Was ist Laserstrahlung? Laserstrahlung: seine Quellen und Schutz vor ihm

Laser werden zunehmend wichtige Forschungsinstrumente in den Bereichen Medizin, Physik, Chemie, Geologie, Biologie und Technik. Bei unsachgemäßer Verwendung können sie für Bediener und andere Personen, einschließlich zufälliger Besucher des Labors, Verletzungen (einschließlich Verbrennungen und elektrische Verletzungen) verursachen und zu erheblichen Sachschäden führen. Benutzer dieser Geräte müssen die notwendigen Sicherheitsmaßnahmen bei der Handhabung vollständig verstehen und anwenden.

Was ist ein Laser?

Das Wort "Laser" (englische LASER, Lichtverstärkung durch stimulierte Strahlungsemission) ist eine Abkürzung, die für "Verstärkung des Lichts durch induzierte Strahlung" steht. Die Häufigkeit der durch den Laser erzeugten Strahlung liegt innerhalb oder nahe dem sichtbaren Teil des elektromagnetischen Spektrums. Die Energie wird durch einen Prozess, der als "laserinduzierte Strahlung" bezeichnet wird, in einen Zustand extrem hoher Intensität verstärkt.

Der Begriff "Strahlung" wird oft missverstanden, weil er auch zur Beschreibung radioaktiver Materialien verwendet wird. In diesem Zusammenhang bedeutet es die Übertragung von Energie. Energie wird von einer Stelle zur anderen durch Leitfähigkeit, Konvektion und Strahlung übertragen.

Es gibt viele verschiedene Arten von Lasern, die in verschiedenen Umgebungen arbeiten. Als Arbeitsmedium werden Gase verwendet (z. B. Argon oder ein Gemisch aus Helium mit Neon), feste Kristalle (z. B. Rubin) oder flüssige Farbstoffe. Wenn dem Arbeitsmedium Energie zugeführt wird, gelangt es in einen angeregten Zustand und gibt Energie in Form von Lichtteilchen (Photonen) frei.

Ein Spiegelpaar an beiden Enden des versiegelten Rohres reflektiert oder überträgt Licht in Form eines konzentrierten Stroms, der als Laserstrahl bezeichnet wird. Jede Arbeitsumgebung erzeugt einen Strahl von einzigartiger Wellenlänge und Farbe.

Die Farbe des Laserlichts wird in der Regel durch die Wellenlänge ausgedrückt. Es ist nichtionisierend und enthält ultravioletten (100-400 nm), sichtbaren (400-700 nm) und Infrarot (700 nm – 1 mm) Teil des Spektrums.

Elektromagnetisches Spektrum

Jede elektromagnetische Welle hat eine eindeutige Frequenz und Länge, die mit diesem Parameter verbunden ist. So wie rotes Licht seine eigene Frequenz und Wellenlänge hat und alle anderen Farben – orange, gelb, grün und blau – einzigartige Frequenzen und Wellenlängen aufweisen. Die Menschen können diese elektromagnetischen Wellen wahrnehmen, aber sie können den Rest des Spektrums nicht sehen.

Die größte Frequenz ist Gammastrahlen, Röntgenstrahlen und Ultraviolett. Infrarot, Mikrowellenstrahlung und Funkwellen nehmen die niedrigeren Frequenzen des Spektrums ein. Sichtbares Licht ist in einem sehr engen Bereich zwischen ihnen.

Laserstrahlung: Auswirkungen auf den Menschen

Der Laser erzeugt einen intensiven Lichtstrahl. Wenn es gerichtet, reflektiert oder auf das Objekt fokussiert wird, wird der Strahl teilweise absorbiert, wodurch die Temperatur der Oberfläche und der Innenseite des Objekts erhöht wird, was zu einer Veränderung oder Verformung des Materials führen kann. Diese Qualitäten, die Anwendung in der Laser-Chirurgie und Materialverarbeitung gefunden haben, können für menschliche Gewebe gefährlich sein.

Neben der Strahlung, die eine thermische Wirkung auf die Gewebe hat, ist die Laserstrahlung, die eine photochemische Wirkung erzeugt, gefährlich. Sein Zustand ist eine ausreichend kurze Wellenlänge, d.h. der ultraviolette oder blaue Teil des Spektrums. Moderne Geräte erzeugen Laserstrahlung, die Wirkung auf einen Menschen wird minimiert. Die Energie der Low-Power-Laser reicht nicht aus, um Schaden zuzufügen, und sie stellen keine Gefahr dar.

Menschliche Gewebe sind empfindlich auf die Auswirkungen von Energie, und unter bestimmten Umständen können elektromagnetische Strahlung, Laserstrahlung, einschließlich, kann zu Schäden an Augen und Haut führen. Schwellenwerte der traumatischen Strahlung wurden untersucht.

