ایمنی لیزر

لیزر و ایمنی لیزر

مفهوم لیزر: واژه لیزر به معنی «تقویت نور به روش گسیل القایی تابش» و مخفف کلمه زیر  می باشد.

Amplification by Stimulated Emission Radiation Light

لیزر به وسیله‌ای گفته می‌شود که نور را به صورت پرتوهای موازی بسیار باریکی که طول موج مشخصی دارند ساطع می‌کنند. این دستگاه از ماده‌ جمع کننده یا فعال کننده نور تشکیل شده که درون محفظه تشدید نور قرار دارد. این ماده، پرتو نور را که به وسیله یک منبع انرژی بیرونی (از نوع الکتریسیته یا نور) به وجود آمده، تقویت می‌کند.

مبانی نظری لیزر را آلبرت انیشتین در سال 1916 میلادی طی مقاله‌ای مطرح کرد، ولی سال‌های نسبتاً زیادی طول کشید تا صنعت و فناوری امکان ساخت نخستین لیزر را فراهم کند. پس انیشتین نخستین دانشمندی بود که مقوله لیزر را درقالبی علمی مطرح کرد و در سالهای بعد از آن آمریکایی ها و روسها در طول جنگ سرد تحقیقات و پژوهش های متعددی در مورد چگونگی بکارگیری لیزر در صنایع جنگ انجام دادند.

در سال 1960 نخستین لیزر که با موفقیت کار کرد توسط تئودور میمن (Theodore H. Maiman) ساخته شد و نخستین لیزر گازی (با استفاده از هلیوم و نئون) هم توسط علی جوان فیزیکدان ایرانی در همان 1960 ساخته شد. کار لیزر به این گونه‌است که با تابش یک فوتون به یک ذره برانگیخته (اتم یا مولکول یا یون) یک فوتون دیگر نیز آزاد می‌شود که این دو فوتون با هم، هم فرکانس می‌باشند در صورت ادامه این روند تعداد فوتونها افزایش می‌یابند که می‌توانند باریکه‌ای از فوتونها را به وجود بیاورند.

کلیات
در صورت عدم رعایت احتیاط­ های لازم، همه­ ی انرژی‌ها از جمله گرما، الکتریسیته و … خطرناک هستند. لیزر نوعی نور يا تابش الکترومغناطیس متشکل از پرتوهای موازی، هم دوس و تک ­رنگ با واگرایی بسیار کم و شدت بالاست به عبارت دیگر منبع انرژی به شدت متمرکز است. به همین دلیل، كار كردن با انواع ليزرها نياز به آموزش‌هاي خاصي دارد تا علاوه بر كارايي حداکثري دستگاه، سوانح و صدمات ناشي از استفاده نادرست آن به حداقل كاهش يابد. از دیدگاه ایمنی، باریکه لیزر، به صورت چشم ه­ای نقطه­ ای با درخشندگی و شدت زیاد در نظر گرفته می­ شود که بسيار خطرناکتر از نور معمولی است و می‌تواند انرژی زیادی را در ناحیه کوچکی متمرکز كرده و موجب صدمات گوناگونی شود.

پرتو لیزر، بسته به مشخصات پرتو مانند طول موج، توان، واگرایی و غیره می‌تواند سبب فعل و انفعالات متفاوتی در  اندام‌های بدن شود. بنابراین خطرات و عوارض آن را باید با توجه به انواع آن و برهم‌کنشی که هر کدام از انواع آن ممکن است با بافت­های مختلف انسان داشته باشد، مطالعه نمود. در این میان، چشم و پوست، اندام‌های بحرانی به حساب می‌آیند یکی به دلیل حساسیت سیستم بینایی به تابش‌های الکترومغناطیس به خصوص در طول موج‌های خاص و دیگری به دلیل گستردگی پوست در سرتاسر بدن که آن را بزرگترین اندام بدن ساخته است.

خطرات لیزرها

خوشبختانه بدلیل اهمیت خاص ایمنی کار و تلاش مستمر سازمان‌های گوناگون بین‌المللی، استانداردهای ایمنی، مقالات، کتب و منابع گوناگونی در خصوص خطرات لیزرها تدوین و انتشار یافته است. با نگاهی اجمالی به منابع مختلف، خطرات لیزرها در چند دستة کلی زیر تقسیم‌بندی می‌شوند:

• خطرات ناشی از تابش لیزر بر انسان
• خطرات ناشی از منبع تغذیه ولتاژ بالای تجهیزات لیزری (الکتریکی)
• خطرات ناشی از مواد شیمیایی یا دودهای حاصل از عملکرد سیستم‌های لیزری
• خطرات ناشی از برهم‌کنش احتمالی لیزر با گازها و مواد دیگر محیط کار (محیطی)
• خطرات ناشی از اشتباهات کاربر یا تعمیرکار و …

خطرهای متعددی در ارتباط با لیزرها وجود دارند، ولی برای هر نوع لیزر، بسته به مشخصات و قابلیت های آن، تنها تعداد خاصی از این خطرها مطرح هستند. اين خطرها و راهكارهاي رفع آن براي هر ليزر بايد براي محيطي كه همان ليزر معين روشن و در حال كار است تهيه و در تابلوهاي مشخصي در معرض ديد قرار گيرد. كاربران نيز بايد قبل از ورود به محيطي كه در آن ليزر روشن و در حال استفاده است به علائم نصب شده توجه و توصيه هاي ايمني بيان شده را رعايت كرد.

