Lāzeri kļūst arvien nozīmīgāki pētniecības instrumenti medicīnā, fizikā, ķīmijā, ģeoloģijā, bioloģijā un inženierzinātnēs. Ja tās tiek izmantotas nepareizi, tās var apžilbināt un radīt savainojumus (tostarp apdegumus un elektriskās strāvas triecienu) operatoriem un citam personālam, tostarp nejaušiem laboratorijas apmeklētājiem, kā arī radīt ievērojamus īpašuma bojājumus. Šo ierīču lietotājiem ir pilnībā jāsaprot un jāievēro nepieciešamie drošības pasākumi, rīkojoties ar šīm ierīcēm.
Kas ir lāzers?
Vārds "lāzers" (ang. LASER, Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) ir saīsinājums, kas apzīmē "gaismas pastiprināšanu ar inducētu starojumu". Lāzera radītā starojuma frekvence atrodas elektromagnētiskā spektra redzamajā daļā vai tās tuvumā. Enerģija tiek pastiprināta līdz ārkārtīgi augstas intensitātes stāvoklim, izmantojot procesu, ko sauc par "lāzera izraisītu starojumu".
Jēdziens "starojums" bieži tiek pārprastsnepareizi, jo to lieto arī radioaktīvo materiālu aprakstam. Šajā kontekstā tas nozīmē enerģijas nodošanu. Enerģija tiek transportēta no vienas vietas uz citu caur vadīšanu, konvekciju un starojumu.
Ir daudz dažādu lāzeru veidu, kas darbojas dažādās vidēs. Par darba vidi izmanto gāzes (piemēram, argonu vai hēlija un neona maisījumu), cietus kristālus (piemēram, rubīnu) vai šķidras krāsvielas. Kad enerģija tiek piegādāta darba videi, tā nonāk ierosinātā stāvoklī un atbrīvo enerģiju gaismas daļiņu (fotonu) veidā.
Spoguļu pāris abos noslēgtās caurules galos vai nu atstaro vai pārraida gaismu koncentrētā plūsmā, ko sauc par lāzera staru. Katra darba vide rada unikāla viļņa garuma un krāsas staru.
Lāzera gaismas krāsu parasti izsaka viļņa garumā. Tas ir nejonizējošs un ietver ultravioleto (100-400 nm), redzamo (400-700 nm) un infrasarkano (700 nm - 1 mm) spektra daļu.
Elektromagnētiskais spektrs
Katram elektromagnētiskajam viļņam ir unikāla frekvence un garums, kas saistīts ar šo parametru. Tāpat kā sarkanajai gaismai ir sava frekvence un viļņa garums, tā arī visām pārējām krāsām – oranžai, dzeltenai, zaļai un zilai – ir unikālas frekvences un viļņu garumi. Cilvēki spēj uztvert šos elektromagnētiskos viļņus, bet nespēj redzēt pārējo spektru.
Gamma stariem, rentgena stariem un ultravioletajiem stariem ir visaugstākā frekvence. infrasarkanais,mikroviļņu starojums un radioviļņi aizņem spektra zemākās frekvences. Redzamā gaisma atrodas ļoti šaurā diapazonā starp tiem.
Lāzera starojums: iedarbība uz cilvēkiem
Lāzers rada intensīvu virzītu gaismas staru. Ja staru kūlis ir vērsts, atstarots vai fokusēts uz kādu objektu, tas tiks daļēji absorbēts, paaugstinot objekta virsmas un iekšējo temperatūru, kas var izraisīt materiāla izmaiņas vai deformāciju. Šīs īpašības, kuras ir izmantotas lāzerķirurģijā un materiālu apstrādē, var būt bīstamas cilvēka audiem.
Papildus starojumam, kam ir termiska ietekme uz audiem, lāzera starojums ir bīstams, radot fotoķīmisku efektu. Tās nosacījums ir pietiekami īss viļņa garums, t.i., spektra ultravioletā vai zilā daļa. Mūsdienu ierīces rada lāzera starojumu, kura ietekme uz cilvēku tiek samazināta līdz minimumam. Mazjaudas lāzeriem nav pietiekami daudz enerģijas, lai radītu kaitējumu, un tie nerada briesmas.
Cilvēka audi ir jutīgi pret enerģiju, un noteiktos apstākļos elektromagnētiskais starojums, tostarp lāzera starojums, var bojāt acis un ādu. Ir veikti pētījumi par traumatiskā starojuma sliekšņa līmeņiem.
