レーザーの安全性が明確である、またはレーザー光線を覗いてはならない理由

今日の記事は少し退屈なものになります。これは、通常誰も議論したくないような問題を提起するからです。 また、レーザーを扱うための結核に関連する主な、最も重要な問題に焦点を当てます。 この不快であるが非常に重要なトピックについて、最小限の退屈な文字と数字で話そうとします。彼らはさまざまな「安全な運用ルールのガイド」で引用するのが大好きで、「もし起こるなら」の精神で明確でアクセス可能な例を使用して主要な質問を分析します。 レーザー自体はどのような危険ですか、すべてのレーザーは等しく危険ですか？ わかります。



注意：私は医療問題の専門家ではないため、この記事には誤りや不正確な内容が含まれている場合があります。











ご存知のように、レーザーの主な特性は非常に高い指向性と単色放射であり、光束のかなりのパワーが非常に細いビームに集中します。 次に、私たちはそれぞれ、光を知覚するための非常に敏感な装置、つまり目を備えています。 対照的に、目は、必要な視覚情報をホストに提供するために、最小レベルの光強度を使用するように設計されています。 高感度で強力な光ビームと敏感な視覚器官の組み合わせは、それぞれ弱く適合していることがすでに明らかになってきており、そのようなビームは危険です。 一般に、これは明らかです。数秒以上太陽を見ることができない場合、そして紙に穴を燃やす強力なレーザーのビームを見ることができます。 しかし、それほど単純ではありません。 レーザー放射の危険性は、その性質（パルスまたは連続）、出力、波長に大きく依存します。 また、ガスまたは固体/液体ランプ励起レーザーに基づく多くの設備には、高電圧下にある回路と要素が含まれています-トランス、無線管、スイッチングアレスターとサイラトロン、電気的危険源である強力なコンデンサー。 しかし、私はそれらに焦点を合わせません、多くの文献が電気の安全性について書かれています、そして、これはテスラビルダーの間で痛いポイントです。 ここでは、レーザー光線を直接運ぶ光学機器の危険性のみを考慮することに限定しています。



レーザーのパラメーターが変化すると、眼の損傷のメカニズムも変化します。これは専門文献に詳細に記載されています。 レーザー放射によって生じる効果は、その出力に関係なく、写真で説明されています。







このデータは究極の真実と見なされるべきではありません。これは本の1つのバージョンにすぎません。 説明されている効果は、残りのパラメーター（パワーと波長）に応じて、任意の比率で組み合わせることができます。 厳密に言えば、レーザーのパルスモードはさらに2つに分割できます。自由生成のパルスモードと、Q係数が変調されたパルスモードです。 2番目の場合、レーザーはいわゆる 「ジャイアントパルスモード」。ポンピング中に蓄積されたすべてのエネルギーが、短い（数十ナノ秒）パルスによって作動媒体から放出されます。 この場合のパルス電力は、控えめなサブジュールエネルギーで数十メガワットに達します。 「巨大な衝動」の影響下では、吸収によって発生した熱はこのような短時間でどこでも除去できないため、損傷は主に爆発メカニズムによって引き起こされます。 自由生成パルスの作用下では、パルスは比較的長い持続時間（ミリ秒）のためにピーク電力が低いため、熱は部分的に除去されて吸収層の厚さで分布する時間がありますので、損傷は熱メカニズムにより大きくなります。



眼の媒質の透明度は異なる波長で同じではないため、波長の役割は特に特徴的です。 トピックからの逸脱として、私は、X線またはガンマ線の場合、生物学的効果は波長に依存せず、透過能力のみが変化することが一般に受け入れられていることに注意します。 そして、一般的に、X線放射に対する保護の問題に関する専門文献では、数ページしか残っていませんが、レーザー放射を扱う場合の安全性に関する問題についてはセクション全体を取り上げることができます。 しかし、波長への影響の依存に戻ります。 ここで、同じ本の別の表に目を向けます。 また、パワーに関係なく、波長に応じた損傷のメカニズムを説明します。







