I laser stanno diventando strumenti di ricerca sempre più importanti in medicina, fisica, chimica, geologia, biologia e ingegneria. Se utilizzati in modo improprio, possono causare abbagliamento e lesioni (incluse ustioni e scosse elettriche) agli operatori e ad altro personale, compresi i visitatori occasionali del laboratorio, e causare danni significativi alla proprietà. Gli utenti di questi dispositivi devono comprendere appieno e applicare le necessarie precauzioni di sicurezza durante la manipolazione.
Cos'è un laser?
La parola "laser" (ing. LASER, Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) è un'abbreviazione che sta per "amplificazione della luce per radiazione indotta". La frequenza della radiazione generata da un laser è all'interno o vicino alla parte visibile dello spettro elettromagnetico. L'energia viene amplificata a uno stato di intensità estremamente elevata attraverso un processo chiamato "radiazione indotta dal laser".
Il termine "radiazione" è spesso fraintesosbagliato, perché è anche usato per descrivere materiali radioattivi. In questo contesto, significa il trasferimento di energia. L'energia viene trasportata da un luogo all' altro attraverso conduzione, convezione e radiazione.
Ci sono molti diversi tipi di laser che operano in ambienti diversi. Come mezzo di lavoro vengono utilizzati gas (ad esempio argon o una miscela di elio e neon), cristalli solidi (ad esempio rubino) o coloranti liquidi. Quando l'energia viene fornita all'ambiente di lavoro, entra in uno stato eccitato e rilascia energia sotto forma di particelle di luce (fotoni).
Una coppia di specchi su entrambe le estremità del tubo sigillato riflette o trasmette la luce in un flusso concentrato chiamato raggio laser. Ogni ambiente di lavoro produce un raggio di lunghezza d'onda e colore unici.
Il colore della luce laser è solitamente espresso in termini di lunghezza d'onda. Non è ionizzante e include parte dello spettro ultravioletto (100-400 nm), visibile (400-700 nm) e infrarosso (700 nm - 1 mm).
Spettro elettromagnetico
Ogni onda elettromagnetica ha una frequenza e una lunghezza uniche associate a questo parametro. Proprio come la luce rossa ha una sua frequenza e lunghezza d'onda, così tutti gli altri colori - arancione, giallo, verde e blu - hanno frequenze e lunghezze d'onda uniche. Gli esseri umani sono in grado di percepire queste onde elettromagnetiche, ma non sono in grado di vedere il resto dello spettro.
I raggi gamma, i raggi X e gli ultravioletti hanno la frequenza più alta. infrarossi,le radiazioni a microonde e le onde radio occupano le frequenze più basse dello spettro. La luce visibile si trova in un intervallo molto ristretto nel mezzo.
Radiazioni laser: esposizione umana
Il laser produce un intenso raggio di luce diretto. Se diretto, riflesso o focalizzato su un oggetto, il raggio verrà parzialmente assorbito, aumentando la temperatura superficiale e interna dell'oggetto, che potrebbe causare il cambiamento o la deformazione del materiale. Queste qualità, che hanno trovato applicazione nella chirurgia laser e nella lavorazione dei materiali, possono essere pericolose per i tessuti umani.
Oltre alle radiazioni, che hanno un effetto termico sui tessuti, le radiazioni laser sono pericolose e producono un effetto fotochimico. La sua condizione è una lunghezza d'onda sufficientemente corta, cioè la parte ultravioletta o blu dello spettro. I dispositivi moderni producono radiazioni laser, il cui impatto su una persona è ridotto al minimo. I laser a bassa potenza non hanno energia sufficiente per causare danni e non rappresentano un pericolo.
I tessuti umani sono sensibili all'energia e, in determinate circostanze, le radiazioni elettromagnetiche, comprese le radiazioni laser, possono danneggiare gli occhi e la pelle. Sono stati condotti studi sui livelli soglia di radiazione traumatica.
Pericolo per gli occhi
L'occhio umano è più suscettibile alle lesioni della pelle. La cornea (la superficie frontale esterna trasparente dell'occhio), a differenza del derma, non ha uno strato esterno di cellule morte che proteggono dalle influenze ambientali. laser e ultraviolettila radiazione viene assorbita dalla cornea dell'occhio, che può danneggiarla. La lesione è accompagnata da edema dell'epitelio ed erosione e, nelle lesioni gravi, da annebbiamento della camera anteriore.
Il cristallino dell'occhio può anche essere soggetto a lesioni se esposto a varie radiazioni laser - infrarossi e ultravioletti.
Il pericolo maggiore, tuttavia, è l'impatto del laser sulla retina nella parte visibile dello spettro ottico - da 400 nm (viola) a 1400 nm (vicino infrarosso). All'interno di questa regione dello spettro, i fasci collimati si concentrano su aree molto piccole della retina. La variante più sfavorevole dell'esposizione si verifica quando l'occhio guarda in lontananza e vi entra un raggio diretto o riflesso. In questo caso, la sua concentrazione sulla retina raggiunge 100.000 volte.
Così, un raggio visibile con una potenza di 10 mW/cm2 agisce sulla retina con una potenza di 1000 W/cm2. Questo è più che sufficiente per causare danni. Se l'occhio non guarda in lontananza, o se il raggio viene riflesso da una superficie diffusa e non speculare, radiazioni molto più potenti provocano lesioni. L'effetto laser sulla pelle è privo dell'effetto di messa a fuoco, quindi è molto meno soggetto a lesioni a queste lunghezze d'onda.
Raggi X
Alcuni sistemi ad alta tensione con tensioni superiori a 15 kV possono generare raggi X di potenza significativa: radiazioni laser, le cui sorgenti sono laser ad eccimeri pompati da elettroni ad alta potenza, nonchésistemi al plasma e sorgenti ioniche. Questi dispositivi devono essere testati per la sicurezza dalle radiazioni, anche per garantire una schermatura adeguata.