Bīstamība acīm
Cilvēka acs ir vairāk pakļauta traumām nekā āda. Radzenē (acs caurspīdīgā ārējā priekšējā virsma), atšķirībā no dermas, nav atmirušo šūnu ārējā slāņa, kas aizsargā pret apkārtējās vides ietekmi. lāzers un ultravioletais starojumsstarojumu absorbē acs radzene, kas var tai kaitēt. Traumu pavada epitēlija tūska un erozija, bet smagu traumu gadījumā - priekšējās kameras apduļķošanās.
Acs lēca var būt arī pakļauta savainojumiem, ja tā tiek pakļauta dažādam lāzera starojumam - infrasarkanajam un ultravioletajam starojumam.
Vislielākās briesmas tomēr ir lāzera ietekme uz tīkleni optiskā spektra redzamajā daļā – no 400 nm (violetā) līdz 1400 nm (tuvajā infrasarkanajā starojumā). Šajā spektra reģionā kolimētie stari koncentrējas uz ļoti maziem tīklenes apgabaliem. Visnelabvēlīgākais ekspozīcijas variants rodas, kad acs skatās tālumā un tajā ieplūst tiešs vai atstarots stars. Šajā gadījumā tā koncentrācija uz tīklenes sasniedz 100 000 reižu.
Tādējādi redzamais stars ar jaudu 10 mW/cm2 iedarbojas uz tīkleni ar jaudu 1000 W/cm2. Tas ir vairāk nekā pietiekami, lai radītu bojājumus. Ja acs neskatās tālumā vai ja stars atstarojas no izkliedētas, ne-spoguļa virsmas, daudz spēcīgāks starojums rada traumas. Lāzera iedarbībai uz ādu nav fokusēšanas efekta, tāpēc tā ir daudz mazāk pakļauta savainojumiem šajos viļņu garumos.
rentgena stari
Dažas augstsprieguma sistēmas ar spriegumu virs 15 kV var radīt ievērojamas jaudas rentgenstarus: lāzera starojumu, kura avoti ir lieljaudas elektronu sūknēti eksimēru lāzeri, kā arīplazmas sistēmas un jonu avoti. Šīs ierīces ir jāpārbauda attiecībā uz radiācijas drošību, tostarp, lai nodrošinātu pareizu ekranēšanu.
Klasifikācija
Atkarībā no stara jaudas vai enerģijas un starojuma viļņa garuma lāzerus iedala vairākās klasēs. Klasifikācija ir balstīta uz iespējamību, ka ierīce var izraisīt tūlītēju acu, ādas savainojumu vai aizdegšanos, pakļaujoties tieši staru kūlim vai atstarojoties no difūzām atstarojošām virsmām. Visi komerciālie lāzeri ir pakļauti identifikācijai, izmantojot uz tiem uzlikto marķējumu. Ja ierīce ir izgatavota mājās vai nav citādi marķēta, jālūdz padoms par atbilstošu klasifikāciju un marķējumu. Lāzeri atšķiras pēc jaudas, viļņa garuma un ekspozīcijas laika.
Drošas ierīces
Pirmās klases ierīces rada zemas intensitātes lāzera starojumu. Tas nevar sasniegt bīstamu līmeni, tāpēc avoti ir atbrīvoti no lielākās daļas kontroles vai cita veida uzraudzības. Piemērs: lāzerprinteri un CD atskaņotāji.
Nosacīti drošas ierīces
Otrās klases lāzeri izstaro redzamajā spektra daļā. Tas ir lāzera starojums, kura avoti cilvēkam izraisa normālu pārāk spilgtas gaismas noraidīšanas reakciju (mirkšķināšanas reflekss). Iedarbojoties ar staru, cilvēka acs mirkšķina pēc 0,25 s, kas nodrošina pietiekamu aizsardzību. Tomēr lāzera starojums redzamajā diapazonā var sabojāt aci ar pastāvīgu iedarbību. Piemēri: lāzera rādītāji, ģeodēziskie lāzeri.
2.a klases lāzeri ir īpašas nozīmes ierīces, kuru izejas jauda ir mazāka par 1 mW. Šīs ierīces rada bojājumus tikai tad, ja tās tiek tieši pakļautas vairāk nekā 1000 s 8 stundu darba dienā. Piemērs: svītrkoda lasītāji.
