С целью обеспечения безопасности работ с лазерами при разработке проектов, планировок и размещении оборудования прежде всего должны быть предусмотрены меры по защите работающих от лазерных излучений, а также от других сопутствующих опасных и вредных производственных факторов.
Наличие того или иного неблагоприятного фактора зависит от типа и мощности лазеров, а также от условий их применения. Перечень опасных и вредных производственных факторов, которые могут присутствовать при эксплуатации лазеров I-IV классов, приведен в табл. 11.1.
Для защиты от лазерного излучения предусматриваются следующие меры.
Размещение лазерных установок разрешается только в специально оборудованных помещениях. Следует избегать размещения в одном помещении двух и более лазерных установок. В последнем случае для каждой установки отводят отдельный светонепроницаемый бокс. Двери помещений, в которых размещены лазерные установки III, IV классов, должны быть заперты на внутренние замки с блокирующими устройствами, исключающими доступ в помещения во время работы лазеров, а также иметь автоматически включающееся световое табло «Опасно, работает лазер!»
На дверях помещений, оборудовании, приборах и в других местах, где имеется лазерное излучение, должен быть знак лазерной опасности «Опасно. Лазерное излучение» по ГОСТ 12.4.026-2001.
Установку размещают таким образом, чтобы луч лазера был направлен на капитальную, неотражающую, огнестойкую стену, но не на окна, двери, некапитальные сооружения, способные пропускать излучение. Стены и потолки окрашивают матовой краской с малой отражающей способностью. Для фона мишени рекомендуется темная краска с высоким коэффициентом поглощения, а для окружающей площади – светлая. Предметы, находящиеся в помещении, за исключением специальной аппаратуры, не должны иметь зеркальных поверхностей. Если этого нельзя избежать, то такие поверхности драпируют материалом (черной байкой или другими подобными).
Следует избегать работ с лазерными установками при затемнении помещения. Естественное и искусственное освещение должно быть обильным, чтобы зрачок глаза всегда имел минимальные размеры. Никакие работы не должны производиться при недостаточном освещении.
Для предотвращения поражения прямым или зеркально отраженным лучом лазера предусматриваются ограждения, исключающие возможность выхода луча за пределы установки закрытого типа и возможность проникновения человека в зону прохождения луча; применяются блокировки или затворы для защиты глаз работающего на установке, в которой системы наблюдения совпадают с оптической системой.
Оградительные устройства – для защиты от лазерного излучения подразделяют:
По способу применения – стационарные и передвижные;
По конструкции – откидные, раздвижные, съемные;
По способу изготовления – сплошные, со смотровыми стеклами, с отверстием переменного диаметра;
По структурному признаку – простые, составные (комбинированные);
По виду применяемого материала – неорганические, органические, комбинированные;
По принципу ослабления – поглощающие, отражающие, комбинированные;
По степени ослабления – непрозрачные, частично прозрачные;
По конструктивному исполнению – бленды, диафрагмы, заглушки, затворы, кожухи, козырьки, колпаки, крышки, камеры, кабины, мишени, обтюраторы, перегородки, световоды, смотровые окна, ширмы, щитки, шторки, щиты, шторы, экраны.
При изготовлении экранирующих щитов, ширм, штор необходимо применять непрозрачные теплостойкие материалы. Если отсутствует опасность возникновения пожара от луча лазера, ограждения могут быть выполнены из плотной ткани.
Помещения, в которых при эксплуатации лазерных установок происходит образование вредных газов и аэрозолей, должны быть оборудованы общеобменной, а в необходимых случаях и местной вытяжной вентиляцией для удаления загрязненного воздуха с последующей его очисткой. В случае использования веществ I и II классов опасности должна быть предусмотрена аварийная вентиляция.
При работе лазеров на открытом месте следует обозначить зону повышенной плотности энергии излучения и оградить ее стойкими, непрозрачными экранами для исключения возможности выхода луча за пределы этой зоны. Следует избегать работы наружных установок при плохой погоде, так как туманы, снег, пыль усиливают рассеивание лучей.
Для оценки опасности действия лазерного излучения в производственных условиях следует произвести расчет лазерно опасной зоны.
