الليزر هو جهاز ينتج طاقة مشعة كهرومغناطيسية متماسكة داخل الطيف البصري من الأشعة فوق البنفسجية القصوى إلى الأشعة تحت الحمراء البعيدة (المليمترات). المصطلح الليزر هو في الواقع اختصار لـ تضخيم الضوء عن طريق تحفيز انبعاث الإشعاع. على الرغم من أن عملية الليزر قد تنبأ بها من الناحية النظرية ألبرت أينشتاين في عام 1916 ، إلا أن أول ليزر ناجح لم يتم إثباته حتى عام 1960. في السنوات الأخيرة ، وجد الليزر طريقه من مختبر الأبحاث إلى التجهيزات الصناعية والطبية والمكتبية وكذلك مواقع البناء وحتى الأسر. في العديد من التطبيقات ، مثل مشغلات أقراص الفيديو وأنظمة اتصالات الألياف الضوئية ، يتم تغليف خرج الطاقة المشعة لليزر ، ولا يواجه المستخدم أي مخاطر صحية ، وقد لا يكون وجود الليزر المدمج في المنتج واضحًا للمستخدم. ومع ذلك ، في بعض التطبيقات الطبية أو الصناعية أو البحثية ، يمكن الوصول إلى الطاقة المشعة المنبعثة من الليزر ويمكن أن تشكل خطرًا محتملاً على العين والجلد.

نظرًا لأن عملية الليزر (يشار إليها أحيانًا باسم "الليزر") يمكن أن تنتج شعاعًا عالي الموازاة من الإشعاع البصري (أي الطاقة الإشعاعية فوق البنفسجية أو المرئية أو الأشعة تحت الحمراء) ، يمكن أن يشكل الليزر خطرًا على مسافة كبيرة - على عكس معظم المخاطر التي يتم مواجهتها في مكان العمل. ربما كانت هذه الخاصية أكثر من أي شيء آخر هي التي أدت إلى مخاوف خاصة عبر عنها العمال وخبراء الصحة والسلامة المهنية. ومع ذلك ، يمكن استخدام الليزر بأمان عند تطبيق ضوابط المخاطر المناسبة. معايير الاستخدام الآمن لليزر موجودة في جميع أنحاء العالم ، ومعظمها "منسق" مع بعضها البعض (ANSI 1993 ؛ IEC 1993). تستخدم جميع المعايير نظام تصنيف المخاطر ، والذي يقوم بتجميع منتجات الليزر في واحدة من أربع فئات مخاطر واسعة وفقًا لقدرة خرج الليزر أو طاقته وقدرته على إحداث ضرر. ثم يتم تطبيق تدابير السلامة بما يتناسب مع تصنيف المخاطر (Cleuet and Mayer 1980 ؛ Duchene ، Lakey and Repacholi 1991).

يعمل الليزر بأطوال موجية منفصلة ، وعلى الرغم من أن معظم الليزر أحادي اللون (ينبعث منه طول موجي واحد ، أو لون واحد) ، فليس من غير المألوف أن يصدر الليزر عدة أطوال موجية منفصلة. على سبيل المثال ، يصدر ليزر الأرجون عدة خطوط مختلفة داخل الطيف القريب من الأشعة فوق البنفسجية والمرئي ، ولكنه مصمم بشكل عام لإصدار خط أخضر واحد فقط (الطول الموجي) عند 514.5 نانومتر و / أو خط أزرق عند 488 نانومتر. عند النظر في المخاطر الصحية المحتملة ، من الضروري دائمًا تحديد الطول الموجي الناتج.

تحتوي جميع أنواع الليزر على ثلاث وحدات بناء أساسية:

1. وسط نشط (صلب أو سائل أو غاز) يحدد أطوال موجات الانبعاث المحتملة
2. مصدر طاقة (على سبيل المثال ، تيار كهربائي ، مصباح مضخة أو تفاعل كيميائي)
3. تجويف رنان مع مقرنة خرج (مرآتان بشكل عام).