最も明白なのは、可視範囲の放射線の危険性であることは明らかです。なぜなら、網膜に到達し、網膜によって知覚されるからです。 しかし、これが明らかな場合、これは最も危険なことを意味するものではありません。 問題の事実は、可視範囲のビームに気付くことができ、この場合の目の瞬きの反射が完璧に機能することであり、場合によっては損傷を大幅に減らすことができます。 一方、近赤外域からのビームはすでに気づかれていませんが、網膜にも到達し、瞬きの反射はありません。 目の損傷を最も受けやすいのは網膜であり、最も悲しいのは再生不能なことです。



したがって、放射方式と波長がわかっている場合、実際には最後の決定要因が残ります。これが放射パワーです。 あなたの目が完全に、部分的に燃え尽きるか、まったく燃え尽きるかを決めるのは彼女です。 波長に応じて、ビームが連続している場合はこのパワーの大きさのみが、ビームがパルス化されている場合はパルスエネルギーのみが変化します。



現在存在するハザードクラスへのレーザーの分離が採用されているのは、放射力によるものです。 サムのレーザーFAQ Webサイトを詳しく見てみましょう。 便宜上、laserforum.ru Gallフォーラムのモデレーターによる英語からロシア語への翻訳が提供されています。 そして、写真に間違いを見つけた人は誰でも素晴らしい仲間です。







危険クラス。



引用：



•クラスIレーザー製品

既知の生物学的脅威はありません。 放射線は人間の目からは見えないように閉じられており、レーザーシステムにはインターロックがあり、開いた状態でレーザーをオンにできないようになっています。 （DEC LPS-40などの大型レーザープリンターは、クラスIIIbレーザーである10 mWヘリウムネオンレーザーで実行されますが、プリンターにはインターロックがあり、オープンレーザービームとの接触を排除しているため、レーザー自体は生物学的危険を引き起こしませんクラスIIIbに属します。CD/ DVD / Blu-rayプレーヤーおよび小型レーザープリンターも同様です（クラスIレーザー製品です）。



•クラスIIレーザー製品

最大1 mWの出力。 このようなレーザーは、眼の反射により発生する損傷を防ぐため、光学的に危険なデバイスとは見なされません。 （たとえば、明るい光が目に入ると、まぶたが自動的に点滅するか、人が明るい光が消えるように頭を回します。これは、反射作用または反応時間と呼ばれます。クラスIIレーザーは、そのような目で目を傷つけることはありません。より長い時間。）警告標識（黄色）をレーザー装置に配置する必要があります。 既知の皮膚障害や火災の危険はありません。



•クラスIIIaレーザー製品

1 mW〜5 mWの出力。 そのようなレーザーは、特定の条件下での部分的な失明や他の目の損傷につながる可能性があります。 クラスIIIbレーザーを含む製品には、レーザーの動作を示すレーザー光インジケータが必要です。 また、「危険」標識と、レーザーおよび/または機器に取り付けられたレーザーアウトレットを示す標識も必要です。 不正使用を防ぐために、電源スイッチをキーロックの形で設置する必要があります。 既知の皮膚および火災の危険はありません。



•クラスIIIbレーザー製品

5 mW〜500 mWの出力。 そのようなレーザーは、特に高出力では、間違いなく視力への脅威であると考えられており、これは目の損傷をもたらします。 このようなレーザーには、不正使用に対するキー、レーザー放射の存在のインジケータ、電源が供給されてからオペレーターがビーム経路を離れることができるように電源投入後3から5秒のオン遅延、および使用中にビームをブロックできる機械シャッターが付いたロックが必要です。 皮膚は高レベルの出力で火傷することがあり、特定の材料への短期的な方向は火事につながる可能性があります。 （250 mWアルゴンレーザーが2秒間未満の露出で赤い紙に点火するのを見ました！）赤い「危険」標識と出口標識をレーザーに配置する必要があります。



•クラスIVレーザー製品

出力電力> 500 mW。 このようなレーザーは、目を損傷および損傷する可能性があります。 レベルIVクラスの容量は、皮膚の燃焼や衣服の燃焼など、接触すると可燃性物質に点火および発火する場合があります。 このようなレーザー製品には次のものが必要です。

不正使用を防ぐためのキーでロック、カバーを外した状態でシステムの使用を防ぐためのロック、レーザーが機能していることを示す放射インジケータ、ビームをブロックする機械式シャッター、赤い「危険」標識と出口標識レーザー。

