ایمنی لیزر

بیشتر لیزر ها تابشی گسیل می کنند که با احتمال خطر همراه است. درجه خطرناکی لیزر به مشخصات خروجی لیزر ، طریقه استفاده و تجربه فردی که از آن استفاده می کند بستگی دارد . از مشخصه‌های تابش لیزر جمع شوندگی پرتوی آن است. این کار به همراه انرژی بالای لیزر می‌تواند انرژی زیادی به بافت های فیزیولوژیکی بدن منتقل کند.از آنجا که پرتو های لیزر دارای طول موج های متفاوتی هستند، می‌توانند به بافت های گوناگون بدن با توجه به قابلیت جذب آنها آسیب برسانند. جذب تابش باعث افزایش دما می‌شود و به قطع شدن پیوند های مولکولی می انجامد. یکی از آسیب پذیر ترین قسمت های بدن تا آنجا که به تابش لیزر مربوط می‌شود، چشم انسان است. این امر به این دلیل است که عدسی چشم ، پرتوی تابیده شده از لیزر را در ناحیه‌ای به شعاع حدود چندین برابر طول موج لیزر با چگالی بالای انرژی متمرکز می کند.

میزان آسیب به طول موج بستگی دارد به طوری که تابش در نواحی فرابنفش و فروسرخ که توسط قرنیه جذب می‌شود ، باعث آسیب دیدن آن می‌شود و جذب در ناحیه مرئی باعث آسیب دیدن شبکیه می‌گردد. این جذب ها توسط چشم می‌تواند به سوختگی یا نقص بینایی منجر شود. پوست می‌تواند بیشتر از چشم مورد تابش قرار گیرد. پوست ممکن است در تابندگی سطح بالا تاول بزند و یا آسیب کمتری ببیند. در مورد پوست هم میزان آسیب به طول موج تابش و میزان جذب بستگی دارد به یژه در محدوده پرتوهای فرابنفش. معمولاً مکان هایی که دستگاه‌های لیزر در آن ها قرار دارد ، با چراغ های اخطار و متوقف کننده‌های پرتو تجهیز می‌شوند. در این مکان ها از موادی که بازتاب کننده پرتو هستند نیز استفاده می‌گردد. به هنگام کار کردن با لیزر ها باید از عینک های محافظ چشمی استفاده کرد و با توجه به اینکه در لیزر ها معمولاً از مولد های ولتاژ بالا استفاده می‌شود ، رعایت نکات ایمنی در این مورد نیز ضروری می‌باشد.

منبع: کارگاه هواشناسی و پژوهشگاه لیزر و نانو تکنولوژی

   مقدمه  

هر چند لیزرها سابقه خوبی از نظر ایمنی دارند، بسیاری از خطرات مربوط به عملیات لیزری بطور مستقیم به خود باریکه ارتباط ندارد. در واقع ، بزرگترین خطر اغلب ناشی از منبع تغذیه ولتاژ بالایی است که معمولا برای لیزرها و تجهیزات الکترواپتیکی مربوط همراه آنها بکار می‌رود. در ضمن مشخص شده که بیشتر حوادث جدی که کاربران لیزر تاکنون با آن مواجه بوده‌اند، ناشی از برق گرفتگی بوده است. اغلب خطرهای اضافی دیگری نیز وجود دارند، مانند خطرهای کار با تجهیزات سرمازایی مورد استفاده برای خنک کردن منابع پرتوان و مواردی از این قرار که با اتخاذ روشهای پیشگیرانه واضح و کاملا مدون می‌توان بیشتر چنین خطرهایی را رفع کرد. لذا بیشتر به خطرهای ناشی از تابشهای نوری همراه باریکه لیزر توجه می‌کنیم.

    ایمنی باریکه لیزری   

بیشتر لیزرها تابشی گسیل می‌دارند که با احتمال خطر همراه است. درجه خطرناکی بستگی به مشخصات خروجی لیزر ، طریق استفاده از آن و تجربه فردی که با آن کار می‌کند، دارد. روشی که تابش لیزر ایجاد صدمه می‌نماید، شبیه به همه دستگاههای بیولوژیکی است و با فرآیندهای حرارتی ، صوتی - حرارتی و شیمیایی - نوری همراه است. درجه‌ای که هر یک از این مکانیسمها باعث خسارت می‌شود، بستگی به مشخصات چشمه لیزر مانند طول موج ، زمان پالس ، توان و اندازه تصویر و چگالی انرژی دارد. اولین عامل صدمه ، جذب تابش توسط سیستم بیولوژیکی است. جذب در تراز اتم و یا مولکول است و بنابراین به طول موج بستگی دارد. بنابراین در مرحله اول این طول موج لیزر است که تعیین می‌کند بافت آسیب پذیر کدام است.