تحتوي معظم أنظمة الليزر العملية خارج معمل الأبحاث أيضًا على نظام توصيل الحزمة ، مثل الألياف الضوئية أو الذراع المفصلية مع المرايا لتوجيه الحزمة إلى محطة العمل ، وتركيز العدسات لتركيز الحزمة على مادة يتم لحامها ، إلخ. في الليزر ، يتم جلب الذرات أو الجزيئات المتطابقة إلى حالة الإثارة بواسطة الطاقة المنبعثة من مصباح المضخة. عندما تكون الذرات أو الجزيئات في حالة مثارة ، يمكن للفوتون ("جسيم" من الطاقة الضوئية) أن يحفز ذرة أو جزيءًا مثارًا لإصدار فوتون ثانٍ من نفس الطاقة (الطول الموجي) ينتقل في الطور (متماسك) وفي نفس الاتجاه مثل الفوتون المحفز. وهكذا حدث تضخيم الضوء بمعامل اثنين. تتكرر هذه العملية نفسها في سلسلة تتسبب في تطور شعاع ضوئي ينعكس ذهابًا وإيابًا بين مرايا تجويف الرنين. نظرًا لأن إحدى المرايا شفافة جزئيًا ، فإن بعض الطاقة الضوئية تترك تجويف الرنين مكونًا شعاع الليزر المنبعث. على الرغم من أنه من الناحية العملية ، غالبًا ما تكون المرآتان المتوازيتان منحنيتين لإنتاج حالة رنين أكثر استقرارًا ، إلا أن المبدأ الأساسي ينطبق على جميع أنواع الليزر.

على الرغم من إظهار عدة آلاف من خطوط الليزر المختلفة (أي أطوال موجات الليزر المنفصلة المميزة للوسائط النشطة المختلفة) في مختبر الفيزياء ، فقد تم تطوير 20 فقط أو نحو ذلك تجاريًا لدرجة أنها تُطبق بشكل روتيني في التكنولوجيا اليومية. تم تطوير ونشر إرشادات ومعايير سلامة الليزر والتي تغطي بشكل أساسي جميع الأطوال الموجية للطيف البصري من أجل السماح بخطوط الليزر المعروفة حاليًا وأشعة الليزر المستقبلية.

تصنيف مخاطر الليزر

تتبع معايير أمان الليزر الحالية في جميع أنحاء العالم ممارسة تصنيف جميع منتجات الليزر إلى فئات مخاطر. بشكل عام ، يتبع المخطط مجموعة من أربع فئات مخاطر واسعة ، من 1 إلى 4. لا يمكن أن تصدر أشعة الليزر من الفئة 1 إشعاع ليزر يحتمل أن تكون خطرة ولا تشكل أي خطر على الصحة. تشكل الفئات من 2 إلى 4 خطرًا متزايدًا على العين والجلد. يعتبر نظام التصنيف مفيدًا حيث يتم تحديد إجراءات السلامة لكل فئة من فئات الليزر. مطلوب تدابير سلامة أكثر صرامة لأعلى الفئات.

تعتبر الفئة 1 مجموعة "آمنة للعين" ولا تنطوي على مخاطر. معظم أجهزة الليزر المغلقة تمامًا (على سبيل المثال ، مسجلات الأقراص المضغوطة الليزرية) هي من الفئة 1. لا يلزم اتخاذ تدابير أمان مع ليزر من الفئة 1.

تشير الفئة 2 إلى أشعة الليزر المرئية التي تنبعث منها طاقة منخفضة جدًا لن تكون خطرة حتى لو دخلت قوة الحزمة بأكملها إلى العين البشرية وركزت على شبكية العين. إن استجابة النفور الطبيعي للعين لرؤية مصادر الضوء الساطعة للغاية تحمي العين من إصابة الشبكية إذا كانت الطاقة الداخلة للعين غير كافية لتدمير شبكية العين ضمن استجابة النفور. تتكون استجابة النفور من انعكاس الوميض (حوالي 0.16-0.18 ثانية) ودوران العين وحركة الرأس عند تعرضها لمثل هذا الضوء الساطع. تحدد معايير السلامة الحالية بشكل متحفظ استجابة النفور على أنها تدوم 0.25 ثانية. وبالتالي ، تتمتع ليزر الفئة 2 بطاقة خرج تبلغ 1 مللي واط (mW) أو أقل والتي تتوافق مع حد التعرض المسموح به لمدة 0.25 ثانية. من أمثلة الليزر من الفئة 2 مؤشرات الليزر وبعض ليزر المحاذاة.

