Lasery se stávají stále důležitějšími výzkumnými nástroji v medicíně, fyzice, chemii, geologii, biologii a inženýrství. Při nesprávném použití mohou způsobit oslnění a zranění (včetně popálenin a úrazu elektrickým proudem) operátorů a dalšího personálu, včetně náhodných návštěvníků laboratoře, a způsobit značné škody na majetku. Uživatelé těchto zařízení musí plně chápat a uplatňovat nezbytná bezpečnostní opatření při manipulaci s nimi.
Co je laser?
Slovo "laser" (angl. LASER, Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) je zkratka, která znamená "zesílení světla indukovaným zářením." Frekvence záření generovaného laserem je uvnitř nebo blízko viditelné části elektromagnetického spektra. Energie je zesílena do stavu extrémně vysoké intenzity prostřednictvím procesu zvaného „laserem indukované záření“.
Pojem "záření" je často mylně chápánšpatně, protože se také používá k popisu radioaktivních materiálů. V této souvislosti to znamená přenos energie. Energie se přenáší z jednoho místa na druhé prostřednictvím vedení, konvekce a záření.
Existuje mnoho různých typů laserů pracujících v různých prostředích. Jako pracovní médium se používají plyny (například argon nebo směs helia a neonu), pevné krystaly (například rubín) nebo kapalná barviva. Když je pracovnímu prostředí dodávána energie, přechází do excitovaného stavu a uvolňuje energii ve formě částic světla (fotonů).
Pár zrcadel na obou koncích utěsněné trubice buď odráží nebo propouští světlo v koncentrovaném proudu zvaném laserový paprsek. Každé pracovní prostředí vytváří paprsek jedinečné vlnové délky a barvy.
Barva laserového světla se obvykle vyjadřuje pomocí vlnové délky. 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 jedinečnou frekvenci a délku spojenou s tímto parametrem. Stejně jako červené světlo má svou vlastní frekvenci a vlnovou délku, tak všechny ostatní barvy – oranžová, žlutá, zelená a modrá – mají jedinečné frekvence a vlnové délky. Lidé jsou schopni vnímat tyto elektromagnetické vlny, ale nejsou schopni vidět zbytek spektra.
Gamma záření, rentgenové záření a ultrafialové záření mají nejvyšší frekvenci. infračervený,mikrovlnné záření a rádiové vlny zabírají nižší frekvence spektra. Viditelné světlo leží ve velmi úzkém rozmezí mezi nimi.
Laserové záření: expozice člověka
Lasér vytváří intenzivní směrovaný paprsek světla. Pokud je nasměrován, odražen nebo zaostřen na předmět, paprsek bude částečně absorbován, čímž se zvýší povrchová a vnitřní teplota předmětu, což může způsobit změnu nebo deformaci materiálu. Tyto vlastnosti, které našly uplatnění v laserové chirurgii a zpracování materiálů, mohou být nebezpečné pro lidskou tkáň.
Kromě záření, které má tepelný účinek na tkáně, je nebezpečné laserové záření, které vyvolává fotochemický efekt. Jeho podmínkou je dostatečně krátká vlnová délka, tedy ultrafialová nebo modrá část spektra. Moderní zařízení produkují laserové záření, jehož dopad na člověka je minimalizován. Lasery s nízkým výkonem nemají dostatek energie, aby způsobily škodu, a nepředstavují nebezpečí.
Lidské tkáně jsou citlivé na energii a za určitých okolností může elektromagnetické záření, včetně laserového záření, poškodit oči a kůži. Byly provedeny studie na prahových úrovních traumatického záření.
Nebezpečí pro oči
Lidské oko je náchylnější k poranění než kůže. Rohovka (průhledný vnější přední povrch oka) na rozdíl od dermis nemá vnější vrstvu odumřelých buněk, které chrání před vlivy prostředí. laserové a ultrafialovézáření je absorbováno rohovkou oka, což ji může poškodit. Poranění je doprovázeno edémem epitelu a erozí, u těžkých poranění zakalení přední komory.
Oční čočka může být také náchylná k poranění, když je vystavena různému laserovému záření – infračervenému a ultrafialovému.
Největší nebezpečí však představuje dopad laseru na sítnici ve viditelné části optického spektra - od 400 nm (fialová) do 1400 nm (blízká infračervená). V této oblasti spektra se kolimované paprsky zaměřují na velmi malé oblasti sítnice. Nejnepříznivější varianta expozice nastává, když se oko dívá do dálky a vstupuje do něj přímý nebo odražený paprsek. V tomto případě jeho koncentrace na sítnici dosahuje 100 000krát.
Viditelný paprsek o výkonu 10 mW/cm2 tedy působí na sítnici o síle 1000 W/cm2. To je více než dost na způsobení škody. Pokud se oko nedívá do dálky, nebo se paprsek odráží od difuzního, nezrcadlového povrchu, mnohem silnější záření vede ke zranění. Laserový efekt na kůži postrádá zaostřovací efekt, takže je mnohem méně náchylná ke zranění při těchto vlnových délkách.
Rentgenové záření
Některé vysokonapěťové systémy s napětím nad 15 kV mohou generovat rentgenové záření významného výkonu: laserové záření, jehož zdrojem jsou vysoce výkonné excimerové lasery s elektronovou pumpou a taképlazmové systémy a iontové zdroje. Tato zařízení musí být testována na radiační bezpečnost, včetně zajištění správného stínění.
