׳¦׳׳˜

הידעת? הדפדפן שהינך גולש ממנו אינו עדכני

הדפדפן שהינך גולש ממנו אינו עדכני ויתכן שהאתר אינו יעבוד בצורה טובה. הדפדפנים הנתמכים באתר הם:

לחץ על האיקונים למעבר לדף ההורדה של הדפדפן

סגירת חלונית אל תציג בשנית

בסגירת החלונית תועבר/י לאתר מותאם לדפדפן ויתכן כי חלק מהאתר לא יעבוד בצורה מיטבית

בטיחות - בטיחות בלייזרים

הדפסה דוא
alt

מינהל הביטחון והבטיחות

טלפון חירום: 054-7766398

בטיחות בלייזרים


ממונה על בטיחות לייזרים באוניברסיטה:

מר דניאל גוטליב

דוא"ל: danielg@ariel.ac.il

טלפון פנימי: 03-9066259

טלפון נייד: 

פקס: 

לייזר ותכונותיו

הלייזר מצוי בשימוש נרחב בתחומים טכנולוגיים רבים, כגון: רפואה, תקשורת, תעשיה, מחקר, בידור, צבא, משטרה ועוד. אבל, יחד עם היתרונות המושגים בשימושי הלייזר בתחומים הנ״ל, יש להתחשב בעובדה שפגיעתה האקראית של אלומת הלייזר בגוף האדם עלולה להסתיים בנזק ממשי שיש לעשות ככל שניתן כדי למנוע אותו.

המונח לייזר (LASER) נגזר מהמשפט:

Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation.

דהיינו, הגברת אור המתקבלת בתהליך של פליטה מאולצת של קרינה. על מהות תהליך הפליטה המאולצת נעמוד בהמשך, כאן נציין רק שתהליך זה מקנה לאלומת הלייזר שתי תכונות חשובות:

  1. קוהרנטיות.
  2. מונוכרומטיות.

להבנת המשמעות של שתי תכונות אלה וחשיבותן המעשית, אתאר את ההבדל בין אלומת הלייזר לבין אור המתקבל ממקורות אחרים.

מקור אור מצוי, כדוגמת מנורת להט או מנורת התפרקות, פולט אור לכל הכיוונים, ובמגוון רחב של צבעים (אורכי גל). תערובת צבעים זו יוצרת אשליה של אור ״לבן״ שבקלות ניתן להפרדה למרכיבי הצבע שיצרו אותו. אלומת הלייזר, לעומת זאת, משוגרת בכיוון אחד, מוגדר, שהוא הביטוי לתכונת הקוהרנטיות המרחבית (קיימת גם קוהרנטיות בזמן, שביטויה הוא שמירה על הפזה). המונוכרומטיות, משמעה צבע (אורך גל) מוגדר. כלומר, אלומת הלייזר הינה אלומת ״אור״ בעלת צבע מוגדר, המשוגרת לכיוון מוגדר, וידוע, במרחב. התוצאה המעשית מתבטאת ביכולת לבצע עבודה יעילה עם אלומת לייזר, מה שלא ניתן (או קשה מאוד) לבצע עם מקורות האור האחרים. הסיבה לכך נובעת מחוקי האופטיקה השולטים על אלומת אור העוברת דרך עדשה אופטית. כידוע, עדשה מסוגלת למקד אלומת אור העוברת דרכה, על מטרה הנמצאת במישור המוקד של העדשה, לכתם בעל קוטר מזערי. צפיפות הספק (או אנרגיה) האלומה על המטרה, נמצאת ביחס ישר להספק (או אנרגיה) אלומת האור העוברת דרך העדשה, וביחס הפוך לריבוע קוטר המוקד שיוצרת האלומה על המטרה. בפועל, לכל עדשה מוגדר אורך מוקד ( Focal Length), המציין את המרחק מן העדשה, על הציר האופטי של העדשה, בו מתמקדת האלומה, העוברת דרכה, לכתם בעל הקוטר הקטן ביותר. מרחק מוקד זה נכון רק לאלומות הבאות אל העדשה במקביל לצירה האופטי, ורק לאלומות אור בעלות אורך גל (צבע) מוגדר, שעבורו תוכננה העדשה. אורכי גל אחרים, או זוויות פגיעה אחרות, יתמקדו במרחקים שונים מאורך המוקד המוגדר לעדשה המסוימת.

