Laser werden zu immer wichtigeren Forschungswerkzeugen in Medizin, Physik, Chemie, Geologie, Biologie und Ingenieurwissenschaften. Bei unsachgemäßer Verwendung können sie Bediener und anderes Personal, einschließlich gelegentlicher Laborbesucher, blenden und verletzen (einschließlich Verbrennungen und Stromschläge) und erhebliche Sachschäden verursachen. Benutzer dieser Geräte müssen die erforderlichen Sicherheitsvorkehrungen bei der Handhabung vollständig verstehen und anwenden.
Was ist ein Laser?
Das Wort „Laser“(engl. LASER, Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) ist eine Abkürzung, die für „Lichtverstärkung durch induzierte Strahlung“steht. Die Frequenz der von einem Laser erzeugten Strahlung liegt innerhalb oder nahe dem sichtbaren Teil des elektromagnetischen Spektrums. Die Energie wird durch einen Prozess namens „laserinduzierte Strahlung“auf einen Zustand extrem hoher Intensität verstärkt.
Der Begriff "Strahlung" wird oft missverstandenfalsch, weil es auch verwendet wird, um radioaktive Stoffe zu beschreiben. In diesem Zusammenhang bedeutet es die Übertragung von Energie. Energie wird durch Leitung, Konvektion und Strahlung von einem Ort zum anderen transportiert.
Es gibt viele verschiedene Arten von Lasern, die in verschiedenen Umgebungen eingesetzt werden. Als Arbeitsmedium werden Gase (z. B. Argon oder ein Gemisch aus Helium und Neon), feste Kristalle (z. B. Rubin) oder flüssige Farbstoffe verwendet. Wenn der Arbeitsumgebung Energie zugeführt wird, geht sie in einen angeregten Zustand über und setzt Energie in Form von Lichtteilchen (Photonen) frei.
Ein Paar Spiegel an beiden Enden der versiegelten Röhre reflektiert oder überträgt Licht in einem konzentrierten Strahl, der als Laserstrahl bezeichnet wird. Jede Arbeitsumgebung erzeugt einen Strahl mit einzigartiger Wellenlänge und Farbe.
Die Farbe von Laserlicht wird normalerweise in Wellenlängen ausgedrückt. Es ist nicht ionisierend und umfasst den ultravioletten (100–400 nm), sichtbaren (400–700 nm) und infraroten (700 nm – 1 mm) Teil des Spektrums.
Elektromagnetisches Spektrum
Jede elektromagnetische Welle hat eine einzigartige Frequenz und Länge, die diesem Parameter zugeordnet ist. So wie rotes Licht seine eigene Frequenz und Wellenlänge hat, haben alle anderen Farben – Orange, Gelb, Grün und Blau – einzigartige Frequenzen und Wellenlängen. Menschen können diese elektromagnetischen Wellen wahrnehmen, aber den Rest des Spektrums nicht sehen.
Gammastrahlen, Röntgenstrahlen und Ultraviolett haben die höchste Frequenz. infrarot,Mikrowellenstrahlung und Radiowellen besetzen die unteren Frequenzen des Spektrums. Sichtbares Licht liegt in einem sehr engen Bereich dazwischen.
Laserstrahlung: Exposition des Menschen
Der Laser erzeugt einen intensiven gerichteten Lichtstrahl. Wenn der Strahl auf ein Objekt gerichtet, reflektiert oder fokussiert wird, wird er teilweise absorbiert, wodurch die Oberflächen- und Innentemperatur des Objekts erhöht wird, was zu einer Veränderung oder Verformung des Materials führen kann. Diese Qualitäten, die in der Laserchirurgie und Materialbearbeitung Anwendung gefunden haben, können für menschliches Gewebe gefährlich sein.
Zusätzlich zu Strahlung, die eine thermische Wirkung auf Gewebe hat, ist Laserstrahlung gefährlich, da sie einen photochemischen Effekt erzeugt. Seine Bedingung ist eine ausreichend kurze Wellenlänge, also der ultraviolette oder blaue Teil des Spektrums. Moderne Geräte erzeugen Laserstrahlung, deren Auswirkung auf eine Person minimiert wird. Laser mit geringer Leistung haben nicht genug Energie, um Schaden anzurichten, und sie stellen keine Gefahr dar.
Menschliches Gewebe ist energieempfindlich, und unter bestimmten Umständen kann elektromagnetische Strahlung, einschließlich Laserstrahlung, Augen und Haut schädigen. Es wurden Studien zu Schwellenwerten traumatischer Strahlung durchgeführt.
