Lasersikkerhet

Et typisk europeisk faresymbol for laser.

Lasersikkerhet omhandler sikker utforming og bruk av lasere for å minimere risiko for uhell, da særlig øyeskader. Siden selv relativt små mengder av laserlys kan føre til permanente øyeskader er salg og bruk av lasere underlagt offentlige forskrifter.

Lasere med moderat til høy effekt er farlige fordi de kan brenne netthinnen i øyet eller til og med huden. For å minske risikoen for skader er det laget ulike standarder som definerer forskjellige laserklasser utfra deres effekt og bølgelengde, som for eksempel den internasjonale IEC 60825-standarden og den amerikanske ANSI Z136-standarden. Standardene sier også noe om nødvendige sikkerhetstiltak, slik som tydelig merking av lasere med advarsler og bruk av vernebriller.

Farer ved laserstråling

Laserstråling forårsaker hovedsakelig skade på grunn av varme. Selv laserer med moderat effekt kan forårsake øyeskader, og lasere med høy effekt kan brenne huden. Noen lasere er så kraftige at selv diffus refleksjon fra en matt overflate kan være farlig for øyet.

Tegning av det mennesklige øyet.

Den store graden av koherens og lille divergensvinkelen til laserlys gjør, sammen med fokuseringen til linsen i øyet, at en laserstråle vil være svært konsentrert på en ekstremt liten plass dersom den skulle treffe netthinnen. En kortvarig økning på bare 10° C kan ødelegge fotoreseptorcellene på netthinnen. Dersom laseren er kraftig nok kan permanent skade oppstå innenfor brøkdelen av et sekund, bokstavelig talt raskere enn et øyeblunk. Tilstrekkelig kraftige lasere fra det synlige og nær opp til det infrarøde området (400-1400 nm) vil trenge inn i øyeeplet og kan forårsake oppvarming av netthinnen, mens eksponering for laserstråling med bølgelengder mindre enn 400 nm og større enn 1400 nm i stor grad blir absorbert av hornhinnen og linsen og fører til utvikling av katarakt eller brannskader.

Infrarøde lasere er spesielt farlige, ettersom kroppens beskyttende blunkerefleks som bare utløses av synlig lys ikke vil fungere. Et menneske som blir utsatt for stråling fra en Nd:YAG laser (usynlig stråling på 1064 nm) vil ikke legge merke til hverken smerter eller umiddelbare skader i synet, ettersom hjernen vil prøve å korrigere for den tiltakende mangelen på synsinformasjon imens skaden er i ferd med på å oppstå.^{[trenger referanse]} En klikke- eller poppelyd fra øyet kan noen ganger være den eneste indikasjonen på at øyeskaden har oppstått, og ledsages av en umiddelbar blindflekk (skotom). Da har netthinnen blitt varmet opp til over 100° C, blitt kokende og eksplodert.

Skademekanismer

Typisk amerikansk laser-faresymbol. (ANSI)

Lasere kan forårsake skade i biologiske vev både i øyet og huden grunnet flere mekanismer.

Brannskader eller skade på grunn av varme oppstår når vev varmes opp til et punkt hvor denaturering av proteiner skjer. En annen mekanisme er fotokjemisk skade hvor lyset utløser kjemiske reaksjoner i vevet. Fotokjemiske skader forekommer hovedsakelig med korte bølgelengder (blått og ultrafiolett lys), og kan akkumuleres i løpet av timer. Laserpulser kortere enn ca. 1 μs kan på sin side føre til en rask økning i temperatur, som resulterer i en eksplosiv koking av vann. Sjokkbølgen fra eksplosjonen kan så føre til skade relativt langt borte fra treffpunktet. Ultrakorte pulser (elektromagnetiske pulser som varer mellom et femtosekund (fs) og et picosekund (ps)) kan også skape selvfokusering i de gjennomsiktige delene av øyet og dermed gjøre større skade sammenlignet med lengre pulser med samme energi.

Øyet fokuserer synlig og nær-infrarødt lys på netthinnen, og en laserstråle kan på netthinnen bli fokusert til en intensitet opptil 200 000 ganger høyere enn på det punktet hvor laserstrålen gikk inn i øyet. Det meste av lyset blir absorbert av melaninpigmenter i pigmentepitelet rett bak fotoreseptorene, og forårsaker brannskader på netthinnen. Ultrafiolett lys med bølgelengder kortere enn 400 nm har en tendens til å bli absorbert i hornhinnen og øyets linse hvor den kan gi skader ved relativt lave effekter grunnet fotokjemiske effekter. Infrarødt lys forårsaker hovedsakelig termisk skade på retina ved nær-infrarøde bølgelengder og på de mer frontale delene av øyet ved lengre bølgelengder. Tabellen nedenfor oppsummerer forskjellige medisinske tilstander forårsaket av lasere med ulike bølgelengder (skader grunnet pulserende lasere er ikke inkludert):

Bølgelengdeområde	Skader
180–315 nm (UV-B, UV-C)	Snøblindhet (betennelse av hornhinnen)
315–400 nm (UV-A)	Fotokjemisk katarakt (uklarhet i øyets linse)
400–780 nm (synlig)	Fotokjemisk skade på netthinnen, brent netthinne
780–1400 nm (nær-IR)	Katarakt, brent netthinne
1.4–3.0μm (IR)	Tyndall deling (denaturering av proteiner i aqueous humour), katarakt, brent hornhinne
3.0 μm–1 mm	Brent hornhinne

Huden er stort sett mye mindre følsom for lasere enn øyet, men overdreven eksponering for ultrafiolett lys fra hvilken som helst kilde (både lasere og andre kilder) kan føre til både kortere og langsiktige skader som ligner solbrenthet, mens synlige og infrarøde bølgelengder hovedsakelig er skadelige på grunn av termisk skade.

Eksterne lenker

• Oversikt over forskjellige laserklasser (University of Kentucky)
• United States Navy sine fremgangsmåter for identifikasjon og nødvendig handling ved laserstråling i militære situasjoner Arkivert 12. september 2019 hos Wayback Machine.
• En teknisk oversikt over farer ved bruk av laser og klassifiseringer av OSHA (Occupational Safety and Health Administration), en del av Det amerikanske arbeidsdepartementet
• Oversikt over kilder for mer lesing om lasersikkerhet hos Vanderbilt Environmental Health & Safety ved Vanderbilt University)
• Nettside hos OSHA om farer ved laserbruk
• Laser Institute of America - De som laget ANSI Z136 standarden for lasersikkerhet

Autoritetsdata