เลเซอร์กำลังกลายเป็นเครื่องมือวิจัยที่สำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ ในด้านการแพทย์ ฟิสิกส์ เคมี ธรณีวิทยา ชีววิทยา และวิศวกรรม หากใช้ในทางที่ผิด อาจทำให้ตาพร่าและได้รับบาดเจ็บ (รวมถึงการไหม้และไฟฟ้าช็อต) แก่ผู้ปฏิบัติงานและบุคลากรอื่นๆ รวมถึงผู้มาเยี่ยมห้องปฏิบัติการทั่วไป และทำให้เกิดความเสียหายต่อทรัพย์สินอย่างมีนัยสำคัญ ผู้ใช้อุปกรณ์เหล่านี้ต้องเข้าใจอย่างถ่องแท้และใช้มาตรการป้องกันความปลอดภัยที่จำเป็นเมื่อจัดการกับอุปกรณ์เหล่านี้
เลเซอร์คืออะไร
คำว่า "เลเซอร์" (ภาษาอังกฤษว่า LASER, Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) เป็นตัวย่อที่ย่อมาจาก ความถี่ของการแผ่รังสีที่เกิดจากเลเซอร์อยู่ภายในหรือใกล้กับส่วนที่มองเห็นได้ของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า พลังงานจะถูกขยายไปสู่สถานะที่มีความเข้มสูงมากผ่านกระบวนการที่เรียกว่า "รังสีที่เหนี่ยวนำด้วยเลเซอร์"
คำว่า "รังสี" มักเข้าใจผิดกันผิดเพราะยังใช้อธิบายวัสดุกัมมันตภาพรังสี ในบริบทนี้หมายถึงการถ่ายเทพลังงาน พลังงานถูกส่งจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งผ่านการนำ การพา และการแผ่รังสี
เลเซอร์มีหลายประเภทที่ทำงานในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน ก๊าซ (เช่น อาร์กอนหรือส่วนผสมของฮีเลียมและนีออน) คริสตัลที่เป็นของแข็ง (เช่น ทับทิม) หรือสีย้อมเหลวถูกใช้เป็นสื่อกลางในการทำงาน เมื่อพลังงานถูกส่งไปยังสภาพแวดล้อมการทำงาน มันจะเข้าสู่สภาวะตื่นเต้นและปล่อยพลังงานออกมาในรูปของอนุภาคของแสง (โฟตอน)
กระจกคู่หนึ่งที่ปลายทั้งสองของท่อปิดผนึกสะท้อนแสงหรือส่งแสงในกระแสน้ำที่มีความเข้มข้นเรียกว่าลำแสงเลเซอร์ สภาพแวดล้อมการทำงานแต่ละอย่างสร้างลำแสงที่มีความยาวคลื่นและสีที่ไม่เหมือนกัน
สีของแสงเลเซอร์มักจะแสดงเป็นความยาวคลื่น ไม่เป็นไอออนไนซ์และรวมถึงรังสีอัลตราไวโอเลต (100-400 นาโนเมตร) ที่มองเห็นได้ (400-700 นาโนเมตร) และอินฟราเรด (700 นาโนเมตร - 1 มม.) ส่วนหนึ่งของสเปกตรัม
สเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแต่ละคลื่นมีความถี่และความยาวเฉพาะที่เกี่ยวข้องกับพารามิเตอร์นี้ เช่นเดียวกับที่แสงสีแดงมีความถี่และความยาวคลื่นในตัวเอง ดังนั้นสีอื่นๆ ทั้งหมด - สีส้ม สีเหลือง สีเขียว และสีน้ำเงิน - มีความถี่และความยาวคลื่นที่ไม่ซ้ำกัน มนุษย์สามารถรับรู้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเหล่านี้ได้ แต่ไม่สามารถมองเห็นสเปกตรัมที่เหลือได้
รังสีแกมมา เอกซเรย์ และอัลตราไวโอเลตมีความถี่สูงสุด อินฟราเรด,รังสีไมโครเวฟและคลื่นวิทยุใช้ความถี่ที่ต่ำกว่าของสเปกตรัม แสงที่มองเห็นได้อยู่ในช่วงที่แคบมากในระหว่างนั้น