אחת התכונות המייחדות את אלומת הלייזר ממקורות האור האחרים היא יכולתה להציג צפיפות הספק (או אנרגיה) גבוהה ביותר, מה שקשה מאוד (או לא ניתן) להשיג באמצעות מקורות האור האחרים. תכונה זו מיושמת ביעילות לחיתוך רקמות בשימושים הרפואיים, ולחיתוך מתכות וחומרים קרמים (ואפילו יהלומים) בשימושים תעשייתיים, אבל אותה תכונה עושה את אלומת הלייזר מסוכנת במקרה של פגיעה בגוף האדם, שלא למטרות רפואיות. צפיפות ההספק מבטאת את עוצמת שטף ההספק, ונמדדת ביחידות של וואט לסמ״ר (W/cm2).

 

מגוון לייזרים במעבדות מחקר:

המניע העיקרי בפיתוח סוגים שונים של לייזרים הוא קבלה של אורכי גל שיתאימו לשימוש זה או אחר. למעשה, אורך הגל הוא הפרמטר העיקרי המבדיל בין הלייזרים השונים, והתאמת השימוש הנתון נקבעת לפי אורך הגל. חלק גדול מהלייזרים מפיקים אלומה המאופיינת ע״י אורך גל יחיד, הנקבע ממבנה רמות האנרגיה שבתווך הלזירה. ישנם לייזרים שבתווך הלזירה שלהם נוצרים תנאים להפקה של שני אורכי גל, ולפעמים גם יותר. בלייזרים אחרים (דיודות) אורך הגל נקבע לפי הטמפרטורה המתפתחת בתווך הלזירה (בצומת PN), ולפעמים ניתן לכוונן את אורך הגל באמצעים אופטיים חיצוניים. בנוסף, ניתן לקבל מאורכי הגל הקיימים אורכי גל אחרים באמצעות הכפלה הרמונית (HG) ומתנדים פרמטריים (OPO).

באוניברסיטת אריאל קיימים מעל כ-40 מעבדות ניסוי בלייזר.

 

הסיכונים הפוטנציאלים בעבודה עם הלייזר

 תכונת הכיווניות של אלומות הלייזר מקנה לה את היכולת להציג צפיפות הספק (W/cm2) גבוהה במיוחד.

תכונה זו, יחד עם היות אלומת הלייזר בעלת אורך גל מוגדר (או מספר אורכי גל בדידים ומוגדרים) מאפשרת, בעזרתה של עדשה מצויה, למקד את אלומת הלייזר לכתם זעיר שבו גדלה צפיפות ההספק, הגבוהה ממילא, בכמה סדרי גודל. ההשוואה בין יכולתו זו של הלייזר ליכולתם של מקורות אור אחרים מראה יתרון בולט של הלייזר על פני המקורות האחרים. כושרו של הלייזר לרכז הספק גבוה בנקודה זעירה הוא הבסיס לשימושי הלייזר בתחומים רבים של הרפואה, וככלי חיתוך רב עוצמה של מתכות, חומרים קרמיים קשים ואף יהלומים. מן הצד האחר, צפיפות ההספק הגבוהה מעוררת חלחלה בכל מי שעוסק בהיבטים הבטיחותיים של העבודה עם מערכות לייזר, שכן התפוקות הנומינליות של מרבית מערכות הלייזר המצויות גבוהות לאין שיעור מרמות הסף המותרות בחשיפה לעיניים או לעור. חשיפת העין לאלומת הלייזר עלולה במקרים רבים להסתיים בפגיעה קשה ביכולת הראייה, וגם פגיעתה בעור עלולה להסתיים בכוויה עמוקה ומכאיבה. משום כך, חשוב לדעת את מנגנוני הנזק הפוטנציאליים ותלותם במאפייניה השונים של אלומת הלייזר, כגון: אורך גל, עוצמה, משך החשיפה ועוד. ידיעה זו תאפשר לנו, בשלב ראשון, לבנות סולם סיכונים שחומרתם הולכת וגדלה במעלה הסולם, ובשלב השני נוכל לבחון כל לייזר נתון, ולמפות את מיקומו בסולם הסיכונים. המידע הכולל את אורך הגל הספציפי של לייזר נתון, יחד עם מיקומו בסולם הסיכונים, יאפשרו לקבוע, במידה רבה של ודאות, את אמצעי המיגון הנדרשים לעבודה בטוחה עם הלייזר המסוים, ובסביבתו.