Gefahr für die Augen
Das menschliche Auge ist anfälliger für Verletzungen als die Haut. Die Hornhaut (die durchsichtige äußere Vorderfläche des Auges) besitzt im Gegensatz zur Dermis keine äußere Schicht aus abgestorbenen Zellen, die vor Umwelteinflüssen schützt. Laser und UltraviolettDie Strahlung wird von der Hornhaut des Auges absorbiert, was ihr schaden kann. Die Verletzung wird von Ödemen des Epithels und Erosion begleitet, und bei schweren Verletzungen - Trübung der Vorderkammer.
Die Augenlinse kann auch anfällig für Verletzungen sein, wenn sie verschiedenen Laserstrahlen - Infrarot und Ultraviolett - ausgesetzt wird.
Die größte Gefahr ist jedoch die Einwirkung des Lasers auf die Netzhaut im sichtbaren Teil des optischen Spektrums - von 400 nm (violett) bis 1400 nm (nahes Infrarot). Innerhalb dieses Bereichs des Spektrums konzentrieren sich kollimierte Strahlen auf sehr kleine Bereiche der Netzhaut. Die ungünstigste Variante der Belichtung entsteht, wenn das Auge in die Ferne blickt und ein direkter oder reflektierter Strahl einfällt. In diesem Fall erreicht seine Konzentration auf der Netzhaut das 100.000-fache.
So wirkt ein sichtbarer Strahl mit einer Leistung von 10 mW/cm2 auf die Netzhaut mit einer Leistung von 1000 W/cm2. Das ist mehr als genug, um Schaden anzurichten. Wenn das Auge nicht in die Ferne blickt oder der Strahl von einer diffusen, nicht spiegelnden Oberfläche reflektiert wird, führt eine viel stärkere Strahlung zu Verletzungen. Der Lasereffekt auf der Haut hat keinen Fokussierungseffekt und ist daher bei diesen Wellenlängen viel weniger anfällig für Verletzungen.
Röntgen
Einige Hochspannungssysteme mit Spannungen über 15 kV können Röntgenstrahlen von erheblicher Leistung erzeugen: Laserstrahlung, deren Quellen elektronengepumpte Hochleistungs-Excimerlaser sind, sowiePlasmasysteme und Ionenquellen. Diese Geräte müssen auf Strahlungssicherheit getestet werden, einschließlich der Sicherstellung einer ordnungsgemäßen Abschirmung.
Klassifizierung
Abhängig von der Leistung bzw. Energie des Strahls und der Wellenlänge der Strahlung werden Laser in mehrere Klassen eingeteilt. Die Einstufung basiert auf der Möglichkeit, dass das Gerät unmittelbare Verletzungen der Augen, der Haut oder Feuer verursachen kann, wenn es direkt dem Strahl ausgesetzt oder von diffus reflektierenden Oberflächen reflektiert wird. Alle handelsüblichen Laser unterliegen der Kennzeichnung durch auf ihnen angebrachte Markierungen. Wenn das Gerät selbst hergestellt wurde oder nicht anderweitig gekennzeichnet ist, sollte Rat bezüglich einer angemessenen Einstufung und Kennzeichnung eingeholt werden. Laser werden nach Leistung, Wellenlänge und Belichtungszeit unterschieden.
Sichere Geräte
Erstklassige Geräte erzeugen Laserstrahlung geringer Intensität. Es kann keine gefährlichen Werte erreichen, daher sind Quellen von den meisten Kontrollen oder anderen Formen der Überwachung ausgenommen. Beispiel: Laserdrucker und CD-Player.
Bedingt sichere Geräte
Laser der zweiten Klasse emittieren im sichtbaren Teil des Spektrums. Dabei handelt es sich um Laserstrahlung, deren Quellen beim Menschen eine normale Abwehrreaktion auf zu helles Licht (Blinzelreflex) hervorrufen. Bei Bestrahlung mit dem Strahl blinzelt das menschliche Auge nach 0,25 s, was einen ausreichenden Schutz bietet. Laserstrahlung im sichtbaren Bereich kann jedoch bei Dauerbelastung das Auge schädigen. Beispiele: Laserpointer, geodätische Laser.
Laser der Klasse 2a sind Spezialgeräte mit einer Ausgangsleistung von weniger als 1mW. Diese Geräte verursachen nur Schäden, wenn sie an einem 8-Stunden-Arbeitstag länger als 1000 s direkt ausgesetzt werden. Beispiel: Barcodeleser.
