أصبح الليزر أدوات بحثية ذات أهمية متزايدة في الطب والفيزياء والكيمياء والجيولوجيا والبيولوجيا والهندسة. في حالة إساءة استخدامها ، يمكن أن تسبب انبهارًا وإصابة (بما في ذلك الحروق والصدمات الكهربائية) للمشغلين وغيرهم من الموظفين ، بما في ذلك زوار المختبر العرضيين ، وتسبب أضرارًا جسيمة في الممتلكات. يجب على مستخدمي هذه الأجهزة فهم وتطبيق احتياطات السلامة الضرورية عند التعامل معها.
ما هو الليزر؟
كلمة "ليزر" (هندسة الليزر ، تضخيم الضوء بواسطة الانبعاث المحفز للإشعاع) هي اختصار يرمز إلى "تضخيم الضوء بواسطة الإشعاع المستحث". يكون تردد الإشعاع الناتج عن الليزر داخل أو بالقرب من الجزء المرئي من الطيف الكهرومغناطيسي. يتم تضخيم الطاقة إلى حالة شديدة الكثافة من خلال عملية تسمى "الإشعاع الناجم عن الليزر".
كثيرا ما يساء فهم مصطلح "إشعاع"خطأ ، لأنه يستخدم أيضًا لوصف المواد المشعة. في هذا السياق ، يعني نقل الطاقة. تنتقل الطاقة من مكان إلى آخر عن طريق التوصيل والحمل والإشعاع.
هناك العديد من أنواع الليزر المختلفة التي تعمل في بيئات مختلفة. تستخدم الغازات (على سبيل المثال ، الأرجون أو خليط من الهيليوم والنيون) ، البلورات الصلبة (على سبيل المثال ، الياقوت) أو الأصباغ السائلة كوسيط عمل. عندما يتم توفير الطاقة لبيئة العمل ، فإنها تدخل في حالة الإثارة وتطلق الطاقة في شكل جزيئات الضوء (الفوتونات).
زوج من المرايا على طرفي الأنبوب المحكم إما يعكس أو ينقل الضوء في تيار مركز يسمى شعاع الليزر. تنتج كل بيئة عمل شعاعًا من الطول الموجي الفريد واللون.
عادة ما يتم التعبير عن لون ضوء الليزر من حيث الطول الموجي. إنه غير مؤين ويتضمن الأشعة فوق البنفسجية (100-400 نانومتر) ، المرئي (400-700 نانومتر) والأشعة تحت الحمراء (700 نانومتر - 1 مم) جزء من الطيف.
الطيف الكهرومغناطيسي
لكل موجة كهرومغناطيسية تردد وطول فريد مرتبط بهذه المعلمة. مثلما للضوء الأحمر تردده وطوله الموجي الخاصين به ، كذلك فإن كل الألوان الأخرى - البرتقالي والأصفر والأخضر والأزرق - لها ترددات وأطوال موجية فريدة. يستطيع البشر إدراك هذه الموجات الكهرومغناطيسية ، لكنهم غير قادرين على رؤية بقية الطيف.
أشعة جاما والأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية لها أعلى تردد. الأشعة تحت الحمراءإشعاع الميكروويف وموجات الراديو تحتل الترددات المنخفضة من الطيف. يقع الضوء المرئي في نطاق ضيق جدًا بينهما.
إشعاع الليزر: التعرض البشري
ينتج الليزر شعاعًا مكثفًا موجهًا من الضوء. إذا تم توجيه الشعاع أو انعكاسه أو تركيزه على جسم ما ، فسيتم امتصاص الحزمة جزئيًا ، مما يرفع درجات حرارة السطح والداخل للكائن ، مما قد يتسبب في تغيير المادة أو تشوهها. هذه الصفات ، التي وجدت تطبيقًا في جراحة الليزر ومعالجة المواد ، يمكن أن تكون خطرة على الأنسجة البشرية.
بالإضافة إلى الإشعاع الذي له تأثير حراري على الأنسجة ، فإن إشعاع الليزر خطير ، وينتج تأثيرًا كيميائيًا ضوئيًا. حالتها عبارة عن طول موجي قصير بدرجة كافية ، أي الجزء فوق البنفسجي أو الأزرق من الطيف. تنتج الأجهزة الحديثة أشعة ليزر ، يتم تقليل تأثيرها على الشخص. لا تحتوي أجهزة الليزر منخفضة الطاقة على طاقة كافية لإحداث ضرر ، ولا تشكل خطراً.
الأنسجة البشرية حساسة للطاقة ، وفي ظل ظروف معينة ، يمكن للإشعاع الكهرومغناطيسي ، بما في ذلك إشعاع الليزر ، إتلاف العينين والجلد. تم إجراء دراسات على عتبة مستويات الإشعاع المؤلم.