   

סיכונים ביולוגיים של הלייזר

סיכוני הלייזר, שעניינם אפיון הנזק העלול להיגרם לרקמות ביולוגיות עקב חשיפתן לקרינת הלייזר, נגזרים ממנגנוני האינטראקציה שבין אלומת הלייזר והרקמה, שעליהם מתבססים שימושי הלייזר ברפואה. למעשה, מרביתן של פרוצדורות הטיפול באמצעות הלייזר מתבססות על גרימה מכוונת של נזק תרמי מבוקר, במיקום מוגדר. טיפול הלייזר מאופיין, אפוא, ביכולת לתחום את מיקומו של הנזק הנגרם ע״י אלומת הלייזר, וביכולת לשלוט על דרגת הנזק הרצויה, במקום הרצוי. לעומת זאת, סיכוני הלייזר מאופיינים בנזקים אקראיים שלא ניתן להגביל בהם את חומרת הנזק או את מיקומו. חשיפה רגעית (או ארוכה יותר) של רקמה כלשהי לאלומות הלייזר עלולה להסתיים בנזק ממשי הנגרם באמצעות אחד, או יותר, משלושת מנגנוני הנזק הבאים:

1.            נזק פוטו תרמי.

2.            נזק פוטו אקוסטי.

3.            נזק פוטו כימי.

בפועל, מנגנון הנזק הדומיננטי, בכל מקרה ומקרה, תלוי במאפייני אלומת הלייזר ובמאפייני הרקמה כאחד.

   

נזקי עניים

לעניין נזקי הלייזר הפוטנציאליים בעין חשוב להדגיש את הנקודות הבאות:

  1. קרנית (Cornea) והעדשה (Lens) מהוות ביחד את מערך ההדמיה האופטי של העין, שהוא בעל חוזק אופטי כולל של כ- 50 דיופטר (Diopter). למילוי תפקידן צריכות הקרנית והעדשה להיות בעלות דרגת שקיפות גבוהה, באופן שהדמות שהן יוצרות על הרשתית תהיה חדה וברורה. פגיעה פיסית ברקמות הקרנית והעדשה או פגיעה בדרגת שקיפותן ייחשבו לנזק.
  2. הנוזל הזגוגי (Vitreous) נותן לגלגל העין את מבנהו הכדורי. בנוסף לכך, הוא חייב להיות בעל דרגת שקיפות גבוהה, מאותה סיבה (של הקרנית והעדשה). פגיעה בשקיפות הנוזל הזגוגי תיחשב לנזק.
  3. הרשתית (Retina) משמשת משטח רגיש לאור שבו נבנית דמות האובייקט הנצפה, ובה מתבצעת התמרה של הדמות האופטית לאותות חשמליים המועברים למוח לעיבוד התמונה. הרשתית נמצאת על מישור המוקד של מערך ההדמיה האופטי, ותפקודה התקין מחייב הישארות צמודה לדופן הפנימית של גלגל העין. היפרדות הרשתית מהדופן הפנימית של גלגל העין או פגיעה בחלק משטחה ייחשבו לנזק.
  4. מכל שטחה של הרשתית, למרכז הראייה (Macula, הכתם הצהוב) תפקיד מכריע בפעולת הראייה, שכן רק באזור זה קיימת יכולת הבחנה בצבעים, ורק במרכזו של אזור זה (Fovea, שקוטרה כ- 0.2 מ״מ בלבד ונמצאת על הציר האופטי של מערך ההדמיה) נוצרת דמות בעלת כושר הפרדה גבוה. נזק במרכז הראייה מסתיים, במקרים רבים, בפגיעה קשה ביכולת הראייה.

בגלל תכונת הכיווניות הגבוהה של אלומת לייזר, היא נראית למערך ההדמיה האופטי כאובייקט הנמצא באינסוף (במרחק רב), שדמותו נבנית כנקודה זעירה על הרשתית. יתירה מכך, כאשר מתבוננים ישירות על אלומת לייזר, דמות זעירה זו נופלת ממש במרכז הראייה של הרשתית.

 

מרחק המוקד של מערך ההדמיה האופטי מסתכם בכ- 20 מ״מ, כך שדמותה הנוצרת על הרשתית של אלומת לייזר, בעלת התבדרות אופיינית של 1mR , תהיה בקוטר של 20µm בלבד.

 

אם נניח שקוטרה המרבי של אלומת לייזר החודרת לעין מוגבל ע״י המפתח המירבי של האישון ל- 7 מ״מ, אזי קוטרה של הדמות הנוצרת על הרשתית קטן פי 350, מה שמגדיל את צפיפות ההספק על הרשתית בריבוע מספר זה. כלומר צפיפות ההספק שיוצרת אלומת הלייזר בעת פגיעתה במשטח הרשתית גדול פי 122500 מצפיפות ההספק של אותה אלומת לייזר בעת פגיעתה בקרנית.

