Laserid on muutumas üha olulisemateks uurimisvahenditeks meditsiinis, füüsikas, keemias, geoloogias, bioloogias ja inseneriteaduses. Väärkasutamisel võivad need tekitada pimestamist ja vigastusi (sealhulgas põletushaavu ja elektrilööke) kasutajatele ja teistele töötajatele, sealhulgas juhuslikele laborikülastajatele, ning põhjustada olulist varalist kahju. Nende seadmete kasutajad peavad nende käsitsemisel täielikult mõistma ja rakendama vajalikke ettevaatusabinõusid.
Mis on laser?
Sõna "laser" (ing. LASER, Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) on lühend, mis tähistab "valguse võimendamist indutseeritud kiirgusega". Laseri tekitatud kiirguse sagedus on elektromagnetilise spektri nähtava osa sees või selle lähedal. Energia võimendatakse äärmiselt suure intensiivsusega olekusse protsessi, mida nimetatakse "laseriga indutseeritud kiirguseks".
Mõistet "kiirgus" mõistetakse sageli valestivale, sest seda kasutatakse ka radioaktiivsete materjalide kirjeldamiseks. Selles kontekstis tähendab see energia ülekandmist. Energia transporditakse ühest kohast teise juhtivuse, konvektsiooni ja kiirguse kaudu.
Erinevates keskkondades töötab palju erinevat tüüpi lasereid. Töökeskkonnana kasutatakse gaase (näiteks argooni või heeliumi ja neooni segu), tahkeid kristalle (näiteks rubiin) või vedelaid värvaineid. Kui töökeskkonda varustada energiaga, läheb see ergastatud olekusse ja vabastab energiat valgusosakeste (footonite) kujul.
Peeglipaar suletud toru mõlemas otsas kas peegeldab või edastab valgust kontsentreeritud joana, mida nimetatakse laserkiireks. Iga töökeskkond tekitab ainulaadse lainepikkuse ja värviga kiire.
Laservalguse värvust väljendatakse tavaliselt lainepikkusena. See on mitteioniseeriv ja hõlmab ultraviolettkiirgust (100–400 nm), nähtavat (400–700 nm) ja infrapunast (700–1 mm) spektriosa.
Elektromagnetiline spekter
Igal elektromagnetlainel on selle parameetriga seotud kordumatu sagedus ja pikkus. Nii nagu punasel valgusel on oma sagedus ja lainepikkus, nii on ka kõigil teistel värvidel – oranžil, kollasel, rohelisel ja sinisel – kordumatu sagedus ja lainepikkus. Inimesed on võimelised neid elektromagnetlaineid tajuma, kuid ei näe ülejäänud spektrit.
Kõige suurema sagedusega on gamma-, röntgen- ja ultraviolettkiirgus. infrapuna,mikrolainekiirgus ja raadiolained hõivavad spektri madalamad sagedused. Nähtav valgus on väga kitsas vahemikus.
Laserkiirgus: kokkupuude inimesega
Laser toodab intensiivset suunatud valgusvihku. Objektile suunatud, peegeldunud või fokusseeritud kiir neeldub osaliselt, tõstes objekti pinna- ja sisetemperatuuri, mis võib põhjustada materjali muutumise või deformeerumise. Need omadused, mida on leidnud kasutust laserkirurgias ja materjalitöötluses, võivad olla inimkudedele ohtlikud.
Lisaks kiirgusele, millel on kudedele termiline mõju, on laserkiirgus ohtlik, tekitades fotokeemilise efekti. Selle tingimuseks on piisav alt lühike lainepikkus, st spektri ultraviolett- või sinine osa. Kaasaegsed seadmed toodavad laserkiirgust, mille mõju inimesele on minimaalne. Väikese võimsusega laseritel ei ole piisav alt energiat, et tekitada kahju, ja nad ei kujuta endast ohtu.
Inimese koed on energia suhtes tundlikud ning teatud tingimustel võib elektromagnetkiirgus, sealhulgas laserkiirgus, kahjustada silmi ja nahka. Traumaatilise kiirguse lävitasemete kohta on tehtud uuringuid.
