Laser - un generator cuantic optic, iar cuvântul în sine este o abreviere a cuvintelor expresiei engleze Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation - amplificarea luminii ca urmare a amplificării stimulate. Ni se pare că lumina (de exemplu, de la o lampă) este continuă, dar de fapt este formată din mulți fotoni cu o lungime de undă aleatoare și o fază aleatorie. Aceasta duce la faptul că radiația generată de acești fotoni se va propaga în direcții diferite, drept urmare are o intensitate nesemnificativă care scade în spațiu, iar lumina este „albă”, adică. conține o varietate de valuri.La caracteristicile radiației laser pot fi atribuiteintensitate, directivitate, coerență și interval îngust de lungimi de undă.

1. Intensitate. Lumina de la o lampă obișnuită este împrăștiată pe o zonă mare a spațiului, iar intensitatea acesteia scade pe măsură ce se îndepărtează de sursa de radiație. Raza laser este atât de puternic focalizată încât un număr semnificativ de fotoni lovesc simultan un punct mic. Și din moment ce secțiunea transversală a fasciculului laser este foarte mică, în această zonăse concentrează multă energie. Astfel, chiar și o sursă de lumină nesemnificativă creează cea mai mare densitate de energie într-un volum mic de spațiu și, prin urmare,Raza laser are o intensitate mare.

2. Orientare. Direcționalitatea fasciculului laser este creată de un sistem optic, mai exact, de două oglinzi care formează un canal optic. Cel mai adesea, laserele au două oglinzi: complet reflectorizante și semitransparente, între care există o sursă de lumină și un mediu excitat. Raza laser trece prin mediul excitat al laserului, amplitudinea acestuia crește în timp ce menține radiația în fază, lovește o oglindă care reflectă complet și își schimbă direcția în sens opus. Fasciculul reflectat trece din nou prin mediul excitat, fiind amplificat în continuare. Apoi lovește o oglindă translucidă și, deoarece intensitatea fasciculului este încă nesemnificativă, este reflectată de oglinda translucidă, trece din nou prin mediul excitat și așa mai departe. Când fasciculul este suficient de amplificat și puterea sa devine mare, oglinda translucidă trece fasciculul spre exterior, după care poate parcurge distanțe considerabile fără pierderi mari de energie, deoarece fasciculele sunt practic paralele.

Caracteristicile radiației laser duc la faptul că fasciculul laser are un efect special asupra retinei ochiul uman. Toată energia fasciculului laser este focalizată într-un punct, în timp ce lumina dintr-o sursă convențională incoerentă afectează o zonă relativ mare a retinei. Prin urmare, o sursă de radiații laser cu o putere de zece miliwați poate duce la distrugerea retinei și la pierderea completă a vederii,în timp ce lumina de la o lampă cu o putere de o sută de wați (de o mie de ori mai puternică decât o sursă laser) este ușor tolerată de o persoană.

Laserele semiconductoare sunt utilizate în principal în tehnologia electronică modernă. Fluxul lor luminos poate fi comutat rapid la o frecvență înaltă fără întreruperea emisiei stimulate, ceea ce le face adecvate și deosebit de potrivite pentru utilizarea în dispozitive de comunicare, citire a informațiilor și imprimare. Toate aceste domenii de aplicare a laserului sunt caracterizate de rate ridicate de repetare a impulsurilor de lumină.

În principiu, laserele sunt utilizate în diferite ramuri ale activității umane: medicină, electronică, metalurgie, telecomunicații și armata. Fiecare domeniu de aplicare al laserului își lasă amprenta asupra caracteristicilor și parametrilor necesari emițătorilor laser. Deoarece caracteristicile fizice ale radiațiilor laser prezintă un risc de rănire a unei persoane de gravitate diferită, o varietate de agenții guvernamentale, autorități de certificare și control sanitar dezvoltă sisteme de clasificare și standarde de siguranță pentru lucrul cu lasere.

Cea mai cunoscută și mai des folosită este clasificarea constând din patru clase de siguranță ale sistemelor laser.

Clasa de siguranță I (lasere de putere ultra joasă). Laserele din această clasă sunt considerate complet sigure pentru oameni. Această clasă include laserele și sistemele cu laser care, în condiții de nicio expunere inerente unui dispozitiv laser dat, pot emite un flux luminos cu un nivel care depășește limitele de expunere pentru ochi, de ex. Sistemele laser de clasa I nu pot dăuna oamenilor. Această clasă include lasere cu putere mai mică de 0,39 mW. Dar merită să acordați atenție faptului că dispozitivele care folosesc lasere cu putere mai mare pot corespunde dispozitivelor din clasa de siguranță I. În acest caz, un laser mai periculos este plasat într-o carcasă de protecție, care este proiectată în așa fel încât radiația periculoasă să nu depășească în niciun caz această carcasă. Deci, de exemplu, dacă te uiți la manualul de utilizare sau specificații imprimante laser, puteti gasi referinta ca acest produs (imprimanta laser) este un dispozitiv de clasa I. Totodata, la descrierea caracteristicilor unitatii laser, se indica ca acest produs este conform cu clasa IIIB. Iată o contradicție care poate fi explicată destul de ușor. Laserul în sine este în grupa IIIB, iar întreaga unitate laser este în grupa I. Acest lucru este posibil deoarece laserul este situat în interiorul modulului și este acoperit cu diferite capace de blocare. Cu toate acestea, în timpul reparațiilor, capacele unității laser pot fi îndepărtate, expunând inginerul de service la un laser de clasă IIIB, care poate duce la anumite răni. Marea majoritate a dezvoltatorilor de dispozitive bazate pe laser își proiectează produsele în așa fel încât să aparțină clasei I. Dar în timpul reparațiilor, atunci când specialiștii care efectuează lucrări au acces direct la laser, întreaga securitate a sistemului este încălcată și dispozitivul poate fi atribuit în siguranță unui alt grup, mai periculos.

Clasa de siguranță II (lasere de putere mică). Laserele și sistemele laser din această clasă trebuie să genereze un fascicul laser vizibil care este prea luminos pentru a fi văzut (chiar dacă doar pentru o perioadă scurtă de timp). Nu este considerat periculos să arunci o privire directă către fascicul. Dacă un fascicul laser din această clasă intră în ochi, atunci prin închiderea rapidă a ochiului, poate fi evitată orice, chiar și cea mai mică deteriorare a vederii. Puterea laserului din această clasă este mai mică de 1 mW. De regulă, atunci când un fascicul laser intră în ochi, o persoană tinde instinctiv să închidă ochii, ceea ce, în cazul laserelor de clasa a II-a, va proteja împotriva rănilor. Cu toate acestea, dacă continuați să priviți în mod deliberat laserul, fasciculul de clasa de siguranță II poate provoca daune vizuale (de obicei temporare).

Aș dori să spun că majoritatea indicatoarelor laser vândute gratuit pe rafturile jucăriilor pentru copii aparțin laserelor din această clasă. Așa că merită să fii cu ochii pe copiii care se joacă cu jucării atât de departe de sigure.

Clasa de siguranță III (lasere de putere medie). Laserele și sistemele laser din această clasă pot emite orice lungime de undă, dar nu pot crea reflexii difuze periculoase (reflexii în mai multe direcții) decât dacă sunt focalizate sau observate pentru o lungă perioadă de timp într-o zonă limitată. Aceste lasere și sisteme laser nu sunt considerate inflamabile și nu prezintă un risc pentru pielea umană. Puterea laserelor de clasa III este mai mică de 0,5 W. Privind direct în fascicul este periculos

Clasa de siguranță III este împărțită în două subclase: IIIA IIIB. Subclasa IIIA include lasere și sisteme laser care, în condiții normale, nu reprezintă un pericol dacă sunt privite fără protecție doar pentru moment. Ele pot fi periculoase dacă sunt privite prin sisteme optice de focalizare. Subclasa IIIB include lasere și sisteme laser care pot provoca leziuni oculare dacă sunt privite direct în fascicul. Rănirea poate fi cauzată și de reflexia direcțională a fasciculului, de exemplu de la o oglindă. După cum am menționat mai sus, marea majoritate a laserelor pentru imprimante laser aparțin acestei clase de siguranță.

