همه‌چیز درباره ایمنی لیزر: راهنمای جامع خطرات لیزر و حفاظت در برابر آن

ليزر يكي از فن‌آوری های پيشرفته است كه امروزه دارای كاربردهای بسياری در عرصه های مختلف علمي، صنعتي، پزشكي، نظامي، مخابرات و … است. ويژگي هاي خاص نور ليزر موجب شده كه روز به روز شاهد ايجاد كاربردهاي جديد براي آن باشيم. اما از سویی ديگر به دلیل همین ویژگی‌های خاص پرتو لیزر عدم استفاده صحيح از آن موجب بروز خطرات و صدمات جبران ناپذیری در كاربران خواهد شد.

همزمان با رشد و گسترش فناوری‌های مختلف از جمله ليزر در ابعاد گوناگون کار و زندگی انسانها، علوم مربوط به خطرات، عوارض و روشهای ایمن بهره‌برداری از آنها نیز رشد و گسترش می یابند و به تبع آن، سازمان های ذیربط و ناظر، استانداردهایی را تنظیم و مراکز بهره بردار را ملزم به رعایت آنها می‌نمایند، تا این فناوری‌ها را برای کاربران و جامعه انسانی ایمن سازند.

توجه به مفاد فوق و اهمیت بالای ایمنی کار، ایجاب می‌نماید مراکز و کاربران انواع لیزرها نیز از عوارض، خطرات، استانداردها و روش‌های ایمن کاربری لیزرها مطلع بوده و استانداردهای مورد نظر را رعایت نمایند. به همین منظور در ادامه به خطرات لیزر اشاره خواهیم کرد و مختصرا موارد مهمتر را تشریح خواهیم نمود.

برچسب های هشدار دهنده

سیستم طبقه‌بندی خطر، لیزرها را ملزم می‌کند که دارای برچسب‌های هشدار دهنده باشند که نشان‌دهنده‌ی شماره کلاس، کلمه هشدار و خطر و اطلاعات هشداردهنده باشد. آنها همچنین باید دارای نماد لیزرSunburst، باشند زیرا این یک شناسه منحصر به فرد برای لیزرها است، شکل زیر این نماد را نشان می دهد.

طبقه بندی لیزرها بر اساس خطرات آن

هرچه کلاس لیزر بالاتر باشد، آن لیزر می‌تواند مضرتر باشد و باید اقدامات ایمنی مناسب رعایت شوند. معمولاً تمام تولیدکنندگان لیزر باید کلاس لیزرهای خود را مشخص کنند تا کاربران بتوانند با توجه به مقررات ایمنی مربوطه عمل کنند.

لیزرها بر اساس طول موج و حداکثر توان خروجیشان در رده‌های زیر طبقه بندی می‌گردند:

کلاس یک:

 اساسا بی خطر؛ هیچگونه احتمالی برای آسیب رساندن به چشم در این گروه وجود ندارد. این امر می‌تواند بدلیل توان خروجی محدود آنها( که حتی در تماسهای طولانی هم خطری را متوجه چشم شخص نمیکنند) باشد و یا به این دلیل باشد که محصور بودن آنها و عدم تماس در شرایط طبیعی کار بطور کلی احتمال خطر تماس را از بین میبرد:  مثل حالتی که در دستگاه‌های خواندن سی دی وجود دارد.

کلاس دو:

 واکنش طبیعی بسته شدن چشمها از آسیب جلوگیری خواهد کرد و توان خروجی آنها حدود یک میلی وات می‌باشد. این دسته از لیزرها درواقع لیزرهای مرئی کم توانی هستند که تابشی بالاتر از سطح کلاس یک منتشر می‌کنند اما توان تابش آن کمتر از 1 میلی وات است. این لیزرها فقط نور مرئی (400 تا 700 نانومتر) ساطع می‌کنند و واکنش چشم انسان به نور زیاد از فرد در برابر این تابش محافظت می‌کند. برای مثال بارکد اسکنرها از این نوع هستند.

کلاس سه اولیه(3A)

 لیزرهایی که در این دسته قرار میگیرند بواسطه ی بکار گرفته شدن در ابزاری که ممکن است باریکه ی نور را تغییر دهند خطرناک در نظر گرفته می شوند. توان خروجی آنها یک تا پنج میلی وات می‌باشد

کلاس سه ثانویه(3B)

 لیزرهای با توان متوسط ​​هستند. توان خروجی آن بین 500-5 میلی وات(mW) می‌باشد. مشاهده تابش آن به صورت مستقیم و بازتاب خطرناک می‌باشد. اما به طور معمول خطر آتش سوزی ایجاد نمی‌کند. با این حال، این لیزرها می‌توانند پوست و مواد را گرم کنند. لیزرهای پزشکی درمانی از این نوع لیزرها می‌باشند. در این لیزرها انعکاسهایی که با پراکنده شدن باریکه ی نوری همراه باشند بعنوان یک خطر جدی در نظر گرفته نمی شوند.