Gefährliche Laser
Klasse 3a bezieht sich auf Geräte, die bei kurzzeitigem Kontakt mit dem ungeschützten Auge nicht verletzen. Kann bei der Verwendung von Fokussieroptiken wie Teleskopen, Mikroskopen oder Ferngläsern gefährlich sein. Beispiele: 1-5 mW He-Ne-Laser, einige Laserpointer und Gebäudeebenen.
Laserstrahl der Klasse 3b kann Verletzungen verursachen, wenn er direkt angewendet oder zurückreflektiert wird. Beispiel: 5-500mW HeNe-Laser, viele Forschungs- und Therapielaser.
Klasse 4 umfasst Geräte mit einer Leistung von mehr als 500 mW. Sie sind gefährlich für die Augen, die Haut und auch brandgefährlich. Die Einwirkung des Strahls, seiner spiegelnden oder diffusen Reflexionen kann zu Augen- und Hautverletzungen führen. Alle Sicherheitsmaßnahmen müssen getroffen werden. Beispiel: Nd:YAG-Laser, Displays, Chirurgie, Metallschneiden.
Laserstrahlung: Schutz
Jedes Labor muss für einen angemessenen Schutz der mit Lasern arbeitenden Personen sorgen. Fenster von Räumen, durch die Strahlung von Geräten der Klasse 2, 3 oder 4 gelangen kann, die Schaden anrichtenunkontrollierte Bereiche müssen während des Betriebs eines solchen Geräts abgedeckt oder anderweitig geschützt werden. Für maximalen Augenschutz wird Folgendes empfohlen.
- Der Strahl muss von einer nicht reflektierenden, nicht brennbaren Schutzhülle umgeben sein, um das Risiko einer versehentlichen Exposition oder eines Brandes zu minimieren. Verwenden Sie zum Ausrichten des Strahls fluoreszierende Bildschirme oder sekundäre Visiere. Vermeiden Sie direkten Augenkontakt.
- Verwenden Sie die niedrigste Leistung für die Strahlausrichtung. Verwenden Sie nach Möglichkeit Low-End-Geräte für vorläufige Ausrichtungsverfahren. Vermeiden Sie unnötige reflektierende Objekte im Laserbereich.
- Beschränken Sie den Strahldurchgang im Gefahrenbereich während der arbeitsfreien Zeit durch Rollläden und andere Hindernisse. Verwenden Sie nicht die Wände des Raums, um den Strahl von Lasern der Klassen 3b und 4 auszurichten.
- Verwende nicht reflektierende Werkzeuge. Einige Bestände, die sichtbares Licht nicht reflektieren, werden im unsichtbaren Bereich des Spektrums spiegelnd.
- Trage keinen reflektierenden Schmuck. Metallschmuck erhöht auch das Risiko eines Stromschlags.
Brille
Bei Arbeiten mit Lasern der Klasse 4 im offenen Gefahrenbereich oder bei Reflexionsgefahr sollte eine Schutzbrille getragen werden. Ihre Art hängt von der Art der Strahlung ab. Brillen müssen so gewählt werden, dass sie vor Reflexionen, insbesondere diffusen Reflexionen, schützen und einen Schutz bieten, bei dem der natürliche Schutzreflex eine Augenverletzung verhindern kann. Solche optischen GeräteBeh alten Sie eine gewisse Sichtbarkeit des Strahls bei, verhindern Sie Hautverbrennungen und verringern Sie die Möglichkeit anderer Unfälle.
Bei der Auswahl einer Schutzbrille zu berücksichtigende Faktoren:
- Wellenlänge oder Bereich des Strahlungsspektrums;
- optische Dichte bei einer bestimmten Wellenlänge;
- maximale Beleuchtungsstärke (W/cm2) oder Strahlleistung (W);
- Lasersystemtyp;
- Power-Modus - gepulstes Laserlicht oder kontinuierlicher Modus;
- Reflexionsvermögen - spiegelnd und diffus;
- Sichtfeld;
- Vorhandensein von Korrektionsgläsern oder von ausreichender Größe, um das Tragen einer Korrektionsbrille zu ermöglichen;
- komfort;
- Vorhandensein von Belüftungsöffnungen, um ein Beschlagen zu verhindern;
- Auswirkung auf das Farbsehen;
- Schlagfestigkeit;
- Fähigkeit, notwendige Aufgaben auszuführen.
Da Schutzbrillen anfällig für Beschädigungen und Verschleiß sind, sollte das Sicherheitsprogramm des Labors regelmäßige Überprüfungen dieser Schutzfunktionen beinh alten.