Clasa de siguranță IV (lasere de mare putere). Laserele din această clasă reprezintă un pericol direct pentru sănătatea umană, atât prin reflexia direcțională, cât și difuză a fasciculului. În plus, laserele din această clasă pot fi inflamabile și pot provoca arsuri pielii umane. Puterea laserelor din fiecare clasă este prezentată în tabelul final 1.

tabelul 1

Măsurile de siguranță includ semne de avertizare, măsuri de protecție și instruire privind siguranța laserului. Astfel de reglementări necesită semne de avertizare și etichete pe echipamentul în sine, ceea ce reprezintă un anumit pericol. Semnele de avertizare ar trebui, de asemenea, duplicate în documentația tehnică care descrie procedurile de reparare și reglare a sistemelor laser.

Manualele laser străine recomandă inginerilor de service să respecte următoarele reguli și reglementări.

1. Întreținerea echipamentelor care conțin un sistem laser trebuie efectuată numai de specialiști care au primit instruire în domeniul siguranței laserului.

2. Reparația și reglarea sistemului laser trebuie efectuate strict în conformitate cu procedurile date în documentație și în manualul de service.

3. În timpul funcționării, inginerul de service nu trebuie să dezactiveze diferitele dispozitive de blocare și protecții prevăzute de proiectarea aparatului.

4. Inginerul de service nu trebuie să folosească oglinzi, dispozitive optice și unelte cu suprafață reflectorizante în timpul lucrului.

5. Este recomandabil să efectuați toate lucrările de reparație (sau majoritatea acestora) cu dispozitivul oprit.

6. Nimeni nu ar trebui să privească direct în raza laser sau la un obiect care îl reflectă.

7. Inginerul de service nu trebuie să permită razei laser să iasă din dispozitivul reparat.

8. Inginerul de service trebuie să se asigure că nimeni nu se uită direct în fasciculul laser.

9. Dacă un reprezentant al organizației de service află că cineva ar fi putut fi expus la un laser (faz direct sau reflectat), atunci trebuie să informeze imediat conducerea organizației de service despre acest lucru. Totodată, șeful organizației va trebui să întocmească un protocol al incidentului, care să reflecte toate detaliile unei astfel de urgențe.

Orez. unu.

Semn de avertizare „PERICOL” (Pericol) (Fig. 1a) de culoare roșie indică faptul că fasciculul laser poate provoca leziuni ochiului dacă intră în ochi direct, prin instrumente optice sau prin reflexie. Semn de avertizare „ATENȚIE” (Atenție) (Fig. 1b) Culoarea galbena indică faptul că, dacă fasciculul laser intră în ochi, închiderea imediată a ochilor va proteja împotriva leziunilor ochilor. Majoritatea sistemelor laser au capacitatea de a regla puterea de ieșire a laserului. În acest caz, elementele de reglare (de obicei rezistențe variabile) sunt amplasate în așa fel încât să se poată face ajustări fără a îndepărta capacele unității laser. Acest lucru încearcă, de asemenea, să obțină o protecție mai mare pentru inginerul de service atunci când efectuează lucrări de întreținere.

În sezonul de catifea, problema bronzării sigure devine deosebit de relevantă, deoarece mulți oameni preferă să plece în vacanță. statiuni la mare exact in acest moment. Toată lumea știe că crema de protecție solară este cel mai necesar lucru în valiza unui turist, iar rafturile supermarketurilor, magazinelor de cosmetice și chiar farmaciilor sunt pline cu o varietate de spray-uri, uleiuri și creme solare. Cu toate acestea, un bronz sigur nu poate fi garantat decât printr-un produs selectat cu ajutorul unui specialist cu experiență. schema individuala protectie solara..

Un bronz frumos și sigur este o sarcină a unui cosmetician

În primul rând, fiecare persoană ar trebui să înțeleagă că nici cea mai eficientă protecție solară nu este o garanție de 100% a unui bronz sigur.

Indiferent cât de multă cremă sau ulei pune o persoană pe piele, aceasta nu poate preveni răul de la multe ore de expunere la razele ultraviolete arzătoare.

Prin urmare, putem vorbi despre bronzare sigură numai dacă pacientul respectă toate recomandările cosmeticienei, folosește remediul potrivit, dar în același timp, nu vă expune pielea la expunerea excesivă la lumina soarelui.

Bronzul sigur:

• proprietățile cremelor de protecție solară pentru bronzare în siguranță;
• ingredientele principale din cremele de protecție solară;
• 5 reguli importante bronzare frumos și sigur vara.

Proprietăți de protecție solară pentru bronzare în siguranță

Utilizarea cremelor de protecție solară pentru bronzarea în siguranță face posibilă reducerea intensității expunerii la lumina solară, dar nu eliminarea completă a acesteia. Razele ultraviolete sunt de două tipuri:

• razele de tip A sunt responsabile de întunecarea pielii, adică de bronzul în sine;
• Razele de tip B provoacă înroșirea pielii și durere.

Majoritatea cremelor de protecție solară protejează pielea de razele UVB și doar câteva reduc expunerea la razele UVA. Pe lângă bronzare, acestea din urmă sunt și Motivul principal degenerarea patologică a celulelor pielii. De aceea, bronzarea sigură presupune alegerea unei creme de protecție solară care reduce efectul ambelor tipuri de raze UV ​​asupra pielii.

Ingredientele cheie ale cremei solare

De asemenea, cosmeticienii ar trebui să fie conștienți de faptul că cremele de protecție solară pot conține substanțe chimice care absorb UV și agenți fizici care reflectă UV. Primele se numesc filtre, iar cele din urmă se numesc ecrane. Scuturile fizice includ oxid de zinc și dioxid de titan, care se îndepărtează cu ușurință de pe piele în câteva ore de la aplicarea cremei solare, așa că, dacă utilizați creme și uleiuri cu scuturi fizice, reaplicați după fiecare baie, contact piele pe cârpă sau la fiecare 2 ore. . Filtrele chimice sunt instabile după expunerea la lumina ultravioletă. Prin absorbția razelor solare, moleculele substanțe chimice după un timp, își schimbă structura și se pot transforma în radicali liberi periculoși pentru piele. Prin urmare, filtrele chimice în majoritatea cazurilor nu oferă un bronz sigur și nu sunt recomandate pentru utilizare pe plajă.

5 reguli importante pentru un bronz frumos și sigur vara

Mai există câteva reguli pentru bronzarea în siguranță pe care cosmeticianul ar trebui să le discute cu pacientul său înainte de începerea sezonului de plajă:

• Nu este recomandat să folosiți creme de protecție solară sub formă de spray-uri, deoarece acestea pot pătrunde Căile aeriene, provocând daune lor și reacții alergice;
• în timpul expunerii la soare, nu utilizați produse cosmetice cu retinoizi și acizi hidroxil - acest lucru crește sensibilitatea pielii și îi reduce protecția;
• utilizarea produselor pe bază de uleiuri vegetale și de piatră concomitent cu creme de protecție solară pe bază de ecrane fizice reduce eficacitatea acestora din urmă;
• Cremele de protecție solară respingătoare sunt mai slabe decât cele obișnuite și nu pot oferi un bronz sigur, la fel ca produsele cu un SPF mai mic de 15;
• Cea mai bună opțiune pentru o protecție eficientă a pielii este crema solară cu un nivel SPF 50, care trebuie reaplicată în mod regulat.

Un bronz frumos, uniform și, cel mai important, sigur este o întreagă știință pe care fiecare specialist în medicină estetică ar trebui să o stăpânească.

Petele urâte de pe pielea pacientului după o odihnă sunt pete pe reputația unui cosmetolog ..

Arma pentru joc este echipată cu un emițător în infraroșu. (In poza este realizat sub forma de amortizor).

Acest pistol trage raze laser în intervalul sigur de infraroșu. Fasciculul este cam același ca de la telecomandă la televizor, doar că mai îngust. Și, din păcate, la fel de invizibil. Pentru a spori efectul realismului, arma emite sunete și fulgerări în zona emițătorului. După cum știți, odată cu distanța, fasciculul tinde să se extindă, iar punctul de lumină acoperă deja aproape complet inamicul, dar precizia nu va crește - cifra inamicului scade și ea odată cu distanța și este mai dificil să-l țintiți cu precizie.

Totul a fost despre laser, voi spune câteva cuvinte despre receptor. Nu, nu, nu este un guler.