Silmaoht
Inimese silm on vigastustele vastuvõtlikum kui nahk. Sarvkesta (silma läbipaistev välise esipind) erinev alt pärisnahast puudub surnud rakkude väliskiht, mis kaitseb keskkonnamõjude eest. laser ja ultraviolettkiirguskiirgus neeldub silma sarvkestas, mis võib seda kahjustada. Vigastusega kaasneb epiteeli turse ja erosioon ning raskete vigastuste korral eeskambri hägustumine.
Silmalääts võib olla altid vigastustele, kui see puutub kokku erineva laserkiirgusega – infrapuna- ja ultraviolettkiirgusega.
Suurim oht on aga laseri mõju võrkkestale optilise spektri nähtavas osas – 400 nm (violetne) kuni 1400 nm (infrapuna lähis). Selles spektri piirkonnas keskenduvad kollimeeritud kiired võrkkesta väga väikestele aladele. Särituse kõige ebasoodsam variant tekib siis, kui silm vaatab kaugusesse ja sellesse satub otsene või peegeldunud kiir. Sel juhul ulatub selle kontsentratsioon võrkkestale 100 000 korda.
Seega, nähtav kiir võimsusega 10 mW/cm2 mõjub võrkkestale võimsusega 1000 W/cm2. See on kahju tekitamiseks enam kui piisav. Kui silm ei vaata kaugusesse või kui kiir peegeldub hajus alt, mittepeegelpinn alt, põhjustab palju võimsam kiirgus vigastusi. Laserefektil nahal puudub teravustamisefekt, mistõttu on neil lainepikkustel palju väiksem vigastuste oht.
Röntgenikiirgus
Mõned kõrgepingesüsteemid, mille pinge on üle 15 kV, võivad tekitada märkimisväärse võimsusega röntgenikiirgust: laserkiirgust, mille allikad on suure võimsusega elektronpumbaga eksimerlaserid, samutiplasmasüsteemid ja iooniallikad. Neid seadmeid tuleb kiirgusohutuse, sealhulgas nõuetekohase varjestuse tagamiseks testida.
Klassifikatsioon
Sõltuv alt kiire võimsusest või energiast ja kiirguse lainepikkusest jagatakse laserid mitmesse klassi. Klassifikatsioon põhineb võimalusel, et seade võib otse kiiruga kokku puutudes või hajus alt peegeldavatelt pindadelt peegeldumisel põhjustada koheseid silma-, nahavigastusi või tulekahju. Kõik müügil olevad laserid tuleb identifitseerida neile kantud märgistuse järgi. Kui seade oli isevalmistatud või muul viisil märgistamata, tuleks küsida nõu asjakohase klassifikatsiooni ja märgistamise kohta. Lasereid eristavad võimsus, lainepikkus ja säriaeg.
Turvalised seadmed
Esimese klassi seadmed tekitavad madala intensiivsusega laserkiirgust. See ei saa ulatuda ohtliku tasemeni, seega on allikad vabastatud enamikust kontrollidest või muudest järelevalvevormidest. Näide: laserprinterid ja CD-mängijad.
Tingimuslikult ohutud seadmed
Teise klassi laserid kiirgavad spektri nähtavas osas. See on laserkiirgus, mille allikad põhjustavad inimesel normaalse liiga ereda valguse tagasilükkamise reaktsiooni (pilgutamisrefleks). Kiirega kokku puutudes vilgub inimsilm 0,25 s pärast, mis tagab piisava kaitse. Nähtavas ulatuses laserkiirgus võib aga pideva kokkupuute korral silma kahjustada. Näited: laserosutajad, geodeetilised laserid.
Klassi 2a laserid on eriotstarbelised seadmed, mille väljundvõimsus on alla 1 mW. Need seadmed põhjustavad kahjustusi ainult siis, kui nad puutuvad kokku 8-tunnise tööpäeva jooksul rohkem kui 1000 sekundi jooksul. Näide: vöötkoodilugejad.
