לייזרים הופכים להיות יותר ויותר כלי מחקר חשובים ברפואה, פיזיקה, כימיה, גיאולוגיה, ביולוגיה והנדסה. אם נעשה בהם שימוש לרעה, הם עלולים לגרום לסנוור ופציעה (כולל כוויות והתחשמלות) למפעילים ולאנשי צוות אחרים, כולל מבקרים מזדמנים במעבדה, ולגרום לנזק משמעותי לרכוש. משתמשים במכשירים אלה חייבים להבין היטב ולהפעיל את אמצעי הזהירות הדרושים בעת הטיפול בהם.
מהו לייזר?
המילה "לייזר" (אנגלית LASER, Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) היא קיצור המייצג "הגברה של אור על ידי קרינה מושרה". תדירות הקרינה הנוצרת בלייזר נמצאת בתוך או בקרבת החלק הנראה של הספקטרום האלקטרומגנטי. האנרגיה מוגברת למצב של עוצמה גבוהה במיוחד באמצעות תהליך הנקרא "קרינה מושרית באמצעות לייזר".
המונח "קרינה" אינו מובן לעתים קרובותשגוי, כי הוא משמש גם לתיאור חומרים רדיואקטיביים. בהקשר זה, המשמעות היא העברת אנרגיה. אנרגיה מועברת ממקום למקום באמצעות הולכה, הסעה וקרינה.
ישנם סוגים רבים ושונים של לייזרים הפועלים בסביבות שונות. גזים (לדוגמה, ארגון או תערובת של הליום וניאון), גבישים מוצקים (לדוגמה, אודם) או צבעים נוזליים משמשים כמדיום העבודה. כאשר אנרגיה מסופקת לסביבת העבודה, היא נכנסת למצב נרגש ומשחררת אנרגיה בצורה של חלקיקי אור (פוטונים).
זוג מראות בשני הקצוות של הצינור האטום מחזיר או מעביר אור בזרם מרוכז הנקרא קרן לייזר. כל סביבת עבודה מייצרת אלומה של אורך גל וצבע ייחודיים.
צבע אור הלייזר מתבטא בדרך כלל במונחים של אורך גל. הוא בלתי מיינן וכולל חלק אולטרה סגול (100-400 ננומטר), גלוי (400-700 ננומטר) ואינפרא אדום (700 ננומטר - 1 מ מ) מהספקטרום.
ספקטרום אלקטרומגנטי
לכל גל אלקטרומגנטי יש תדר ואורך ייחודיים הקשורים לפרמטר זה. כשם שלאור אדום יש תדר ואורך גל משלו, כך לכל שאר הצבעים - כתום, צהוב, ירוק וכחול - יש תדרים ואורכי גל ייחודיים. בני אדם מסוגלים לתפוס את הגלים האלקטרומגנטיים הללו, אך אינם מסוגלים לראות את שאר הספקטרום.
קרני גמא, קרני רנטגן ואולטרה סגול הם בעלי התדירות הגבוהה ביותר. אינפרא אדום,קרינת מיקרוגל וגלי רדיו תופסים את התדרים הנמוכים של הספקטרום. האור הנראה נמצא בטווח צר מאוד ביניהם.
קרינת לייזר: חשיפה אנושית
הלייזר מייצר קרן אור מכוונת אינטנסיבית. אם מכוונת, משתקפת או ממוקדת באובייקט, האלומה תיספג חלקית, ותעלה את פני השטח והטמפרטורות הפנימיות של האובייקט, מה שעלול לגרום לחומר להשתנות או לעיוות. תכונות אלו, אשר מצאו שימוש בניתוחי לייזר ועיבוד חומרים, עלולות להיות מסוכנות לרקמות אנושיות.
בנוסף לקרינה, בעלת השפעה תרמית על רקמות, קרינת לייזר מסוכנת, מייצרת אפקט פוטוכימי. מצבו הוא אורך גל קצר מספיק, כלומר החלק האולטרה סגול או הכחול של הספקטרום. מכשירים מודרניים מייצרים קרינת לייזר, שהשפעתה על אדם ממוזערת. ללייזרים בהספק נמוך אין מספיק אנרגיה כדי לגרום נזק, והם אינם מהווים סכנה.
רקמות אנושיות רגישות לאנרגיה, ובנסיבות מסוימות, קרינה אלקטרומגנטית, לרבות קרינת לייזר, עלולה לפגוע בעיניים ובעור. מחקרים נערכו על רמות סף של קרינה טראומטית.