În eticheta laser non-Arena, receptoarele IR sunt atașate la cap. Da, da, la toate distanțele scurte (până la 50 de metri) pentru a lovi inamicul, trebuie să țintiți doar capul.

În general, Laser Tag este ideal pentru a juca în zone naturale, semnalul infraroșu nu suferă de interferențe de la lămpi, motoare electrice, perii de pornire și alte dispozitive electrice, ploaia și zăpada au un efect foarte mic asupra gradului de trecere a semnalului (reduceți ușor raza de acțiune) .

Situația este mai gravă cu ramuri și frunze, dar de regulă semnalul tot trece. Aici se va aplica o regulă simplă: dacă vezi optic (cu ochii tăi) receptorul inamicului, atunci fasciculul împușcăturii va ajunge la el. În cea mai mare parte, interferența apare la raza maximă de tragere a armei (mai aproape de 200 de metri), așa că ceva în jur de 120 de metri se numește raza de acțiune garantată.

De regulă, bătălia se duce la o distanță și mai mică, pentru că este mai nesăbuită și mai interesantă.

LaserTag și-a început cariera nu ca un joc, ci ca un mijloc de a antrena luptători obișnuiți din armată în condiții cât mai apropiate de luptă. Și este folosit în această calitate până astăzi de multe armate. Majoritatea armele sunt executate în cea mai identică formă reală (inclusiv greutatea). Numărul de focuri fără reîncărcare coincide cu numărul din magazinul real, iar reîncărcarea în sine este plasată fie pe butonul din zona depozitului de arme, fie pe obturator. Armele ușoare (în funcție de greutate) sunt, de asemenea, produse de producători pentru a face jocul mai confortabil pentru fete și copii.

Este sigur?

Eticheta laser a fost dezvoltată de mult timp și este sigură pentru oameni. Dar vreau să vă spun că pericolul potențial al radiațiilor IR există. Efectul nociv al razelor infraroșii se poate manifesta asupra organelor vizuale sub forma unui efect termic. Dacă trebuie să privim mult timp la soare sau la obiecte strălucitoare, atunci îngustăm în mod reflex pupila și privim în altă parte, dar în acest caz, vă reamintesc că radiația IR este invizibilă, iar reflexele noastre nu vor funcționa.

Pentru siguranța umană, este necesar să se calculeze un astfel de efect al căldurii asupra retinei ochiului, care, chiar și cu expunerea permanentă, nu este capabilă să dăuneze sănătății umane. Prin urmare, frecvența fotografiilor din coadă a fost limitată (3 fotografii/sec) și durata semnalului infraroșu a fost scurtată pe cât posibil, la minimum pe care echipamentul receptor îl poate percepe (16ms). Apropo, acest lucru a avut un efect pozitiv asupra consumului de baterii AA.

Un joc frumos tuturor.

P.S. și un strop de umor.

Când laserele au început să apară pentru prima dată în laboratoare, atât dispozitivele în sine, cât și aplicațiile lor erau atât de speciale încât problema siguranței lucrului cu emițători laser a stat în fața unui cerc foarte restrâns de cercetători și ingineri și nu a făcut obiectul unei discuții generale. Acum că utilizarea laserelor în laboratoarele științifice și în întreprinderile industriale a devenit obișnuită, iar utilizarea laserelor în viața de zi cu zi s-a extins semnificativ, cercetătorii trebuie pur și simplu să abordeze problema siguranței lucrului cu aceste dispozitive. Laserele au devenit o parte integrantă a multor metode moderne microscopia optică și, ca parte a complexului sisteme optice, acestea pot reprezenta o amenințare serioasă dacă nu sunt respectate măsurile de siguranță.

Fig.1. Anatomia ochiului uman

Cele două pericole principale atunci când lucrați cu surse laser sunt expunerea la raza laser și șocul electric asociat cu tensiuni înalte în laser în sine și în sursa de alimentare. Deși decesele datorate expunerii la fascicul laser sunt necunoscute, există mai multe exemple decese contactul cu componentele laser de înaltă tensiune. Fasciculele de putere suficient de mare pot provoca arsuri ale pielii sau, în unele cazuri, pot provoca incendiu sau deteriorarea oricăror materiale, dar principalul pericol al unui fascicul laser este posibilitatea de deteriorare a ochilor, care sunt organele cele mai sensibile la lumină. Multe organizații guvernamentale și alte organizații au dezvoltat standarde de siguranță pentru lucrul cu lasere; Unele dintre ele sunt obligatorii, iar altele sunt consultative. Majoritatea standardelor de siguranță cerute de lege se aplică producătorilor de lasere, deși utilizatorul final ar trebui să aibă cel mai mare interes în funcționarea în siguranță - prevenind posibile răniri sau chiar deces.

Afectarea ochiului poate fi instantanee, așa că pentru a minimiza riscul, trebuie luate măsuri de precauție din timp, deoarece poate fi prea târziu în ultimul moment. Radiația laser este similară cu lumina soarelui prin faptul că lovește și ochiul în fascicule paralele care sunt focalizate foarte eficient asupra retinei, mucoasa interioară a ochiului care este sensibilă la lumină. Figura 1 prezintă generalul structura anatomică al ochiului uman, evidențiind structurile care sunt deosebit de sensibile la radiații intense. Potențialul pericol pentru ochi depinde de lungimea de undă a radiației laser, de intensitatea fasciculului, de distanța de la emițător la ochi și de puterea laserului (atât puterea medie în timpul generării continue a impulsurilor, cât și puterea de vârf în timpul radiației pulsate). Lungimea de undă este foarte mare importanță, deoarece numai radiațiile în intervalul de aproximativ 400 până la 1400 de nanometri pot pătrunde în ochi și pot deteriora semnificativ retina. Lumina din domeniul UV apropiat poate deteriora straturile apropiate de suprafața ochiului și poate duce la dezvoltarea cataractei, în special la tinerii al căror țesut ocular este mai transparent la aceste lungimi de undă de lumină. Lumina infraroșie apropiată poate deteriora și suprafața ochiului, deși cu un prag de deteriorare mai mare (rezistența la radiații) decât ultravioletele.

Răspunsul ochiului uman la diferite lungimi de undă nu este același și acest lucru determină, împreună cu alți factori descriși mai jos, potențiala vătămare a ochiului. Impactul laserelor pulsate este diferit de cel al laserelor cu undă continuă. În practică, laserele care funcționează în modul pulsat sunt mai puternice, iar un impuls de o singură microsecundă de putere suficientă poate provoca daune grave atunci când lovește ochiul, în timp ce radiațiile continue mai puțin puternice pot deteriora ochiul doar la expunere prelungită. Regiunea spectrală de o importanță deosebită este intervalul periculos retinian între 400 (violet) și 1400 nanometri (infraroșu apropiat), incluzând întreaga regiune vizibilă a spectrului electromagnetic. Pericolul de deteriorare de către lumina a acestor lungimi de undă este crescut de posibilitatea de focalizare a ochiului, atunci când lumina direcțională este colectată de ochi pe retină într-un loc mic, cu foarte concentrație mare putere pe unitate de suprafață.

Clasificarea laserelor

Printre numeroasele standarde de siguranță dezvoltate pentru lucrul cu lasere, atât de guvern, cât și de alte organizații, seria Z136 de standarde adoptate de Institutul Național American de Standarde (ANSI) sunt fundamentale în Statele Unite. Standardele de siguranță a laserului ANSI Z136 stau la baza reglementărilor tehnice aprobate de Administrația pentru Securitate și Sănătate în Muncă (OSHA) utilizate pentru a evalua riscurile lucrului cu lasere. În plus, ele reprezintă punctul de plecare pentru reglementările tehnice adoptate în multe state. Toate produsele laser vândute în SUA începând cu 1976 trebuie să fie clasificate conform acestor standarde și certificate ca îndeplinesc cerințele de siguranță pentru clasa lor. Rezultatele cercetării și înțelegerea dobândită prin experiență cu privire la pericolul potențial al luminii solare și al altor surse de radiații au condus la stabilirea unui doză sigură iradiere pentru majoritatea tipurilor de radiații laser. Pentru a simplifica procedurile de siguranță în vederea prevenirii accidentelor, a fost dezvoltat un sistem de categorii de siguranță laser pe baza limitei de expunere stabilite și a experienței acumulate de-a lungul anilor de utilizare a laserelor. Producătorul de laser este obligat să își certifice produsele laser pentru conformitatea cu cerințele uneia dintre categoriile sau clasele de risc și să marcheze emițătorii în consecință. Lista de mai jos descrie pe scurt cele patru categorii principale de lasere. Trebuie subliniat că această prezentare este scurtă și nu reflectă lista completa cerințe pentru categoriile de lasere în funcție de gradul de pericol al acestora.

