Co je laserové záření? Laserové záření: jeho zdroje a ochrana před nimi

Lasery se stávají stále důležitějšími nástroji pro výzkum v oblasti medicíny, fyziky, chemie, geologie, biologie a technologie. Nesprávně mohou oslnit a způsobit zranění (včetně popálenin a elektrických zranění) obsluze a jinému personálu včetně náhodných návštěvníků laboratoře a způsobit významné škody na majetku. Uživatelé těchto zařízení musí plně porozumět a používat při manipulaci s nimi nezbytná bezpečnostní opatření.

Co je laser?

Slovo "laser" (anglický LASER, světelné zesílení stimulovanou emisí záření) je zkratka, která znamená "zesílení světla indukovaným zářením". Frekvence radiace generované laserem je uvnitř nebo v blízkosti viditelné části elektromagnetického spektra. Energie se zesiluje na extrémně vysokou intenzitu díky procesu nazvanému "laserové záření".

Termín "radiace" je často špatně pochopen, protože se také používá k popisu radioaktivních materiálů. V tomto kontextu to znamená přenos energie. Energie se přenáší z jednoho místa na jiný pomocí vodivosti, konvekce a záření.

Existuje mnoho různých typů laserů pracujících v různých prostředích. Jako pracovní médium se používají plyny (například argon nebo směs hélia s neonem), pevné krystaly (například rubín) nebo kapalné barviva. Když je energie přiváděna do pracovního média, prochází do vzrušeného stavu a uvolňuje energii ve formě lehkých částic (fotonů).

Pár zrcadel na obou koncích utěsněné trubky odráží nebo vysílá světlo ve formě koncentrovaného proudu nazývaného laserovým paprskem. Každé pracovní prostředí vytváří paprsek jedinečné vlnové délky a barvy.

Barva laserového světla je zpravidla vyjádřena vlnovou délkou. Je neionizující a zahrnuje ultrafialovou (100-400 nm), viditelnou (400-700 nm) a infračervenou (700 nm - 1 mm) část spektra.

Elektromagnetické spektrum

Každá elektromagnetická vlna má s tímto parametrem jedinečnou frekvenci a délku. Stejně jako červené světlo má svou vlastní frekvenci a vlnovou délku a všechny ostatní barvy - oranžová, žlutá, zelená a modrá - mají jedinečné frekvence a vlnové délky. Lidé jsou schopni vnímat tyto elektromagnetické vlny, ale nemohou vidět zbytek spektra.

Největší frekvence mají gama záření, rentgenové záření a ultrafialové. Infračervené, mikrovlnné záření a rádiové vlny zaujímají nižší frekvence spektra. Viditelné světlo je ve velmi úzkém rozmezí mezi nimi.

Laserové záření: účinky na člověka

Laser produkuje intenzivní směrový paprsek světla. Je-li nasměrován, odražen nebo zaměřen na objekt, paprsek je částečně absorbován, což zvyšuje teplotu povrchu a vnitřek objektu, což může způsobit změnu nebo deformaci materiálu. Tyto vlastnosti, které se objevily v laserové chirurgii a zpracování materiálů, mohou být nebezpečné pro lidské tkáně.

Vedle záření, které má tepelný účinek na tkáně, je laserové záření, které produkuje fotochemický efekt, nebezpečné. Jeho stav je poměrně krátký vlnová délka, tj. ultrafialové nebo modré části spektra. Moderní zařízení produkují laserové záření, vliv na lidskou bytost je minimalizován. Energie laserů s nízkým výkonem nestačí k poškození a nepředstavují nebezpečí.

Lidské tkáně jsou citlivé na účinky energie a za určitých okolností může elektromagnetické záření, včetně laseru, vést k poškození očí a kůže. Byly studovány prahové úrovně traumatického záření.

Nebezpečí pro oči

Lidské oko je náchylnější ke zranění než kůže. Rohovka (průhledná vnější přední plocha oka), na rozdíl od dermis, nemá vnější vrstvu mrtvých buněk chránících před okolím. Laser a ultrafialové záření je absorbována rohovkou oka, která může poškodit. Poranění je doprovázeno otokem epitelu a eroze a těžkými poraněními - opacifikací přední komory.

Oční čočka může být také náchylná k poranění, když je ovlivněna různým laserovým zářením - infračerveným zářením a ultrafialovým zářením.

Největším nebezpečím je však účinek laseru na sítnici ve viditelné části optického spektra - od 400 nm (fialová) až do 1400 nm (blízké infračervené). V této oblasti spektra jsou kolimované paprsky zaměřeny na velmi malé oblasti sítnice. Nejnepříznivější varianta tohoto efektu nastane, když oko vypadá daleko a přímý nebo odražený paprsek to zasáhne. V tomto případě jeho koncentrace na sítnici dosahuje 100 000krát.

Tak viditelný paprsek 10 mW / cm² ovlivňuje sítnici oka o síle 1000 W / cm². To je více než dost, aby způsobilo poškození. Pokud se oko nepozerá do vzdálenosti, nebo pokud se paprsek odráží od difuzního povrchu bez zrcadla, mnohem silnější záření vede k traumatu. Laserový efekt na kůži postrádá zaostřovací efekt, takže je mnohem méně náchylný k poranění při těchto vlnových délkách.

Rentgenové záření

Některé systémy vysokého napětí s napětím větším než 15 kV mohou generovat rentgenové záření s vysokým výkonem: laserové záření, jehož zdroje jsou silné excimerové lasery s elektronovým čerpáním, stejně jako plazmové systémy a zdroje iontů. Tato zařízení musí být zkontrolována radiační bezpečnost, včetně správného stínění.