 

תקנים ותקנות לעניין בטיחות לייזר

הגדרת רמות החשיפה המרביות (MPE), שאין בהן סיכונים פוטנציאליים, הינו הצעד הראשון בהתייחסות לענייני הבטיחות הנוגעים לעבודה עם מערכות הלייזר. סף זה משמש אמת מידה להבחנה בין קבוצת הלייזרים שהפעלתם אינה כרוכה בסיכונים כלשהם, לאלה שהפעלתם יוצרת סיכונים אישיים וסביבתיים. הבחנה זו עונה על צורכי הבטיחות של הקבוצה הראשונה, אבל, אין בה כדי לתת מענה מתאים לצורכי הבטיחות של הקבוצה השנייה. הטיפול בקבוצה זו מחייב חלוקה פנימית, נוספת, בהתאם לדרגות הסיכונים הפוטנציאליים הגלומים בה. מחלוקה זו נגזרים גם אמצעי הבטיחות שיש לנקוט, לכל קבוצת סיכון, כדי להבטיח עבודה נטולת סיכונים. לצורך זה נכתבו תקנים לאומיים ובינלאומיים הקובעים אמות מידה לחלוקת מערכות הלייזר לדרגות סיכון מוגדרות, יחד עם סדרה שלמה של אמצעים שיש לנקוט כדי לקיים את דרישות הבטיחות הנגזרות מדרגת הסיכון של מערכות הלייזר השונות. במקביל, בכל מדינה (ומדינת ישראל בכלל זה), בתהליך של תחיקה, מגדירים את התקן הרלוונטי, התקף באותה מדינה, ומוסיפים מערך של תקנות הבאות לתמוך בתקן המסוים ולספק אמצעים לאכיפתו. ככלל, ניתן לומר שכל התקנים והתקנות מטפלים במגוון הנושאים הבאים:

  1. חלוקה של הלייזרים לקבוצות סיכון.
  2. ניהול מערך בטיחות מוסדי.
  3. שילוט ואמצעי התרעה.
  4. הדרכת עובדים.
  5. מיגון אישי.

 

חלוקת הלייזרים לדרגות סיכון

החלוקה של הלייזרים לדרגות סיכון מאפשרת להתאים ללייזר כלשהו ״חבילת בטיחות״ המותאמת לדרגת הסיכון שלה משתייך הלייזר. שיטה זו מקלה על המשתמש הממוצע לנקוט באמצעים הדרושים להגנתו, שכן תפריט ״חבילת הבטיחות״ נבנה ע״י אנשי מקצוע בעלי ידע בהערכת הסיכונים המיוחדים ללייזר המסוים, ידע שאינו קיים אצל המשתמש הממוצע. החלוקה נעשית לפי דרגת הנזק הפוטנציאלי שאלומת הלייזר מסוגלת לגרום, בהתאם לקריטריונים הבאים:

  1. עוצמתה של האלומה ביחס לערך החשיפה המרבית המותרת MPE שהוגדר בעבורה.
  2. יכולתה של האלומה הישירה, או המפוזרת, לגרום נזק לעין, בהתחשב באמצעי ההגנה הטבעי של רפלקס המצמוץ, שזמן תגובתו המרבי מוערך ב- 0.25 s.
  3. יכולתה של האלומה הישירה לגרום נזק לעור, או לגרום להצתה של חומרים דליקים.

כאמור, הערכים של MPE שהוגדרו ללייזר המסוים מהווים בסיס לסיווגו בדרגות הסיכון.

 

מערכות הלייזר מחולקות לארבע דרגות סיכון בסיסיות. תיאור דרגות הסיכון, כדלהלן:

 

דרגה 1: לייזר שאין בו סיכון בכל מצב אפשרי (ערכיו הנגישים קטנים מערכי MPE לעיניים), כולל מצבים של שימוש במכשור אופטי להסתכלות ישירה באלומת הלייזר.

 

דרגה 1M: לייזר בתחום אורכי הגל 302.5 - 4000 nm שאין בו סיכון בכל מצב אפשרי, אבל עשוי להיות
מסוכן אם המשתמש יוסיף רכיבים אופטיים במהלך אלומתו.

 

דרגה 2 : לייזר בתחום הנראה (400 - 700 nm) שרפלקס המצמוץ בלבד (תוך 0.25 s) מספק הגנה למשתמש
בכל מצב אפשרי, כולל מצבים של שימוש במכשור אופטי להסתכלות ישירה באלומת הלייזר.