• Clasa I Laserele din această clasă sunt sigure conform idei moderne, pentru orice radiație posibilă, cu designul lor. Dispozitivele cu putere redusă (0,4 miliwați la lungimi de undă vizibile) care utilizează această clasă de lasere includ imprimante laser, CD playere și echipamente de imagistică. Nu este permis ca radiațiile emise de aceștia să depășească nivelul maxim admisibil de expunere a ochiului. Laserele mai periculoase pot fi incluse în clasa I, dar nu trebuie lăsată nicio radiație dăunătoare să pătrundă în exterior în timpul funcționării sau întreținerii dispozitivului (dar nu neapărat în timpul service-ului sau reparației). Nu există măsuri speciale de siguranță pentru utilizarea acestei clase de lasere.

• Clasa IA este o denumire specială pentru lasere, cu o zonă specială de aplicare în care este puțin probabil ca fasciculul laser să lovească ochii, cum ar fi scanerele laser din supermarketuri. Pentru ei, este permisă o putere mai mare decât pentru laserele de clasa I (nu mai mult de 4 miliwați), dar limita pentru durata de radiație a laserelor de clasa I nu trebuie să depășească 1000 de secunde.

• Clasa II sunt lasere de putere redusă care generează radiații vizibile. Luminozitatea fasciculului trebuie să fie astfel încât să prevină iradierea suficient de lungă a ochiului și posibilitatea de deteriorare a retinei. Puterea de radiație admisă a acestor lasere nu depășește 1 miliwatt, care este sub limita maximă admisă de expunere pentru un impuls instantaneu de 0,25 secunde sau mai puțin. Se crede că reflexul natural de clipire al ochiului la lumina acestei străluciri ar trebui să protejeze ochii, dar orice observare intenționată pentru o perioadă lungă de timp poate fi dăunătoare. Laserele din această clasă includ lasere demonstrative în sălile de antrenament, pointere laser și diverse telemetru.

• Clasa IIIA sunt dispozitive laser cu impulsuri continue de putere medie (1-5 miliwați) care sunt utilizate în aceleași aplicații ca și laserele din clasa II, inclusiv scanere și pointere. Sunt considerate sigure dacă radiația laser intră instantaneu în ochi (mai puțin de 0,25 secunde), dar radiația directă a ochilor sau vizualizarea prin optica de mărire nu este permisă.

• Clasa IIIB sunt lasere de putere medie (generare continuă de radiații cu o putere de 5–500 miliwați sau 10 J pe centimetru pătrat în laserele cu impulsuri). Nu sunt sigure pentru contactul direct cu ochii sau reflexia speculară. Precauții speciale sunt descrise în standardele de siguranță pentru această clasă de lasere. Instrumentele spectrale, microscoapele confocale, aparatele de prezentare cu laser sunt exemple de acest tip de lasere.

• Laserele de clasa IV sunt lasere de mare putere, care depășesc cele ale dispozitivelor de clasă IIIB și necesită cele mai stricte controale de siguranță în utilizarea lor. Atât fasciculele directe, cât și cele difuze ale acestui laser sunt periculoase pentru ochi și piele și pot aprinde materialul pe care cad (în funcție de material). Cele mai multe leziuni oculare sunt cauzate de lumina reflectată de laserele de clasa IV, astfel încât toate suprafețele reflectorizante trebuie să fie ținute departe de calea fasciculului și trebuie să purtați ochelari de protecție corespunzători în orice moment în timpul utilizării acestor lasere. Laserele din această categorie sunt utilizate în chirurgie, la efectuarea operațiunilor de tăiere, găurire, microprelucrare și sudare.

Deși standardele ANSI Z136 clasifică în prezent laserele în clasele I până la IV, este probabil ca următoarea revizuire a standardelor ANSI să adopte o nouă clasificare de siguranță a laserului pentru a-l aduce mai în conformitate cu standardele internaționale, cum ar fi cele adoptate de Comisia Electrotehnică Internațională ( IEC) și cele deja aprobate de FDA Produse alimentareși medicamente în Statele Unite. Schimbările în standarde sunt în primul rând ca răspuns la omniprezența dispozitivelor, cum ar fi pointerii laser și altele asemenea, care sunt utilizate în mod obișnuit de persoane care nu sunt familiarizate cu siguranța laserului. Aceste modificări vor încerca, de asemenea, să ia în considerare caracteristicile speciale ale surselor de divergență a fasciculului înalt, cum ar fi diodele laser. Aceste schimbări sunt minore și, în general, ținând cont de cunoștințele și experiența acumulate, continuă cursul de slăbire a standardelor conservatoare dezvoltate în anii 1970.

Fig.2. Caracteristicile de transmisie ale ochiului uman

Noua clasificare reține cele patru clase principale de laser de la 1 la 4, dar înmoaie cerințele din clasele 1, 2 și 3 și introduce subcategorii speciale în ele: 1M, 2M și 3R. Pe scurt, noile categorii pot fi descrise după cum urmează: Clasa 1M include lasere care nu sunt capabile să provoace vătămări, cu excepția contactului vizual prin instrumente optice. Laserele din clasa 2M emit lumină vizibilă și sunt sigure atunci când nu sunt privite prin instrumente optice și când timpul de contact vizual este mai mic de 0,25 secunde. Acesta este timpul necesar pentru ca răspunsul natural la lumina puternică și reflexul clipit să protejeze retina de deteriorare. Clasa 3R include lasere care se apropie de categoria periculoase dacă radiația laser lovește direct ochiul. Pot avea o putere de ieșire de până la cinci ori mai mare decât a laserelor de clasa 1 și 2. măsuri suplimentare pentru a preveni expunerea directă la radiații, în special pentru spectrul invizibil.

Pericol potențial pentru ochi

Este de remarcat faptul că un avertisment general pentru majoritatea categoriilor de lasere este interzicerea de a privi fasciculul laser prin orice optică de mărire. Principalul pericol pe care îl prezintă laserele pentru ochiul uman rezultă din faptul că ochiul însuși este un dispozitiv optic de focalizare extrem de precis și eficient pentru lumina într-un anumit interval. Combinarea laserelor cu optica microscopului nu face decât să mărească potențialul de deteriorare a ochilor de la radiația laser. Există de obicei multe lasere în laboratoarele optice, atât încorporate în alte sisteme, cum ar fi microscoape fluorescente, cât și ca surse de lumină montate pe bancuri optice deschise. Principalul pericol reprezentat de aceste lasere „deschise” este posibilitatea contactului vizual cu fascicule orizontale împrăștiate la înălțimea mesei, fascicule reflectate din planul mesei, componente optice și suprafețe reflectorizante externe, cum ar fi catarame de curele, ceasuri, bijuterii și orice alte suprafețe reflectorizante. în camera. O fracțiune de secundă de expunere chiar și la o doză mică de radiații reflectate poate fi suficientă pentru a provoca leziuni oculare și pierderea temporară a vederii.

Probabilitatea de deteriorare a diferitelor structuri ale ochiului prin radiația laser depinde de tipul acestor structuri. Dacă corneea, cristalinul sau retina vor fi deteriorate depinde de caracteristicile de absorbție ale diferitelor țesuturi oculare, precum și de lungimea de undă și intensitatea radiației laser. Lungimea de undă a radiației care intră în retină, suprafața interioară a ochiului, este determinată de caracteristicile totale de transmisie ale ochiului. Figura 2 arată dependența transmisiei ochiului de lungimea de undă a radiației în domeniul spectral corespunzător. Retina, cristalinul și corpul vitros al ochiului radiatie electromagneticaîn intervalul de aproximativ 400 până la 1400 nanometri, numit interval de focalizare oculară. Lumina acestui interval este focalizată pe retină - o suprafață sensibilă, de unde semnalele intră în creier prin nervul optic. Când privim direct la o sursă punctiformă de lumină (care este exact ceea ce se întâmplă atunci când un fascicul colimat de raze laser lovește direct ochiul), pe retină se formează un punct focal dintr-o zonă mică, cu o densitate mare de energie, care cel mai mult. poate duce la deteriorarea ochiului. Ne expunem, într-o oarecare măsură, aceluiași pericol când privim direct la soare, doar că în cazul laserelor, acesta este și mai mare.