Klasifikace
V závislosti na síle nebo energii paprsku a vlnové délce záření se lasery dělí do několika tříd. Klasifikace je založena na potenciálu zařízení způsobit okamžité poranění očí, kůže nebo požár, když je vystaveno přímému paprsku nebo když se odráží od difúzních reflexních povrchů. Všechny komerční lasery podléhají identifikaci podle označení, která jsou na nich umístěna. Pokud byl prostředek vyroben podomácku nebo nebyl jinak označen, je třeba vyhledat radu ohledně vhodné klasifikace a označení. Lasery se vyznačují výkonem, vlnovou délkou a dobou expozice.
Bezpečná zařízení
Prvotřídní zařízení generují laserové záření o nízké intenzitě. Nemůže dosáhnout nebezpečných úrovní, takže zdroje jsou osvobozeny od většiny kontrol nebo jiných forem dozoru. Příklad: laserové tiskárny a CD přehrávače.
Podmíněně bezpečná zařízení
Lasery druhé třídy vyzařují ve viditelné části spektra. Jedná se o laserové záření, jehož zdroje způsobují u člověka normální reakci odmítnutí příliš jasného světla (mrkací reflex). Při vystavení paprsku lidské oko po 0,25 s mrkne, což poskytuje dostatečnou ochranu. Laserové záření ve viditelné oblasti však může při konstantní expozici oko poškodit. Příklady: laserová ukazovátka, geodetické lasery.
Lasery třídy 2a jsou speciální zařízení s výstupním výkonem menším než 1 mW. Tato zařízení způsobí poškození pouze při přímém vystavení po dobu delší než 1000 s během 8hodinového pracovního dne. Příklad: Čtečky čárových kódů.
Nebezpečné lasery
Třída 3a se týká zařízení, která nezraňují při krátkodobém vystavení nechráněnému oku. Může být nebezpečné při použití zaostřovací optiky, jako jsou teleskopy, mikroskopy nebo dalekohledy. Příklady: 1-5 mW He-Ne laser, některá laserová ukazovátka a úrovně budov.
Laserový paprsek třídy 3b může způsobit zranění, pokud je aplikován přímo nebo odražen zpět. Příklad: 5-500mW HeNe laser, mnoho výzkumných a terapeutických laserů.
Třída 4 zahrnuje zařízení s úrovní výkonu vyšší než 500 mW. Jsou nebezpečné pro oči, kůži a jsou také nebezpečím požáru. Vystavení paprsku, jeho zrcadlové nebo difúzní odrazy mohou způsobit poranění očí a kůže. Musí být přijata všechna bezpečnostní opatření. Příklad: Nd:YAG lasery, displeje, chirurgie, řezání kovů.
Laserové záření: ochrana
Každá laboratoř musí poskytovat adekvátní ochranu osobám pracujícím s lasery. Okna místností, kterými může procházet záření ze zařízení třídy 2, 3 nebo 4 a způsobit poškozenínekontrolované prostory musí být během provozu takového zařízení zakryty nebo jinak chráněny. Pro maximální ochranu očí se doporučuje následující.
- Paprsek musí být uzavřen v nereflexním, nehořlavém ochranném plášti, aby se minimalizovalo riziko náhodného vystavení nebo požáru. K vyrovnání paprsku použijte fluorescenční stínítka nebo sekundární mířidla; Vyhněte se přímému očnímu kontaktu.
- Pro postup zarovnání paprsku použijte nejnižší výkon. Je-li to možné, používejte pro předběžné vyrovnání zařízení nižší třídy. Vyhněte se přítomnosti zbytečných reflexních předmětů v oblasti laseru.
- Omezte průchod paprsku v nebezpečné zóně mimo pracovní dobu pomocí okenic a jiných překážek. Nepoužívejte stěny místnosti k vyrovnání paprsku laserů třídy 3b a 4.
- Používejte nereflexní nástroje. Některý inventář, který neodráží viditelné světlo, se stává zrcadlovým v neviditelné oblasti spektra.
- Nenoste reflexní šperky. Kovové šperky také zvyšují riziko úrazu elektrickým proudem.
Goggles
Při práci s lasery třídy 4 v otevřeném nebezpečném prostoru nebo tam, kde existuje riziko odrazu, byste měli používat ochranné brýle. Jejich typ závisí na typu záření. Brýle musí být zvoleny tak, aby chránily před odrazy, zejména difúzními, a aby poskytovaly ochranu na úrovni, kdy přirozený ochranný reflex může zabránit poranění očí. Taková optická zařízenízachovat určitou viditelnost paprsku, zabránit popálení kůže, snížit možnost dalších nehod.
Faktory, které je třeba vzít v úvahu při výběru brýlí:
- vlnová délka nebo oblast spektra záření;
- optická hustota na konkrétní vlnové délce;
- maximální osvětlení (W/cm2) nebo výkon paprsku (W);
- typ laserového systému;
- režim napájení – pulzní laserové světlo nebo nepřetržitý režim;
- reflexní schopnosti – zrcadlové a rozptýlené;
- zorné pole;
- přítomnost korekčních čoček nebo dostatečné velikosti, aby bylo možné nosit korekční brýle;
- comfort;
- přítomnost větracích otvorů, které zabraňují zamlžování;
- vliv na barevné vidění;
- odolnost proti nárazu;
- schopnost provádět nezbytné úkoly.
Protože ochranné brýle jsou náchylné k poškození a opotřebení, měl by bezpečnostní program laboratoře zahrnovat pravidelné kontroly těchto ochranných prvků.
