Действие лазерного излучения на глаза

Глаза являются наиболее, уязвимым органом человека, так как обладают способностью фокусировать лазерное излучение.

Излучение ультрафиолетового диапазона (6-380 нм) интенсивно поглощается роговицей и хрусталиком глаза и до сетчатки не доходит. Поэтому поражение глаз мощным ультрафиолетовым излучением носит характер поверхностных ожогов. При этом обычно поражаются роговица и конъюктива, поглощение основную часть энергии ультрафиолетового излучения. В результате поражения возникает воспалительный процесс (фотокератоконъюктивит), сопровождающийся сильным жжением в глазах. Примером фотокератоконъюктивита является «снежная слепота», возникающая вследствие пребывания на снегу в высокогорье баз защитных очков. В этом случае поражающим фактором является сильное ультрафиолетовое излучение Солнца.

Наибольшее поражение роговицы происходит при длине волны излучения 288 нм, когда происходит резонансное поглощение ультрафиолетового излучения. Пороговая энергия, вызывающая при этом поражение роговицы, составляет около 10^–6 Дж/см².

При длине волны излучения менее 320 нм практически вся энергия поглощается в роговице. При длине волны 320-400 нм часть энергии проникает в хрусталик и может вызывать в нём нежелательные изменения. Например, излучение с длиной волны 360 нм может возбуждать в хрусталике флуорисценцию, вызывая при этом диффузное помутнение, способное понижать остроту зрения и приводить к некоторому утомлению глаз.

Излучение видимого диапазона свободно проходит через оптические ткани глаза (роговицу, хрусталик, стекловидное тело) и фокусируется на поверхности сетчатки. При этом за счёт фокусировки плотность потока мощности на сетчатке может быть на 4-5 порядков выше, чем на роговице глаза. Поэтому диапазон видимого света является наиболее опасным для глаз с точки зрения лазерного поражения.

Характер поражения сетчатки глаза сфокусированным лазерным излучением определяется плотностью энергии на поверхности сетчатки. При относительно небольших энергиях лазера наблюдается явление «вспышечной слепоты», когда под действием излучения обесцвечиваются (отбеливаются) зрительные пигменты. При этом глаз на некоторое время теряет способность различать предметы.

При плотности энергии излучения на сетчатке более 2 Дж/см² (при импульсной работе) происходит ожог сетчатки. Пораженный участок имеет при этом вид маленького белого пятна с пигментированным ободком; чувствительность поражённого места к свету полностью утрачивается. Степень потери зрения глазом зависит от места расположения ожога. Если ожог произошёл в периферической части сетчатки, степень потери зрения невелика; при ожоге центральной ямки потеря зрения достигает 70-90%.

Энергия лазерного луча, попадающая в глаз, зависти от мощности лазера, размера лазерного пучка и диаметра зрачка глаза. В зависимости от освещенности окружающих предметов диаметр зрачка изменяется в пределах от 1,6-2 до 7-8 мм. При этом энергия лазерного луча, попадающая в глаз, изменяется в 15-20 раз. Поэтому лазерное излучение представляет большую опасность в затемнённых помещениях (в них диаметр зрачка увеличивается).

Лазерное излучение ближней части инфракрасного диапазона с длинной волны от 0,8 до 1,4 мкм довольно хорошо проходит через оптическую систему глаза, при этом возможен ожог сетчатки. Поражение глаза излучением этого диапазона имеет такой же характер, как поражение видимым светом, только при несколько больших уровнях мощности, так как коэффициент поглощения излучения сетчаткой глаза уменьшается с ростом длины волны. В диапазоне волн 1,3 - 1,7 мкм начинается интенсивное поглощение излучения тканями, содержащими воду, в том числе роговицей, хрусталиком и жидкостью в передней камере глаза, расположенной между роговицей и хрусталиком. Излучение не доходит до сетчатой оболочки, а поглощается роговицей, хрусталиком и радужной оболочкой. Вследствие наличия пигмента радужная оболочка глаза интенсивно поглощает инфракрасное излучение в диапазоне от 0,8 до 1,7 мкм, особенно в интервале длин волн 0,8-1,3 мкм, где роговица практически прозрачна. Поглощение излучения радужной оболочкой приводит к её термическому ожогу, который происходит при плотности энергии излучения, превышающей 4 Дж/см² . Тепло выделяющееся при нагревании радужной оболочки, передаётся соседним тканям, в том числе хрусталику, что приводит к его помутнению. Кроме того, к помутнению хрусталика может привести его нагревание мощным лазерным излучением в диапазоне волн 1,2-1,7 мкм.

Инфракрасное излучение с длиной волны более 1,7 мкм полностью поглощается роговицей и в ткани, расположенные глубже, не проникает. Лазерное излучение этого диапазона менее опасно для глаз; возникающее под действием такого излучения поражение глаз носит исключительно поверхностный характер.

Для длины волны 10,6 мкм (лазер на углекислом газе) около 70% энергии излучения поглощается слёзной жидкостью, остальные 30% полностью поглощаются слоем роговицы толщиной 35 мкм.