Câștigul optic al unui ochi uman nestresat atunci când este lovit de un fascicul de raze colimate, care este exprimat ca raportul dintre aria pupilei și aria imaginii (focalizate) pe retină, este de aproximativ 100.000. Aceasta corespunde unei creșteri a iradierii (densitatea fluxului de radiație) atunci când lumina trece de la cornee la retină de cinci ori. Luând în considerare aberația din sistemul cristalin-cornee și difracția de pe iris, un ochi normal este capabil să focalizeze un punct de 20 de micrometri pe retină. O astfel de eficiență a ochiului duce la faptul că chiar și un fascicul laser de putere mică, dacă intră în ochi, poate fi focalizat pe retină și poate arde aproape instantaneu o gaură în ea, dăunând fără speranță nervii optici. Puterea aparent scăzută a laserelor poate fi foarte înșelătoare, având în vedere gradul periculos de concentrare a energiei radiației în timpul focalizării fasciculului. În cazul contactului direct cu ochii unui fascicul laser cu o putere de 1 miliwatt, iradierea retinei este de 100 wați pe centimetru pătrat. Pentru comparație, densitatea fluxului razele de soare, când priviți direct la soare, este egal cu 10 wați pe centimetru pătrat.

Figura 3 compară capacitatea ochiului de a focaliza lumina din două surse: lumina dintr-o sursă extinsă, cum ar fi o lampă obișnuită din sticlă mată și un fascicul laser foarte colimat, care este foarte aproape de lumina dintr-o sursă punctuală. Datorită naturii diferite a surselor de lumină, densitatea fluxului pe retină de la un fascicul laser focalizat de 1 miliwatt poate fi de un milion de ori mai mare decât de la un bec obișnuit de 100 de wați. Dacă presupunem că un fascicul laser cu o distribuție Gaussiană ideală a intensității radiației pe secțiunea transversală este incident pe un ochi fără aberații în unghi drept, atunci dimensiunea spotului limitată de limita de difracție poate fi de până la 2 microni. Pentru o sursă extinsă, această dimensiune va fi de ordinul a câteva sute de microni. În acest caz, densitatea fluxului (intensitatea radiației) pe retină, așa cum se arată în Figura 3, este de aproximativ 10 (E8) și, respectiv, 10 (E2) wați pe centimetru pătrat.

Poate părea că o pată arsă pe retină, chiar și de 20 de micrometri, nu va duce la o deteriorare semnificativă a vederii, deoarece retina conține milioane de conuri (celule vizuale). Cu toate acestea, leziunile retiniene sunt de obicei mai mari decât punctul focal original din cauza efectelor termice și acustice secundare; iar în funcție de locație, chiar și o afectare foarte mică a retinei poate duce la deficiențe vizuale semnificative. În cel mai rău caz, atunci când ochiul este complet relaxat (focalizat la infinit), iar fasciculul laser este incident pe el în unghi drept sau reflectat specular, fasciculul este focalizat pe retină în cel mai mic punct. Dacă apar leziuni la joncțiunea nervului optic cu ochiul, rezultatul poate fi pierdere totală viziune. O arsură a retinei apare cel mai adesea în zona vederii centrale, macula lutea (pata galbenă), care măsoară aproximativ 2,0 milimetri pe orizontală și 0,8 milimetri pe verticală. Partea centrală a spotului, numită fovea centralis (fovea centrală), are doar 150 de micrometri în diametru, dar este cea care oferă acuitatea vizuală și percepția culorii. Zonele retinei din afara acestei zone minuscule percep lumina și detectează mișcarea, adică formează viziunea periferică, dar nu participă la detalii distinctive. Prin urmare, deteriorarea foveei, deși ocupă doar 3-4% din suprafața retinei, poate duce la pierderea ireversibilă a acuității vizuale.

Fig.3. Densitatea radiației care intră pe retină dintr-o sursă extinsă și punctiformă

Gama de lungimi de undă care ajunge la retină acoperă întregul spectru vizibil de la albastru (400 nanometri) la roșu (700 nanometri), precum și regiunea infraroșu apropiat a spectrului de la 700 la 1400 nanometri (IR-A). Deoarece retina nu este sensibilă la radiațiile din afara spectrului vizibil, atunci când este iradiată cu unde infraroșii apropiate, nu apar senzații în ochi, ceea ce face ca laserele care funcționează în acest interval sunt mult mai periculoase pentru ochi. Deși invizibil, fasciculul este totuși focalizat pe retină. După cum sa discutat mai sus, datorită puterii efective de focalizare a ochiului, cantități relativ mici de radiații laser pot deteriora retina și uneori pot duce la probleme grave de vedere. Radiația laserelor pulsate are o intensitate mare, iar atunci când este focalizată pe retină, poate provoca o hemoragie ascuțită, iar zona afectată poate fi mult mai mare decât punctul focal. Zonele afectate ale retinei nu se vindecă și de obicei nu se recuperează.

Datorită altor componente ale ochiului, în principal corneea și cristalinul, radiația absorbită de retină este limitată la domeniul de focalizare al ochiului, care poate fi numit și o zonă periculoasă pentru retină. În procesul de absorbție, se produce deteriorări și structurilor absorbante în sine. Cu toate acestea, doar țesutul care absoarbe radiațiile și țesuturile direct adiacente acestuia suferă. În majoritatea exemplelor de expunere la lungimi de undă în afara intervalului de 400 până la 1400 nanometri, efectele au fost de scurtă durată. Corneea se comportă ca pielea, în sensul că se reînnoiește constant și doar leziunile cicatrici foarte severe pot afecta performanța vederii. Cea mai gravă afectare a corneei provoacă radiații IR și UV departe.

Datorită puterii mari de focalizare a ochiului, expunerea chiar și la un fascicul laser coerent relativ slab poate provoca daune ireparabile. Prin urmare, atunci când se folosește un laser puternic, reflexia speculară (care menține un fascicul coerent) chiar și a câtorva procente din fluxul de radiație pentru o fracțiune de secundă poate provoca leziuni ochiului. În schimb, atunci când fasciculul laser este reflectat de pe o suprafață rugoasă sau chiar de particulele de praf din aer, radiația este împrăștiată, iar radiația reflectată difuz pătrunde în ochi la un unghi mare. Când energia fluxului de lumină este distribuită pe o zonă mai mare, lumina reflectată capătă proprietățile unei surse extinse și creează o imagine pe retină. dimensiune mai mare, în comparație cu un punct focal concentrat dintr-o sursă punctuală (vezi Figura 3). Difuzia fasciculului reduce astfel șansa de deteriorare a ochiului, nu numai prin creșterea dimensiunii sursei și scăderea densității fluxului luminos, ci și prin decoerarea fasciculului.

Tabelul 1. Efectele biologice ale radiațiilor laser

Potențialele leziuni ale ochilor pot fi clasificate în funcție de lungimea de undă a radiației laser și în funcție de structurile ochiului care pot fi deteriorate. În același timp, cel mai mult impact puternic apare pe retină, iar cea mai periculoasă gamă este regiunile vizibile și aproape de infraroșu ale spectrului. În funcție de cantitatea de energie absorbită, sunt posibile arsuri termice, leziuni ale undelor acustice sau modificări fotochimice. Efectele biologice ale radiațiilor la diferite lungimi de undă asupra țesuturilor oculare sunt descrise pe scurt mai jos și enumerate în Tabelul 1.

UV-B și C

UV-A

Lumină vizibilă și infraroșu-A

Infraroșu-B și Infraroșu-C

În general, radiația laser în intervalele ultraviolete și infraroșu îndepărtat este absorbită de cornee și cristalin, iar efectul acesteia depinde de intensitatea și durata expunerii. La intensitate mare, apare imediat o arsură termică, iar radiațiile slabe pot provoca dezvoltarea ulterioară a cataractei. Conjunctiva poate fi afectată și de laser

iradierea, deși afectarea conjunctivei și a corneei apare de obicei atunci când sunt expuse la lumină cu o putere mai mare decât deteriorarea retinei. Ca urmare, deoarece deteriorarea retinei duce la consecințe imediate mai grave, riscul de deteriorare a corneei este luat în considerare numai atunci când se lucrează cu lasere la lungimi de undă care nu ajung în retină (în esență infraroșu îndepărtat și UV).