反射されたビームは、元のビームと同様に危険と見なされる必要があります。 （また、1000ワットのCO2レーザーが鋼鉄の穴を燃やすのを見たので、それがあなたの目でどうなるか想像してみてください！）



引用の終わり。



注：はい、私のレーザーは主に第4危険クラスに属し、私だけが対処するため、多くのハードウェア保護対策は含まれていません。 そのため、レーザーにインターロックのあるロックスイッチやカバーがない理由についてはコメントを控えるようお願いします。 これらの要件は、主に市販の植物に適用されます。



さて、いわば、レーザー照射で目の怪我がどのように見えるかを見てみましょう。 新しいレーザーとそのコンポーネントを探すために、私はさまざまな組織を訪問することをすでに述べました。 そして、目の病気の治療のために地元のセンターのレーザー部門を訪れました。 専門家とのコミュニケーションの過程で、私は彼らの診療でレーザー放射によって引き起こされた怪我に遭遇したかどうか尋ねました。 答えは私を驚かせました。 事実、20年以上の実践で、直接レーザー損傷はほんのわずかしかありませんでした。 私の質問に、どのように、今、すべての子供が50から2000 mWのレーザーポインターを持っている場合、彼らはポインターから火傷を負った人はいないと答えました。 しかし、太陽光でレーザー以外の網膜熱傷を患う人はたくさんいました。 私は最も顕著なレーザー損傷に関する文書を見せられました-Qスイッチングモードで動作するパルスネオジムレーザー（Nd：YAG）上に構築されたレーザー距離計からの鏡面反射パルスによって引き起こされる網膜中心窩への深刻な損傷。 さまざまな推定によると、パルスエネルギーは20〜100 mJで、パルス持続時間は約20 nsでした。 損傷が非常に深刻であることが判明したのはQスイッチのためでした-放射線の焦点で光学的破壊があり、それが水撃を引き起こし、それが順番に中心網膜破裂と血眼症（硝子体出血）とともに後者の浮腫を引き起こしました。 完全な匿名化を条件にドキュメントをスキャンすることが許可されました。 光干渉断層計を使用すると、さまざまな面の断面で網膜を見ることができます。 医学的援助を求めたときのカットのように見えた。 「曲がった」エッジを持つ明確な「穴」を見ることができます（実際、膨らんでいます）。







もっと詳しく：







そして、異なる平面で：







私に提供された文書のテキストから、治療の経過は10日間続き、その間に網膜剥離の場合の手術の問題が決定されたことがわかりました。 可能性のある剥離を排除し、ギャップを埋めるための手術的手段として、ニューモレチノペキシー（PRP）が提案されました。 保存的治療は、浮腫を解決し、炎症過程を予防することを目的としていました。 観察の過程で、いくつかの眼底写真も撮影され、コースの終わりに、ギャップが自然に閉じ、瘢痕組織で大きくなりすぎたため、手術は必要ないと判断されました。



眼底写真は時系列に配置されます。







同じ文書の山には、治療後の光干渉断層法の別の印刷物がありました。











ご覧のとおり、ブレークダウンチャネルが消えており、中心窩であった場所の端がより滑らかな形状になっています。 負傷時、表による視力。 Sivtsevaは0％でしたが、治療終了後、最大30％の改善が達成されました。 私の質問に、これは主観的にどのように知覚されるのか、彼らは私に「中心暗点」が何であるかを明確に示す別の写真を見せました。 これは、画像の一部が抜け落ちる死角です。 脳は周囲の背景色でそれを「ペイント」することができますが、画像の細部は見えません。なぜなら、それらを見るものがないからです。この場所の光受容細胞は破壊されます。 この記事では、写真はGoogleからのものです。 彼らはまた、2番目の健康な目で、この盲点が生活の質に影響を与えないことを私に説明しました。







その後、比較臨床データを含む別の表を発見しました。この表では、レーザーの種類とその動作モードに応じたレーザー損傷の結果について説明しています。 ご覧のとおり、最も好ましくない結果は、Qスイッチモードで動作するレーザーによる負傷の場合です。これは、網膜が爆発メカニズムによって損傷したためです。一方、フリーランニングモードのレーザーパルスは、ある程度可逆的な熱傷を引き起こすだけでなく、はるかに大きな放射エネルギーを見ています。 厳密に言えば、損傷の局在化はレーザーパラメータよりも大きな役割を果たします;中央窩への損傷はすべての場合で不可逆的です。