Gefahr für die Augen

Das menschliche Auge ist anfälliger für Verletzungen als die Haut. Die Hornhaut (die transparente äußere Vorderseite des Auges) hat im Gegensatz zur Dermis keine äußere Schicht von toten Zellen, die vor der Umwelt schützen. Laser und Ultraviolettstrahlung werden von der Hornhaut des Auges absorbiert, die es schädigen kann. Das Trauma wird begleitet von Ödemen des Epithels und der Erosion und bei schweren Verletzungen – die Trübung der Vorderkammer.

Die Linse des Auges kann auch anfällig für Verletzungen sein, wenn es von einer Vielzahl von Laserstrahlung betroffen ist – Infrarot und Ultraviolett.

Die größte Gefahr ist jedoch die Wirkung des Lasers auf die Netzhaut im sichtbaren Teil des optischen Spektrums – von 400 nm (violett) bis 1400 nm (nahes Infrarot). Innerhalb dieser Region des Spektrums sind kollimierte Strahlen auf sehr kleine Bereiche der Netzhaut fokussiert. Die ungünstigste Variante des Effektes tritt auf, wenn das Auge in die Ferne schaut und ein direkter oder reflektierter Strahl in ihn eintritt. In diesem Fall erreicht seine Konzentration auf die Netzhaut 100 000 Mal.

So wirkt ein sichtbarer Strahl mit einer Leistung von 10 mW / cm ² auf die Netzhaut des Auges mit einer Leistung von 1000 W / cm ² . Das ist mehr als genug, um Schaden zu verursachen. Wenn das Auge nicht in die Ferne schaut oder wenn der Strahl von einer diffusen, nicht spiegelnden Oberfläche reflektiert wird, führt eine wesentlich stärkere Strahlung zu einem Trauma. Laser-Aufprall auf die Haut ist frei von der Wirkung der Fokussierung, so ist es viel weniger anfällig für Verletzungen bei diesen Wellenlängen.

Röntgenstrahlen

Einige Hochspannungsanlagen mit einer Spannung von mehr als 15 kV können Röntgenstrahlen von erheblicher Leistung erzeugen: Laserstrahlung, deren Quellen leistungsstarke Excimerlaser mit Elektronenpumpen sind, sowie Plasmasysteme und Ionenquellen. Diese Geräte müssen auf Strahlenschutz geprüft werden, um eine ordnungsgemäße Abschirmung zu gewährleisten.

Klassifizierung

Je nach Leistung oder Energie des Strahls und der Wellenlänge der Strahlung werden die Laser in mehrere Klassen eingeteilt. Die Klassifizierung beruht auf der potentiellen Fähigkeit des Gerätes, sofortige Verletzungen der Augen, Haut, Entzündungen mit direkter Exposition gegenüber dem Strahl oder bei Reflexion von diffus reflektierenden Oberflächen zu verursachen. Alle kommerziellen Laser sind mit Hilfe von Etiketten zu identifizieren, die auf ihnen platziert werden. Wenn das Gerät zu Hause oder nicht anderweitig hergestellt wurde, sollte bei der entsprechenden Einstufung und Kennzeichnung eine Beratung erteilt werden. Laser zeichnen sich durch Leistung, Wellenlänge und Belichtungszeit aus.

Sichere Geräte

Die Geräte der ersten Klasse erzeugen Laserstrahlung mit geringer Intensität. Es kann kein gefährliches Niveau erreichen, so dass die Quellen von den meisten Kontrollmaßnahmen oder anderen Formen der Überwachung befreit sind. Beispiel: Laserdrucker und CD-Player.

Bedingt sichere Geräte

Laser der zweiten Klasse strahlen im sichtbaren Teil des Spektrums aus. Das ist Laserstrahlung, deren Quellen eine normale Reaktion in der Person der Ablehnung von zu hellem Licht (blinkender Reflex) verursachen. Wenn es einem Strahl ausgesetzt wird, blinkt das menschliche Auge nach 0,25 Sekunden, was einen ausreichenden Schutz bietet. Allerdings kann die Laserstrahlung im sichtbaren Bereich das Auge bei konstanter Belichtung beschädigen. Beispiele: Laserpointer, geodätische Laser.

Die 2a-Klasse Laser sind Spezialgeräte mit einer Ausgangsleistung von weniger als 1 mW. Diese Geräte verursachen nur bei direkter Belichtung für mehr als 1000 s für einen 8-stündigen Tag. Beispiel: Barcode-Leser.

