Tài liệu Vật lý: Kĩ thuật an toàn laser (1)

Khi laser lần đầu tiên bắt đầu có mặt trong các phòng thí nghiệm, cả dụng cụ và ứng dụng của chúng đều quá chuyên dụng nên hoạt động laser an toàn là một vấn đề gặp phải bởi một nhóm rất hạn chế các nhà nghiên cứu và kĩ sư, và không phải là một đề tài hứng thú nói chung.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tài liệu Vật lý: Kĩ thuật an toàn laser (1) Kĩ thuật an toàn laser Khi laser lần đầu tiên bắt đầu có mặt trong các phòng thí nghiệm, cả dụng cụvà ứng dụng của chúng đều quá chuyên dụng nên hoạt động laser an toàn là mộtvấn đề gặp phải bởi một nhóm rất hạn chế các nhà nghiên cứu và kĩ sư, và khôngphải là một đề tài hứng thú nói chung. Với sự phát triển như vũ bão trong việc ứngdụng laser trong những hoạt động hàng ngày, cũng như công dụng thường nhậtcủa chúng trong các phòng thí nghiệm khoa học và môi trường công nghiệp, ngàycàng có nhiều nhà nghiên cứu phải cần thiết đối mặt với vấn đề an toàn laser. Lasertrở thành bộ phận không thể thiếu của nhiều kĩ thuật hiển vi quang hiện nay, vàkhi kết hợp với những quang hệ phức tạp, chúng có thể cấu thành một sự rủi rolớn nếu như các thủ tục an toàn không được tuân thủ chặt chẽ. Xem thêm: Tổng quan về laser  Hai mối quan tâm chính trong hoạt động laser an toàn là việc phơi ra trướcchùm tia và rủi ro điện đi kèm với điện thế cao bên trong laser và nguồn cấp điệncủa nó. Trong khi không có trường hợp được biết nào trong đó chùm laser gópphần dẫn tới cái chết của con người, nhưng có một vài trường hợp tử vong có thểquy cho là do tiếp xúc với các bộ phận điện thế cao có liên quan tới laser. Chùm tiacó công suất đủ cao có thể làm đốt cháy da, hoặc trong một số trường hợp, chúngtạo ra sự rủi ro bởi việc đốt cháy hoặc phá hủy các chất khác, nhưng mối quan tâmchủ yếu đối với chùm tia laser là khả năng làm hỏng mắt, bộ phận cơ thể nhạy vớiánh sáng nhất. Một số cơ quan chính phủ và những tổ chức khác đã phát triển cáctiêu chuẩn an toàn laser, một số trong đó có thể thực thi về mặt pháp lí, còn một sốđơn thuần chỉ là những khuyến cáo để mọi người tự nguyện chấp thuận. Đa số cáctiêu chuẩn yêu cầu pháp lí gắn với các nhà chế tạo thiết bị laser, mặc dù nhữngngười dùng cuối của laser có mối quan tâm lớn nhất đến sự hoạt động an toàn –nhằm ngăn ngừa sự thương tổn suy nhược cơ thể hoặc thậm chí dẫn tới cái chết. Việc phá hỏng xảy ra ngay tức thì, và sự đề phòng phải được quan tâm đểhạn chế tối đa rủi ro, vì việc tránh xa vào thời điểm cuối là không thể. Phát xạ lasergiống như sự phơi ánh sáng Mặt Trời trực tiếp ở chỗ ánh sáng đi vào mắt theo cácchùm tia song song, chúng được hội tụ rất hiệu quả trên võng mạc, vùng bề mặtsau của mắt rất nhạy với ánh sáng. Cấu tạo tổng quát của mắt người được minhhọa trong hình 1, trong đó nhấn mạnh các cấu trúc dễ bị phá hủy do hấp thụ bức xạcường độ cao. Rủi ro tiềm tàng cho mắt phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng laser,cường độ chùm tia, khoảng cách đến laser, và công suất laser (cả công suất trungbình trong một khoảng thời gian dài và công suất cực đại tạo ra trong một xung).Bước sóng của ánh sáng laser