بطور کلی ، ارتباط بین مکانیزم خسارت به دلیل در معرض نور قرار گرفتن بسیار پیچیده می‌باشد. احتمال ورود باریکه موازی شده لیزر ، هم بطور مستقیم و هم در اثر بازتاب به درون چشم ، بزرگترین عامل نگرانی است. بسته به طول موج ، شدت و زمان قرار گرفتن چشم در معرض باریکه ، انواع آسیبهای مختلف می‌تواند به چشم وارد شود. مکانیسم دقیق آسیب دیدن بافتها در نواحی زیر قرمز و مرئی ناشی از آثار گرمایی یا حتی در بعضی موارد به علت ضربه‌های فوتوآکوستیکی است. در حالیکه در فرابنفش ، آسیب در اثر فرآیندهای نور شیمیایی آغاز می‌شود.

با توجه به اینکه اکثر تابشهای لیزر در فرابنفش یا زیر قرمز قرار دارند، به دلیل نامرئی بودن نور احتمال آسیب دیدگی تصادفی چشم زیاد است. چنین تابشی روی شبکیه متمرکز نمی‌شود، بلکه قرنیه و عدسی آنرا جذب می‌کنند و این باعث آسیب می‌شود. در حالیکه تابش در ناحیه مرئی و نزدیک مادون قرمز ، باعث صدمه به شبکیه می‌شود. به بیان عمومی ، پوست بیشتر از چشم می‌تواند مورد تابش قرار گیرد، که در این مورد میزان خسارت به طول موج و به خصوص به تابش ماورا بنفش بستگی دارد. هر سازمانی که از لیزرها استفاده می‌کند باید که ایمنی تجربه را ارائه کند که بایستی براساس دسته بندی لیزرها باشد.

    احتیاط های ایمنی    

استفاده ایمن لیزرها غالبا با تهیه قفلهای داخلی و چراغ اخطار در درهای ورودی اتاقها ، جائیکه لیزرها مورد استفاده قرار می‌گیرند، به همراه متوقف کننده پرتو و ایجاد حصار همراه است. موادی که پخش کننده بازتاب هستند، باید حتی‌الامکان بکار برده شوند. عینکهای محافظ چشم خاص برای ناحیه طول موجهای به خصوص استفاده شوند.

     ايجاد عينک‌هاي محافظ ليزر ضد بخار با استفاده از فناوری نانو    

عينک‌هاي محافظ ليزر به منظور مقاومت در برابر ‏تشعشعات نور ليزر برخوردي به عينک مورد استفاده قرار مي گيرند، تا کاربر از محافظت کامل چشم‌هاي خود در برابر نور ليزر اطمينان ‏داشته باشد؛ در عين حال استفاده از اين عينک‌هاي محافظ بايد براي کاربر راحت باشد. اين امر به وسيله وزن کم، ‏اندازه مناسب و ايجاد بالاترين ‏VLT‏ (عبور نور بصري) ممکن، قابل دستيابي است. همچنين در شرايطي که قاب عينک ‏محافظ در برابر مه يا بخار نيز مقاوم باشد، استفاده از آن براي کاربر بسيار راحت‌ترخواهد بود.

براي محافظت عينک‌هاي محافظ ليزر در برابر مه يا بخار، در طراحي قاب‌هاي آن ورودي‌هاي تهويه هوا در ‏نظر گرفته شده است. اين ورودي‌ها يا دريچه ها، باعث چرخش بيشتر هوا شده و در نتيجه باعث محافظت عينک ‏در برابر مه يا بخار مي‌شوند. ‏

