Лазерная безопасность

C2=100.2(l-295);

2.4. Лазерные излучатели класса 4

Это мощные лазерные установки, способные повредить зрение и кожные покровы человека не только прямым, но и диффузно рассеянным излучением. Значения ДПИ в данном случае превышают значения, принятые для подкласса 3Б. Работа с лазерными излучателями класса 4 требует обязательного соблюдения соответствующих защитных мер.

2.5. Особенности использования ДПИ при классификации лазерных излучателей

Лазерные излучатели, генерирующие на двух или более длинах волн неаддитивно, классифицируют по наибольшему классу опасности для каждой из них. В случае попадания генерируемых волн в один поддиапазон (аддитивные воздействия) поступают аналогично определению МДУ, то есть сумма относительных излучений, нормированных по ДПИ для данной длины волны, не должна превышать единицы:

(ИS)отн = Иотн(l1) + Иотн(l1) + ... = Иотн(l1) / ДПИ(l1) + Иотн(l1) / ДПИ(l2) + ... < 1.

Если, например, через какое-либо отверстие корпуса защитного кожуха, или при введении оптического зонда, или в случае отказа блокировок лазерное излучение может попасть на человека — его глаза или только на кожные покровы, то классификацию осуществляют с учетом и этого дополнительного облучения.

Классификация лазерных приборов, излучающих повторяющиеся импульсы, осуществляют следующим образом. Последовательно определяют класс опасности для:

1. наиболее мощного импульса в серии;

2. средней мощности импульсов в серии, действующих якобы как один импульс с длительностью, равной длительности серии;

3. наиболее мощного импульса последовательности из n импульсов (за время проведения классификации) при мгновенной частоте повторения импульсов (определяемой по самому короткому интервалу) f>1 Гц. Однако при длительности отдельных импульсов Dt<10 мкс значение вклада каждого отдельного импульса уменьшают на значение коэффициента С5; при Dt>10 мкс одиночным считают импульс длительностью T=Dt×n и значение его вклада уменьшают в n раз;

4. наиболее мощного эквивалентного импульса, представляющего собой последовательность (группу) из n<10 импульсов, повторяющихся с квазирегулярными интервалами. При этом энергетическая экспозиция эквивалентного импульса равна полной энергетической экспозиции группы импульсов, а длительность эквивалентного импульса равна или наименьшей длительности импульса в группе (при Dtгр<10 мкс), или сумме длительностей отдельных импульсов в группе (при Dtгр>10 мкс).

В результате лазерному прибору присваивают наиболее высокий класс опасности из вычисленных в пунктах 1 — 4. Если при определении ДПИ для эквивалентного импульса требования будут более жесткими, то, следуя пунктам 1 — 3, можно немного уменьшить получаемые значения. Причем если n>10, то нужно следовать пункту 3.

Кроме того, 825-й публикацией МЭК предусмотрен целый ряд дополнительных организационно-технических мероприятий, обязательных для изготовителя, по обеспечению безопасности лазерных изделий.

3. Технико-гигиеническая оценка лазерных изделий в России

В нашей стране на базе проведенных комплексных исследований и современных представлений о влиянии лазерного излучения на организм человека разработан и утвержден ряд нормативных документов, обеспечивающих безопасную эксплуатацию лазерных изделий. Эти документы устанавливают единую систему обеспечения лазерной безопасности. В такую систему входят: технические средства снижения опасных и вредных производственных факторов, организационные мероприятия, контроль условий труда  на лазерных установках.

В современной отечественной научно-технической и нормативной литературе дано несколько вариантов классификации лазерных изделий. С позиции обеспечения лазерной безопасности их классифицируют по основным физико-техническим параметрам и степени опасности генерируемого излучения.

В зависимости от конструкции лазера и конкретных условий его эксплуатации обслуживающий его персонал может быть подвержен воздействию опасных и вредных производственных факторов, перечень которых приведен в ГОСТ 12.1.040-83.

Уровни опасных и вредных производственных факторов на рабочем месте не должны превышать значений, установленных по электробезопасности, взрывоопасности, шуму, уровням ионизирующего излучения, концентрации токсических веществ и др.

3.1. Классы опасности лазерного излучения по СНиП 5804-91

Степень воздействия лазерного излучения на оператора зависит от физико-технических характеристик лазера — плотности мощности (энергии излучения), длины волны, времени облучения, длительности и периодичности импульсов, площади облучаемой поверхности.

Биологический эффект лазерного облучения зависит как от вида воздействия излучения на ткани организма (тепловое, фотохимическое), так и от биологических и физико-химических  особенностей самих тканей и органов.

Наиболее опасно лазерное излучение с длиной волны:

380¸1400 нм — для сетчатки глаза,

180¸380 нм и свыше 1400 нм — для передних сред глаза,

180¸105 нм (т.е. во всем рассматриваемом диапазоне) — для кожи.

Нашими гигиенистами выдвинуты требования, в соответствии с которыми в основу проектирования, разработки и эксплуатации лазерной техники должен быть положен принцип исключения воздействия на человека (кроме лечебных целей) лазерного излучения, как прямого, так и зеркально ил диффузно отраженного.