色素レーザーパルスによって引き起こされるレーザー網膜火傷を伴う眼底写真の別の例を次に示します。 色素レーザーは、パルス幅とエネルギーがパルスQスイッチレーザーに匹敵します。







では、これがダイナミクスでどのように起こるかを見てみましょう。 Yun Sothoryは、実験用の犠牲者として安価なウェブカメラを使用し、実験用の犠牲者として自家製の窒素レーザーによって励起された自家製の色素溶液レーザーを使用して、「レーザーを見るとどうなるか」実験を行いました。 ビデオの結果。 そして、これは彼女が完全に無生物でオークのシリコン「網膜」を持っているという事実にもかかわらずです。 目に何が起こるかは非常に明白です。







破損したカメラマトリックスの別の例を次に示します。1：06では、ステージレーザーショー中に焼けたピクセルの線が上部に表示されます。 ちなみに、レーザーショーの安全性は、独立した非常に包括的なトピックであり、CISおよび西部で多くのコピーが破損しました。 ビームを切断およびスキャンするためのレーザーエミッターの光学システムへの出力は、数十ワットに達することがあります。







ここで、すべてのレーザーは等しく危険ですか？という質問を調べてみましょう。

最も危険なのは、可視および近赤外、特に後者の短いパルス幅のパルスモードで動作するレーザーであると明確に結論付けることができます。 そして、本当にそうです。 ただし、通常はストレスの少ない人々のために退屈な口調で書かれた規則は、すべてのレーザーは例外なく危険であり、レーザーはしっかりと密閉され、地下に押し込まれなければならず、誰もそれを入れてはならないことを宣言しています。 すべてが理にかなっているはずなので、ここでいくつかの予約が必要です。 すべてのレーザーが同じように危険なわけではありません。 より危険なものがあり、危険性が低いものがあります。 以下は私の厳しい私見ですが、それは真実だと主張していません。 つまり、近赤外以外のあらゆる波長のレーザーで保護装置なしで動作することが可能であり、連続モードまたは準連続モードで動作する場合、その平均出力は10〜20ミリワットを超えず、見つめなければビームに。 凝視したい場合、たとえば光学システムを視覚的に調整するときなど、ビームが目に入る危険がある場合、ハザードクラス2の説明に記載されているように、絶対的な上限パワーは0.5-1 mWです。 1 mWの出力の小さなヘリウムネオンまたはダイオードレーザーのビームを1〜2秒間見て、太陽を見ることに匹敵する非常に不快なことを理解することで、好奇心を満たすことができます。 しかし、これは私の個人的な経験です。 すべてのレーザー用途で目の保護を怠らないことをお勧めします。 高出力クラス4レーザーとは別に、非常に広いビームのためにエネルギー密度が低いため、銅蒸気レーザーもあります。 たとえば、 5 Wレーザーの場合、ビームの出力密度は16 mW \ mm2です。 このようなビームが目に偶発的に当たったと仮定すると、この点での瞳孔の直径が約3 mmであれば、損傷は100 mWの完全に通常のレーザーポインターの損傷に匹敵します。 しかし、これらは私の仮定に過ぎず、実際にチェックすることを誰にも勧めません。 このようなレーザーを使用するときは、目の保護が絶対に必要です。



