Umwelt, Gesundheit und Sicherheit
Unsachgemäß verwendete Lasergeräte sind potenziell gefährlich. Die Auswirkungen können von leichten Hautverbrennungen bis hin zu irreversiblen Verletzungen der Haut und des Auges reichen. Die durch Laser verursachten biologischen Schäden werden durch thermische, akustische und photochemische Prozesse erzeugt.
Thermische Effekte werden durch einen Temperaturanstieg nach Absorption von Laserenergie verursacht. Die Schwere des Schadens hängt von mehreren Faktoren ab, einschließlich Expositionsdauer, Wellenlänge des Strahls, Energie des Strahls und der Fläche und Art des Gewebes, das dem Strahl ausgesetzt ist.
Akustische Effekte resultieren aus einer mechanischen Stoßwelle, die durch Gewebe getrieben wird und letztendlich das Gewebe schädigt. Dieses geschieht, wenn der Laserstrahl lokalisierte Verdampfung des Gewebes verursacht und die Schockwelle verursacht, die den Kräuselungen im Wasser vom Werfen eines Felsens in einen Teich analog ist.
Strahlenbelastung kann auch photochemische Effekte verursachen, wenn Photonen mit Gewebezellen interagieren. Eine Veränderung der Zellchemie kann zu Schäden oder Veränderungen des Gewebes führen. Photochemische Effekte hängen stark von der Wellenlänge ab. Tabelle 1 fasst die wahrscheinlichen biologischen Auswirkungen der Exposition von Augen und Haut bei verschiedenen Wellenlängen zusammen.
Summary of Laser Biological Effects
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Photobiological Spectral Domain |
Eye |
Skin |
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Ultraviolet C (200 nm – 280 nm) |
Photokeratitis |
Erythema (sunburn) Skin Cancer Accelerated skin aging |
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Ultraviolet B (280 nm – 315 nm) |
Photokeratitis |
Increased pigmentation |
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Ultraviolet A (315 nm – 400 nm) |
Photochemical cataract |
Pigment darkening Skin burn |
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Visible (400 nm – 780 nm) |
Photochemical and thermal retinal injury |
Pigment darkening Photosenstive reactions Skin burn |
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Infrared A (780 nm – 1400 nm) |
Cataract and retinal burn |
Skin burn |
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Infrared B (1.4mm – 3.0 mm) |
Corneal burn, aqueous flare, cataract |
Skin burn |
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Infrared C (3.0 mm – 1000 mm) |
Corneal burn only |
Skin burn |
Types of Beam Exposures
Exposure to the laser beam is not limited to direct beam exposure. Insbesondere bei Hochleistungslasern kann die Einwirkung von Strahlreflexionen genauso schädlich sein wie die Einwirkung des Primärstrahls.
Intrabeam-Exposition bedeutet, dass das Auge oder die Haut dem gesamten oder einem Teil des Laserstrahls direkt ausgesetzt ist. Das Auge oder die Haut wird der vollen möglichen Bestrahlungsstärke oder Strahlungsexposition ausgesetzt.
Spiegelreflexionen von Spiegeloberflächen können fast so schädlich sein wie die Einwirkung des direkten Strahls, insbesondere wenn die Oberfläche eben ist. Gekrümmte spiegelähnliche Oberflächen verbreitern den Strahl so, dass das exponierte Auge oder die Haut zwar nicht die volle Wirkung des Strahls absorbiert, jedoch eine größere Fläche für eine mögliche Belichtung vorhanden ist.
Eine diffuse Oberfläche ist eine Oberfläche, die den Laserstrahl in viele Richtungen reflektiert. Spiegelähnliche Oberflächen, die nicht vollständig eben sind, wie Schmuck oder Metallwerkzeuge, können diffuse Reflexionen des Strahls verursachen. Diese Reflexionen tragen nicht die volle Leistung oder Energie des Primärstrahls, können aber dennoch schädlich sein, insbesondere für Hochleistungslaser. Diffuse Reflexionen von Lasern der Klasse 4 können Brände auslösen.
Ob eine Oberfläche ein diffuser Reflektor oder ein spiegelnder Reflektor ist, hängt von der Wellenlänge des Strahls ab. Eine Oberfläche, die ein diffuser Reflektor für einen sichtbaren Laser wäre, kann ein spiegelnder Reflektor für einen Infrarotlaserstrahl sein.
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