تتضمن بعض معايير السلامة أيضًا فئة فرعية من الفئة 2 ، يشار إليها باسم "الفئة 2A". ليزرات الفئة 2A ليست خطرة التحديق فيها لمدة تصل إلى 1,000 ثانية (16.7 دقيقة). معظم الماسحات الضوئية الليزرية المستخدمة في نقاط البيع (الخروج من الأسواق الفائقة) وأجهزة المسح الضوئي للمخزون هي من الفئة 2A.

تشكل أشعة الليزر من الفئة 3 خطرًا على العين ، نظرًا لأن استجابة النفور ليست سريعة بما يكفي للحد من تعرض شبكية العين إلى مستوى آمن مؤقتًا ، ويمكن أيضًا حدوث تلف في الهياكل الأخرى للعين (مثل القرنية والعدسة). عادة لا توجد مخاطر الجلد للتعرض العرضي. من أمثلة الليزر من الفئة 3 العديد من الليزر البحثي وأجهزة تحديد المدى بالليزر العسكرية.

يطلق على فئة فرعية خاصة من الرتبة 3 "الفئة 3 أ" (ويطلق على ليزرات الفئة 3 المتبقية اسم "الفئة 3 ب"). ليزرات الفئة 3A هي تلك التي لديها طاقة خرج تتراوح بين واحد وخمسة أضعاف حدود الانبعاث التي يمكن الوصول إليها (AEL) للفئة 1 أو الفئة 2 ، ولكن بإشعاع ناتج لا يتجاوز حد التعرض المهني ذي الصلة للفئة الأدنى. ومن الأمثلة على ذلك العديد من أدوات المحاذاة والمسح بالليزر.

قد تشكل أشعة الليزر من الفئة 4 خطر حريق محتمل أو خطر جلدي كبير أو خطر انعكاس منتشر. تقريبًا جميع أنواع الليزر الجراحية وأنظمة معالجة المواد المستخدمة في اللحام والقطع هي من الفئة 4 إذا لم تكن مغلقة. جميع أجهزة الليزر التي يتجاوز متوسط ​​إنتاجها للطاقة 0.5 واط هي الفئة 4. إذا كانت فئة الطاقة الأعلى من الفئة 3 أو الفئة 4 مغلقة تمامًا بحيث لا يمكن الوصول إلى الطاقة المشعة الخطرة ، يمكن أن يكون نظام الليزر الكلي من الفئة 1. وكلما كان الليزر الأكثر خطورة داخل الجهاز العلبة تسمى الليزر المدمج.

حدود التعرض المهنية

نشرت اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع غير المؤين (ICNIRP 1995) إرشادات حول حدود تعرض الإنسان لإشعاع الليزر والتي يتم تحديثها دوريًا. يتم توفير حدود التعرض التمثيلية (ELs) في الجدول 1 للعديد من أجهزة الليزر النموذجية. تتجاوز جميع أشعة الليزر تقريبًا حدود التعرض المسموح بها. وبالتالي ، في الممارسة الفعلية ، لا تستخدم حدود التعرض بشكل روتيني لتحديد تدابير السلامة. بدلاً من ذلك ، يتم تطبيق مخطط تصنيف الليزر - الذي يعتمد على ELs المطبق في ظل ظروف واقعية - لتحقيق هذه الغاية.

الجدول 1. حدود التعرض لأشعة الليزر النموذجية

جميع المعايير / المبادئ التوجيهية لها أطوال موجية ومدد تعرض أخرى.

ملاحظة: لتحويل MPE إلى mW / cm² إلى mJ / سم²، اضرب في وقت التعرض t بالثواني. على سبيل المثال ، يكون He-Ne أو Argon MPE عند 0.1 ثانية هو 0.32 مللي جول / سم².