รังสีเลเซอร์: การสัมผัสของมนุษย์
เลเซอร์สร้างลำแสงที่พุ่งตรงอย่างเข้มข้น หากพุ่งตรง สะท้อน หรือเพ่งความสนใจไปที่วัตถุ ลำแสงจะถูกดูดซับบางส่วน ทำให้พื้นผิวและอุณหภูมิภายในของวัตถุสูงขึ้น ซึ่งอาจทำให้วัสดุเปลี่ยนแปลงหรือเปลี่ยนรูปได้ คุณสมบัติเหล่านี้ซึ่งพบการประยุกต์ใช้ในการผ่าตัดด้วยเลเซอร์และการแปรรูปวัสดุ อาจเป็นอันตรายต่อเนื้อเยื่อของมนุษย์
นอกจากการแผ่รังสีซึ่งมีผลทางความร้อนต่อเนื้อเยื่อแล้ว รังสีเลเซอร์ยังเป็นอันตรายอีกด้วย ซึ่งทำให้เกิดผลทางเคมีแสง สภาพของมันมีความยาวคลื่นสั้นเพียงพอ นั่นคือ ส่วนอัลตราไวโอเลตหรือสีน้ำเงินของสเปกตรัม อุปกรณ์สมัยใหม่ผลิตรังสีเลเซอร์ซึ่งส่งผลกระทบต่อบุคคลน้อยที่สุด เลเซอร์พลังงานต่ำไม่มีพลังงานเพียงพอที่จะก่อให้เกิดอันตราย และไม่ก่อให้เกิดอันตราย
เนื้อเยื่อของมนุษย์มีความไวต่อพลังงาน และภายใต้สถานการณ์บางอย่าง รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า รวมทั้งรังสีเลเซอร์ สามารถทำลายดวงตาและผิวหนังได้ มีการศึกษาระดับธรณีประตูของรังสีกระทบกระเทือนจิตใจ
อันตรายต่อดวงตา
ตามนุษย์ไวต่อการบาดเจ็บมากกว่าผิวหนัง กระจกตา (พื้นผิวด้านหน้าด้านนอกที่โปร่งใสของดวงตา) ซึ่งแตกต่างจากผิวหนังชั้นหนังแท้ไม่มีเซลล์ที่ตายแล้วชั้นนอกที่ป้องกันอิทธิพลของสิ่งแวดล้อม เลเซอร์และรังสีอัลตราไวโอเลตรังสีจะถูกดูดซับโดยกระจกตาซึ่งอาจทำอันตรายได้ อาการบาดเจ็บจะตามมาด้วยอาการบวมน้ำของเยื่อบุผิวและการสึกกร่อน และในการบาดเจ็บรุนแรง - ทำให้ห้องหน้าขุ่น
เลนส์ของดวงตายังสามารถได้รับบาดเจ็บเมื่อสัมผัสกับรังสีเลเซอร์ต่างๆ - อินฟราเรดและอัลตราไวโอเลต
อันตรายที่สุดคือผลกระทบของเลเซอร์บนเรตินาในส่วนที่มองเห็นได้ของสเปกตรัมแสง - จาก 400 นาโนเมตร (สีม่วง) ถึง 1400 นาโนเมตร (ใกล้อินฟราเรด) ภายในขอบเขตของสเปกตรัมนี้ ลำแสงที่ปรับเข้าหากันจะโฟกัสไปที่พื้นที่เล็กๆ ของเรตินา การเปิดรับแสงที่แปรปรวนมากที่สุดเกิดขึ้นเมื่อดวงตามองเข้าไปในระยะไกลและมีลำแสงส่องตรงหรือสะท้อนแสงเข้ามา ในกรณีนี้ความเข้มข้นของเรตินาถึง 100,000 ครั้ง
ดังนั้น ลำแสงที่มองเห็นได้ด้วยกำลัง 10 mW/cm2 ออกฤทธิ์ที่จอประสาทตาด้วยกำลัง 1,000 W/cm2. นี้มากเกินพอที่จะก่อให้เกิดความเสียหาย หากดวงตาไม่ได้มองเข้าไปในระยะไกล หรือหากลำแสงสะท้อนจากพื้นผิวที่กระจัดกระจายที่ไม่ใช่กระจก การแผ่รังสีที่ทรงพลังกว่ามากจะนำไปสู่การบาดเจ็บ เอฟเฟกต์เลเซอร์บนผิวหนังไม่มีเอฟเฟกต์การโฟกัส ดังนั้นจึงมีแนวโน้มที่จะได้รับบาดเจ็บที่ความยาวคลื่นเหล่านี้น้อยกว่ามาก