В соответствии со СНиП 5804-91 лазерные изделия по степени опасности генерируемого излучения подразделяют на 4 класса. При этом класс опасности лазерного изделия определяется классом опасности используемого в нем лазера. Классификацию лазеров с точки зрения безопасности проводит предприятие-изготовитель путем сравнения выходных характеристик излучения с предельно допустимыми уровнями (ПДУ) при однократном воздействии. Определяя принадлежность лазерного изделия к тому или иному классу по степени опасности лазерного излучения, необходимо учитывать воздействие прямого или отраженного лазерного пучка на глаза и кожу человека и пространственные характеристики лазерного излучения (при этом различают коллимированное излучение, то есть заключенное в ограниченном телесном угле, и неколлимированное, то есть рассеянное или диффузно отраженное). Использование дополнительных оптических систем не входит в понятие "коллимация", а оговаривается отдельно.

Лазерные изделия с точки зрения техники безопасности классифицируют в основном по степени опасности генерируемого излучения. Установлены следующие 4 класса лазеров:

1.        к нему относят полностью безопасные лазеры, выходное излучение которых не представляет опасности для глаз и кожи человека;

2.        к нему относят лазеры, выходное излучение которых представляет опасность при облучении кожи или глаз человека коллимированным пучком. В то же время диффузно отраженное излучение лазеров этого класса безопасно как для кожи, так и для глаз;

3.        к нему относят лазерные устройства, работающие в видимой области спектра и выходное излучение которых представляет опасность при облучении как глаз (коллимированным и диффузно отраженным излучением на расстоянии менее 10 см от отражающей поверхности), так и кожи (только коллимированным пучком);

4.        наиболее опасный — к нему относят лазерные устройства, даже диффузно отраженное излучение которых представляет опасность для глаз и кожи на расстоянии менее 10 см.

При определении класса опасности лазерного излучения учитываются три спектральных диапазона.

3.2. Гигиеническое нормирование лазерного излучения.

В соответствии со СНиП 5804-91 регламентируют ПДУ для каждого режима работы лазера и его спектрального диапазона. Нормируемыми параметрами с точки зрения опасности лазерного излучения являются энергия W и мощность P излучения, прошедшего ограничивающую апертуру диаметрами dа=1.1 мм (в спектральных диапазонах I и II) и dа=7 мм (в диапазоне II); энергетическая экспозиция H и облученность E, усредненные по ограничивающей апертуре:

         H=W/Sa;               E=P/Sa                                                                  (3.1)

где Sa — площадь ограничивающей апертуры.

Угловой размер l протяженного источника излучения определяется по формуле

                                                                               (3.2)

где S0 — площадь источника, l — расстояние от точки наблюдения до источника, Q — угол между нормалью к поверхности источника и направлением визирования.

В случае протяженного источника излучения вводят дополнительный коэффициент В³1 для всего диапазона возможных интервалов облучения при l>lпред — углового размере точечного источника.

ПДУ лазерного излучения устанавливают для двух условий — однократного и хронического облучения. Под хроническим понимают "систематически повторяющееся воздействие, которому подвергаются люди, профессионально связанные с лазерным излучением". ПДУ при этом определяют как:

1)     уровни лазерного излучения, при которых "существует незначительная вероятность возникновения обратимых отклонений в организме" человека;

2)     уровни излучения, которые "при работе установленной продолжительности в течение всего трудового стажа не приводят к травме (повреждению), заболеванию или отклонению в состоянии здоровья как самого работающего, так и последующих его поколений".

ПДУ хронического воздействия рассчитывают путем уменьшения в 5¸10 раз ПДУ однократного воздействия.

ПДУ при одновременном воздействии излучений с разными длинами волн устанавливают так: для кожи и передних сред глаза — в спектральных диапазонах I и III (длина волн 180<l£380 нм и 1400<l£105 нм соответственно); для сетчатки глаза — в диапазоне II (длина волн 380<l£1400 нм). В каждом из этих случаев действие различных источников считают аддитивным:

                                                            (3.3)

где n — число источников излучения, действие которых аддитивно, i — условный порядковый номер источника,  — предельно допустимые значения энергии (или мощности) каждого источника; Сi — относительный энерговклад каждого источника, определяемый как отношение энергии (мощности) источника с порядковым номером i к суммарной энергии (мощности) всех источников.

3.2.1. ПДУ лазерного излучения УФ диапазона

Для УФ излучения с длиной волны l=180¸380 нм (как коллимированного, так и рассеянного) при однократном воздействии на глаза и кожу человека нормируют Hпду, Eпду и Wпду, Рпду. В этом спектральном диапазоне диаметр ограничивающей апертуры da=1.1×10-3 м. Поэтому

                                                                                            (3.4)

где ПДУ облучения зависит от длительности воздействия и длины волны

Длина волны l, нм	Длительность воздействия t, с	HПДУ, Дж×м-2; EПДУ, Вт×м-2
180<l£380	t£10	HПДУ
380<l£302.5	10<t£3×104	HПДУ=25;  EПДУ=25/t
302.5<l£315	10<t£T1	HПДУ
302.5<l£315	T1<t£3×104	HПДУ=0.8×100.2(l-295);  EПДУ=0.8×100.2(l-295)/t
315<l£380	10-9<t£10	HПДУ
315<l£380	10<t£3×104	HПДУ=8×103;  EПДУ=8×103/t

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10