記事の冒頭に示した波長に対する損傷の依存性の表に再び目を向けると、眼の媒質は長さで不透明であるため、放射線は網膜に到達しないため、可視および近赤外範囲外の放射線を含むレーザーの場合、保護は必要ないと思われます400 nmより短く、3ミクロンより長い波。これは部分的に正しいです。実際、3ミクロンを超える波長の放射線は涙液層に吸収されるため、網膜は影響を受けません。低出力/エネルギーでは、これは危険ではありません。そのため、レーザー距離計などの低出力レーザー光源は、約3ミクロンの波長に変換されます（エルビウムレーザー）。一方、パワーが十分な場合、角膜を焼く重大なリスクがあります。高出力の紫外線にさらされると、主に光化学メカニズムによって損傷が発生し、そして遠赤外線の場合-熱。しかし、可視域のレーザーよりも桁違いに大きい出力が必要です。比Fig的に言えば、レーザーはさまざまなタイプのヘビと比較することができます。その中には、一口で殺す毒ヘビや、犠牲者が窒息するまで長くて退屈なボアが殺すボアがあります。特に10.6ミクロンの波長で数百および数千ワットを放出するCO2レーザーの出力は同じ「ブルートフォース」であるため、目に見えないUVおよび遠赤外線範囲のレーザーをボアと正確に比較できます。 CO2レーザーによる角膜熱傷の例を次に示します。犠牲者が窒息するまで、短い一口で殺し、ボア、長くて退屈な大きな力で殺します。特に10.6ミクロンの波長で数百および数千ワットを放出するCO2レーザーの出力は同じ「ブルートフォース」であるため、目に見えないUVおよび遠赤外線範囲のレーザーをボアと正確に比較できます。 CO2レーザーによる角膜熱傷の例を次に示します。犠牲者が窒息するまで、短い一口で殺し、ボア、長くて退屈な大きな力で殺します。特に10.6ミクロンの波長で数百および数千ワットを放出するCO2レーザーの出力は同じ「ブルートフォース」であるため、目に見えないUVおよび遠赤外線範囲のレーザーをボアと正確に比較できます。 CO2レーザーによる角膜熱傷の例を次に示します。







「誰が責任を負うべきか」という問題が明らかになったので、今度は「何をすべきか」という質問に移ります。または、レーザー放射で作業する場合、どのような保護対策を選択する必要があります。レーザー放射に対する保護の主な手段は、主にビーム経路のフェンシング、光経路の終端での吸収体による伝播の制限です。フェンスを整理することが不可能な場合は、メガネが必要です。両方の保護手段が相互に補完し合うと、より効果的です。それにもかかわらず、普遍的なゴーグルは、おそらくそうでない場合を除いて、存在しません。したがって、眼鏡を選択する前に、どのレーザーを扱うかを正確に知る必要があります。







すべての安全メガネは、レーザーが放射する特定の波長から保護するように設計されています。優れたメガネの場合、各波長の光学密度は常に正規化されます。光学密度はメ​​ガネの減衰係数であり、英語の規格ではOD-Xと呼ばれます。Xは減衰次数を示す数値です。したがって、たとえば、OD-6は、メガネが放射線を6桁減衰させることを意味します。特定の波長で1,000,000回。 1000回の減衰はOD-3などとして指定されます。良い眼鏡には常に指示があります。それは、保護する放射線の波長と、各波長のODを言うものです。また、優れたメガネは常に閉じたデザインで顔にぴったりとフィットするため、放射光による眩しさはフィルタをバイパスしてメガネの下を通過できません。本当に良い点の例を次に示します。例えばソビエトZND-4-72 — SZS22 —私が使用するOS23-1。これは、一般的なタイプのレーザーで動作するように設計された多かれ少なかれ普遍的なメガネを作る試みの例です。これを行うには、2種類のフィルターがあります。メガネは柔らかいゴムでできており、顔にぴったりとフィットし、説明書が付いています。







青色フィルターは、0.69ミクロンおよび1.06ミクロンの波長で動作するレーザー（ルビーおよびネオジムレーザー）から保護するように設計されています。これらの波長では、OD-6密度が保証されています。同じフィルターは、630〜680 nmの波長範囲（ヘリウムネオン、クリプトンレーザー）およびOD-3が宣言されている1.2〜1.4μmの範囲の放射に対する保護を提供します。オレンジ色のフィルターは、OD-6では400〜530 nm（青色および緑色レーザー）の範囲、OD-3では1.2〜1.4μmの範囲の波長に対する保護を提供します。オレンジ色のフィルターだけでは、赤色レーザー放射に対する保護を提供できません。青色のフィルターが必要です。便宜上、青いフィルターはリクライニングされています。







私の強力なレーザーを使用するときはいつもこのようなメガネを使用します。指示に従えば、保護を保証できます。残念ながら、彼らは黄色のレーザー用のギャップがあります。保証された保護命令を提供していないため、完全な汎用性はありません。これらのメガネには最新のアナログが販売されていますが、オレンジ色のフィルターがないため汎用性が低くなります。