خطر العين
العين البشرية أكثر عرضة للإصابة من الجلد. لا تحتوي القرنية (السطح الأمامي الخارجي الشفاف للعين) ، على عكس الأدمة ، على طبقة خارجية من الخلايا الميتة تحمي من التأثيرات البيئية. الليزر والأشعة فوق البنفسجيةتمتص قرنية العين الإشعاع مما قد يضرها. الإصابة مصحوبة بوذمة في الظهارة وتآكل ، وفي إصابات خطيرة - تغيم الغرفة الأمامية.
يمكن أيضًا أن تكون عدسة العين عرضة للإصابة عند تعرضها لأشعة الليزر المختلفة - الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية.
الخطر الأكبر ، مع ذلك ، هو تأثير الليزر على شبكية العين في الجزء المرئي من الطيف البصري - من 400 نانومتر (بنفسجي) إلى 1400 نانومتر (الأشعة تحت الحمراء القريبة). ضمن هذه المنطقة من الطيف ، تركز الحزم الموازية على مناطق صغيرة جدًا من شبكية العين. يحدث أكثر أشكال التعريض غير المواتية عندما تنظر العين إلى المسافة ويدخلها شعاع مباشر أو منعكس. في هذه الحالة يصل تركيزه على شبكية العين إلى 100000 مرة.
هكذا ، شعاع مرئي بقوة 10 ميغاواط / سم2يعمل على شبكية العين بقوة 1000 واط / سم2. هذا أكثر من كافٍ لإحداث ضرر. إذا لم تنظر العين إلى المسافة ، أو إذا انعكست الشعاع من سطح منتشر غير مرآة ، فإن الإشعاع الأكثر قوة يؤدي إلى حدوث إصابات. تأثير الليزر على الجلد يخلو من تأثير التركيز ، لذلك فهو أقل عرضة للإصابة عند هذه الأطوال الموجية.
الأشعة السينية
يمكن لبعض أنظمة الجهد العالي ذات الفولتية التي تزيد عن 15 كيلو فولت أن تولد أشعة سينية ذات طاقة كبيرة: إشعاع الليزر ، والذي يكون مصدره هو ليزرات الإكسيمر عالية الطاقة التي يتم ضخها بواسطة الإلكترون ، وكذلكأنظمة البلازما ومصادر الأيونات. يجب اختبار هذه الأجهزة للتأكد من سلامتها من الإشعاع ، بما في ذلك للتأكد من التدريع المناسب.
التصنيف
اعتمادًا على قوة أو طاقة الحزمة وطول موجة الإشعاع ، يتم تقسيم الليزر إلى عدة فئات. يعتمد التصنيف على احتمال أن يتسبب الجهاز في إصابة فورية للعينين أو الجلد أو نشوب حريق عند تعرضه مباشرة للشعاع أو عند انعكاسه من الأسطح العاكسة المنتشرة. تخضع جميع أنواع الليزر التجارية للتعريف بالعلامات الموضوعة عليها. إذا كان الجهاز مصنوعًا في المنزل أو لم يتم تمييزه بطريقة أخرى ، فيجب طلب المشورة بشأن التصنيف الملائم والوسم. يتميز الليزر بالقوة والطول الموجي ووقت التعرض.
أجهزة آمنة
أجهزة من الدرجة الأولى تولد إشعاع ليزر منخفض الكثافة. لا يمكن أن تصل إلى مستويات خطيرة ، لذلك المصادر معفاة من معظم الضوابط أو غيرها من أشكال المراقبة. مثال: طابعات الليزر ومشغلات الأقراص المدمجة.
أجهزة آمنة مشروطًا
تنبعث أشعة الليزر من الدرجة الثانية في الجزء المرئي من الطيف. هذا هو إشعاع الليزر ، الذي تتسبب مصادره في أن يكون لدى الشخص رد فعل طبيعي يتمثل في رفض الضوء الساطع للغاية (انعكاس وميض). عند تعرضها للشعاع ، تومض العين البشرية بعد 0.25 ثانية ، مما يوفر حماية كافية. ومع ذلك ، يمكن أن يتسبب إشعاع الليزر في النطاق المرئي في تلف العين بالتعرض المستمر.أمثلة: مؤشرات الليزر والليزر الجيوديسي
ليزر الفئة 2a عبارة عن أجهزة ذات أغراض خاصة بطاقة خرج أقل من 1 ميجاوات. تسبب هذه الأجهزة الضرر فقط عند تعرضها مباشرة لأكثر من 1000 ثانية في يوم عمل مدته 8 ساعات. مثال: قارئات الباركود
ليزر خطير
تشير الفئة 3 أ إلى الأجهزة التي لا تصيب بالتعرض قصير المدى للعين غير المحمية. قد تكون خطرة عند استخدام البصريات البؤرية مثل التلسكوبات أو المجاهر أو المناظير. أمثلة: ليزر He-Ne 1-5 ميغاواط ، بعض مؤشرات الليزر ومستويات البناء.