Gefährliche Laser

Klasse 3a bezieht sich auf Geräte, die keine kurzfristige Exposition gegenüber einem ungeschützten Auge verletzen. Kann bei der Verwendung von Fokussieroptiken, z. B. Teleskopen, Mikroskopen oder Ferngläsern, gefährlich sein. Beispiele: 1-5 mW Helium-Neon-Laser, einige Laser-Pointer und Gebäudeebenen.

Ein Laser der Klasse 3b kann zu Verletzungen führen, wenn er direktem Licht ausgesetzt wird oder wenn es in einem Spiegel reflektiert wird. Beispiel: ein Helium-Neon-Laser mit einer Leistung von 5-500 mW, viele Forschungs- und Therapielaser.

Klasse 4 umfasst Geräte mit Leistungsstufen von mehr als 500 mW. Sie sind gefährlich für die Augen, die Haut und das Feuer. Einfluss des Strahls, sein Spiegel oder diffuse Reflexionen können Augen- und Hautverletzungen verursachen. Alle Sicherheitsmaßnahmen müssen getroffen werden. Beispiel: Nd: YAG-Laser, Displays, Chirurgie, Metallschneiden.

Laserstrahlung: Schutz

Jedes Labor sollte einen angemessenen Schutz für Personen bieten, die mit Lasern arbeiten. Fenster von Räumen, durch die Strahlung von Geräten der Klasse 2, Klasse 3 oder Klasse 4 in unkontrollierten Bereichen geschädigt werden kann, sollte während des Betriebs eines solchen Gerätes abgedeckt oder anderweitig geschützt werden. Um einen maximalen Augenschutz zu gewährleisten, wird folgendes empfohlen.

• Das Bündel muss in einer nicht reflektierenden, nicht brennbaren Schutzhülle eingekapselt werden, um das Risiko einer unbeabsichtigten Exposition oder eines Brandes zu minimieren. Zur Ausrichtung des Strahls verwenden Sie Leuchtstoffröhren oder Sekundärbetrachter; Vermeiden Sie direkte Augenbelastung.
• Verwenden Sie für die Strahlausrichtung die unterste Leistung. Wenn möglich, verwenden Sie Low-End-Geräte für vorläufige Ausrichtungsverfahren. Vermeiden Sie das Vorhandensein von unnötigen reflektierenden Objekten im Laserarbeitsbereich.
• Begrenzen Sie den Durchgang des Strahls in einem explosionsgefährdeten Bereich während der Arbeitszeit, mit Dämpfern und anderen Hindernissen. Verwenden Sie nicht die Wände des Raumes, um den Strahl der Klasse 3b und 4 Laser auszugleichen.
• Verwenden Sie nicht reflektierende Werkzeuge. Ein Inventar, das kein sichtbares Licht reflektiert, wird im unsichtbaren Bereich des Spektrums spiegel.
• Tragen Sie keine reflektierenden Schmuckstücke. Metallverzierungen erhöhen auch das Risiko eines elektrischen Schlags.

Schutzbrillen

Bei der Arbeit mit Lasern der Klasse 4 mit einem offenen explosionsgefährdeten Bereich oder mit Reflexionsgefahr sollten Schutzbrillen verwendet werden. Ihr Typ hängt von der Art der Strahlung ab. Punkte sollten gewählt werden, um vor Reflexionen zu schützen, besonders diffus, und um einen Schutz zu gewährleisten, in dem ein natürlicher Schutzreflex Augenverletzungen verhindern kann. Solche optischen Geräte behalten einige Sichtbarkeit des Strahls, verhindern Hautverbrennungen, verringern die Möglichkeit von anderen Unfällen.

Faktoren bei der Auswahl der Schutzbrille beachten:

• Wellenlänge oder Region des Strahlungsspektrums;
• Optische Dichte bei einer bestimmten Wellenlänge;
• Maximale Beleuchtung (W / cm ² ) oder Strahlleistung (W);
• Art des Lasersystems;
• Power-Modus – gepulste Laserstrahlung oder kontinuierlicher Modus;
• Die Möglichkeit der Reflexion – Spiegel und diffus;
• Sichtfeld;
• Das Vorhandensein von Korrekturlinsen oder eine ausreichende Größe, was eine Brille zur Korrektur des Sehvermögens ermöglicht;
• Komfort;
• Das Vorhandensein von Belüftungslöchern, verhindert das Beschlagen;
• Einfluss auf die Farbsicht;
• Schlagfestigkeit;
• Die Fähigkeit, die notwendigen Aufgaben durchzuführen.

Da die Schutzbrille anfällig für Beschädigungen und Verschleiß ist, muss das Labor-Sicherheitsprogramm regelmäßige Kontrollen dieser Schutzelemente beinhalten.