Ohtlikud laserid
Klass 3a viitab seadmetele, mis ei kahjusta lühiajalise kokkupuute korral kaitsmata silma. Võib olla ohtlik teravustamisoptika (nt teleskoobid, mikroskoobid või binoklid) kasutamisel. Näited: 1–5 mW He-Ne laser, mõned laserosutajad ja hoone lood.
Klassi 3b laserkiir võib põhjustada vigastusi, kui seda rakendatakse otse või peegeldub tagasi. Näide: 5–500 mW HeNe laser, palju uurimis- ja ravilasereid.
Klass 4 sisaldab seadmeid, mille võimsustase on üle 500 mW. Need on ohtlikud silmadele, nahale ja on ka tuleohtlikud. Kiire kokkupuude, selle peegeldumine või hajus peegeldus võib põhjustada silma- ja nahavigastusi. Tuleb võtta kõik turvameetmed. Näide: Nd:YAG laserid, kuvarid, kirurgia, metalli lõikamine.
Laserkiirgus: kaitse
Iga labor peab tagama piisava kaitse laseriga töötavatele inimestele. Tubade aknad, mille kaudu pääseb läbi klassi 2, 3 või 4 seadmete kiirgus, mis kahjustabkontrollimatud alad peavad sellise seadme töötamise ajal olema kaetud või muul viisil kaitstud. Silmade maksimaalse kaitse tagamiseks on soovitatav kasutada järgmist.
- Tala peab olema ümbritsetud mittepeegeldava, mittesüttiva kaitseümbrisega, et minimeerida juhusliku kokkupuute või tulekahju ohtu. Kiire joondamiseks kasutage fluorestseeruvaid ekraane või sekundaarseid sihikuid; Vältige otsest silmakontakti.
- Kasutage kiire joondamise protseduuriks väikseimat võimsust. Võimaluse korral kasutage esialgsete joondusprotseduuride jaoks madala kvaliteediga seadmeid. Vältige tarbetute peegeldavate objektide viibimist laseri piirkonnas.
- Piidake valgusvihu läbipääsu ohutsoonis töövälisel ajal, kasutades aknaluuke ja muid takistusi. Ärge kasutage klassi 3b ja 4 laserikiire joondamiseks ruumi seinu.
- Kasutage mittepeegeldavaid tööriistu. Mõned inventar, mis ei peegelda nähtavat valgust, muutuvad spektri nähtamatus piirkonnas peegelpildiks.
- Ärge kandke helkurehteid. Metallist ehted suurendavad ka elektrilöögi ohtu.
Goggles
Töötades 4. klassi laseritega avatud ohualaga või seal, kus on peegeldumisoht, tuleb kanda kaitseprille. Nende tüüp sõltub kiirguse tüübist. Prillid tuleb valida nii, et need kaitseksid peegelduste, eriti hajusate peegelduste eest, ja tagaksid kaitse tasemel, kus loomulik kaitserefleks suudab vältida silmakahjustusi. Sellised optilised seadmedsäilitada mõningane valgusvihu nähtavus, vältida nahapõletusi, vähendada muude õnnetuste võimalust.
Tegurid, mida kaitseprillide valimisel arvestada:
- kiirgusspektri lainepikkus või piirkond;
- optiline tihedus kindlal lainepikkusel;
- maksimaalne valgustus (W/cm2) või kiire võimsus (W);
- lasersüsteemi tüüp;
- toiterežiim – impulsslaservalgus või pidevrežiim;
- peegeldusvõime – peegeldav ja hajus;
- vaateväli;
- korrigeerivate läätsede olemasolu või piisava suurusega korrigeerivate prillide kandmiseks;
- mugavus;
- tuulutusavade olemasolu udu vältimiseks;
- mõju värvinägemisele;
- löögikindlus;
- võime täita vajalikke ülesandeid.
Kuna kaitseprillid on vastuvõtlikud kahjustumisele ja kulumisele, peaks labori ohutusprogramm hõlmama nende kaitsefunktsioonide perioodilist kontrolli.