Bīstami lāzeri
3.a klase attiecas uz ierīcēm, kuras nerada traumas, īslaicīgi pakļaujot neaizsargātu aci. Var būt bīstami, izmantojot fokusēšanas optiku, piemēram, teleskopus, mikroskopus vai binokļus. Piemēri: 1–5 mW He-Ne lāzers, daži lāzera rādītāji un ēkas līmeņi.
3.b klases lāzera stars var izraisīt savainojumus, ja to izmanto tieši vai atstarojoties atpakaļ. Piemērs: 5–500 mW HeNe lāzers, daudzi pētniecības un terapeitiskie lāzeri.
4. klasē ietilpst ierīces, kuru jaudas līmenis pārsniedz 500 mW. Tie ir bīstami acīm, ādai, kā arī ir ugunsbīstami. Pakļaušana staru kūlim, tā spožajiem vai izkliedētajiem atspīdumiem var izraisīt acu un ādas traumas. Jāveic visi drošības pasākumi. Piemērs: Nd:YAG lāzeri, displeji, ķirurģija, metāla griešana.
Lāzera starojums: aizsardzība
Katrā laboratorijā jānodrošina atbilstoša aizsardzība personām, kuras strādā ar lāzeriem. Telpu logi, caur kuriem var iziet starojums no 2., 3. vai 4. klases ierīcēm, nodarot kaitējumušādas iekārtas darbības laikā nekontrolējamām zonām jābūt nosegtām vai citādi aizsargātām. Lai nodrošinātu maksimālu acu aizsardzību, ieteicams rīkoties šādi.
- Siju ir jāiekļauj neatstarojošā, neuzliesmojošā aizsargapvalkā, lai samazinātu nejaušas iedarbības vai aizdegšanās risku. Lai izlīdzinātu staru, izmantojiet dienasgaismas ekrānus vai sekundāros tēmēkļus; Izvairieties no tieša acu kontakta.
- Izmantojiet mazāko jaudu staru kūļa izlīdzināšanas procedūrai. Ja iespējams, sākotnējās izlīdzināšanas procedūrām izmantojiet zemas klases ierīces. Izvairieties no nevajadzīgu atstarojošu objektu klātbūtnes lāzera zonā.
- Ierobežojiet staru kūļa pāreju bīstamajā zonā ārpus darba laika, izmantojot slēģus un citus šķēršļus. Neizmantojiet telpas sienas, lai izlīdzinātu 3.b un 4. klases lāzeru staru.
- Izmantojiet neatstarojošus rīkus. Daži krājumi, kas neatspoguļo redzamo gaismu, kļūst spoži spektra neredzamajā apgabalā.
- Nevalkājiet atstarojošas rotaslietas. Metāla rotaslietas arī palielina elektriskās strāvas trieciena risku.
Goggles
Strādājot ar 4. klases lāzeriem atklātā bīstamības zonā vai vietās, kur pastāv atstarošanas risks, jāvalkā aizsargbrilles. To veids ir atkarīgs no starojuma veida. Brilles ir jāizvēlas tā, lai tās aizsargātu pret atspīdumiem, īpaši izkliedētiem atspīdumiem, un nodrošinātu aizsardzību tādā līmenī, ka dabiskais aizsargreflekss var novērst acu traumas. Šādas optiskās ierīcessaglabāt zināmu stara redzamību, novērst ādas apdegumus, samazināt citu negadījumu iespējamību.
Faktori, kas jāņem vērā, izvēloties aizsargbrilles:
- starojuma spektra viļņa garums vai apgabals;
- optiskais blīvums noteiktā viļņa garumā;
- maksimālais apgaismojums (W/cm2) vai staru kūļa jauda (W);
- lāzera sistēmas tips;
- barošanas režīms - impulsa lāzera gaisma vai nepārtraukts režīms;
- atspoguļošanas iespējas - spožs un izkliedēts;
- skata lauks;
- korektīvo lēcu klātbūtne vai pietiekama izmēra, lai varētu valkāt koriģējošās brilles;
- komforts;
- ventilācijas atveru klātbūtne, lai novērstu aizsvīšanu;
- ietekme uz krāsu redzi;
- triecienizturība;
- spēja veikt nepieciešamos uzdevumus.
Tā kā aizsargbrilles ir jutīgas pret bojājumiem un nodilumu, laboratorijas drošības programmā jāiekļauj periodiskas šo aizsargierīču pārbaudes.