Tipuri de leziuni ale pielii

Leziunile cutanate cauzate de expunerea la laser sunt, în general, considerate mai puțin importante decât posibilitatea rănirii ochiului; deși odată cu proliferarea sistemelor laser de mare putere, în special a emițătorilor de ultraviolete, pielea neprotejată poate fi expusă la radiații extrem de periculoase din sistemele incomplet închise. Fiind organul corpului cu cea mai mare suprafață, pielea este cel mai expusă riscului de expunere la radiații, dar în același timp protejează eficient majoritatea celorlalte organe (cu excepția ochilor) de aceasta. Este important să rețineți că multe lasere sunt concepute pentru a prelucra materiale (cum ar fi tăierea sau găurirea) care sunt mult mai puternice decât pielea, deși astfel de lasere nu sunt utilizate în mod obișnuit în microscopie. Mâinile și capul sunt acele părți ale corpului care sunt cel mai adesea expuse la iradierea accidentală cu un fascicul laser în timpul alinierii și a altor operațiuni cu echipament; iar un fascicul de intensitate suficientă poate provoca arsuri termice, daune de natură fotochimică și șoc (acustic).

Cea mai mare deteriorare a pielii se produce din cauza densității mari de radiație a fasciculului laser, iar lungimea de undă a acestuia determină într-o oarecare măsură adâncimea de penetrare și natura daunelor. Undele în intervalul 300–3000 nanometri au cea mai mare adâncime de penetrare, atingând un maxim în spectrul infraroșu A la o lungime de 1000 nanometri. Trebuie luate măsuri de precauție corespunzătoare atunci când lucrați cu lasere care sunt potențial dăunătoare pentru piele, cum ar fi purtarea de îmbrăcăminte cu mâneci lungi și mănuși din material ignifug. În multe cazuri, procedurile de aliniere pot fi efectuate folosind lasere de putere mai mică decât sunt necesare pentru examinarea în sine.

Soc electric

Pericolele electrice asociate cu componentele electrice laser și sursele de alimentare sunt aceleași pentru aproape toate tipurile de lasere și nu necesită specificații în funcție de categoria sau configurația laserului. Toate laserele din principalele categorii funcționale (gaze, stare solidă, lasere colorante, semiconductori), cu excepția semiconductorilor, necesită tensiune înaltă și adesea curent mare pentru a genera un fascicul laser. Diferența constă doar în locul în care se aplică tensiunea înaltă - direct la rezonatorul laserului însuși, la lampa pompei sau la laserul pompei, deoarece, cu toate acestea, nu este niciodată prezent în sistemul în sine. Mai ales periculoase sunt laserele care rețin tensiune înaltă în condensatoare sau alte componente după ce sunt oprite. Acest lucru este valabil mai ales pentru laserele cu impulsuri, care nu trebuie uitate atunci când, dintr-un motiv oarecare, este necesar să le scoateți carcasa. Trebuie reținut întotdeauna că există riscul de șoc electric, dacă nu se specifică în mod clar altfel. Multe lasere au nevoie de tensiune înaltă doar înainte de a începe să genereze radiații, după care funcționează la tensiunea obișnuită pentru dispozitivele de uz casnic. Dar aceasta nu poate fi o scuză pentru a nu respecta regulile de siguranță atunci când lucrați cu orice dispozitiv electric.

Cerințe speciale și măsuri de siguranță atunci când lucrați cu lasere cu microscop

Multe lasere de laborator au aceleași proprietăți ca și laserele industriale de mare putere și pot necesita o ecranare specială pentru a proteja operatorul de raza laser. Lungimile de undă de ieșire pentru cele mai frecvent utilizate lasere sunt prezentate în Tabelul 2. În situațiile de lucru în care posibilitatea contactului vizual cu fasciculul laser nu poate fi exclusă în mod absolut, trebuie să purtați ochelari de protecție. Este important ca acești ochelari să blocheze lumina la lungimea de undă a laserului, dar să lase restul luminii să treacă pentru a asigura o vizibilitate adecvată. Potrivirea filtrelor cu laserul utilizat este esențială, deoarece nu există ochelari de protecție universali pentru toate laserele sau pentru toate lungimile de undă ale unui laser cu mai multe lungimi de undă. Deoarece fasciculul laser poate intra în ochi din orice unghi, direct sau reflectat de suprafețe, ochelarii trebuie să blocheze toate direcțiile posibile.

Orez. 4. Semne de avertizare cu laser

Laserul cu titan-safir (denumit în mod obișnuit ca laser Ti:safir) este un exemplu versatil de laser cu stare solidă cu tranziție vibrațională reglabil. Laserele de acest tip necesită pompare optică de către o lampă pompă încorporată sau un alt laser, intern sau extern celui principal. Datorită varietății de configurații ale sistemelor laser Ti: safir, nu este posibil să le oferim un singur set de reguli de siguranță. Aceste lasere pot funcționa atât în ​​mod continuu, cât și în impulsuri, iar în funcție de sistemul optic de pompare, cerințele de siguranță electrică pentru ele pot varia semnificativ. Lungimea de undă reglabilă a laserelor cu titan-safir este de obicei în intervalul de la 700 la 1000 de nanometri, astfel încât măsurile de siguranță standard pentru laserele care funcționează la lungimi de undă retiniene (mai puțin de 1400 de nanometri) trebuie urmate atunci când lucrați cu acestea. Deoarece lungimea de undă a radiației variază, trebuie folosiți ochelari de protecție. Utilizatorul trebuie să se asigure că orice dispozitiv de blocare cu laser este adecvat pentru lungimile de undă ale lungimii de undă emise. Un puls scurt și puternic atunci când lucrați în modul pulsat poate provoca leziuni ireparabile ale ochiului, așa că trebuie luate toate măsurile de precauție pentru a lovi fasciculul în orice direcție, atât directă, cât și periferică.

Este important să rețineți că, în unele configurații cu laser Ti:sapphire, lumina rătăcită de la laserul pompei poate fi mai periculoasă decât fasciculul laser principal și, dacă există vreo șansă ca această lumină să intre în zona de lucru, protecția ochilor ar trebui să fie utilizat pe lungimea de undă corespunzătoare. Dacă laserul cu pompă este separat de laserul vibronic, pot fi necesare măsuri de precauție suplimentare pentru a se asigura că nu este emisă lumină parazită atunci când cele două lasere sunt cuplate. În sistemele pompate de lămpi bliț, tensiunea înaltă aplicată acestora poate fi reținută ca încărcare a condensatorului chiar și după ce sistemul este oprit. Acest lucru trebuie reținut pentru a evita șocurile electrice în timpul întreținerii. Radiația în infraroșu apropiat emisă de acest tip de laser poate fi deosebit de periculoasă deoarece, deși fasciculul este invizibil sau abia vizibil la marginea intervalului de aproximativ 700 de nanometri, o cantitate mare de lumină infraroșie este focalizată pe retină.

Dopajul cu crom a diferitelor materiale solide s-a dovedit a fi foarte promițător pentru dezvoltarea de noi lasere vibronice reglabile (bazate pe tranziții vibraționale). Pe măsură ce acestea devin mai frecvente, trebuie luate în considerare măsurile de siguranță specifice fiecărui tip de aceste lasere. Fluorura de stronțiu-litiu-aluminiu dopată cu crom (Cr:LiSAF) s-a dovedit promițătoare ca mediu laser pompat cu diode și este utilizată în unele aplicații de microscopie multifotonă în locul laserelor Ti:safir. La lungimi de undă în infraroșu reglabile, măsurile de precauție sunt similare cu cele aplicabile atunci când se utilizează un laser Ti:safir. Cu toate acestea, deoarece laserele dopate cu crom sunt relativ recente, trebuie să știți că filtrele și ochelarii de protecție ar putea să nu fie potrivite pentru lungimile de undă ale acestor lasere.