là quan trọng, vì chỉ có ánh sáng nằm trong vùngbước sóng từ gần 400 đến 1400nm mới có thể thâm nhập vào mắt hiệu quả để pháhủy võng mạc. Ánh sáng tử ngoại gần có bước sóng nhất định có thể làm phá hủycác lớp bề mặt phía sau mắt, và có thể góp phần làm đục thủy tinh thể, nhất là ởnhững người trẻ tuổi, những người có mô mắt có độ trong suốt cao trong vùngbước sóng này. Ánh sáng hồng ngoại gần cũng có thể gây ra sự phá hủy bề mặt,mặc dù không gây nghiêm trọng như ánh sáng tử ngoại. Phản ứng vật lí của mắt người khác nhau đối với ánh sáng có bước sóng khácnhau, và điều này dẫn tới sự phá hủy tiềm tàng có thể xảy ra vì một vài lí do sẽđược nói tới trong phần sau. Laser xung có sự rủi ro khác với laser tạo ra chùmliên tục. Trong thực tế, laser hoạt động ở dạng xung nói chung có công suất caohơn, và một xung laser miligiây hiệu quả có thể gây phá hủy mãi mãi nếu nó đi vàomắt, còn một chùm liên tục công suất thấp hơn chỉ có thể gây rủi ro nếu như phơisáng lâu. Vùng phổ gây lo lắng nhất cấu thành nên vùng nguy hiểm cho võng mạc,trải rộng từ khoảng 400nm (màu tím) đến 1400nm (hồng ngoại gần), gồm toàn bộphần nhìn thấy của phổ bức xạ điện từ. Mối nguy hiểm có mặt bởi những bướcsóng này tăng thêm do thực tế là mắt có khả năng hội tụ chúng, và ánh sáng chuẩntrực thuộc vùng này được mắt làm hội tụ lên một đốm rất nhỏ trên võng mạc, tậptrung công suất của nó đến mật độ cao. Phân loại laser Trong số nhiều tiêu chuẩn an toàn do các cơ quan chính phủ và tổ chức khácphát triển, đa số người ta hay dựa trên loạt tiêu chuẩn Z136 của Viện Tiêu chuẩnquốc gia Hoa Kì. Chuẩn an toàn laser ANSI Z136 là cơ sở cho các dự luật công nghệAn toàn nghề nghiệp và Bảo vệ sức khỏe (OSHA) dùng để đánh giá việc laser gâyhại cho mô, và cũng là cơ sở tham chiếu cho các dự luật an toàn nghề nghiệp củanhiều bang, nước khác gắn liền với vỉệc sử dụng laser. Tất cả các sản phẩm laserbán ở Mĩ từ năm 1976 đều yêu cầu phải được chứng nhận của nhà sản xuất là đápứng các tiêu chuẩn an toàn danh nghĩa của sản phẩm đối với loại sản phẩm chỉđịnh của họ, và chúng phải được dán nhãn loại của chúng. Những kết quả nghiêncứu cùng với sự hiểu biết tích lũy về sự nguy hiểm của ánh sáng Mặt Trời và cácnguồn sáng khác đã dẫn tới việc thiết lập các giới hạn phơi sáng an toàn danhnghĩa ước tính cho đa số loại bức xạ laser. Một hệ thống phân loại mức nguy hiểmlaser, dựa trên sự phơi sáng tối đa chấp nhận được đã biết và kinh nghiệm thuđược từ nhiều năm sử dụng laser, đã được phát triển để đơn giản hóa việc áp dụngcác thủ tục an toàn nhằm làm giảm thiểu hoặc ngăn ngừa tai nạn. Nhà chế tạo laserphải chứng nhận sản phẩm laser thuộc một trong các loại, hoặc các nhóm nguyhiểm, và dán nhãn cho phù hợp. Bốn loại laser chủ yếu được tóm lược trong danhsách dưới đây. Cũng cần nhấn mạnh rằng đây là một bản tóm tắt thôi, và nó khôngphải là sự trình bày đầy đủ về các quy tắc phân loại laser của bất kì tổ chức nào. Laser loại I được xem là an toàn, dựa trên những hiểu biết hiện nay, dưới bất kì điều kiện phơi sáng nào vốn có trong thiết kế của sản phẩm. Các dụng cụcông suất nguồn thấp (0,4 mW tại bước sóng khả kiến) s ...