เอ็กซ์เรย์
ระบบไฟฟ้าแรงสูงบางระบบที่มีแรงดันไฟฟ้าเกิน 15 kV สามารถสร้างรังสีเอกซ์ที่มีกำลังแรงสูงได้: การแผ่รังสีเลเซอร์ ซึ่งแหล่งกำเนิดคือเลเซอร์เอ็กซ์ไซเมอร์ที่ปั๊มอิเล็กตรอนกำลังสูง รวมทั้งระบบพลาสม่าและแหล่งกำเนิดไอออน อุปกรณ์เหล่านี้ต้องได้รับการทดสอบความปลอดภัยจากรังสี รวมทั้งต้องมีการป้องกันที่เหมาะสม
การจำแนก
ขึ้นอยู่กับกำลังหรือพลังงานของลำแสงและความยาวคลื่นของรังสี เลเซอร์แบ่งออกเป็นหลายคลาส การจัดประเภทขึ้นอยู่กับศักยภาพของอุปกรณ์ที่จะทำให้เกิดการบาดเจ็บทันทีที่ดวงตา ผิวหนัง หรือไฟไหม้ เมื่อสัมผัสกับลำแสงโดยตรงหรือเมื่อสะท้อนจากพื้นผิวสะท้อนแสงแบบกระจาย เลเซอร์เชิงพาณิชย์ทั้งหมดต้องระบุด้วยเครื่องหมายที่ใช้กับเลเซอร์เหล่านี้ หากอุปกรณ์ทำขึ้นเองหรือไม่ได้ทำเครื่องหมายไว้ ควรขอคำแนะนำเกี่ยวกับการจัดประเภทและการติดฉลากที่เหมาะสม เลเซอร์มีความโดดเด่นด้วยกำลัง ความยาวคลื่น และเวลาเปิดรับแสง
อุปกรณ์ปลอดภัย
อุปกรณ์ระดับเฟิร์สคลาสสร้างรังสีเลเซอร์ความเข้มต่ำ ไม่สามารถเข้าถึงระดับที่เป็นอันตรายได้ ดังนั้นแหล่งที่มาจึงได้รับการยกเว้นจากการควบคุมส่วนใหญ่หรือการเฝ้าระวังรูปแบบอื่นๆ ตัวอย่าง: เครื่องพิมพ์เลเซอร์และเครื่องเล่นซีดี
อุปกรณ์ที่ปลอดภัยตามเงื่อนไข
เลเซอร์ชั้นสองเปล่งออกมาในส่วนที่มองเห็นได้ของสเปกตรัม นี่คือการแผ่รังสีเลเซอร์ ซึ่งเป็นสาเหตุให้บุคคลมีปฏิกิริยาปกติในการปฏิเสธแสงที่สว่างเกินไป (สะท้อนแสงกะพริบ) เมื่อสัมผัสกับลำแสง ดวงตาของมนุษย์จะกะพริบหลังจาก 0.25 วินาที ซึ่งให้การป้องกันที่เพียงพอ อย่างไรก็ตาม การแผ่รังสีเลเซอร์ในช่วงที่มองเห็นได้สามารถทำลายดวงตาได้ด้วยการเปิดรับแสงอย่างต่อเนื่องตัวอย่าง: เลเซอร์พอยน์เตอร์ เลเซอร์จีโอเดติก
เลเซอร์คลาส 2a เป็นอุปกรณ์วัตถุประสงค์พิเศษที่มีกำลังขับน้อยกว่า 1mW อุปกรณ์เหล่านี้สร้างความเสียหายได้ก็ต่อเมื่อถูกเปิดเผยโดยตรงเป็นเวลานานกว่า 1,000 วินาทีใน 8 ชั่วโมงต่อวันทำงาน ตัวอย่าง: เครื่องอ่านบาร์โค้ด
เลเซอร์อันตราย
Class 3a หมายถึงอุปกรณ์ที่ไม่ทำร้ายดวงตาที่ไม่มีการป้องกันในระยะสั้น อาจเป็นอันตรายเมื่อใช้เลนส์โฟกัส เช่น กล้องโทรทรรศน์ กล้องจุลทรรศน์ หรือกล้องส่องทางไกล ตัวอย่าง: เลเซอร์ He-Ne 1-5 mW, ตัวชี้เลเซอร์และระดับอาคาร
ลำแสงเลเซอร์คลาส 3b อาจทำให้เกิดการบาดเจ็บหากใช้โดยตรงหรือสะท้อนกลับ ตัวอย่าง: เลเซอร์ HeNe 5-500mW, เลเซอร์วิจัยและการรักษามากมาย
Class 4 รวมถึงอุปกรณ์ที่มีระดับพลังงานมากกว่า 500 mW เป็นอันตรายต่อดวงตา ผิวหนัง และยังเป็นอันตรายจากไฟไหม้อีกด้วย การสัมผัสกับลำแสง แสงสะท้อนเป็นแสงสะท้อนหรือกระจายแสงอาจทำให้เกิดการบาดเจ็บที่ตาและผิวหนัง ต้องใช้มาตรการรักษาความปลอดภัยทั้งหมด ตัวอย่าง: เลเซอร์ Nd:YAG, การแสดง, การผ่าตัด, การตัดโลหะ
