Lasereista on tulossa yhä tärkeämpiä tutkimusvälineitä lääketieteen, fysiikan, kemian, geologian, biologian ja tekniikan aloilla. Väärin käytettynä ne voivat aiheuttaa häikäisyä ja vammoja (mukaan lukien palovammat ja sähköiskut) käyttäjille ja muulle henkilökunnalle, mukaan lukien satunnaiset laboratoriovieraat, ja aiheuttaa merkittäviä omaisuusvahinkoja. Näiden laitteiden käyttäjien on täysin ymmärrettävä tarvittavat turvatoimenpiteet ja noudatettava niitä käsitellessään niitä.
Mikä on laser?
Sana "laser" (eng. LASER, Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) on lyhenne sanoista "valon vahvistaminen indusoidulla säteilyllä". Laserin tuottaman säteilyn taajuus on sähkömagneettisen spektrin näkyvän osan sisällä tai lähellä sitä. Energia vahvistetaan erittäin voimakkaaseen tilaan "laser-indusoiduksi säteilyksi" kutsutun prosessin avulla.
Termi "säteily" ymmärretään usein väärinväärin, koska sitä käytetään myös kuvaamaan radioaktiivisia aineita. Tässä yhteydessä se tarkoittaa energian siirtoa. Energiaa siirtyy paikasta toiseen johtumisen, konvektion ja säteilyn kautta.
On olemassa monia erilaisia lasereita, jotka toimivat eri ympäristöissä. Työväliaineena käytetään kaasuja (esimerkiksi argonia tai heliumin ja neonin seosta), kiinteitä kiteitä (esimerkiksi rubiinia) tai nestemäisiä väriaineita. Kun energiaa syötetään työympäristöön, se menee virittyneeseen tilaan ja vapauttaa energiaa valohiukkasten (fotonien) muodossa.
Sinetöidyn putken molemmissa päissä oleva peilipari joko heijastaa tai läpäisee valoa keskittyneenä virtana, jota kutsutaan lasersäteeksi. Jokainen työympäristö tuottaa ainutlaatuisen aallonpituuden ja värin säteen.
Laservalon väri ilmaistaan yleensä aallonpituuksina. Se on ionisoimaton ja sisältää ultravioletti (100-400 nm), näkyvä (400-700 nm) ja infrapuna (700 nm - 1 mm) osan spektristä.
Sähkömagneettinen spektri
Jokaisella sähkömagneettisella aallolla on tähän parametriin liittyvä ainutlaatuinen taajuus ja pituus. Aivan kuten punaisella valolla on oma taajuus ja aallonpituus, niin kaikilla muilla väreillä - oranssilla, keltaisella, vihreällä ja sinisellä - on ainutlaatuiset taajuudet ja aallonpituudet. Ihmiset pystyvät havaitsemaan nämä sähkömagneettiset aallot, mutta eivät näe muuta spektriä.
Gamma-, röntgen- ja ultraviolettisäteilyn taajuus on suurin. infrapuna,mikroa altosäteily ja radioaallot miehittävät spektrin alemmat taajuudet. Näkyvä valo on hyvin kapealla alueella.
Lasersäteily: ihmisen altistuminen
Laser tuottaa voimakkaan suunnatun valonsäteen. Jos säde suunnataan, heijastuu tai kohdistetaan esineeseen, säde absorboituu osittain, mikä nostaa kohteen pinta- ja sisälämpötiloja, mikä voi aiheuttaa materiaalin muuttumisen tai muotoaan. Nämä ominaisuudet, joita on käytetty laserkirurgiassa ja materiaalinkäsittelyssä, voivat olla vaarallisia ihmiskudoksille.
Säteilyn lisäksi, jolla on lämpövaikutus kudoksiin, lasersäteily on vaarallista, sillä se aiheuttaa valokemiallisen vaikutuksen. Sen ehto on riittävän lyhyt aallonpituus eli spektrin ultravioletti- tai sininen osa. Nykyaikaiset laitteet tuottavat lasersäteilyä, jonka vaikutus ihmiseen on minimoitu. Pienitehoiset laserit eivät riitä aiheuttamaan vahinkoa, eivätkä ne aiheuta vaaraa.
