Какво е лазерното лъчение? Лазерно лъчение: неговите източници и защита от него

Лазерите стават все по-важни инструменти за научни изследвания в областта на медицината, физиката, химията, геологията, биологията и технологиите. Ако се използва неправилно, те могат да бъдат приложени, за да заслепи и травма (в т. З. Бърнс и електрически ток) оператори и други лица, включително и на случайни посетители лаборатории, както и да ми навреди значително имущество. Потребителите на тези устройства трябва да разбират напълно и да прилагат необходимите мерки за сигурност при работа с тях.

Какво е лазер?

Думата "лазер" (Англ. ЛАЗЕР, усилване на светлината чрез стимулирано излъчване на лъчиста) е съкращение, което означава "усилване на светлината стимулирана емисия". Честотата на излъчване, генерирана от лазера, е в рамките или близо до видимата част на електромагнитния спектър. Енергията се усилва до състояние на изключително висока интензивност чрез процес, наречен "лазерно индуцирано излъчване".

Терминът "радиация" често е неразбран, защото се използва и за описание на радиоактивни материали. В този контекст това означава пренос на енергия. Енергията се пренася от едно място на друго чрез проводимост, конвекция и радиация.

Има много различни видове лазери, работещи в различни среди. За работна среда се използват газове (например аргон или смес от хелий с неон), твърди кристали (например рубин) или течни багрила. Когато енергията се доставя на работната среда, тя преминава в разбудено състояние и освобождава енергия под формата на светлинни частици (фотони).

Двойка огледала и в двата края на запечатаната тръба отразяват или пренасят светлина под формата на концентриран поток, наречен лазерен лъч. Всяка работна среда създава лъч с уникална дължина на вълната и цвят.

Цветът на лазерната светлина, като правило, се изразява чрез дължината на вълната. Тя е нейонизираща и включва ултравиолетова (100-400 nm), видима (400-700 nm) и инфрачервена (700 nm - 1 mm) част от спектъра.

Електромагнитен спектър

Всяка електромагнитна вълна има уникална честота и дължина, свързани с този параметър. Точно както червената светлина има своя честота и дължина на вълната, а всички други цветове - оранжево, жълто, зелено и синьо - имат уникални честоти и дължини на вълните. Хората са способни да възприемат тези електромагнитни вълни, но не могат да видят останалата част от спектъра.

Най-голямата честота има гама лъчи, рентгенови лъчи и ултравиолетови. Инфрачервеното, микровълновото излъчване и радиовълните заемат ниските честоти на спектъра. Видимата светлина е в много тесен диапазон между тях.

Лазерно излъчване: ефекти върху хората

Лазерът произвежда силен насочен светлинен лъч. Ако е насочена, отразена или фокусирана върху обекта, лъчът частично се абсорбира, повишавайки температурата на повърхността и вътрешността на обекта, което може да предизвика промяна или деформация на материала. Тези качества, които са намерили приложение при лазерна хирургия и обработка на материали, могат да бъдат опасни за човешките тъкани.

В допълнение към радиацията, която има топлинен ефект върху тъканите, лазерното лъчение, което предизвиква фотохимичен ефект, е опасно. Състоянието му е доста кратко дължина на вълната т.е. ултравиолетовите или сините части на спектъра. Съвременните устройства произвеждат лазерно лъчение, ефектът върху човешкото същество е сведен до минимум. Енергията на лазерите с ниска мощност не е достатъчна да причини вреда и те не представляват опасност.

Човешките тъкани са чувствителни към ефектите на енергията и при определени обстоятелства електромагнитното излъчване, лазерно, включително, може да доведе до увреждане на очите и кожата. Изследвани са праговите нива на травматичното излъчване.

Опасност за очите

Човешкото око е по-склонно към нараняване, отколкото кожата. Роговицата (прозрачната външна предна повърхност на окото), за разлика от дермата, няма външен слой мъртви клетки, предпазващи околната среда. Лазер и ултравиолетово лъчение се абсорбира от роговицата на окото, което може да го увреди. Нараняванията се съпътстват от оток на епитела и ерозия, а при тежки наранявания - помътняване на предната камера.

Обективът на окото също може да бъде предразположен към нараняване, когато е засегнат от различни лазерни лъчения - инфрачервени и ултравиолетови.

Най-голямата опасност обаче е ефектът на лазера върху ретината във видимата част на оптичния спектър - от 400 nm (виолетово) до 1400 nm (близо до инфрачервена). В тази област на спектъра, колимираните лъчи са фокусирани върху много малки области на ретината. Най-неблагоприятният вариант на ефекта се получава, когато окото изглежда далеч и директен или отразен лъч го удря. В този случай концентрацията му върху ретината достига 100 000 пъти.

По този начин видим лъч от 10 mW / cm² засяга ретината на окото с мощност 1000 W / cm². Това е повече от достатъчно, за да причини щети. Ако окото не гледа на разстояние или ако гредата се отразява от дифузна, не-огледална повърхност, много по-силна радиация води до травма. Лазерният ефект върху кожата е лишен от фокусиращ ефект, така че е много по-малко податлив на нараняване при тези дължини на вълните.

Рентгенови лъчи

Някои високоволтови системи с напрежение над 15 kV могат да генерират рентгенови лъчи със значителна мощност: лазерно лъчение, чиито източници са мощни ексимерни лазери с електронно изпомпване, както и плазмени системи и източници на йони. Тези устройства трябва да бъдат проверени радиационна безопасност, включително за правилно екраниране.

