Какого лазерного излучения не бывает

лазерный аппарат для хирургии

Организм человека, подвергшийся влиянию лазерного излучения, далеко не всегда реагирует негативно. Оптические квантовые генераторы повсеместно применяются в разных областях жизнедеятельности. Поэтому ученые решили воспользоваться в медицине многочисленными возможностями аппарата для лазерной хирургии. Появление лазеров привело к самому широкому применению в науке и технике.

Возникла необходимость для всестороннего изучения влияния, оказываемого лазерными лучами в отношении тканей, органов, систем человеческого организма;
Изучение использования лазерного излучения в лечебных целях (от лазерной хирургии до лазеротерапии);
Необходима разработка профилактических и лечебных мероприятий, связанных с возможным вредным воздействием на организм.

Решением комплекса сложных задач занимаются научные и медицинские учреждения. Лазерное излучение в отношении различных биологических объектов основывается на весьма кратковременном, равном тысячным долям секунды, воздействии светового луча. Для регулировки глубины проникновения (до 20-25 мкм) в ткани используется фокусирование оптической системой.

Воздействие на органы лазерного луча следует выполнять с учетом одного весьма важного обстоятельства. При фокусировании светового пучка на определенной глубине облучаемого объекта, достигаемой от 3 до 4мм, возможно получение такой интенсивности облучения, превосходящей интенсивность, соответствующую поверхности объекта. Благодаря молниеносному воздействию лазерные лучи не вызывают боли, иных неприятных ощущений. Данный аспект крайне важен при использовании лазерных аппаратов для хирургии. При проведении кратковременных операций с лазерным излучением обходятся без обезболивания, что гораздо комфортней любого хирургического вмешательства.

Существует зависимость между степенью поглощения лазерных лучей и окраской объекта, подвергаемого облучению. Поглощение лучей лазера наиболее высоко пигментированными тканями либо эритроцитами. При облучении лучами лазера дозой, равной миллиджоулю, гибнут красные кровяные шарики. Одновременно с этим форма и перемещение лейкоцитов не подвергается никакому влиянию. Для повышения коэффициента поглощения энергии, свойственной лазерному излучению, а также для усиления его воздействия иногда применяется искусственное окрашивание тканей различными красителями (раствором туши, метиленовой синькой). При воздействии лазерным лучом в отношении окрашенной опухоли можно разрушить опухолевую ткань, не нанося вреда соседним здоровым и неокрашенным тканям.

Лазерное излучение — красный и зеленый лазер, безопасность лазеров

Лазер — акроним от Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, что дословно переводится «усиление света посредством вынужденного излучения» — это устройство, преобразующее энергию накачки в энергию узконаправленного потока излучения.

Существует большое количество различных типов лазеров. Их можно разделять на группы по источнику накачки, рабочему телу, области применения. Т.к. в данной статье лазеры будут рассмотрены в контексте безопасности работы с лазерными нивелирами и дальномерами, то внимание будет обращено на такие параметры, как рабочая длина волны (нм) и мощность излучения (мВт).

Длина волны, если она находится в видимом диапазоне, обуславливает цвет лазерного луча. Мощность излучения обуславливает яркость луча, те или иные возможности (прицеливание, демонстрация оптических эффектов, считывание штрих-кодов, резка и сварка материалов, лазерная хирургия, накачка других лазеров).

Излучение в лазерных нивелирах и дальномерах работает как обычная лазерная указка — портативный генератор когерентных и монохроматических электромагнитных волн видимого диапазона в виде узконаправленного луча. Изготавливается на основе красного лазерного диода, который излучает в диапазоне 635-670 нм. Мощность их излучения не превышает 1,0 мВт.

Лазерное излучение представляет существенную опасность для глаз, так как это излучение хорошо фокусируется хрусталиком на сетчатке глаза. В то же время бытовые лазерные приборы имеют малую ширину пучка, что обеспечивает высокую поверхностную плотность энергии в поперечном сечении луча. Именно высокая плотность энергии и может вызвать ожоги и другие повреждения. Лазеры большей мощности способны вызывать поражения глаз даже рассеянным излучением. Прямое, а в некоторых случаях и рассеянное излучение такого лазера способно вызывать ожоги кожи (вплоть до полного разрушения) и представляет пожарную опасность.

Существует несколько классификаций опасности лазеров, которые, однако, весьма похожи. Ниже приведена наиболее распространенная международная классификация.