良い外国製メガネの別の例です。それらは、視界を妨げない中実の長方形のガラスを備えており、ガラスの場合は、波長とODのパラメーターを含むテキストがキャストされます。











ここでは、BADメガネの例ではなく、カテゴリ別に推奨しません。これがaliexpressで1〜2〜10ドルで販売されたプラスチック製の中国のスラグです。これらのメガネには、顔に完全にフィットするものも、異なる波長で宣言された光学密度の説明書も、証明書もありません。そして、それらはかなり繊細なプラスチックで作られています。あなたは目の安全を、一杯の米で働く無名の中国人に任せる準備ができていますか？準備ができていません。以下に示す中国のスラグを購入しないでください。











唯一の例外はCO2レーザーです。一般的に言って、それらの放射は「熱」です-波長が長すぎて、単純な透明なガラスや単純な透明なプラスチックさえも通過しません。つまり上記のGOODグラスは、CO2レーザーに対する保護にも適しています。ここに示すBADメガネは、散乱CO2レーザー放射に対する十分な保護も提供しますが、それ以上の保護は提供しません。そのようなレーザーの直接ビームはプラスチックを燃やすだけなので、私はまだガラスをお勧めします。



それとは別に、レーザー加工工場のメーカーが採用しているセキュリティ対策についてお話したいと思います。原則として、レーザーマシンにCO2レーザーがある場合、最大50ワットなどの低出力レベルでは、加工現場を完全に覆う保護は必要ありません。そして、普通のガラスまたはプラスチック製のちょうど十分なフェンシング。原則として、出力が数キロワットのCO2レーザーを備えたレーザーマシンであっても、散乱放射線からの保護を満たすことは必ずしも可能ではありません。なぜなら、この放射線は熱的であり、電気ストーブの開いたらせんを見ると単に熱流束として認識されるためIRヒーター。それは不快に感じる-あなたは離れることができます。 CO2レーザーを搭載したマシンでの保護の欠如は完全に受け入れられます。ただし、広く使用されているファイバーレーザーを使用した設置では厳しく禁止されています。ファイバーレーザーは、前述のように簡単に網膜に到達する1μmの波長で動作します。数ワットの出力レベルでは、散乱放射線は目にとって非常に危険であり、そのようなレーザー設備では、ブロッキングのある作業場のフェンシングは必須です!!!これが正しく行われる例を次に示します。これらの切断機の作業場全体はガラスで覆われており、散乱放射線は透過しません。!!これが正しく行われる例を次に示します。これらの切断機の作業場全体はガラスで覆われており、散乱放射線は透過しません。!!これが正しく行われる例を次に示します。これらの切断機の作業場全体はガラスで覆われており、散乱放射線は透過しません。











レーザーマーカー、彫刻機もクローズドフィールドを備えている必要があります。これらはファイバーレーザーまたはQスイッチングモードで動作するネオジムレーザーであり、目にとって非常に危険です。これが正しい方法の例。







そして今、中国人が私たちの健康にどのように関係しているかの明確な絵。このようなレーザー彫刻機の性能を発揮するには、棒で頭を叩き、数百万の罰金を書き、これらの機械を製造する権利を奪う必要があります。結局のところ、作業現場を保護せずにそのような機械を見た購入者は、製造業者が機械を設置していないので、機械は必要ないと判断します。作業中、特に金属への彫刻中に散乱および反射された放射はすべて、彼の目に直接飛び込みます。もちろん彼は眼鏡をかけていません。そして、私は彼がそれらを着るかどうかわかりません。そして、もし彼がそのような機械で作業している間に網膜損傷を受けた場合、彼は製造業者に対して訴訟を起こすすべての権利を持ち、多額のお金を想定して簡単に勝ち取るでしょう。







したがって、中国のスラグを購入したり、正しい保護具を使用したり、左目でビームを覗いたりしないでください！



この記事を書くときに、インターネットの底なしの深さに加えて、次のソースからの物質を使用した：



1。Grankin VYレーザー照射を1977年

2 www.repairfaq.org/sam/laserfaq.htm

3. www.laserkids.sourceforge.net