در خطرات اشاره شده، خطرات ناشی از تابش لیزر بر انسان از بيشترين اهمیت برخوردار هستند و به همين دليل در ابتدا به آنها پرداخته می­ شود.

خطرات ناشی از تابش لیزر بر انسان

اصلي­ ترين خطر و بيشترين صدمات گزارش شده ليزر، ناشي از تابش ليزر بر بدن انسان است. انواع لیزرها با توجه به طول­ موج‌های گوناگون، دارای اثرات مختلفی بر اعضای بدن هستند و جزء پرتوهاي غیر يونساز به حساب مي­ آيند. به دلیل اهمیت بالای خطرات ناشی از تابش لیزر بر انسان، اغلب منابع علمی مرتبط، تاکید ویژه‌ای روی شناخت و پیشگیری از آنها دارند. این تأثیرات بیشتر در ناحیه چشم و پوست مطرح هستند كه در مطالب آينده ضمن تقسيم ­بندي ليزرها، با جزئيات به آنها خواهيم پرداخت. اما به طور كلي مي­ توان توصيه كرد كه اعضاي بدن بويژه چشم نبايد به هيچ وجه در معرض تابش مستقيم نور ليزر قرار گيرد.

خطرات معمول ناشی از تابش لیزر بر انسان

اصلي­ ترين خطر و بيشترين صدمات گزارش شده ليزر، ناشي از تابش ليزر بر بدن انسان است. انواع لیزرها با توجه به طول­ موج ‌های گوناگون، جزء پرتوهاي غیريونساز به حساب مي­آيند و دارای اثرات مختلفی بر اعضای بدن هستند. بدلیل اهمیت بالای خطرات ناشی از تابش لیزر بر انسان، اغلب منابع علمی مرتبط، تأکید ویژه ­ای روی شناخت و پیشگیری از آنها دارند. این تأثیرات بیشتر در ناحیه چشم و پوست مطرح هستند كه در مطالب آينده ضمن تقسيم­بندي ليزرها، با جزئيات به آنها خواهيم پرداخت. اما به طور كلي مي­توان توصيه كرد كه اعضاي بدن بويژه چشم نبايد به هيچ وجه در معرض تابش مستقيم نور ليزر قرار گيرد.

آسیب های چشمی

رابطه چشم انسان با نور همانند رابطه سیستم گوارش با مواد غذایی و گوش با صوت است. همانگونه که ورود مواد غذایی با حجم یا نوع خارج از محدودة طبیعی به سیستم گوارش و صوت با میزان بیش از محدودة طبیعی به گوش، آسیب ­زا هستند، ورود نور با توان یا طول ­موج خارج از محدوده طبیعی به چشم نیز آسیب ­زا است. لیزر نوری با مشخصات متفاوت از نور طبیعی است، انرژی آن بسیار بالاست و هر محدوده از طول­ موج­ های آن رابطه خاصی با چشم برقرار می کند.

جدول 1- محدوده معمول طول­ موج ليزرها

تابش لیزر در ناحیه طیف ماوراء بنفش دور و مادون قرمز دور در قرنیه جذب می شود و ضایعاتی را در آن ایجاد می­ کند.

تابش لیزر در ناحیه طیف مرئی، مادون قرمز نزدیک و تا حدی ماوراء بنفش نزدیک، می­تواند از بخش­های عدسي و قرنيه چشم عبور کرده و با شبکیه برخورد کند. در این حالت پرتو لیزر، به علت موازی بودن و واگرایی کم، در نقطه­ای در شبکیه کانونی شده و می­ تواند موجب جوش آمدن مایع زجاجیه، نابودی سلول­ها، تخریب شبکیه و در نهایت کوری موقت و یا حتی دائم شود.