در شرايط کاري سخت و شديد مثل کار کردن در محيط‌هاي مرطوب يا کار کردن به مدت طولاني، تهويه هوا ‏در عينک‌هاي محافظ براي جلوگيري از مه يا بخار، کافي نيست. در چنين شرايطي شرکت ‏LaserVision‏ يک ‏محافظ مخصوص ضد بخار توسعه داده است که مي‌توان آن را بر روي شيشه عينک‌هاي محافظ، قرار داد. اين ‏محافظ مخصوص، يک ورق پلاستيکي است که به وسيله نانوذرات پوشش داده شده است تا رطوبت را جذب کرده ‏و از اشباع شدن هوا با بخار آب، جلوگيري کند. در نتيجه بخار گرفتگي يا مه گرفتگي عينک ‏محافظ، غير ممکن خواهد بود. دريچه ضد بخار را به راحتي مي‌توان به عنوان يک وسيله جانبي براي عينک‌هاي ‏محافظ ليزر، تهيه کرده و به آساني بر روي آن نصب کرد تا راندمان و کارايي اين عينک‌ها بيشتر شود.

   خطرهای مرتبط با پرتو ليزر   

استفاده نامناسب از تجهيزات ليزري خطرات بزرگي را با خود به همراه دارد. اين تأثيرات بد از سوختگي هاي سطحي پوست تا جراحات غير قابل بازگشت در پوست و چشم را شامل مي شود. اثرات بيولوژيكال ناشي از كاركرد نامناسب با ليزر باعث ايجاد صدمات مي شود كه به سه دسته حرارتي ، صوتی و فتو شيميايي تقسيم مي شود.

اثرات حرارتي ناشي از بالا رفتن درجه حرارت ودر نتيجه بالارفتن ميزان جذب انرژي ليزراست. البته با توجه به بعضي از ويژگيها و شاخصها درصد اين صدمات متفاوت است. مثلاً در معرض متداوم تابش ليزر قرارگرفتن، طول موج پرتو ليزر، انرژی پرتو و منطقه ای که پرتو ليزر به آن برخورد می کند و اينکه بافت آن قسمت از کدام دسته از بافتهای بدن است اثرات گوناگونی ايجاد می کند.

اثرات صوتی که حاصل از موج شکنهای مکانيکی هستند ((Shackwave ، زمانی که اين موجها در داخل بافت منتشر می شوند باعث صدمه خوردن جدی آن بخش از بافت می گردد. اين آسيب به اين صورت اتفاق می افتد که پرتو ليزر در يک منطقه از بافت متمرکز می شود و اجزاء تشکيل دهنده آن بافت را تبخير می کند، برای اينکه تصوير بهتری از ايجاد اين آسيب داشته باشيم زمانی را تصور کنيم که يک سنگ پرتاب شده بر روی سطح آب حرکت می کند و اثرات موج گونه در سطح آب ايجاد می کند . اين موج شکنها هم دقيقاً مثل موجهای ايجاد شده در سطح آب عمل می کنند.

قرار گرفتن در معرض پرتو همچنين باعث ايجاد تاثيرات فتو شيميايی می شود که زمانی است که فوتونها با سلولهای بافت بر هم کنش پيدا می کند. تغييرات شيميايی که بعد از اين بر هم کنش در سلول ايجاد می گردد. ممکن است باعث ايجاد آسيب و تغيير در ساختار بافت گردد. تغييرات فوتو شيميايی قوياً بستگی به طول موج دارند. جدول زير نشان دهنده تأثيرات بيو لوژيکی ايجاد شده در پوست و چشم ناشی از قرار گرفتن در معرض پرتو در طول موجهای مختلف است .

  ایمنی در لیزر  

لیزر منبع نوریست که می‌تواند برای اشخاصی که با آن در تماسند خطرناک باشد. حتی لیزرهای با نور کم هم می‌تواند برای بینایی اشخاص مخاطره آمیز باشد. لنسجام ذاتی و پخش اندک نور لیزر به این معناست که این پرتو قادر است در نقطهٔ بسیار کوچکی در شبکیهٔ چشم متمرکز گردد که نتیجتا در عرض چند ثانیه منجر به سوختگی موضعی و آسیبهای دایمی خواهد شد.

طول موجهای خاصی از لیزر قادرند ایجاد آب مروارید یا کاتاراکت کرده و حتی منجر به جوش آمدن مایع زجاجیه گردند. علاوه بر این لیزرهای مادن قرمز و فرابنفش خطر بیشتری را متوجه فرد می‌کنند چرا که واکنش بسته شدن پلک در انسان در مواقع خطر احتمالی برای چشم تنها در مواقعی که نور مرئی باشد انجام می‌شود.