ne használja a helyiség falait a 3b és 4 osztályú lézerek sugarának egybeállítására.
- Használjon nem tükröződő eszközöket. Néhány, a látható fényt nem visszaverő készlet tükörképessé válik a spektrum láthatatlan tartományában.
- Ne viseljen fényvisszaverő ékszert. A fém ékszerek növelik az áramütés kockázatát is.
Goggles
Ha 4. osztályú lézerekkel dolgozik nyílt veszélyes területen, vagy ahol fennáll a visszaverődés veszélye, védőszemüveget kell viselni. Típusuk a sugárzás típusától függ. A szemüveget úgy kell megválasztani, hogy védjen a visszaverődésektől, különösen a diffúz visszaverődésektől, és olyan szintű védelmet nyújtson, hogy a természetes védőreflex megakadályozza a szemsérülést. Ilyen optikai eszközökfenntartani a sugár láthatóságát, megelőzni a bőrégést, csökkenteni az egyéb balesetek lehetőségét.
A szemüveg kiválasztásakor figyelembe veendő tényezők:
- a sugárzási spektrum hullámhossza vagy tartománya;
- optikai sűrűség meghatározott hullámhosszon;
- maximális megvilágítás (W/cm2) vagy sugárteljesítmény (W);
- lézerrendszer típusa;
- energia üzemmód - impulzusos lézerfény vagy folyamatos üzemmód;
- tükrözési képességek – tükörképes és diffúz;
- látómező;
- korrekciós lencsék jelenléte, vagy megfelelő méretű a korrekciós szemüveg viseléséhez;
- kényelem;
- szellőzőnyílások a párásodás megelőzésére;
- hatás a színlátásra;
- ütésállóság;
- a szükséges feladatok elvégzésének képessége.
Mivel a védőszemüveg hajlamos a sérülésekre és a kopásra, a laboratórium biztonsági programjának tartalmaznia kell ezeknek a védőelemeknek az időszakos ellenőrzését.