قد يتسبب شعاع الليزر من الفئة 3 ب في حدوث إصابة إذا تم تطبيقه بشكل مباشر أو انعكاسه للخلف. مثال: ليزر HeNe 5-500 ميجاوات والعديد من الليزر العلاجي والأبحاث.
تتضمن الفئة 4 أجهزة ذات مستويات طاقة أكبر من 500 ميغاواط. وهي تشكل خطرا على العينين والجلد كما أنها تشكل خطرا على نشوب حريق. التعرض للشعاع ، انعكاساته المرآوية أو المنتشرة يمكن أن تسبب إصابات للعين والجلد. يجب اتخاذ جميع التدابير الأمنية. مثال: Nd: ليزر YAG ، شاشات العرض ، الجراحة ، قطع المعادن.
إشعاع الليزر: الحماية
يجب أن يوفر كل مختبر الحماية الكافية للأشخاص الذين يعملون مع الليزر. نوافذ الغرف التي يمكن أن تمر من خلالها إشعاعات من أجهزة من الفئة 2 أو 3 أو 4 ، مما يسبب ضررًا لهايجب تغطية المناطق غير الخاضعة للرقابة أو حمايتها بطريقة أخرى أثناء تشغيل مثل هذا الجهاز. للحصول على أقصى حماية للعين ، يوصى بما يلي.
- يجب أن تكون الحزمة محاطة بغلاف واقي غير عاكس وغير قابل للاشتعال لتقليل مخاطر التعرض العرضي أو الحريق. لمحاذاة الشعاع ، استخدم شاشات الفلورسنت أو المشاهد الثانوية ؛ تجنب الاتصال المباشر بالعين.
- استخدم أقل قوة لإجراء محاذاة الحزمة. إذا أمكن ، استخدم أجهزة منخفضة النهاية لإجراءات المحاذاة الأولية. تجنب وجود الأجسام العاكسة غير الضرورية في منطقة الليزر.
- الحد من مرور الشعاع في منطقة الخطر في غير ساعات العمل ، وذلك باستخدام الستائر وغيرها من العوائق. لا تستخدم جدران الغرفة لمحاذاة شعاع الليزر من الفئة 3 ب و 4.
- استخدم أدوات غير عاكسة. بعض المخزون الذي لا يعكس الضوء المرئي يصبح براقًا في المنطقة غير المرئية من الطيف.
- لا ترتدي المجوهرات العاكسة. المجوهرات المعدنية تزيد أيضًا من خطر التعرض لصدمة كهربائية
نظارات واقية
عند العمل باستخدام ليزر الفئة 4 مع منطقة خطر مفتوحة أو حيث يوجد خطر الانعكاس ، يجب ارتداء نظارات السلامة. يعتمد نوعها على نوع الإشعاع. يجب اختيار النظارات للحماية من الانعكاسات ، وخاصة الانعكاسات المنتشرة ، ولتوفير الحماية إلى المستوى الذي يمكن أن يمنع فيه رد الفعل الوقائي الطبيعي إصابة العين. مثل هذه الأجهزة البصريةالحفاظ على بعض وضوح الشعاع ، ومنع حروق الجلد ، وتقليل احتمالية وقوع حوادث أخرى.
عوامل يجب مراعاتها عند اختيار النظارات الواقية:
- الطول الموجي أو منطقة الطيف الإشعاعي ؛
- كثافة بصرية بطول موجة محدد ؛
- الحد الأقصى للإضاءة (W / cm2) أو قوة الشعاع (W) ؛
- نوع نظام الليزر ؛
- وضع الطاقة - ضوء الليزر النبضي أو الوضع المستمر ؛
- قدرات انعكاس - براق ومنتشر ؛
- مجال الرؤية ؛
- وجود عدسات تصحيحية أو ذات حجم كافٍ للسماح بارتداء النظارات التصحيحية ؛
- راحة ؛
- وجود فتحات تهوية لمنع تكون الضباب ؛
- تأثير على رؤية اللون ؛
- مقاومة التأثير
- القدرة على أداء المهام الضرورية.
نظرًا لأن نظارات السلامة عرضة للتلف والتآكل ، يجب أن يتضمن برنامج السلامة في المختبر فحوصات دورية لهذه الميزات الوقائية.