סכנת עיניים
העין האנושית רגישה יותר לפציעה מאשר העור. בקרנית (המשטח הקדמי החיצוני השקוף של העין), בניגוד לדרמיס, אין שכבה חיצונית של תאים מתים המגנים מפני השפעות סביבתיות. לייזר ואולטרה סגולהקרינה נספגת בקרנית העין, מה שעלול להזיק לה. הפגיעה מלווה בבצקת של האפיתל ושחיקה, ובפציעות קשות - עכירות של החדר הקדמי.
עדשת העין יכולה להיות גם מועדת לפציעה כשהיא נחשפת לקרינת לייזר שונות - אינפרא אדום ואולטרה סגול.
הסכנה הגדולה ביותר, לעומת זאת, היא פגיעת הלייזר על הרשתית בחלק הנראה של הספקטרום האופטי - מ-400 ננומטר (סגול) ל-1400 ננומטר (ליד אינפרא אדום). בתוך אזור זה של הספקטרום, קרני קולימציה מתמקדות באזורים קטנים מאוד של הרשתית. הגרסה הבלתי חיובית ביותר של חשיפה מתרחשת כאשר העין מביטה למרחק וקרן ישירה או משתקפת נכנסת אליה. במקרה זה, הריכוז שלו ברשתית מגיע ל-100,000 פעמים.
לפיכך, קרן גלויה בהספק של 10 mW/cm2 פועלת על הרשתית בהספק של 1000 W/cm2. זה די והותר כדי לגרום נזק. אם העין לא מביטה למרחק, או אם הקרן מוחזרת ממשטח מפוזר שאינו מראה, קרינה חזקה הרבה יותר מובילה לפציעות. אפקט הלייזר על העור נטול אפקט המיקוד, ולכן הוא הרבה פחות נוטה לפציעה באורכי גל אלו.
רנטגן
כמה מערכות מתח גבוה עם מתחים מעל 15 קילו-וולט יכולות ליצור קרני רנטגן בעלות הספק משמעותי: קרינת לייזר, שמקורותיה הם לייזרים אקסימרים בעלי הספק רב עם אלקטרונים, וכןמערכות פלזמה ומקורות יונים. התקנים אלה חייבים להיבדק לבטיחות קרינה, כולל כדי להבטיח מיגון מתאים.
Classification
בהתאם להספק או לאנרגיה של הקרן ואורך הגל של הקרינה, הלייזרים מחולקים למספר מחלקות. הסיווג מבוסס על הפוטנציאל של המכשיר לגרום לפציעה מיידית לעיניים, לעור או לאש בחשיפה ישירה לקרן או כשהוא מוחזר ממשטחים מחזירי אור מפוזר. כל הלייזרים המסחריים כפופים לזיהוי באמצעות סימונים המודבקים עליהם. אם המכשיר היה תוצרת בית או לא סומן אחרת, יש לפנות לייעוץ לגבי סיווג ותיוג מתאימים. לייזרים נבדלים על ידי כוח, אורך גל וזמן חשיפה.
מכשירים בטוחים
מכשירים מהשורה הראשונה מייצרים קרינת לייזר בעוצמה נמוכה. זה לא יכול להגיע לרמות מסוכנות, ולכן מקורות פטורים מרוב הבקרות או צורות מעקב אחרות. דוגמה: מדפסות לייזר ונגני תקליטורים.
מכשירים בטוחים על תנאי
לייזרים מהמחלקה השנייה פולטים בחלק הגלוי של הספקטרום. זוהי קרינת לייזר, שמקורותיה גורמים לאדם לתגובה נורמלית של דחייה של אור בהיר מדי (רפלקס מצמוץ). כאשר נחשפת לקורה, העין האנושית מהבהבת לאחר 0.25 שניות, מה שמספק הגנה מספקת. עם זאת, קרינת לייזר בטווח הנראה עלולה לפגוע בעין בחשיפה מתמדת.דוגמאות: מצביעי לייזר, לייזרים גיאודטיים.
לייזרים Class 2a הם מכשירים מיוחדים עם הספק פלט של פחות מ-1mW. מכשירים אלו גורמים נזק רק כאשר הם נחשפים ישירות במשך יותר מ-1000 שניות ביום עבודה של 8 שעות. דוגמה: קוראי ברקוד.