Расчет границ лазерно опасной зоны
Достаточно надежным и простым методом определения границы лазерно опасной зоны может быть расчет плотности потока излучения (облученности) в различных точках пространства вокруг лазерных установок. При проведении такого расчета необходимо знать выходные характеристики лазерного излучения и коэффициент отражения (альбедо) излучения от мишени ρ. Наиболее важными характеристиками лазерного излучения, определяющими его воздействие на биологические объекты, являются: длина волны, диаметр и расходимость пучка, длительность и частота повторения импульсов, энергия (мощность) излучения. Как правило, эти параметры известны из паспортных данных лазерной установки с достаточной точностью.
При определении границ лазерно опасной зоны исходят из предположения, что воздействие на человека прямых и зеркально отраженных лучей исключено конструкцией установки.
Расчет лазерно опасной зоны начинают с определения границ зоны 1 , внутри которой источник излучения (отражающая поверхность) является для глаза протяженным, рис. 11.1.
Рис. 11.1. Схема к расчету лазерно опасной зоны:
I – граница зоны 1 ; II - граница лазерно опасной зоны; III - граница зоны, внутри которой
излучение представляет опасность для кожи; 1 – лазер; 2 - мишень
Отражающая поверхность будет протяженным источником в том случае, если она видна под углом большим или равным α min . Угол α min определяется из условия, когда поверхность с энергетической яркостью L е , равной ПДУ для диффузно отраженного излучения, создает на роговице глаза энергетическую освещенность, соответствующую ПДУ для коллимированного излучения, т.е.
, (11.6)
где Θ - угол между направлением визирования и нормалью к поверхности; - энергетическая освещенность на роговице глаза, равная ПДУ для коллимированного излучения.
Значения α min для различных длительностей экспозиций приведены в табл. 11.2.
Таблица 11.2.
Предельный угол видения протяженного источника
Угол видения отражающей поверхности α вычисляется по формуле:
, (11.7)
где S q – площадь пятна на отражающей поверхности; R – расстояние от поверхности до наблюдателя.
Подставив в формулу (11.7) выражение для α min (11.6), определим значение радиуса зоны 1 – R 1:
, (11.8)
где Е э " – энергетическая освещенность на роговице глаза, равная ПДУ для коллимированного излучения; L е ´ – энергетическая яркость поверхности, равная ПДУ для диффузионно отраженного излучения.
Граница лазерно опасной зоны определяется в каждом конкретном случае по следующей схеме:
1) рассчитывается угол видения отражающей поверхности по формуле (11.7);
2) полученное по формуле (11.7) значение угла α сравнивается с предельным углом видения протяженного источника α min , при этом могут возникнуть две ситуации:
а) угол видения отражающей поверхности меньше α min (точечный источник); в этом случае граница лазерно опасной зоны вычисляется по формуле:
(11.9)
б) угол видения отражающей поверхности больше α min (протяженный источник). В этом случае повреждение органов зрения определяется энергетической яркостью отражающей поверхности L е. Если энергетическая яркость диффузно отражающей поверхности меньше ПДУ, то источник является безопасным. Если энергетическая яркость равна ПДУ, то граница лазерно опасной зоны совпадает с границей зоны I (рис. 11.1), вычисляемой по формуле (11.8). И, наконец, если энергетическая яркость превышает ПДУ, то граница лазерно опасной зоны вычисляется по формуле (11.9).
Лазерное излучение может представлять также опасность для кожи. В этом случае опасность лазерного излучения определяется величиной облученности кожных покровов и не зависит от геометрических размеров источников излучения. Граница зоны, внутри которой необходимо использовать средства защиты кожи, вычисляется по формуле (11.9), в которую необходимо вместо ПДУ для глаз подставить значение ПДУ для кожи.
Расчет лазерно опасной зоны при длине волны излучения, находящейся вне интервала 0,4-1,4 мкм, проводится по формуле (11.9) независимо от геометрических размеров источника излучения.
Расчетный метод оценки границ лазерно опасной зоны является ориентировочным (рис. 11.1), так как он требует знаний энергетических характеристик лазерного излучения, коэффициента отражения излучения, закона отражения и не учитывает дополнительно отраженного от различных предметов (оптических элементов и т.п.) излучения. Более точным является экспериментальный метод, позволяющей по результатам измерений строить истинную картину поля излучения вокруг лазерных установок.
Меры защиты от других опасных и вредных факторов, возникающих при эксплуатации лазерных установок (см. табл. 11.1), выбирают с учетом требований, изложенных в соответствующих разделах данной книги.