کلاس چهار

لیزرهای این دسته بینهایت خطرناکند. حتی اگر انعکاس پراکنده شده آنها هم به پوست و یا چشم تابیده شود هم می‌تواند خطرناک باشد. لیزرهایی که توان بیش از پانصد میلی وات دارند در این دسته قرار می گیرند. این لیزرها همچنین پتانسیل ایجاد خطر آتش سوزی و ایجاد خطر برای پوست را دارند. همچنین، می‌توانند آلاینده‌های هوا و تشعشعات پلاسما تولید کنند. این کلاس از لیزرها نیازمند کنترل‌های مهم است.

لیزرهای فایبر با توان‌های بالا، معمولاً 2۰ وات و بیشتر، در برش و حکاکی فلزات و برخی مواد دیگر استفاده می‌شوند. این لیزرها دارای پرتوی بسیار متمرکز و قدرتمند هستند که در صورت قرار گرفتن در مسیر مستقیم پرتو می‌تواند باعث آسیب دائمی به چشم و پوست شود. لیزرهای CO₂ نیز که برای برش و حکاکی روی چوب، پلکسی، چرم، پارچه و برخی فلزات با روکش استفاده می‌شوند، دارای نور لیزر در محدوده مادون قرمز می باشند که نامرئی است، بنابراین خطر آسیب به چشم و پوست بیشتر خواهد بود. لیزرهای دیود با توان‌های بالاتر از ۲.۵وات نیز در کلاس ۴ قرار می‌گیرند. این دستگاه‌ها برای حکاکی و برش مواد غیرفلزی مانند چوب، MDF، پلاستیک و چرم استفاده می‌شوند.

خطرات ناشی از آلاینده های شیمیایی

• آلاینده های شیمیایی ناشی از رنگ ها و محلول هایی که در ساخت برخی لیزری به کار می روند.
• آلاینده های ناشی از برخورد باریکه برخی لیزرها (کلاس  3Bو 4) به پلاستیک ها، کامپوزیتها، فلزات، بافت های زنده
• احتمال ایجاد ازون در کنار لیزرهای فرابنفش یا لامپ های فلش
•  احتمال ایجاد اکسیدهای نیتروژن در صورت تخلیه الکتریکی

این آلاینده ها، با گذشت زمان سبب تخریب راه های هوایی شش ها می شوند.

روش حفاظت در برابر خطرات آلاینده‌های شیمیایی از لیزر:

• لزوم تهویه مناسب و هود در محل های کار با لیزر
• لزوم استفاده از دستکش و ماسک و عینک در صورت کار با محلول ها و رنگ های شیمیایی یا سمی

خطر آتش سوزی

لیزرهای با توان بالا معمولا دارای منابع تغذیه بزرگی هستند که برای تامین جریان‌های زیاد، اغلب در ولتاژ بالا طراحی شده‌اند. خطرات در حین عیب یابی می‌تواند کشنده باشد. هرگز نباید روی منبع تغذیه کار کرد. این کار باید توسط یک تکنسین معتبر یا نماینده سازنده انجام شود. خطرات مرتبط با مؤلفه حرارتی احتمالی ناشی از اجزای متحرک نیروی محرکه لیزر، شوک الکتریکی و منابع اصلی (هوای تحت فشار، آب) وجود دارد.

خطرات آتش سوزی از طریق اشتعال لوله، برخی گازها یا مواد شیمیایی (مانند ضدعفونی کننده های مبتنی بر الکل) باید شناسایی شده و از آنها اجتناب شود. در معرض قرار گرفتن تصادفی و یا ناخواسته لیزر با مواد و اقلام واقع در مکانی که در آن کار می‌کنند ممکن است باعث اشتعال این اقلام یا مواد شود. از آنجایی که ممکن است وجود مواد قابل اشتعال یا احتراق در نزدیکی ناحیه لیزر درمانی ضروری باشد، باید اقدامات احتیاطی خاصی انجام شود.بنابراین به طور خلاصه:

• باریکه لیزرهای کلاس 4با توان بالا سبب انفجار محلول های قابل اشتعال، گازها و مواد منفجره

می شوند.

• انفجار لامپ های قوس الکتریکی و یا لامپ های فیلمانی.
• انفجار بانک های خازنی.