Laserele cu ioni de argon și mai puțin obișnuite cu ioni de krypton emit la multe lungimi de undă și sunt utilizate pe scară largă în cercetarea optică și în tehnici precum microscopia confocală. Laserele cu argon sunt, în general, clasificate Clasa IIIB și Clasa IV conform standardelor de siguranță ANSI, așa că trebuie evitată expunerea directă la fasciculul laser. Fasciculele albastru-verde ale fasciculului laser cu ioni de argon extrem de coerente pot ajunge la retină, provocând daune ireparabile. Trebuie folosiți ochelari de protecție cu absorbție puternică la lungimile de undă principale. Laserele cu ioni krypton emit la lungimi de undă ceva mai mari decât laserele cu argon, iar puterea lor este de obicei mai mică, în parte pentru că emit la multe lungimi de undă vizibile care sunt distribuite pe scară largă pe tot spectrul. Distribuția largă a undelor emise pe spectru reprezintă o problemă la crearea ochelarilor de protecție, deoarece, prin blocarea luminii întregii game emise, aceștia absorb aproape toată lumina vizibilă, ceea ce le va face practic inutilizabile. Prin urmare, atunci când lucrați cu lasere cu ioni de krypton, este necesară o atenție specială pentru a evita intrarea radiației lor cu mai multe frecvențe în ochi. Laserele cu argon-cripton au devenit populare în microscopia cu fluorescență pentru observarea probelor cu fluorofori multipli, unde este necesară o ieșire stabilă la lungimi de undă multiple; lovirea pe retină a oricărei radiații din acest interval ar trebui exclusă. În plus, aceste lasere cu descărcare în gaz emit lumină ultravioletă, care este bine absorbită de lentilă; și deoarece efectul radiației continue în acest interval este puțin înțeles, este necesar să se poarte ochelari de protecție care absorb radiațiile ultraviolete. Laserul cu ioni krypton emite la mai multe lungimi de undă în domeniul infraroșu apropiat, iar radiația sa este aproape invizibilă, ceea ce poate reprezenta un pericol grav pentru retină, în ciuda puterii scăzute vizibile a fasciculului de lumină. Tensiunea ridicată necesară pentru inițierea unei descărcări laser și curenții relativ mari necesari pentru a genera radiații în mod continuu prezintă un risc de șoc electric.

Laserele cu heliu-neon sunt utilizate pe scară largă în aplicații precum scanere de supermarket și echipamente de cercetare și inspecție. Cu o putere de câțiva miliwați sau mai puțin, prezintă același pericol de rănire ca și lumina directă a soarelui. Dacă vă uitați accidental la fasciculul de putere redusă al unui laser He-Ne, acesta nu va avea un efect dăunător asupra ochiului; dar radiația extrem de coerentă a acestui laser se concentrează asupra retinei într-un loc foarte mic și, prin urmare, cu expunerea prelungită, poate provoca daune ireparabile. Linia principală de emisie a unui laser He-Ne este de 632 nanometri, dar sunt posibile alte lungimi de undă de la verde la infraroșu. Versiunile mai puternice ale laserului cu neon cu heliu prezintă un risc mai mare de rănire și trebuie folosite cu mare grijă. Este imposibil de prezis în avans ce nivel de radiație va cauza anumite leziuni ochilor. Regula de bază de siguranță atunci când lucrați cu lasere din această categorie este de a evita orice contact vizual cu fasciculul, cu excepția unei priviri de moment asupra fasciculului și de a respecta regulile de siguranță electrică atunci când lucrați cu surse de înaltă tensiune.

Un alt laser cu descărcare în gaz este laserul cu heliu-cadmiu, care este utilizat pe scară largă în scanare microscoape confocale, și emite la lungimi de undă violet-albastru și ultraviolet cu valori de 442 nanometri, respectiv 325 nanometri. Retina suferă cel mai mult de radiația regiunii albastre, a cărei sensibilitate este în acest interval chiar și atunci când niveluri scăzute iradierea este mai mare decât la lungimi de undă mai mari în regiunea vizibilă. Prin urmare, chiar și la puterea de ieșire scăzută a laserului He-Cd, este necesar să se respecte cu strictețe procedurile de siguranță. Doar o mică fracțiune de ultravioletă de 325 nanometri poate ajunge în retină datorită absorbției sale puternice de către cristalin, dar expunerea prelungită a cristalinului la această lumină poate duce la dezvoltarea cataractei. Ochelarii de protecție corespunzători ajută la evitarea rănilor. ultima versiune Laserul He-Cd prezintă o sarcină mai dificilă în acest sens, deoarece acest laser emite simultan lumină roșie, verde și albastră. Orice încercare de a filtra simultan toate cele trei lungimi de undă are ca rezultat blocarea atât de mare din spectrul vizibil, încât utilizatorul nu mai poate îndeplini sarcinile necesare în timp ce lucrează cu ochelari de protecție. Dacă doar două linii de emisie sunt filtrate, există totuși riscul de expunere la o a treia, așa că sunt necesare măsuri de siguranță stricte pentru a preveni expunerea.

Laserele cu azot emit la o lungime de undă de 337,1 nanometri în regiunea UV a spectrului și sunt utilizate ca surse pulsate într-o varietate de aplicații în microscopie și spectroscopie. Ele sunt adesea folosite în anumite tehnici de imagistică și imagistică pentru pomparea moleculelor de colorant, pentru excitarea radiației pe linii suplimentare cu o lungime de undă mai mare.Laserele cu azot sunt capabile să genereze radiații de mare putere la o rată de repetare a pulsului extrem de mare. Dacă radiațiile intră în ochi, corneea poate fi deteriorată și, deși absorbția la nivelul cristalinului protejează într-o oarecare măsură retina de aproape ultraviolete, nu se poate spune cu siguranță dacă acest lucru este valabil pentru radiațiile pulsate de mare putere. Cea mai sigură abordare atunci când lucrați cu lasere de acest tip este protecția completă a ochilor. În plus, funcționarea lor necesită tensiune înaltă, astfel încât contactul cu orice componente ale sistemului de alimentare poate fi efectuat numai atunci când nu există nicio încărcare.

Cele mai comune lasere cu stare solidă se bazează pe introducerea de neodim ionizat ca impurități în nivelurile cristalului principal (doping). Materialul pentru cristalul principal pentru neodim este cel mai adesea granatul de ytriu aluminiu, YAG (YAG), un cristal sintetic care stă la baza laserului Nd:YAG. Laserele cu neodim sunt prezentate într-un număr imens de modificări, cu valori diferite ale puterii de radiație, atât în ​​modul continuu, cât și în modul pulsat. Ele pot fi pompate de un laser cu semiconductor, o lampă blitz, o lampă cu arc, iar caracteristicile lor pot varia foarte mult în funcție de proiectare și aplicație. Din cauza ubicuității lor și a gradului de pericol pe care îl prezintă, poate mai mulți oameni au fost afectați de laserele cu neodim decât de laserele din alte categorii.

Laserele cu neodim ytriu aluminiu (Nd:YAG) generează radiații în infraroșu apropiat la o lungime de undă de 1064 nanometri, ceea ce poate provoca leziuni grave retinei ochiului, deoarece este invizibilă și există o mare probabilitate de rănire din cauza razelor reflectate. Majoritatea acestor lasere utilizate în microscopie sunt pompate cu diode și emit impulsuri scurte, de mare intensitate, care sunt periculoase chiar dacă un singur impuls reflectat lovește ochiul. Prin urmare, orice direcție de posibilă intrare a luminii în ochi trebuie blocată. În acest caz, ochelarii de protecție care absorb infraroșu dar transmit lumină vizibilă pot fi o opțiune potrivită, cu excepția aplicațiilor în care sunt utilizate armonici mai mari. Dublarea frecvenței produce o a doua armonică la 532 de nanometri (lumină verde vizibilă) care se deplasează și spre retină, iar dacă se folosește această linie de emisie este necesară filtrarea suplimentară pentru a atenua lumina verde. Triplarea frecvenței și cvadruplicarea frecvenței sunt utilizate în mod obișnuit în laserele Nd:YAG pentru a produce a treia și a patra armonică la 355 și 266 nanometri, care prezintă un risc diferit de rănire. În aceste cazuri, trebuie folosiți ochelari de protecție pentru a filtra lumina UV și, eventual, protecția pielii pentru a preveni arsurile. Laserele care generează radiații infraroșii cu o putere de câțiva wați produc sute de miliwați la a doua, a treia și a patra armonică.