نکته: در شرایط معمولی، منابع نور، نور را در همه جهات ساطع می ­کنند و نور آنها پس از ورود به چشم، تصویر بزرگی با چگالی انرژی کم روی شبکیه ایجاد می ­کند. همانگونه كه در شكل 2 نشان داده شده، پرتوهای موازی لیزر پس از عبور از عدسی، در نقطه ­ای به ابعاد تقریبی 10 تا 20 میکرومتر روی شبکیه متمرکز می­ شوند، در این حالت، اگر مردمک چشم کامل باز باشد، نسبت چگالی توان در شبکیه به عدسی هزاران برابر افزايش می يابد (شكل 2). بنابراین حتی لیزرهای کم توان هم، در صورتیکه به مدت طولانی بر چشم تابیده شوند، می ­توانند به شدت آسیب زا باشند.

کانونی شدن پرتو لیزر در چشم انسان

شكل 2- کانونی شدن پرتو لیزر در چشم انسان و افزايش قابل توجه شدت آن در مقایسه با منابع نوری معمولی

طول ­موج­ های ماوراء بنفش نزدیک و مادون قرمز میانه (1400 الی 3000 نانومتر)، علاوه بر موارد فوق، می­ توانند به عدسی چشم نیز صدمه بزنند.
در مجموع، جذب شدید برخی طول ­موج ­ها در چشم باعث آسیب ­های موضعی می ­شود و به همین دلیل نباید تحت هیچ شرایطی به لیزر خیره شد. همچنین باید توجه داشت که تنها برخورد مستقیم پرتو لیزر با چشم خطرآفرین نمی ­باشد بلکه برخورد بازتابش و پراكندگي آن از سطوح دیگر نیز می­ تواند صدماتی را، هر چند با شدت کمتر از برخورد مستقیم، بدنبال داشته باشد (شكل 3). بطور کلی محدوده 400 الی 1400 نانومتر خطرناک ­ترین محدوده طول ­موج­ های لیزر بر چشم است.

محدوده 700 الی 1400 نانومتر نیز بدلیل نامرئی بودن بسیار خطرناک است زیرا چشم انسان بطور طبیعی، با عکس ­العمل پلک­ زدن در مقابل نور مرئی، از ورود طولانی مدت آن جلوگیری می ­کند ولی در مقابل نور نامرئی مردمک کاملاً باز مانده و چشم پلک نمی ­زند.

علیرغم اینکه آسیب ­های چشمی به راحتی قابل پیشگیری هستند، بر اساس نتایج مطالعات FDA، 75% حوادث لیزر از سال 1984الی1994 شامل آسیب ­های چشمی بوده است.

انواع حالاتی که سیستم بینایی در معرض پرتو لیزر قرار می‌گیرد

شكل 3- انواع حالاتی که سیستم بینایی در معرض پرتو لیزر قرار می‌گیرد

آسیب های پوستی

پوست انسان تقریباً همه محدوده طول ­موج­ های ماوراء بنفش تا مادون­ قرمز را جذب می ­کند اما قدرت نفوذ طيف مرئي در پوست نسبت به دو ناحيه ديگر بيشتر است. هرچند صدمات پوستی ناشی از لیزر، در مقایسه با صدمات چشمی کمتر بوده و از نظر ایمنی، پوست پس از چشم در مرتبه دوم اهمیت قرار دارد، اما نباید آنها را دست کم گرفت زیرا لیزرها، بویژه لیزرهای جراحی، قابلیت نفوذ بالایی به بدن دارند و می ­توانند برش­ های عمیقی در پوست ایجاد کنند و در صورتیکه برش در ناحیه ورید یا شریان باشد می ­تواند با خونریزی شدید نیز همراه باشد.سرخي، تورم سطحي، سوختگي، چروكيدگي، خشكي بيش از حد، پيري زودرس و در برخي موارد خاص بروز سرطان ‌هاي پوستي از جمله آسيب ‌هاي ناشي از تابش پرتو لیزر به طور مکرر و در تماس ‌هاي مزمن ايجاد مي ‌گردد. بنابراین باید از برخورد لیزر با پوست انسان جلوگیری کرد. در جدول زیر آسيب هاي برخي انواع موج هاي لیزری بر چشم و پوست انسان خلاصه شده است:

جدول 1-  آسيب هاي انواع طول موج هاي لیزري بر چشم و پوست انسان

با توجه به اینکه آسیب ­های چشمی و پوستی (خطرات تابش لیزر بر انسان)، از اهمیت خاصی برخوردارند به همین دلیل، مؤسسات استاندارد دنیا نیز، لیزرها را با در نظر گرفتن طول­ موج، توان خروجی و انرژی تابش لیزر، براساس صدمات بیولوژیکی لیزرها بر چشم و پوست انسان، در چهار گروه (چهار کلاس) طبقه بندی نموده و سازندگان و کاربران را ملزم به رعایت حفاظت ­های مورد نظر بر حسب طبقه ­بندی انجام شده نموده ­اند.

حتما بخوانید:

⇐ پاورپوینت ایمنی کار با لیزر

⇐ کاربرد لیزر و ایمنی در آن

منبع: دانشجویان بهداشت حرفه ای