Ihmisen kudokset ovat herkkiä energialle, ja tietyissä olosuhteissa sähkömagneettinen säteily, mukaan lukien lasersäteily, voi vahingoittaa silmiä ja ihoa. Traumaattisen säteilyn kynnystasoista on tehty tutkimuksia.
Silmävaara
Ihmissilmä on alttiimpi vaurioille kuin iho. Sarveiskalvossa (silmän läpinäkyvä ulkopinta), toisin kuin verinahassa, ei ole kuolleiden solujen ulkokerrosta, joka suojaa ympäristön vaikutuksilta. laser ja ultraviolettisäteily imeytyy silmän sarveiskalvoon, mikä voi vahingoittaa sitä. Vahinkoon liittyy epiteelin turvotus ja eroosio, ja vakavissa vammoissa - etukammion sameneminen.
Silmän linssi voi myös olla altis vaurioille, kun se altistuu erilaisille lasersäteilylle - infrapuna- ja ultraviolettisäteilylle.
Suurin vaara on kuitenkin laserin vaikutus verkkokalvoon optisen spektrin näkyvässä osassa - 400 nm (violetti) 1400 nm (lähellä infrapuna). Tällä spektrin alueella kollimoidut säteet keskittyvät verkkokalvon hyvin pieniin alueisiin. Epäedullisin altistumismuoto syntyy, kun silmä katsoo kaukaisuuteen ja siihen tulee suora tai heijastuva säde. Tässä tapauksessa sen pitoisuus verkkokalvolla saavuttaa 100 000 kertaa.
Siten näkyvä säde teholla 10 mW/cm2 vaikuttaa verkkokalvoon teholla 1000 W/cm2. Tämä on enemmän kuin tarpeeksi aiheuttamaan vahinkoa. Jos silmä ei katso kaukaisuuteen tai jos säde heijastuu diffuusilta, ei-peilipinn alta, paljon voimakkaampi säteily johtaa vammoihin. Laservaikutelma iholla on vailla tarkennusvaikutusta, joten se on paljon vähemmän altis vaurioille näillä aallonpituuksilla.
röntgenkuvat
Jotkut korkeajännitejärjestelmät, joiden jännite on yli 15 kV, voivat tuottaa merkittävän tehon röntgensäteitä: lasersäteilyä, jonka lähteinä ovat suuritehoiset elektronipumppaavat eksimeerilaserit, sekäplasmajärjestelmät ja ionilähteet. Nämä laitteet on testattava säteilyturvallisuuden suhteen, mukaan lukien asianmukainen suojaus.
Luokittelu
Säteen tehon tai energian ja säteilyn aallonpituuden mukaan laserit jaetaan useisiin luokkiin. Luokitus perustuu siihen, että laite voi aiheuttaa välittömiä vammoja silmiin, iholle tai tulipaloon, kun se altistuu suoraan säteelle tai heijastuessaan hajaheijastavilta pinnoilta. Kaikki kaupalliset laserit on tunnistettava niihin tehdyillä merkinnöillä. Jos laite on kotitekoinen tai sitä ei ole muuten merkitty, tulee kysyä neuvoa asianmukaisesta luokittelusta ja merkinnöistä. Laserit erotetaan tehon, aallonpituuden ja valotusajan perusteella.
Turvalliset laitteet
Ensiluokan laitteet tuottavat matalan intensiteetin lasersäteilyä. Se ei voi saavuttaa vaarallista tasoa, joten lähteet on vapautettu useimmista valvonnasta tai muusta valvonnasta. Esimerkki: lasertulostimet ja CD-soittimet.
Ehdollisen turvalliset laitteet
Toisen luokan laserit säteilevät spektrin näkyvässä osassa. Tämä on lasersäteilyä, jonka lähteet aiheuttavat ihmisessä normaalin liian kirkkaan valon hylkäämisreaktion (silmäysrefleksi). Säteelle altistuessaan ihmissilmä vilkkuu 0,25 sekunnin kuluttua, mikä antaa riittävän suojan. Näkyvällä alueella oleva lasersäteily voi kuitenkin vahingoittaa silmää jatkuvassa altistumisessa. Esimerkkejä: laserosoittimet, geodeettiset laserit.
Luokan 2a laserit ovat erikoislaitteita, joiden lähtöteho on alle 1 mW. Nämä laitteet aiheuttavat vahinkoa vain, jos ne altistuvat suoraan yli 1000 sekunniksi 8 tunnin työpäivän aikana. Esimerkki: Viivakoodinlukijat.