روش حفاظت در برابر آتش‌سوزی:

• مسدود کردن مسیر باریکه لیزر در صورت امکان
• دور کردن مواد قابل انفجار یا اشتعال از مجاورت لیزر

خطرات الکتریکی

خطرهای مرگبار الکتریکی در بسیاری از لیزرها به خصوص در سیستم‌های لیزرهای پرتوان وجود دارد. این خطرات که عموماً از نوع برق گرفتگی است به علت سهل‌انگاری هنگام کار با ولتاژ بالا روی می‌دهند لذا باید سیستم‌های کنترل و حفاظت الکتریکی در تمام مدت کار با لیزر فعال باشند. تمامی موارد ایمنی برق رعایت گردد.

اثرات بیولوژیکی پرتو لیزر

قرارگرفتن مستقیم در معرض پرتو لیزر به دلیل برهمکنش با کروموفورهای هدف می‌توانند باعث آسیب‌‌های پوست از جمله اریتما، سرطان پوست، پیری زود رس، تیره شدن پوست، حساسیت به نورو سوختگی شوند.برخی از این اثرات برگشت پذیر و برخی برگشت ناپذیر هستند.

اثرات برگشت پذیر

• سوختگی قرنیه و آب مروارید، التهاب، قرمزی و خشکی پوست

اثرات برگشت ناپذیر

• سوختگی شبکیه، سرطان پوست

این اثرات در بافت به عوامل زیر بستی دارند:

• طول موج لیزر
• چگالی توان لیزر
• نوع بافت
• مدت زمان پرتوگیری

روشهای حفاظت از خطرات لیزر

می توان نکات مهم و کلیدی در حفظ ایمنی در برابر لیزر را به صورت زیر جمع بندی نمود:

• تهویه مناسب و هود در محل های کار با لیزر
• استفاده از دستکش و ماسک و عینک در صورت کار با محلول ها و رنگ های شیمیایی یا سمی
• مسدود کردن مسیر باریکه لیزر در صورت امکان
• دور کردن مواد قابل انفجار یا اشتعال از مجاورت لیزر
• استفاده از محافظهای الکتریکی
• استفاده ازعینک مخصوص لیزر مطابق با استانداردهای موجود

خلاصه

همه لیزرها یکسان نیستند وبه همین علت حفاظت از چشم در برابر آن‌ها هم یکسان نیست؟ در اینجا یک سری مطالب به صورت فشرده در زمینه ایمنی لیزر آمده که ممکن است شما را شگفت‌زده کند:

1) خطر نامرئی که نمی‌توانید نادیده بگیرید

• لیزرهای مادون قرمز (مثلا با طول موج 1064 نانومتر) برای چشم غیرقابل رؤیت هستند، اما می‌توانند قبل از آنکه پلک بزنید بافت شبکیه را بسوزانند.
• لیزرهای فرابنفش (مثلا با طول موج 355 نانومتر) با آسیب به قرنیه و ایجاد آب مروارید مرتبط هستند.
• حتی مواجهه کوتاه با لیزرهای مرئی(مثلا نورسبز با طول موج532 نانومتر) کلاس 4 می‌تواند آسیب غیرقابل بازگشتی ایجاد کند.

2) چرا یک عینک لیزر برای انواع لیزرها تنها یک افسانه‌اند؟

• طول موج اهمیت دارد: عینکی که طول موج 1064 نانومتر  را مسدود می‌کند، ممکن است برای طول موج 808 نانومتر شفاف باشد. همیشه طول موج دقیق لیزر را با مشخصات عینک چک کنید.
• OD فقط یک عدد نیست: مثلا OD6 شدت لیزر را یک میلیون بار کاهش می‌دهد. اما OD7 طور؟ این عدد ده میلیون بار است که تفاوتی حیاتی برای لیزرهای با توان بالا محسوب می شود.

حتما بخوانید: استانداردها و ویژگی های عینک محافظ لیزر

3) عامل کشنده پنهان

• پیوسته یا پالسی بودن لیزر اهمیت زیادی دارد : خطر یک لیزر 10 واتی پیوسته  برابر با یک لیزر 10 واتی پالسی نیست. لیزرهای پالسی نیاز به عینک‌هایی دارند که برای ماکزمیم چگالی توان آنها ارزیابی شده باشند، نه فقط توان متوسط.

4) استانداردهای ایمنی لیزرها

• EN207  ملزم می دارد روی لنزها طول موج‌های دقیق و آستانه آسیب ناشی از لیزر (LIDT)را درج نمایند
• ANSI Z136.1 ملزم میدارد که حفاظت‌های جداگانه برای تنظیم توان پایین و عملیات های توان بالادر نظر گرفته شود.

5) حقیقت شگفت‌انگیز در مورد راحتی

• انتقال نور مرئی(VLT): لنزهای تاریک تر الزاما ایمن‌تر نیستند.
• حفاظت جانبی: 35% از آسیب‌ها از مواجهه جانبی ناشی می‌شود. طراحی‌های دور تا دور که نور لیزر را در مسیر بسته قراردهند، برای حفاظت در برابر لیزر ضروری هستند.