المصدر: ANSI Standard Z-136.1 (1993) ؛ ACGIH TLVs (1995) و Duchene، Lakey and Repacholi (1991).

معايير أمان الليزر

نشرت العديد من الدول معايير أمان الليزر ، ومعظمها متوافق مع المعيار الدولي للجنة الكهروتقنية الدولية (IEC). ينطبق معيار IEC 825-1 (1993) على الشركات المصنعة ؛ ومع ذلك ، فإنه يوفر أيضًا بعض إرشادات الأمان المحدودة للمستخدمين. يجب تصنيف تصنيف مخاطر الليزر الموضح أعلاه على جميع منتجات الليزر التجارية. يجب أن يظهر ملصق تحذير مناسب للفئة على جميع منتجات الفئات من 2 إلى 4.

اجراءات السلامة

يسهل نظام تصنيف أمان الليزر بشكل كبير تحديد إجراءات السلامة المناسبة. تتطلب معايير سلامة الليزر وقواعد الممارسة بشكل روتيني استخدام إجراءات تحكم أكثر تقييدًا بشكل متزايد لكل تصنيف أعلى.

من الناحية العملية ، من الأفضل دائمًا إحاطة مسار الليزر والشعاع تمامًا بحيث لا يمكن الوصول إلى إشعاع الليزر الذي يحتمل أن يكون خطيرًا. بمعنى آخر ، إذا تم استخدام منتجات ليزر من الفئة 1 فقط في مكان العمل ، فسيتم ضمان الاستخدام الآمن. ومع ذلك ، في العديد من المواقف ، هذا ببساطة غير عملي ، ويلزم تدريب العمال على الاستخدام الآمن وتدابير التحكم في المخاطر.

بخلاف القاعدة الواضحة - عدم توجيه الليزر إلى عيون الشخص - لا توجد إجراءات تحكم مطلوبة لمنتج ليزر من الفئة 2. بالنسبة لليزر من الفئات الأعلى ، من الواضح أن إجراءات السلامة مطلوبة.

إذا كان العلبة الكاملة لليزر من الفئة 3 أو 4 غير ممكنة ، فإن استخدام حاويات الشعاع (على سبيل المثال ، الأنابيب) ، والحواجز والأغطية البصرية يمكن أن يقضي فعليًا على خطر التعرض للعين الخطير في معظم الحالات.

عندما تكون العبوات غير مجدية لأشعة الليزر من الفئة 3 و 4 ، يجب إنشاء منطقة يتم التحكم فيها بالليزر مع إدخال متحكم فيه ، ويكون استخدام واقيات العين بالليزر أمرًا ضروريًا بشكل عام داخل منطقة الخطر الاسمية (NHZ) لشعاع الليزر. على الرغم من أنه في معظم المختبرات البحثية حيث يتم استخدام أشعة الليزر الموازية ، فإن NHZ تشمل منطقة المختبر الخاضعة للرقابة بالكامل ، لتطبيقات الحزمة المركزة ، قد تكون NHZ محدودة بشكل مدهش ولا تشمل الغرفة بأكملها.

لضمان عدم إساءة الاستخدام والإجراءات الخطيرة المحتملة من جانب مستخدمي الليزر غير المصرح لهم ، يجب استخدام عنصر التحكم الرئيسي الموجود في جميع منتجات الليزر المصنعة تجاريًا.

يجب تأمين المفتاح عندما لا يكون الليزر قيد الاستخدام ، إذا كان بإمكان الأشخاص الوصول إلى الليزر.

يلزم اتخاذ احتياطات خاصة أثناء محاذاة الليزر والإعداد الأولي ، نظرًا لأن احتمالية حدوث إصابة خطيرة للعين كبيرة جدًا في ذلك الوقت. يجب تدريب العاملين في مجال الليزر على الممارسات الآمنة قبل إعداد الليزر ومحاذاة.