 

דרגה 2M: לייזר בתחום הנראה (400 - 700 nm) שרפלקס המצמוץ בלבד מספק הגנה למשתמש בכל מצב
אפשרי, אבל הגנה זו עלולה לא להספיק אם המשתמש יוסיף רכיבים אופטיים במהלך אלומתו.

 

דרגה 3R: לייזר בתחום אורכי הגל (302.5 - 106 nm) שבאלומתו הישירה יש סיכוני עיניים מופחתים
בהשוואה לסיכונים של דרגה 3B.

 

דרגה 3B: לייזר שאלומתו הישירה מסוכנת לעיניים אבל לא אלומתו המפוזרת.

 

דרגה 4: לייזר שאלומתו הישירה מסוכנת לעור ומסוגלת להצית חומרים דליקים, ואפילו אלומתו המפוזרת
מסוכנת לעיניים.

 

על מנת לסווג עמדה נדרש להזמין 'מעבדה מאושרת' (בודק חיצוני המאושר ע"י משרד הכלכלה) 

 

אמצעי בטיחות לשימוש בליזרים

 

אמצעי בטיחות הנדסיים ומנהליים

סיווגו של לייזר נתון, באחת מדרגות הסיכון, מאפשר לתפור לו ״חבילת בטיחות״ התואמת את אופיים של הסיכונים הגלומים בו. אמצעי הבטיחות כוללים אמצעים הנדסיים ומנהליים, שיחד מהווים מערך שלם שקיומו הקפדני מבטיח הגנה על העובד מפני הסיכונים הקיימים במהלך העבודה עם הלייזר, ובסביבתו.

אמצעי הבטיחות ההנדסיים כוללים חוסמי אלומה, אינטרלוק (כאשר נדרש), וילון.

 

שילוט ואתראה

כאשר מקור שיש בו סיכונים פוטנציאליים מוצב במקום כלשהו, יש חובה להביא עובדה זו לידיעת הגורמים העשויים להימצא (או להיקלע) בסביבת הסכנה. הדרך המקובלת לעשות זאת היא באמצעות הצבת שילוט שמכיל כיתוב מתריע מפני הסכנה הקיימת, יחד עם סמלים מוסכמים ומקובלים לציון מקור הסיכון הנתון. השילוט נמנה על קבוצת האמצעים המנהליים שבהם יש לנקוט להבטחת שלומו ובריאותו של העובד הסטודנט או כל 'עובר אורח' היכול להימצא באיזור השימוש בלייזר.

 

הדרכת עובדים וסטודנטים

כל עובד וסטודנט באוניברסיטת אריאל אשר מעוניין להשתמש/להשתתף בניסוי בלייזר מחוייב לעבור פעם בשנה הדרכה בטיחות ע"י ממונה בטיחות לייזר .

הדרכה ראשונית ולאחר מכן הדרכות ריענון כל שנה.

האחריות הינה על מחזיק המקום במעבדה, קרי החוקר המוביל את המחקר ותפקידו לדאוג לכך שכל מי שעובד במעבדה עבר הדרכת בטיחות. כלל זה כמובן גם על מרצה אשר מעביר מעבדה הוראה עם אמצעי לייזר.

 

ציוד מגן אישי

קיום קפדני של דרישות הבטיחות אמור למנוע כל אפשרות שהעובד או הסטודנט ייחשף לאלומת לייזר בשיעור העובר את הערכים המוגדרים ע״י MPE. אולם, תאונות עלולות לקרות, ויש לקחת בחשבון שלמרות כל ההגנות ייתכנו מקרים שהעובד ייחשף לאלומה במידה שיש בה כדי לגרום נזק. מסיבה זו, וכחוליה אחרונה במערך הבטיחות, מחייבות תקנות הבטיחות להשתמש בציוד מגן אישי, להגנה על עורו, עינו ובריאותו של העובד עם הלייזר. אביזרי המיגון האישי נמנים על קבוצת אמצעי הבטיחות ההנדסיים, הכוללים (לפי סדר החשיבות): משקפי מגן, מסכה לפנים (חלקית, לכיסוי אזור הפה והאף), וחלוק עבודה.

 



עדכון אחרון ב-שני, 31 אוקטובר 2016 01:04
 

 

ברוכים הבאים לאתר אוניברסיטת אריאל בשומרון לכל צורכי הנגישות יש ללחוץ על כפתור הנגישות למעלה