класификация

В зависимост от силата или енергията на лъча и дължината на вълната на лъчението, лазерите са разделени на няколко класа. Класификацията се основава на потенциалната способност на устройството да причини незабавно увреждане на очите, кожата, възпалението при директно излагане на лъча или при отразяване от дифузни отразяващи повърхности. Всички търговски лазери трябва да бъдат идентифицирани с помощта на поставени върху тях етикети. Ако устройството е било произведено у дома или не е маркирано по друг начин, трябва да се получи съвет относно подходящата класификация и етикетиране. Лазерите се отличават с мощност, дължина на вълната и време на излагане.

Защитени устройства

Устройствата от първия клас генерират лазерно лъчение с ниска интензивност. Тя не може да достигне опасно ниво, така че източниците са освободени от повечето контролни мерки или други форми на наблюдение. Пример: лазерни принтери и CD плейъри.

Условно безопасни устройства

Лазерите от втория клас излъчват във видимата част на спектъра. Това е лазерно лъчение, чиито източници причиняват нормална реакция в лицето на отхвърляне на твърде ярка светлина (мигащ рефлекс). При излагане на лъч човешкото око мига след 0.25 секунди, което осигурява достатъчна защита. Въпреки това, лазерната радиация във видимия обхват може да увреди окото при постоянна експозиция. Примери: лазерни указатели, геодезически лазери.

Лазерите 2а-клас са устройства със специално предназначение с изходна мощност по-малка от 1 mW. Тези устройства причиняват щети само при директно излагане за повече от 1000 секунди за 8 часа. Пример: Четец на баркод.

Опасни лазери

Клас 3а се отнася за устройства, които не увреждат краткотрайно излагане на незащитено око. Може да бъде опасно, когато използвате оптика за фокусиране, например телескопи, микроскопи или бинокъл. Примери: 1-5 mW хелиево-неонов лазер, някои лазерни указатели и нива на строителство.

Лазерният лъч от клас 3b може да причини нараняване, когато бъде изложен на пряка светлина или когато е отразен в огледало. Пример: хелиево-неонов лазер с мощност от 5-500 mW, много изследователски и терапевтични лазери.

Клас 4 включва устройства с мощност над 500 mW. Те са опасни за очите, кожата и огъня. Влиянието на гредата, нейното огледално или дифузно отражение може да причини наранявания на окото и кожата. Трябва да се предприемат всички мерки за сигурност. Пример: лазери Nd: YAG, дисплеи, хирургия, рязане на метал.

Лазерно лъчение: защита

Всяка лаборатория трябва да осигури адекватна защита на лицата, работещи с лазери. Прозорците на помещенията, през които радиацията на устройства от клас 2, клас 3 или клас 4 може да бъде увредена в неконтролирани зони, трябва да бъдат покрити или по друг начин защитени по време на работа на такова устройство. За да се осигури максимална защита на очите, се препоръчва следното.

• Пакетът трябва да бъде капсулиран в неотразяваща незапалима защитна обвивка, за да се сведе до минимум рискът от случайно излагане или пожар. За да подравните лъча, използвайте флуоресцентни екрани или вторичен визьор - избягвайте директно излагане на очите.
• За процедурата за изравняване на лъча, използвайте най-ниската мощност. Ако е възможно, използвайте устройства от нисък клас за предварителни процедури за привеждане в съответствие. Избягвайте наличието на ненужни отразяващи предмети в лазерната работна зона.
• Ограничете преминаването на лъча в опасна зона по време на неработно време, като използвате амортисьори и други препятствия. Не използвайте стените на стаята за изравняване на лъча от лазерите от клас 3b и 4.
• Използвайте неотразяващи инструменти. Някои инвентаризация, която не отразява видимата светлина, става огледало в невидимия регион на спектъра.
• Не носете отразяващи бижута. Металните орнаменти също увеличават риска от токов удар.

Предпазни очила

При работа с лазери от клас 4 с открита опасна зона или при риск от отражение, трябва да се използват защитни очила. Техният вид зависи от вида на излъчването. Точките трябва да бъдат избрани, за да се предпазят от отражения, особено дифузни, и да осигурят защита на ниво, където естественият защитен рефлекс може да предотврати наранявания на очите. Такива оптични устройства ще запазят известна видимост на лъча, ще предотвратят изгаряния на кожата, ще намалят вероятността от други злополуки.

Факторите, които трябва да имате предвид при избора на предпазни очила:

• дължина на вълната или регион на радиочестотния спектър;
• оптична плътност при определена дължина на вълната;
• максимално осветление (W / cm)²) или мощност на лъча (W);
• вид лазерна система;
• режим на захранване - импулсно лазерно лъчение или непрекъснат режим;
• възможността за отражение - огледало и дифузно;
• зрително поле;
• наличието на коригиращи лещи или на достатъчен размер, което позволява да се носят очила за корекция на зрението;
• комфорт;
• наличието на вентилационни отвори за предотвратяване на мъгла;
• влияние върху цветното зрение;
• устойчивост на удар;
• способността да изпълнявате необходимите задачи.

Тъй като очилата са предразположени към повреда и износване, лабораторната програма за безопасност трябва да включва периодични проверки на тези защитни елементи.