לייזרים מסוכנים
Class 3a מתייחס למכשירים שאינם פוגעים בחשיפה לטווח קצר לעין לא מוגנת. עלול להיות מסוכן בעת שימוש באופטיקה של מיקוד כגון טלסקופים, מיקרוסקופים או משקפות. דוגמאות: לייזר He-Ne 1-5 mW, כמה מצביעי לייזר ורמות בניין.
קרן לייזר מחלקה 3b עלולה לגרום לפציעה אם מיושמת ישירות או משתקפת לאחור. דוגמה: לייזר HeNe 5-500mW, לייזרים מחקריים וטיפוליים רבים.
Class 4 כולל מכשירים עם רמות הספק גבוהות מ-500 mW. הם מסוכנים לעיניים, לעור, ומהווים גם סכנת שריפה. חשיפה לקורה, השתקפויות ספורות או מפוזרות שלה עלולה לגרום לפציעות עיניים ועור. יש לנקוט בכל אמצעי האבטחה. דוגמה: לייזרים Nd:YAG, צגים, ניתוחים, חיתוך מתכת.
קרינת לייזר: הגנה
כל מעבדה חייבת לספק הגנה נאותה לאנשים העובדים עם לייזר. חלונות של חדרים דרכם יכולה לעבור קרינה ממכשירים מסוג 2, 3 או 4 ולגרום נזק לאזורים בלתי מבוקרים חייבים להיות מכוסים או מוגנים בדרך אחרת במהלך פעולתו של מכשיר כזה. להגנה מקסימלית על העיניים, מומלץ לבצע את הפעולות הבאות.
- הקרן חייבת להיות סגורה במעטפת מגן לא מחזיר אור ולא דליק כדי למזער את הסיכון של חשיפה מקרית או שריפה. כדי ליישר את האלומה, השתמש במסכי פלורסנט או במראות משניים; הימנע מקשר עין ישיר.
- השתמש בהספק הנמוך ביותר עבור הליך יישור האלומה. במידת האפשר, השתמש במכשירים מתקדמים עבור הליכי יישור ראשוניים. הימנע מנוכחות של עצמים מחזירי אור מיותרים באזור הלייזר.
- הגביל את מעבר הקורה באזור הסכנה בשעות שאינן עבודה, באמצעות תריסים ומכשולים אחרים. אל תשתמש בקירות החדר כדי ליישר את האלומה של לייזרים מסוג 3b ו-4.
- השתמש בכלים לא מחזירי אור. מלאי כלשהו שאינו מחזיר אור גלוי הופך להיות מרפרף באזור הבלתי נראה של הספקטרום.
- אין לענוד תכשיטים מחזירי אור. תכשיטי מתכת גם מגבירים את הסיכון להתחשמלות.
Goggles
בעבודה עם לייזרים בדרגה 4 עם אזור סכנה פתוח או היכן שיש סכנת השתקפות, יש להרכיב משקפי בטיחות. סוגם תלוי בסוג הקרינה. יש לבחור משקפיים כדי להגן מפני השתקפויות, במיוחד השתקפויות מפוזרות, ולספק הגנה לרמה שבה רפלקס ההגנה הטבעי יכול למנוע פגיעה בעין. מכשירים אופטיים כאלהלשמור על נראות מסוימת של הקורה, למנוע כוויות בעור, להפחית את האפשרות לתאונות אחרות.
גורמים שיש לקחת בחשבון בעת בחירת משקפי מגן:
- אורך גל או אזור של ספקטרום הקרינה;
- צפיפות אופטית באורך גל מסוים;
- עוצמת הארה מרבית (W/cm2) או עוצמת אלומה (W);
- סוג מערכת לייזר;
- מצב כוח - אור לייזר פועם או מצב מתמשך;
- יכולות השתקפות - ספקולריות ומפוזרות;
- שדה ראייה;
- נוכחות של עדשות מתקנות או בגודל מספיק כדי לאפשר חבישת משקפיים מתקנות;
- comfort;
- נוכחות של חורי אוורור למניעת ערפול;
- השפעה על ראיית צבע;
- התנגדות השפעה;
- יכולת לבצע משימות נחוצות.
מכיוון שמשקפי בטיחות רגישים לנזק ולבלאי, תוכנית הבטיחות של המעבדה צריכה לכלול בדיקות תקופתיות של מאפייני ההגנה האלה.