Средства индивидуальной защиты
СИЗ от лазерного излучения включают в себя средства защиты глаз и лица (защитные очки, щитки, насадки), средства защиты рук, специальную одежду. При выборе СИЗ необходимо учитывать рабочую длину волны излучения и оптическую плотность светофильтра.
Оптическая плотность светофильтров, применяемых в защитных очках, щитках и насадках, должна удовлетворять требованиям:
, (11.10)
или (для диапазона 380 < λ £1400 нм)
, (11.11)
где , , , - максимальные значения энергетических параметров лазерного излучения в рабочей зоне; , , , - предельно допустимые уровни энергетических параметров при хроническом облучении.
Защитные очки предназначены для защиты глаз при определенной длине волны, что необходимо учитывать при их выборе. В качестве светофильтров рекомендуется применять стекла по ГОСТ 9411-91 «Стекло оптическое цветное. Технические условия». Отдельные марки стекол приведены в табл. 11.3.
| Длина волны, нм | Марка стекла |
| УФС1, УФС5, ПС11, БСЗ, БС12 | |
| УФС2, УФС5, УФС6, БС4 | |
| ФС1, ФС6, СЗС7, СЗС8, СЗС9 | |
| СС16, ОС5, ПС11 | |
| СС1, СС2, СС4, СС5, ЖЗС9, ЖЗС12 | |
| УФС8, ФС1, СС1, СЗС5, ОС5, ИКС1, ПС11 | |
| ФС6, СЗС15, ИКСЗ, ИКС5, ИКСУ | |
| ИКСЗ, ИКС5, ИКС7 | |
| СЗС5, СЗС16, НС14, ТСЗ | |
| ИКС1, ИКСЗ, ИКС6, ИКС7 | |
| Примечание: УФС – ультрафиолетовое стекло; ФС – фиолетовое стекло; ИКС – инфракрасное стекло; ОС – оранжевое стекло; СЗС – сине-зеленое стекло; БС – бесцветное (ультрафиолетовое) стекло; ПС – пурпурное стекло; ЖЗС – желто-зеленое стекло; СС – синее стекло; НС – нейтральное стекло; ТС – темное стекло |
В паспорте на очки должны быть указаны диапазоны длин волн, на которые рассчитаны эти очки, и оптическая плотность светофильтра.
Форма оправы защитных очков должна исключить возможность попадания излучения лазера внутрь очков через щели между оправой и лицом, а также обеспечивать широкое поле зрения. Целесообразно очки вмонтировать в маску или полумаску, защищающую лицо.
Защитные лицевые щитки применяются в тех случаях, когда лазерное излучение представляет опасность не только для глаз, но и для кожи лица.
При настройке резонаторов газовых лазеров, работающих в видимой области спектра, для защиты глаз следует применять защитные насадки (ЗН). Защитные насадки могут использоваться самостоятельно или в сочетании с оптическими устройствами, такими как диоптрийная трубка.
Одежда должна оставлять возможно меньше открытых частей тела. Она может быть обычной, предпочтительней халаты из непроницаемой ткани черного цвета. Руки защищают хлопчатобумажными перчатками.
Контроль лазерных излучений
Дозиметрический контроль лазерного излучения заключается в оценке тех характеристик лазерного излучения, которые определяют его способность вызывать биологические эффекты, и сопоставлении их с нормируемыми величинами.
Различают две формы дозиметрического контроля: предупредительный(оперативный) дозиметрический контроль и индивидуальный дозиметрический контроль.
Предупредительный дозиметрический контроль заключается в определении максимальных уровней энергетических параметров лазерного излучения в точках на границе рабочей зоны, он проводится в соответствии с регламентом, утвержденным администрацией предприятия, но не реже одного раза в год в порядке текущего санитарного надзора, а также в следующих случаях:
При приемке в эксплуатацию новых лазерных изделий II-IV классов;
При внесении изменений в конструкцию действующих лазерных изделий;
При изменении конструкции средств коллективной защиты;
При проведении экспериментальных и наладочных работ;
При аттестации рабочих мест;
При организации новых рабочих мест.
Предупредительный дозиметрический контроль проводят при работе лазера в режиме максимальной отдачи мощности (энергии), определенной в паспорте на изделие и конкретными условиями эксплуатации.
Индивидуальный дозиметрический контроль заключается в измерении уровней энергетических параметров излучения, воздействующего на глаза (кожу) конкретного работающего в течение рабочего дня, он проводится при работе на открытых лазерных установках (экспериментальных стендах), а также в тех случаях, когда не исключено случайное воздействие лазерного излучения на глаза и кожу.