Klasifikace

V závislosti na výkonu nebo energii paprsku a vlnové délce záření jsou lasery rozděleny do několika tříd. Klasifikace je založena na možné schopnosti přístroje způsobit okamžité zranění očí, kůže, zánětu s přímým vystavením paprsku nebo při odrazu od difúzních reflexních povrchů. Všechny komerční lasery musí být identifikovány pomocí štítků umístěných na nich. Pokud bylo zařízení vyráběno doma nebo jinak označeno, mělo by se získat vhodná klasifikace a označení. Lasery se vyznačují výkonem, vlnovou délkou a časem expozice.

Zabezpečené zařízení

Zařízení první třídy generují laserové záření s nízkou intenzitou. Nemůže dosáhnout nebezpečné úrovně, takže zdroje jsou osvobozeny od většiny kontrolních opatření nebo jiných forem dohledu. Příklad: laserové tiskárny a přehrávače CD.

Podmíněně bezpečné zařízení

Lasery druhé třídy vyzařují ve viditelné části spektra. Jedná se o laserové záření, jehož zdroje způsobují normální reakci v osobě odmítnutí příliš jasného světla (blikající reflex). Když je vystaven paprsku, lidské oko bliká po 0,25 sekundách, což poskytuje dostatečnou ochranu. Nicméně laserové záření ve viditelném rozsahu může poškodit oči při konstantní expozici. Příklady: laserové ukazatele, geodetické lasery.

Lasery 2a-class jsou speciální zařízení s výstupním výkonem menším než 1 mW. Tato zařízení způsobují poškození pouze při přímém vystavení více než 1000 s po dobu 8 hodin. Příklad: čtečky čárových kódů.

Nebezpečné lasery

Třída 3a se týká zařízení, která nepoškodí krátkodobou expozici nechráněnému oku. Může být nebezpečné při použití zaostřovací optiky, například dalekohledů, mikroskopů nebo dalekohledů. Příklady: 1-5 mW hélia-neonový laser, některé laserové ukazovátky a úrovně stavby.

Laserový paprsek třídy 3b může způsobit zranění při vystavení přímému světlu nebo při odražení do zrcadla. Příklad: helium-neonový laser s výkonem 5 až 500 mW, mnoho výzkumných a terapeutických laserů.

Třída 4 zahrnuje zařízení s výkonem vyšší než 500 mW. Jsou nebezpečné pro oči, kůži a oheň. Vliv paprsku, jeho zrcátka nebo difuzní odrazy může způsobit zranění očí a kůže. Musí být přijata všechna bezpečnostní opatření. Příklad: lasery Nd: YAG, displeje, chirurgie, řezání kovů.

Laserové záření: ochrana

Každá laboratoř by měla poskytovat odpovídající ochranu osobám pracujícím s lasery. Okna prostor, ve kterých může být poškozeno záření zařízení třídy 2, třída 3 nebo třída 4 v neřízených oblastech, by mělo být během provozu takového zařízení pokryto nebo jinak chráněno. Pro zajištění maximální ochrany očí doporučujeme následující.

• Svazek musí být zapouzdřen v nereflexní nehořlavé ochranné skříni, aby se minimalizovalo riziko náhodné expozice nebo požáru. Chcete-li zarovnat paprsek, použijte zářivky nebo sekundární vizor - vyhněte se přímému působení očí.
• Pro postup vyrovnání paprsku použijte nejnižší výkon. Je-li to možné, použijte zařízení s nízkým koncem pro předběžné vyrovnání. Vyhněte se přítomnosti nepotřebných odrážejících předmětů v pracovní oblasti laseru.
• Omezte průchod nosníku v nebezpečném prostoru během nepracovní doby pomocí tlumičů a jiných překážek. Nepoužívejte stěny místnosti k vyrovnání paprsku třídy 3b a 4 lasery.
• Používejte nereflexní nástroje. Některý inventář, který neodráží viditelné světlo, se stává zrcadlem v neviditelné oblasti spektra.
• Nenoste reflexní šperky. Kovové ozdoby rovněž zvyšují riziko úrazu elektrickým proudem.

Bezpečnostní brýle

Při práci s laserem třídy 4 s otevřenou oblastí s nebezpečím výbuchu nebo s rizikem odrazu je třeba používat ochranné brýle. Jejich typ závisí na druhu záření. Body by měly být zvoleny tak, aby chránily proti odrazům, zejména rozptýlené, a poskytovaly ochranu na úrovni, kde přirozený obranný reflex může zabránit zranění očí. Taková optická zařízení udrží určitou viditelnost paprsku, zabrání popálení pokožky, sníží možnost dalších nehod.

Faktory, které je třeba vzít v úvahu při výběru bezpečnostních brýlí:

• vlnová délka nebo oblast spektra záření;
• optická hustota při určité vlnové délce;
• maximální osvětlení (W / cm)²) nebo výkon paprsku (W);
• typ laserového systému;
• režim napájení - impulsní laserové záření nebo kontinuální režim;
• možnost odrazu - zrcadlo a difuzní;
• zorné pole;
• dostupnost korekčních čoček nebo dostatečně velká, aby nošení brýlí pro korekci vidění;
• pohodlí;
• přítomnost ventilačních otvorů, zabraňující zamlžování;
• vliv na barevné vidění;
• odolnost proti rázům;
• schopnost provádět nezbytné úkoly.

Vzhledem k tomu, že brýle jsou náchylné k poškození a opotřebení, bezpečnostní program laboratoř by měla zahrnovat pravidelné kontroly těchto ochranných prvků.