Classificazione
A seconda della potenza o dell'energia del raggio e della lunghezza d'onda della radiazione, i laser sono suddivisi in diverse classi. La classificazione si basa sulla possibilità che il dispositivo causi lesioni immediate agli occhi, alla pelle o incendi se esposto direttamente al raggio o se riflesso da superfici riflettenti diffuse. Tutti i laser commerciali sono soggetti a identificazione mediante contrassegni applicati su di essi. Se il dispositivo è stato fatto in casa o non è stato contrassegnato in altro modo, è necessario chiedere consiglio su una classificazione ed etichettatura appropriate. I laser si distinguono per potenza, lunghezza d'onda e tempo di esposizione.
Dispositivi sicuri
I dispositivi di prima classe generano radiazioni laser a bassa intensità. Non può raggiungere livelli pericolosi, quindi le fonti sono esenti dalla maggior parte dei controlli o da altre forme di sorveglianza. Esempio: stampanti laser e lettori CD.
Dispositivi condizionalmente sicuri
I laser di seconda classe emettono nella parte visibile dello spettro. Questa è la radiazione laser, le cui sorgenti fanno sì che una persona abbia una normale reazione di rifiuto di una luce troppo intensa (riflesso di ammiccamento). Se esposto al raggio, l'occhio umano lampeggia dopo 0,25 s, il che fornisce una protezione sufficiente. Tuttavia, la radiazione laser nel campo del visibile può danneggiare l'occhio con un'esposizione costante. Esempi: puntatori laser, laser geodetici.
I laser di classe 2a sono dispositivi speciali con una potenza di uscita inferiore a 1 mW. Questi dispositivi provocano danni solo se esposti direttamente per più di 1000 s in una giornata lavorativa di 8 ore. Esempio: lettori di codici a barre.
Laser pericolosi
La classe 3a si riferisce a dispositivi che non feriscono con un'esposizione a breve termine all'occhio non protetto. Può essere pericoloso quando si utilizzano ottiche di messa a fuoco come telescopi, microscopi o binocoli. Esempi: laser He-Ne da 1-5 mW, alcuni puntatori laser e livelli di costruzione.
Il raggio laser di classe 3b può causare lesioni se applicato direttamente o riflesso all'indietro. Esempio: laser HeNe da 5-500 mW, molti laser di ricerca e terapeutici.
La Classe 4 include dispositivi con livelli di potenza superiori a 500 mW. Sono pericolosi per gli occhi, la pelle e sono anche un pericolo di incendio. L'esposizione al raggio, ai suoi riflessi speculari o diffusi può causare lesioni agli occhi e alla pelle. Tutte le misure di sicurezza devono essere adottate. Esempio: laser Nd:YAG, display, chirurgia, taglio dei metalli.
Radiazioni laser: protezione
Ogni laboratorio deve fornire una protezione adeguata alle persone che lavorano con i laser. Finestre di stanze attraverso le quali possono passare le radiazioni dei dispositivi di classe 2, 3 o 4, causando dannile aree non controllate devono essere coperte o comunque protette durante il funzionamento di tale apparato. Per la massima protezione degli occhi, si consiglia quanto segue.
- Il raggio deve essere racchiuso in una guaina protettiva non riflettente e non infiammabile per ridurre al minimo il rischio di esposizione accidentale o incendio. Per allineare il raggio, utilizzare schermi fluorescenti o mirini secondari; Evita il contatto visivo diretto.
- Utilizzare la potenza più bassa per la procedura di allineamento del raggio. Se possibile, utilizzare dispositivi di fascia bassa per le procedure di allineamento preliminare. Evitare la presenza di oggetti riflettenti non necessari nell'area laser.
- Limitare il passaggio del raggio nella zona pericolosa durante le ore non lavorative, utilizzando persiane e altri ostacoli. Non utilizzare le pareti della stanza per allineare il raggio dei laser di classe 3b e 4.
- Usa strumenti antiriflesso. Alcuni inventari che non riflettono la luce visibile diventano speculari nella regione invisibile dello spettro.
- Non indossare gioielli riflettenti. I gioielli in metallo aumentano anche il rischio di scosse elettriche.
Occhiali
Quando si lavora con laser di Classe 4 con un'area pericolosa aperta o dove c'è il rischio di riflesso, indossare occhiali di sicurezza. Il loro tipo dipende dal tipo di radiazione. Gli occhiali devono essere scelti per proteggere dai riflessi, in particolare dai riflessi diffusi, e per fornire una protezione a un livello in cui il riflesso protettivo naturale possa prevenire lesioni agli occhi. Tali dispositivi otticimantenere una certa visibilità del raggio, prevenire ustioni cutanee, ridurre la possibilità di altri incidenti.
Fattori da considerare nella scelta degli occhiali:
- lunghezza d'onda o regione dello spettro di radiazione;
- densità ottica a una lunghezza d'onda specifica;
- illuminamento massimo (W/cm2) o potenza del fascio (W);
- tipo di sistema laser;
- modalità di alimentazione - luce laser pulsata o modalità continua;
- capacità di riflessione - speculare e diffusa;
- campo visivo;
- presenza di lenti correttive o di dimensioni sufficienti per consentire l'uso di occhiali correttivi;
- comfort;
- presenza di fori di ventilazione per prevenire l'appannamento;
- effetto sulla visione dei colori;
- resistenza agli urti;
- capacità di svolgere le attività necessarie.
Poiché gli occhiali protettivi sono soggetti a danni e usura, il programma di sicurezza del laboratorio dovrebbe includere controlli periodici di queste caratteristiche protettive.