تم تطوير نظارات واقية من الليزر بعد تحديد حدود التعرض المهني ، وتم وضع المواصفات لتوفير الكثافة البصرية (أو ODs ، وهو مقياس لوغاريتمي لعامل التوهين) الذي قد يكون مطلوبًا كدالة لطول الموجة ومدة التعرض لفترة محددة الليزر. على الرغم من وجود معايير محددة لحماية العين بالليزر في أوروبا ، يتم توفير المزيد من الإرشادات في الولايات المتحدة من قبل المعهد الوطني الأمريكي للمعايير بموجب التعيينات ANSI Z136.1 و ANSI Z136.3.

قادة الإيمان

عند التحقيق في حوادث الليزر في كل من المواقف المختبرية والصناعية ، يظهر عنصر مشترك: نقص التدريب الكافي. يجب أن يكون التدريب على سلامة الليزر مناسبًا وكافيًا لعمليات الليزر التي سيعمل حولها كل موظف. يجب أن يكون التدريب محددًا لنوع الليزر والمهمة الموكلة للعامل.

المراقبة الطبية

تختلف متطلبات المراقبة الطبية للعاملين في مجال الليزر من دولة إلى أخرى وفقًا للوائح الطب المهني المحلية. في وقت من الأوقات ، عندما كان الليزر محصوراً في مختبر الأبحاث ولم يُعرف الكثير عن آثاره البيولوجية ، كان من المعتاد أن يخضع كل عامل ليزر بشكل دوري لفحص عام شامل للعيون باستخدام تصوير قاع العين (الشبكية) لمراقبة حالة العين . ومع ذلك ، بحلول أوائل السبعينيات ، تم التشكيك في هذه الممارسة ، حيث كانت النتائج السريرية سلبية دائمًا تقريبًا ، وأصبح من الواضح أن مثل هذه الفحوصات يمكن أن تحدد فقط الإصابة الحادة التي يمكن اكتشافها بشكل شخصي. أدى ذلك إلى اجتماع مجموعة العمل التابعة لمنظمة الصحة العالمية بشأن الليزر ، في دون ليغريغ ، أيرلندا ، في عام 1970 ، للتوصية بعدم وجود برامج المراقبة المعنية والتأكيد على اختبار الوظيفة البصرية. منذ ذلك الوقت ، قللت معظم مجموعات الصحة المهنية الوطنية باستمرار من متطلبات الفحص الطبي. اليوم ، فحوصات طب العيون الكاملة مطلوبة عالميًا فقط في حالة إصابة العين بالليزر أو التعرض المفرط المشتبه به ، والفحص البصري المسبق مطلوب بشكل عام. قد تكون هناك حاجة إلى فحوصات إضافية في بعض البلدان.

قياسات الليزر

على عكس بعض مخاطر مكان العمل ، ليست هناك حاجة عمومًا لإجراء قياسات لمراقبة مكان العمل للمستويات الخطرة لإشعاع الليزر. بسبب أبعاد الحزمة شديدة الضيق لمعظم أشعة الليزر ، واحتمال تغيير مسارات الحزمة وصعوبة وتكلفة مقاييس إشعاع الليزر ، تؤكد معايير السلامة الحالية على تدابير التحكم القائمة على فئة الخطر وليس قياس مكان العمل (المراقبة). يجب إجراء القياسات من قبل الشركة المصنعة لضمان الامتثال لمعايير سلامة الليزر والتصنيف المناسب للمخاطر. في الواقع ، كان أحد المبررات الأصلية لتصنيف مخاطر الليزر يتعلق بالصعوبة الكبيرة في إجراء القياسات المناسبة لتقييم المخاطر.

استنتاجات

على الرغم من أن الليزر جديد نسبيًا في مكان العمل ، إلا أنه ينتشر بسرعة في كل مكان ، كما هو الحال بالنسبة للبرامج المعنية بسلامة الليزر. تتمثل مفاتيح الاستخدام الآمن لليزر أولاً في إحاطة طاقة الليزر المشعة إذا كان ذلك ممكنًا ، ولكن إن لم يكن ذلك ممكنًا ، لوضع تدابير تحكم مناسبة وتدريب جميع الأفراد الذين يعملون باستخدام الليزر.

الرجوع