รังสีเลเซอร์: การป้องกัน
ห้องปฏิบัติการแต่ละแห่งต้องมีการป้องกันที่เพียงพอสำหรับผู้ที่ทำงานกับเลเซอร์ หน้าต่างของห้องที่รังสีจากอุปกรณ์ประเภท 2, 3 หรือ 4 สามารถผ่านได้ทำให้เกิดอันตรายพื้นที่ที่ไม่มีการควบคุมจะต้องได้รับการคุ้มครองหรือป้องกันอย่างอื่นในระหว่างการทำงานของเครื่องมือดังกล่าว เพื่อการปกป้องดวงตาอย่างสูงสุด ขอแนะนำดังนี้
- ลำแสงต้องอยู่ในปลอกป้องกันที่ไม่สะท้อนแสงและไม่ติดไฟเพื่อลดความเสี่ยงจากการสัมผัสโดยไม่ได้ตั้งใจหรือไฟไหม้ ในการจัดแนวลำแสง ให้ใช้หน้าจอเรืองแสงหรือภาพรอง หลีกเลี่ยงการสบตาโดยตรง
- ใช้พลังงานต่ำสุดสำหรับขั้นตอนการจัดตำแหน่งลำแสง หากเป็นไปได้ ให้ใช้อุปกรณ์ระดับล่างสำหรับขั้นตอนการจัดตำแหน่งเบื้องต้น หลีกเลี่ยงการมีวัตถุสะท้อนแสงที่ไม่จำเป็นในบริเวณเลเซอร์
- จำกัดทางเดินของลำแสงในเขตอันตรายในช่วงเวลาที่ไม่ทำงาน โดยใช้บานประตูหน้าต่างและสิ่งกีดขวางอื่นๆ ห้ามใช้ผนังห้องจัดแนวลำแสงเลเซอร์คลาส 3b และ 4
- ใช้เครื่องมือที่ไม่สะท้อนแสง สินค้าคงคลังบางรายการที่ไม่สะท้อนแสงที่มองเห็นจะกลายเป็น specular ในพื้นที่ที่มองไม่เห็นของสเปกตรัม
- ห้ามใส่เครื่องประดับสะท้อนแสง เครื่องประดับโลหะยังเพิ่มความเสี่ยงที่จะเกิดไฟฟ้าช็อต
แว่น
เมื่อทำงานกับเลเซอร์คลาส 4 ที่มีพื้นที่อันตรายเปิดหรือบริเวณที่เสี่ยงต่อการสะท้อน ควรสวมแว่นตานิรภัย ประเภทของรังสีขึ้นอยู่กับชนิดของรังสี ต้องเลือกแว่นตาเพื่อป้องกันแสงสะท้อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งการสะท้อนแสงแบบกระจาย และเพื่อให้การป้องกันในระดับที่แสงสะท้อนป้องกันตามธรรมชาติสามารถป้องกันการบาดเจ็บที่ตาได้ อุปกรณ์ออปติคัลดังกล่าวรักษาทัศนวิสัยบางอย่าง ป้องกันผิวไหม้ ลดโอกาสเกิดอุบัติเหตุอื่นๆ
ปัจจัยที่ควรพิจารณาเมื่อเลือกแว่น:
- ความยาวคลื่นหรือขอบเขตของสเปกตรัมรังสี
- ความหนาแน่นของแสงที่ความยาวคลื่นเฉพาะ
- ความสว่างสูงสุด (W/cm2) หรือกำลังลำแสง (W);
- ประเภทระบบเลเซอร์
- โหมดพลังงาน - แสงเลเซอร์แบบพัลซิ่งหรือโหมดต่อเนื่อง
- ความสามารถในการสะท้อนแสง - แบบพิเศษและแบบกระจาย
- มุมมอง;
- มีเลนส์ Corrective หรือขนาดพอให้ใส่แว่นสายตาได้
- สบาย
- มีรูระบายอากาศเพื่อป้องกันการพ่นหมอกควัน
- ผลต่อการมองเห็นสี
- ต้านทานแรงกระแทก
- ความสามารถในการทำงานที่จำเป็น
เนื่องจากแว่นตานิรภัยมีความเสี่ยงต่อความเสียหายและการสึกหรอ โปรแกรมความปลอดภัยของห้องปฏิบัติการจึงควรรวมการตรวจสอบคุณสมบัติการป้องกันเหล่านี้เป็นระยะ