Tabelul 2. Lungimile de undă ale radiației celor mai comune lasere

Se fac o cantitate semnificativă de cercetări în căutarea unui cristal de bază alternativ pentru a adăuga neodim la acesta. Așa cum apar în laserele industriale, trebuie acordată o atenție deosebită manipulării lor în siguranță. Introducerea dispozitivelor care asigură lucrul în siguranță cu lasere noi nu ține întotdeauna pasul cu apariția noilor modele de laser. Astăzi, cea mai comună alternativă la granatul de ytriu-aluminiu este fluorura de ytriu de litiu (denumită YLF), iar laserele Nd:YLF în impulsuri și continue sunt deja disponibile comercial. Deși sunt similare în multe privințe cu laserele cu neodim:YAG, laserele Nd:YLF diferă ușor în lungimea de undă fundamentală (1047 nanometri) și acest lucru trebuie luat în considerare la proiectarea filtrelor de protecție, cum ar fi ochelarii de protecție, având în vedere absorbția lor de lumină. .

Laserele cu diode semiconductoare sunt relativ tehnologie nouă, care acum se răspândește într-un ritm rapid în mai multe moduri. Performanța laserelor cu diodă depinde de mulți factori, inclusiv proprietățile electrice ale semiconductorului, tehnologia de creștere utilizată în producerea acestuia și dopanții utilizați. Lungimea de undă a radiației emise de mediul laser depinde de banda intercalată (de energie) și de alte caracteristici determinate de structura semiconductorului. Dezvoltarea în curs promite extinderea gamei de lungimi de undă a laserelor cu diode industriale. Astăzi, laserele cu diode semiconductoare cu lungimi de undă mai mari de 1100 nanometri sunt utilizate în principal în fibra optică. Majoritatea laserelor din această categorie se bazează pe straturi active de indiu-galiu-arsenic-fosfor (InGaAsP) în diferite proporții. Practic, ele emit la o lungime de undă de 1300 sau 1550 de nanometri. Un mic procent de radiație la 1300 nanometri ajunge în retină, în timp ce radiația la lungimi de undă mai mari de 1400 nanometri reprezintă cel mai mare pericol pentru cornee. Leziuni grave ale ochiului sunt puțin probabile, cu excepția radiațiilor de putere suficient de mare. Majoritatea laserelor cu diode care emit la 1300 de nanometri au putere redusă și nu reprezintă o amenințare serioasă pentru ochi dacă fasciculul laser nu este îndreptat direct în ochi pentru o perioadă lungă de timp. Fasciculele laser cu diode necolimate și fasciculele de lumină care ies din fibra optică au un unghi mare de divergență, ceea ce oferă un grad suplimentar de siguranță. Ochelarii de protecție ar trebui să fie utilizați pentru radiația de mare putere, cu excepția cazului în care toată radiația este complet direcționată sau conținută în fibră. La alinierea instrumentelor optice cu radiații în regiunea infraroșu apropiat, pe lângă purtarea ochelarilor de protecție care blochează lumina infraroșie, pot fi folosite ecrane fluorescente sau alte dispozitive de imagistică termică (IR). Laserele cu diodă funcționează la tensiune scăzută și curent scăzut și, prin urmare, nu prezintă în mod normal un pericol electric.

Laserele cu diodă care emit la lungimi de undă nominale mai mici de 1100 nanometri se bazează în principal pe amestecuri de galiu și arsen, dar dezvoltarea continuă a noilor materiale și tehnologii își extinde gama de radiații la lungimi de undă din ce în ce mai scurte. Cu unele excepții, atunci când lucrați cu lasere cu diodă sunt necesare aceleași măsuri de siguranță ca și cu altele care emit în aceeași rază și la aceeași putere. După cum s-a menționat mai sus, un factor care reduce, în unele cazuri, potențialul pericol al laserelor cu diodă este divergența mare a fasciculelor acestora, datorită căreia energia fasciculului este împrăștiată în mai multe direcții la o distanță mică de suprafața emitentă a semiconductorului. Cu toate acestea, dacă o aplicație trebuie să folosească optica de focalizare suplimentară sau un fel de metodă de colimare, acest factor este anulat. Laserele cu diodă care funcționează pe un amestec de indiu-galiu-arsenic-fosfor (InGaAlP) emit la 635 nanometri la putere miliwați, astfel încât cerințele de siguranță pentru lucrul cu acestea sunt similare cu cele pentru laserele heliu-neon de aceeași putere. Unele versiuni de lasere bazate pe amestecuri de diode similare emit la 660 sau 670 de nanometri și, deși reacția naturală a ochiului oferă o anumită protecție, ochiul nu este la fel de sensibil la aceste lungimi de undă precum este la radiații la 635 de nanometri și, prin urmare, utilizarea de ochelari este recomandat. Aceste lungimi de undă sunt cele care trebuie filtrate, deoarece ochelarii de protecție fabricați pentru a absorbi lungimi de undă mai lungi pot să nu fie eficienți la 660 și 670 de nanometri.

Diverse amestecuri de galiu, aluminiu, arsen (GaAlAs) sunt folosite pentru a face lasere cu diode care emit în intervalul de la 750 la aproape 900 de nanometri. Datorită sensibilității limitate a ochiului la radiații la 750 nanometri (posibil o percepție slabă a luminii roșii) și absenta totala sensibilitate la lungimi de undă mai mari, aceste lasere prezintă un pericol pentru ochi mai mare decât cele care operează în domeniul vizibil. Laserele cu diode care funcționează în acest interval pot genera radiații de putere mult mai mare (până la câțiva wați într-o matrice de diode), care pot deteriora ochiul chiar și cu o expunere scurtă. Invizibilitatea acestui fascicul elimină reacția naturală de protecție a ochiului, așa că este necesar să purtați ochelari de protecție, mai ales atunci când lucrați cu lasere de mare putere. Laserele bazate pe un amestec de indiu-galiu-arsenic (InGaAs) emit chiar și la lungimi de undă mari, așa că sunt necesari ochelari de protecție care absorb linia de 980 nm, din nou pentru a elimina posibilitatea de a lovi accidental radiații invizibile în ochi.

Pe scurt, principalele pericole asociate cu lucrul cu lasere sunt posibilitatea de deteriorare a ochilor și a pielii de la contactul cu fasciculul laser, precum și riscul de șoc electric din cauza tensiunilor înalte din lasere. Trebuie luate toate măsurile de precauție pentru a evita contactul (în special ochii) cu raza laser, iar atunci când acest lucru nu este posibil, trebuie purtati ochelari de protecție. Atunci când alegeți ochelari de protecție sau alte filtre, patru factori sunt esențiali: lungimea de undă a laserului, natura radiației (pulsată sau continuă), tipul de mediu laser (gaz, semiconductor etc.) și puterea de ieșire a laserului.

Există pericole suplimentare non-radiații, dintre care unele sunt legate de microscopie în sine, în timp ce altele sunt destul de rare. Multe aplicații industriale folosesc lasere pentru tăiere și sudare. Temperaturi mari, apărute în timpul efectuării unor astfel de operațiuni, pot contribui la apariția diferitelor fumuri și fumuri nocive, care trebuie îndepărtate din spațiile de lucru. Acest lucru nu se aplică laserelor utilizate în microscopia optică, însă reguli generale tehnologie de siguranță. În sistemele pompate cu lămpi bliț, există pericolul ca lampa să explodeze atunci când este pompată în ea. presiune ridicata. Corpul aparatului trebuie să fie proiectat astfel încât să conțină toate fragmentele lămpii în cazul unei astfel de explozii. Gazele criogenice precum azotul lichid sau heliul pot fi folosite pentru a răci laserele (dopate cu rubin sau neodim, de exemplu). Dacă aceste gaze intră în contact cu pielea, sunt posibile arsuri. Dacă o cantitate semnificativă de gaze este eliberată într-o încăpere închisă, acestea pot înlocui aerul din cameră și pot cauza lipsa de oxigen. Siguranța electrică asociată cu echipamentele laser a fost deja discutată mai sus, dar nu poate fi subliniată prea mult, deoarece carcasele instrumentelor concepute pentru a proteja împotriva șocurilor electrice sunt de obicei îndepărtate în timpul instalării, alinierii și întreținerii laserului. Unele sisteme laser (în special Clasa IV sau 4) sunt potențial pericol de incendiu.