Техника безопасности: Безопасная работа с лазером

Автор: Dzmitry Kalesnikau
Специально для chem.by, 03.10.2011

     Статья содержит основные моменты техники безопасной работы с лазерами, описывает возможные опасные ситуации (тем не менее автор не гарантирует, что в статье учтено все, и тем самым не берет на себя никакой ответственности за последствия).

     Свойства лазера, благодаря которым он полезен одновременно обеспечивают его повышенную опасность с неожиданных сторон. Так, обычный источник света мощностью 0,5Вт, будь он лампой накаливания или светодиодом совершенно безопасен. Только использую линзовую систему можно нанести этим источником небольшой обратимый урон зрению, и то с трудом и на небольшом расстоянии. Все дело в том, что обычный источник света не позволяет достичь в небольшой точке сравнительно большой мощности, способной нагреть или как-либо иначе произвести повреждения. Лазеры известны обычно именно этими свойствами. В дальнейшем описании будут проводиться различия между лазерами по принципу их устройства и работы: импульсные лазеры (газоразрядные, рубиновые и др.); лазеры постоянного режима работы (полупроводниковые). Могут быть и иные варианты, но именно эти доступнее для рядового пользователя.

     Импульсные лазеры имеют характерную особенность — необычайно высокую мощность во время импульса (десятки, сотни, тысячи киловатт). Средняя мощность лазера может быть на много порядков ниже пиковой, и полупроводниковый лазер непрерывного свечения с такой мощностью мог бы быть не более опасен, чем лазерная указка. Однако за то короткое время, когда происходит свечение излучаемая мощность позволяет нагреть облучаемый участок до высокой температуры. Настолько высокой, что вещество испаряется. Эти лазеры моментально оставляют глубокие ожоги на коже. Как правило, работают в инфракрасном диапазоне, но благодаря своей мощности луч может быть виден, особенно на границе ИК диапазона. Естественно урон зрению от них также моментальный, никакая реакция человека не сможет успеть отреагировать на импульс. Большинство импульсных лазеров не требует фокусировки, их луч вполне прямолинеен и сфокусирован.

     Лазеры постоянного режима работы могут быть сравнительно мощными (до сотен ватт), но у распространенных экземпляров мощность до 1 ватта. При такой мощности реакция человека на луч может иметь некоторый эффект, а при мощностях до 50 мВт — иногда уберечь от повреждения зрения. Для поверхности кожи воздействие лазеров с мощностью не более ватта менее опасно. Луч полупроводниковых лазеров (лазерных диодов) изначально несфокусирован. Для фокусировки применяется линзовая система, простейший вариант — одиночная небольшая двояковыпуклая линза; рассеивание с подобной системой значительно, тонкий луч может быть достигнут на небольшом расстоянии (метры).

     Любой из описанных лазеров несет опасность прежде всего для зрения человека. Несмотря на то, что случаи потери зрения при прямом попадании луча в зрачок редки (если человек, работающий с лазером достаточно благоразумен, то он никогда не будет находиться напротив луча работающего лазера), иных ситуаций, когда лазер опасен достаточно. Итак, первая опасность это отражение луча. Отражение может произойти от совершенно непредсказуемого места и угла. Если не знать, куда светит лазер, и направлять его луч поблизости от себя, особенно когда луч невидим, можно не заметить, как зрение повреждается. На невидимый глазу ИК не будет реакции моргания, а на ожог от лазера реакция недостаточно быстрая (тепловые, болевые рецепторы срабатывают гораздо медленнее, чем светочувствительные). Конечно ИК лазеры ближнего к световому диапазона немного видны, но субъективная яркость в тысячи раз менее, чем реальная для их мощности. Тусклый огонек может обернуться мертвой зоной обзора для глаза, постоянно. Особенно частое в плане травм — отражение луча от стекла. Нужно всегда о нем помнить при подсвечивании предметов за окнами. Также любые влажные поверхности, вода, мятая фольга, пластмассы, металл. Следующая опасность исходит от частично рассеянного или даже несфокусированного луча. Есть мнение, что такой луч не опасен ибо мощность равномерно распределяется на площадь. Для поверхности кожи может быть и верно. Но необходимо вспомнить, что в составе глаза имеется своя линза — хрусталик. Хрусталик способен сфокусировать свет от точечного источника в точку на сетчатке, весьма малую и четкую точку вследствие монохроматичности излучения. А чем меньше размер точечного источника, чем он ближе, тем большая мощность приходится на облучаемую площадь сетчатки. Использование лазерного диода как светодиода, ввиду малой площади его поверхности излучения практически гарантирует поражения зрения у наблюдателя.

     Если сравнивать степень опасности лазеров, излучающих в разных участков спектра, то расположение было бы таково (по возрастанию): видимый диапазон —> инфракрасный —> ультрафиолетовый. Как было сказано, ИК опасен своей невидимостью/плохой видимостью. Высокая степень опасности ультрафиолетовому лазеру присуща ввиду большой химической активности ультрафиолета. УФ способен ионизировать и его ожоги в меньшей степени обусловлены тепловым воздействием. Ультрафиолетовый лазер мощности на порядок меньшей, чем видимый лазер наносит схожий по силе вред, коже в том числе. Кроме сетчатки повреждается хрусталик глаза, высока вероятность ожога роговицы. Ультрафиолетовое излучение снижает прозрачность хрусталика (катаракта). Луч УФ лазера обычно виден, в УФ люминесцируют многие вещества. По той же причине свечение такого лазера также заметно глазом напрямую, но четкость отсутствует (молочный туман — люминесценция в зрачке).

     Для защиты от лазерного излучения возможно применение как специальных средств (очки с диапазонными светофильтрами, противолазерные очки-хамелеоны одноразовые либо восстанавливающиеся), так и простых самодельных приспособлений, например, обычное стекло неплохо помогает при защите от УФ излучения, а видеокамера + монитор гарантируют полную защиту зрения. Соблюдение мер безопасности, осторожное отношение к лазерам должно всегда иметь место при работе с этими оптическими приборами.