Класс 1
Лазеры и лазерные системы очень малой мощности, не способные создавать опасный для человеческого глаза уровень облучения. Излучение систем класс 1 не представляет никакой опасности даже при долговременном прямом наблюдении глазом. К классу 1 относятся также лазерные устройства с лазером большей мощности, имеющие надежную защиту от выхода луча за пределы корпуса

Класс 2
Маломощные видимые лазеры, способные причинить повреждение человеческому глазу в том случае, если специально смотреть непосредственно на лазер на протяжении длительного периода времени. Такие лазеры не следует использовать на уровне головы. Лазеры с невидимым излучением не могут быть классифицированы как лазеры 2-го класса. Обычно к классу 2 относят видимые лазеры мощностью до 1 мВт

Класс 2a
Лазеры и лазерные системы класса 2a, расположенные и закрепленные таким образом, что попадание луча в глаз человека при правильной эксплуатации исключено

Класс 3a
Лазеры и лазерные системы с видимым излучением, которые обычно не представляют опасность, если смотреть на лазер невооружённым взглядом только на протяжении кратковременного периода (как правило, за счет моргательного рефлекса глаза). Лазеры могут представлять опасность, если смотреть на них через оптические инструменты (бинокль, телескоп). Обычно ограничены мощностью 5 мВт. Во многих странах устройства более высоких классов в ряде случаев требуют специального разрешения на эксплуатацию, сертификации или лицензирования

Класс 3b
Лазеры и лазерные системы, которые представляют опасность, если смотреть непосредственно на лазер. Это же относится и к зеркальному отражению лазерного луча. Лазер относится к классу 3b, если его мощность более 5 мВт

Класс 4
Лазеры и лазерные системы большой мощности, которые способны причинить сильное повреждение человеческому глазу короткими импульсами ( < 0,25 с) прямого лазерного луча, а также зеркально или диффузно отражённого. Лазеры и лазерные системы данного класса способны причинить значительное повреждение коже человека, а также оказать опасное воздействие на легко воспламеняющиеся и горючие материалы

Требования к конструкции и техническим характеристикам, правила безопасной работы и способы защиты от лазерного излучения на территории Республики Беларусь регламентируются СанПиН 2.2.4.13-2-2006 «Лазерное излучение и гигиенические требования при эксплуатации лазерных изделий» и СТБ IEC 60825-1-2011 «Безопасность лазерных изделий. Часть 1. Классификация оборудования и требования» — национальный стандартом Республики Беларусь, который является идентичным международному стандарту IEC.

Значительная часть производимой в мире лазерной техники выпускается и маркируется в соответствие с нормами, опубликованными американской организацией «Center for Devices and Radiological Health» (CDRH).

Лазерные нивелиры и дальномеры являются лазером класса 2 в соответствии с данной классификацией, что позволяет использовать их выполняя следующие меры предосторожности:
— не смотрите на лазерный луч, лазерный луч может повредить глаза, даже если Вы смотрите на него с большого расстояния;
— не направляйте лазерный луч на людей и животных;
— лазер должен быть установлен выше уровня глаз;
— используйте прибор только для замеров;
— не вскрывайте прибор;
— держите прибор в недоступном для детей месте;
— не используйте прибор вблизи взрывоопасных веществ.

Когда в 2007 году у производителей появилась возможность использовать зеленые диоды, то все думали, что зеленый лазер неминуемо в скорости полностью заменит красный. Прошло 7 лет, и что же мы видим? У редких производителей среди всей линейки остались 1-2 модели с зеленым лазером. Зеленому лазеру не удалось сместить лазер красный. Возможно, он не дал того эффекта, которого от него ждали.
Чтобы разобраться, необходимо обратиться к физической стороне вопроса и выяснить, в чем различия и сходства красного и зеленого луча.

Устроены зеленые лучи более сложно: первый лазер, инфракрасный, длиной волны 808 нм, светит в кристалл Nd:YVO4 – получается лазерное излучение с длиной волны 1064 нм. Оно попадает на кристалл «удвоителя частоты» — и получается 532 нм.

Главный плюс зеленых лазеров – 532 нм очень близко к максимальной чувствительности глаза, и как точка или плоскость, так и сам луч очень хорошо видны. Даже 5мВт зеленый лазер светит ярче, чем 200мВт красный (на фото). Однако у зеленых лазеров есть и большая опасность. Излучение 1064 нм сфокусировано почти так же, как и зеленое и представляет основную опасность при попадании в глаз на большой дистанции, тогда как излучение 808 нм сильно расфокусировано и опасно только на расстоянии нескольких метров. Иными словами, поражающая способность зеленого лазера для глаза намного больше, чем кажется.

В некоторых лазерах есть инфракрасный фильтр, но это значительно увеличивает цену прибора, значит может присутствовать только в дорогих моделях. Так же стоит заметить, что зеленые диоды, устройства которые излучают зеленый луч, значительно дороже при производстве (в несколько раз по причине большего числа брака по сравнению с красным). А рабочий ресурс зеленого диода значительно ниже. Суммарно это отражается на конечной стоимости нивелира лазерного. В итоге получается следующая картина. Нивелир лазерный с зеленым лучом строит проекции, которые лучше видны, ресурс такого прибора ниже, стоимость выше (порой у один производитель за одинаковые модели отличающиеся лишь лазером выставляет цену отличающуюся в 1,5-2 раза).

Следует отметить, что по заявленным производителями нивелиров характеристикам мощность такого лазера до 2,7 мВт (у красного до 1,0 мВт), а безопасность по классу 3 (у красного 2).

Подведем итог, зеленый цвет лазера действительно лучше виден в условиях дневного света, чем красный, но нельзя забывать о том, что он значительно небезопаснее и неоправданно дорог.