Для проведения измерений применяются переносные дозиметры лазерного излучения, отвечающие требованиям ГОСТ 24469-80 «Средства измерений параметров лазерного излучения. Общие технические требования» и позволяющие определять облученность Е е и энергетическую экспозицию Н е в широком спектральном, динамическом, временном и частотном диапазонах.
При измерениях энергетических параметров лазерного излучения предел допускаемой погрешности дозиметров не должен превышать 30%.
Промышленностью выпускается ряд приборов, позволяющих измерять энергетические характеристики лазерного излучения, см. приложение 10. В зависимости от типа приемника излучения приборы подразделяются на колориметрические (цвет), пироэлектрические (появление электрических зарядов при изменении температуры), болометрические (изменение электрического сопротивления термочувствительных элементов), пондеромоторные (эффект давления света на тело) и фотоэлектрические (изменение проводимости).
Контрольные вопросы к разделу 11:
1. Что такое – лазер, и с какими его свойствами связано широкое применение в различных отраслях деятельности?
2. Как подразделяют лазеры по типу активной среды?
3. Какие параметры лазерного излучения относят к энергетическим?
4. Какие параметры лазерного излучения относят к временны́м?
5. Какие виды лазерного излучения существуют?
6. Как подразделяют лазеры по степени опасности генерируемого излучения?
7. Какие опасные и вредные факторы могут возникнуть при работе лазера?
8. Чем определяется биологическое воздействие лазерных излучений на организм человека?
9. От каких факторов зависит степень тяжести повреждения организма человека при воздействии лазерного излучения?
10. Что может случиться от попадания прямого или отраженного пучка лазерного излучения на кожные покровы или роговицу глаза человека?
11. Зависят ли предельно допустимые уровни (ПДУ) лазерного излучения от длины его волны?
12. Какие требования предъявляются к помещениям для размещения лазеров?
13. Какие требования предъявляются к освещению помещений, в которых проводятся работы с лазерами?
14. Как должен быть ориентирован лазерный луч при его использовании?
17. Какие средства индивидуальной защиты применяются при работе с лазерным излучением?
15. Какое стекло можно использовать для защитных от лазерного излучения очков?
16. В каких случаях проводится предупредительный дозиметрический контроль лазерного излучения?
17. С какой целью проводится индивидуальный дозиметрический контроль лазерного излучения?
Лазеры становятся все более важными инструментами исследования в области медицины, физики, химии, геологии, биологии и техники. При неправильном использовании они могут ослеплять и наносить травмы (в т. ч. ожоги и электротравмы) операторам и другому персоналу, включая случайных посетителей лаборатории, а также нанести значительный ущерб имуществу. Пользователи этих устройств должны в полной мере понимать и применять необходимые меры безопасности при обращении с ними.
Что такое лазер?
Слово «лазер» (англ. LASER, Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) является аббревиатурой, которая расшифровывается как «усиление света индуцированным излучением». Частота излучения, генерируемого лазером, находится в пределах или вблизи видимой части электромагнитного спектра. Энергия усиливается до состояния чрезвычайно высокой интенсивности с помощью процесса, который носит название «излучение лазерное индуцированное».
Термин «радиация» часто понимается неправильно, потому что его также используют при описании В данном контексте оно означает передачу энергии. Энергия переносится из одного места в другое посредством проводимости, конвекции и излучения.
Существует множество различных типов лазеров, работающих в разных средах. В качестве рабочей среды используются газы (например, аргон или смесь гелия с неоном), твердые кристаллы (например, рубин) или жидкие красители. Когда энергия подается в рабочую среду, она переходит в возбуждённое состояние и высвобождает энергию в виде частиц света (фотонов).
Пара зеркал на обоих концах герметизированной трубки либо отражает, либо передает свет в виде концентрированного потока, называемого лазерным лучом. Каждая рабочая среда производит луч уникальной длины волны и цвета.
Цвет света лазера, как правило, выражается длиной волны. Он является неионизирующим и включает ультрафиолетовую (100-400 нм), видимую (400-700 нм) и инфракрасную (700 нм - 1 мм) часть спектра.
Электромагнитный спектр
Каждая электромагнитная волна обладает уникальной частотой и длиной, связанной с этим параметром. Подобно тому, как красный свет имеет свою собственную частоту и длину волны, так и все остальные цвета - оранжевый, желтый, зеленый и синий - обладают уникальными частотами и длинами волн. Люди способны воспринимать эти электромагнитные волны, но не в состоянии видеть остальную часть спектра.