Vaaralliset laserit
Luokka 3a viittaa laitteisiin, jotka eivät vahingoita lyhytaikaista suojaamatonta silmää. Voi olla vaarallista käytettäessä tarkennusoptiikkaa, kuten teleskooppeja, mikroskooppeja tai kiikareita. Esimerkkejä: 1-5 mW He-Ne-laser, joitain laserosoittimia ja rakennustasoja.
Luokan 3b lasersäde voi aiheuttaa vammoja, jos se kohdistetaan suoraan tai heijastuu takaisin. Esimerkki: 5-500mW HeNe-laser, monet tutkimus- ja terapeuttiset laserit.
Luokkaan 4 kuuluvat laitteet, joiden tehotaso on yli 500 mW. Ne ovat vaarallisia silmille, iholle ja ovat myös palovaarallisia. Altistuminen säteelle, sen heijastuksille tai hajaheijastuksille voi aiheuttaa silmä- ja ihovaurioita. Kaikki turvatoimenpiteet on toteutettava. Esimerkki: Nd:YAG-laserit, näytöt, kirurgia, metallinleikkaus.
Lasersäteily: suojaus
Jokaisen laboratorion on tarjottava riittävä suoja laserilla työskenteleville henkilöille. Huoneiden ikkunat, joiden läpi luokan 2, 3 tai 4 laitteiden säteily voi kulkeutua aiheuttaen vahinkoahallitsemattomat alueet on peitettävä tai muuten suojattava tällaisen laitteen käytön aikana. Parhaan silmien suojauksen saavuttamiseksi suositellaan seuraavaa.
- Säde on suljettava heijastamattomaan, syttymättömään suojavaippaan tahattoman altistumisen tai tulipalon riskin minimoimiseksi. Käytä fluoresoivia näyttöjä tai toissijaisia tähtäimiä säteen kohdistamiseen; Vältä suoraa katsekontaktia.
- Käytä pienintä tehoa säteen kohdistukseen. Jos mahdollista, käytä edullisia laitteita alustaviin kohdistustoimenpiteisiin. Vältä tarpeettomia heijastavia esineitä laseralueella.
- Rajoita säteen kulkua vaara-alueella työajan ulkopuolella käyttämällä ikkunaluukkuja ja muita esteitä. Älä käytä huoneen seiniä luokkien 3b ja 4 lasersäteen kohdistamiseen.
- Käytä heijastamattomia työkaluja. Jotkin aineistot, jotka eivät heijasta näkyvää valoa, muuttuvat heijastuksiksi spektrin näkymättömällä alueella.
- Älä käytä heijastavia koruja. Metalliset korut lisäävät myös sähköiskun riskiä.
Suojalasit
Käytettäessä luokan 4 lasereita avoimella vaara-alueella tai heijastusvaarassa on käytettävä suojalaseja. Niiden tyyppi riippuu säteilyn tyypistä. Silmälasit on valittava suojaamaan heijastuksilta, erityisesti hajaheijastuksilta, ja antamaan suojan sellaiselle tasolle, että luonnollinen suojarefleksi voi estää silmävamman. Sellaisia optisia laitteitasäilyttää jonkin verran säteen näkyvyyttä, estää ihon palovammoja, vähentää muiden onnettomuuksien mahdollisuutta.
Suojalaseja valittaessa huomioon otettavat tekijät:
- säteilyspektrin aallonpituus tai alue;
- optinen tiheys tietyllä aallonpituudella;
- maksimivalaistus (W/cm2) tai säteen teho (W);
- laserjärjestelmän tyyppi;
- tehotila - pulssilaservalo tai jatkuva tila;
- heijastusominaisuudet - heijastava ja hajanainen;
- näkökenttä;
- korjaavat linssit tai riittävän kokoiset korjaavien silmälasien käyttämiseen;
- mukavuus;
- ilmanvaihtoaukot huurtumisen estämiseksi;
- vaikutus värinäköön;
- iskunkestävyys;
- kyky suorittaa tarvittavat tehtävät.
Koska suojalasit ovat alttiita vaurioille ja kulumiselle, laboratorion turvallisuusohjelman tulee sisältää näiden suojaominaisuuksien säännölliset tarkastukset.