Наибольшую частоту имеют и ультрафиолет. Инфракрасное, микроволновая радиация и радиоволны занимают нижние частоты спектра. Видимый свет находится в очень узком диапазоне между ними.
воздействие на человека
Лазер производит интенсивный направленный пучок света. Если его направить, отразить или сфокусировать на объект, луч частично поглотится, повышая температуру поверхности и внутренней части объекта, что может вызвать изменение или деформацию материала. Эти качества, которые нашли применение в лазерной хирургии и обработке материалов, могут быть опасны для тканей человека.
Кроме радиации, оказывающей тепловое воздействие на ткани, опасно лазерное излучение, производящее фотохимический эффект. Его условием является достаточно короткая т. е. ультрафиолетовая или синяя части спектра. Современные устройства производят лазерное излучение, воздействие на человека которого сведено к минимуму. Энергии маломощных лазеров недостаточно для нанесения вреда, и опасности они не представляют.
Ткани человека чувствительны к воздействию энергии, и при определенных обстоятельствах электромагнитное излучение, лазерное в том числе, может привести к повреждению глаз и кожи. Были проведены исследования пороговых уровней травмирующей радиации.
Опасность для глаз
Человеческий глаз более подвержен травмам, чем кожа. Роговица (прозрачная внешняя передняя поверхность глаза), в отличие от дермы, не имеет внешнего слоя омертвевших клеток, защищающих от воздействия окружающей среды. Лазерное и поглощается роговицей глаза, что может нанести ей вред. Травма сопровождается отёком эпителия и эрозией, а при тяжёлых повреждениях - помутнением передней камеры.
Хрусталик глаза также может быть подвержен травмам, когда на него воздействует различное лазерное излучение - инфракрасное и ультрафиолетовое.
Наибольшую опасность, однако, представляет воздействие лазера на сетчатку глаза в видимой части оптического спектра - от 400 нм (фиолетовый) до 1400 нм (ближний инфракрасный). В пределах этой области спектра коллимированные лучи фокусируются на очень маленьких участках сетчатки. Наиболее неблагоприятный вариант воздействия происходит, когда глаз смотрит вдаль и в него попадает прямой или отражённый луч. В этом случае его концентрация на сетчатке достигает 100 000 крат.
Таким образом, видимый пучок мощностью 10 мВт/см 2 воздействует на сетчатку глаза с мощностью 1000 Вт/см 2 . Этого более чем достаточно, чтобы вызвать повреждение. Если глаз не смотрит вдаль, или если луч отражается от диффузной, не зеркальной поверхности, к травмам ведёт значительно более мощное излучение. Лазерное воздействие на кожу лишено эффекта фокусировки, поэтому она гораздо меньше подвержена травмам при этих длинах волн.
Рентгеновские лучи
Некоторые высоковольтные системы с напряжением более 15 кВ могут генерировать рентгеновские лучи значительной мощности: лазерное излучение, источники которого - мощные с электронной накачкой, а также плазменные системы и источники ионов. Эти устройства должны быть проверены на в том числе для обеспечения надлежащего экранирования.
Классификация
В зависимости от мощности или энергии пучка и длины волны излучения, лазеры делятся на несколько классов. Классификация основана на потенциальной способности устройства вызывать немедленную травму глаз, кожи, воспламенение при прямом воздействии луча или при отражении от диффузных отражающих поверхностей. Все коммерческие лазеры подлежат идентификации с помощью нанесённых на них меток. Если устройство было изготовлено дома или иным образом не помечено, следует получить консультацию по соответствующей его классификации и маркировке. Лазеры различают по мощности, длине волны и длительности экспозиции.
Безопасные устройства
Устройства первого класса генерируют низкоинтенсивное лазерное излучение. Оно не может достичь опасного уровня, поэтому источники освобождаются от большинства мер контроля или других форм наблюдения. Пример: лазерные принтеры и проигрыватели компакт-дисков.
Условно безопасные устройства
Лазеры второго класса излучают в видимой части спектра. Это лазерное излучение, источники которого вызывают у человека нормальную реакцию неприятия слишком яркого света (мигательный рефлекс). При воздействии луча человеческий глаз моргает через 0,25 с, что обеспечивает достаточную защиту. Однако излучение лазерное в видимом диапазоне способно повредить глаз при постоянном воздействии. Примеры: лазерные указатели, геодезические лазеры.
Лазеры 2а-класса являются устройствами специального назначения с выходной мощностью менее 1 мВт. Эти приборы вызывают повреждение только при непосредственном воздействии в течение более 1000 с за 8-часовой рабочий день. Пример: устройства считывания штрих-кода.
Опасные лазеры
К классу 3а относят устройства, которые не травмируют при кратковременном воздействии на незащищённый глаз. Могут представлять опасность при использовании фокусирующей оптики, например, телескопов, микроскопов или биноклей. Примеры: гелий-неоновый лазер мощностью 1-5 мВт, некоторые лазерные указатели и строительные уровни.
Луч лазера класса 3b может привести к травме при непосредственном воздействии или при его зеркальном отражении. Пример: гелий-неоновый лазер мощностью 5-500 мВт, многие исследовательские и терапевтические лазеры.
Класс 4 включает устройства с уровнями мощности более 500 мВт. Они опасны для глаз, кожи, а также пожароопасны. Воздействие пучка, его зеркального или диффузного отражений может стать причиной глазных и кожных травм. Должны быть предприняты все меры безопасности. Пример: Nd:YAG-лазеры, дисплеи, хирургия, металлорезание.
Лазерное излучение: защита
Каждая лаборатория должна обеспечить соответствующую защиту лиц, работающих с лазерами. Окна помещений, через которые может проходить излучение устройств 2, 3 или 4 класса с нанесением вреда на неконтролируемых участках, должны быть покрыты или иным образом защищены во время работы такого прибора. Для обеспечения максимальной защиты глаз рекомендуется следующее.
- Пучок необходимо заключить в неотражающую негорючую защитную оболочку, чтобы свести к минимуму риск случайного воздействия или пожара. Для выравнивания луча использовать люминесцентные экраны или вторичные визиры; избегать прямого воздействия на глаза.
- Для процедуры выравнивания луча использовать наименьшую мощность. По возможности для предварительных процедур выравнивания использовать устройства низкого класса. Избегать присутствия лишних отражающих объектов в зоне работы лазера.
- Ограничить прохождение луча в опасной зоне в нерабочее время, используя заслонки и другие преграды. Не использовать стены комнаты для выравнивания луча лазеров класса 3b и 4.
- Использовать неотражающие инструменты. Некоторый инвентарь, не отражающий видимый свет, становится зеркальным в невидимой области спектра.
- Не носить отражающие ювелирные изделия. Металлические украшения также повышают опасность поражения электрическим током.
Защитные очки
При работе с лазерами 4 класса с открытой опасной зоной или при риске отражения следует пользоваться защитными очками. Тип их зависит от вида излучения. Очки необходимо выбирать для защиты от отражений, особенно диффузных, а также для обеспечения защиты до уровня, когда естественный защитный рефлекс может предотвратить травмы глаз. Такие оптические приборы сохранят некоторую видимость луча, предотвратят ожоги кожи, снизят возможность других несчастных случаев.
Факторы, которые следует учитывать при выборе защитных очков:
- длина волны или область спектра излучения;
- оптическая плотность при определенной длине волны;
- максимальная освещённость (Вт/см 2) или мощность пучка (Вт);
- тип лазерной системы;
- режим мощности - импульсное лазерное излучение или непрерывный режим;
- возможности отражения - зеркального и диффузного;
- поле зрения;
- наличие корректирующих линз или достаточного размера, позволяющего ношение очков для коррекции зрения;
- комфорт;
- наличие вентиляционных отверстий, предотвращающих запотевание;
- влияние на цветовое зрение;
- ударопрочность;
- возможность выполнения необходимых задач.
Так как защитные очки подвержены повреждениям и износу, программа безопасности лаборатории должна включать периодические проверки этих защитных элементов.
Методы защиты от лазерного излученияК организационным защитным мероприятиям относятся:
· Организация рабочих мест с определением всех необходимых защитных мероприятий и учетом специфики конкретных обстоятельств использования лазерных установок;
· Обучение персонала и контроль знаний правил техники безопасности;
Технические мероприятия и средства защиты подразделяются на коллективные и индивидуальные. Коллективные включают в себя:
· Средства нормализации внешней среды;
· Автоматические системы управления технологическим процессом;
· Использование предохранительных устройств, приборов, различных ограждений лазерно - опасной зоны;
· Использование телеметрических и телевизионных систем наблюдения;
· Применение заземления, зануления, блокировки и т.д.
Биологическое воздействие лазерного излучения на организм делится на две группы:
* первичные эффекты или органические изменения, возникающие непосредственно в облучаемых тканях персонала;
* вторичные эффекты - различные неспецифические изменения, возникающие в тканях в ответ на облучение.
Основные негативные проявления на организм человека: тепловые, фотоэлектрические, люминесцентные, фотохимические.
При попадании лазерного излучения на поверхность металла, стекла и др. происходит отражение и рассеивание лучей.
Опасные и вредные факторы работы ОКГ:
* лазерное облучение (прямое, рассеянное, отраженное);
* световое излучение от импульсных ламп;
* ультрафиолетовое излучение от кварцевых газоразрядных трубок;
* шумовые эффекты;
* ионизирующее излучение;
* электромагнитные поля ВЧ и СВЧ от генераторов накачки;
* инфракрасное излучение и тепловыделение от оборудования и нагретых поверхностей;
* агрессивные и токсические вещества, используемые в конструкции лазера .
Степень воздействия лазерного излучения на организм человека зависит от длины волны, интенсивности (мощности и плотности) излучения, длительности импульса, частоты импульсов, времени воздействия, биологических особенностей тканей и органов. Наиболее биологически активно ультрафиолетовое излучение, вызывающее фотохимические реакции.
За счет термического действия лазерного излучения на коже возникают ожоги, а при энергии более 100 Дж происходит разрушение и сгорание биоткани. При длительном воздействии импульсного излучения в облученных тканях энергия излучения быстро преобразуется в теплоту, что ведет к мгновенному разрушению тканей.
Нетермическое действие лазерного излучения связано с электрическими и фотоэлектрическими эффектами.
Поток энергии, попадая на биологические ткани, вызывает в них изменения , наносящие вред здоровью человека. Опасно это излучение и для органов зрения. Особенно опасно, если лазерный луч пройдет вдоль зрительной оси глаза. Если луч лазера фиксируется на сетчатке глаза, то может произойти коагуляция сетчатки, в результате чего возникнет слепота в пораженной области сетчатки. При этом необходимо помнить, что опасность для органов зрения представляет не только прямой, но и отраженный лазерный луч, даже если отражающая его поверхность незеркальная.
* осуществлять визуальный контроль степени излучения, генерацией;
* направлять излучение лазера на человека;
* персоналу носить блестящие предметы (серьги, украшения);
* обслуживать лазерную технику одним человеком;
* находиться посторонним лицам в зоне излучения;
* размещать в зоне луча предметы, вызывающие зеркальное отражение.
Рабочие места должны быть оборудованы вытяжной вентиляцией.
При недостаточном обеспечении безопасности коллективными средствами защиты применяются индивидуальные СИЗ. К средствам индивидуальной защиты относятся специальные противолазерные очки (светофильтры), щитки, маски, технологические халаты и перчатки (черного цвета из обычных хлопчатобумажных тканей).
Ношение защитных очков со светофильтрами (табл. 2.6.8) обеспечивает интенсивное снижение облучения глаз лазерным облучением. Светофильтры должны соответствовать специальной оптической плотности, спектральной характеристике и максимально допустимому уровню излучения.
Лазеры - оптические квантовые генераторы, нашедшие широкое применеие в различных областях науки и техники (обработке металлов, микроэлектронике, биологии, метрологии, медицине, геодезии, связи, сперктроскопии, голографии, вычислительной и бытовой технике и т. д.).
Лазеры бывают импульсного и непрерывного излучения. Импульсное излучение - с длительностью не более 0,25 с, непрерывное - 0,25 с и более.
Промышленностью выпускаются твердотельные, газовые и жидкостные лазеры.
Лазерное излучение может генерироваться в диапазоне длин волн от 0,2 до 1000 мкм, который в соответствии с биологическим действием, разбивается на следующие области спектра:
Ультрафиолетовая – от 0,2 до 0,4 мкм;
- видимая – от 0,4 до 0,75 мкм;
- ближняя инфракрасная – от 0,75 до 1,4 мкм;
- дальняя инфракрасная – более 1,4 мкм.
Лазерное излучение характеризуется:
Монохроматичностью (электромагнитное излучение, обладающее малым разбросом частот, в идеале - одной длиной волны );
Высокой когерентностью прямой и отраженной волн (колебания называются когерентными, если разность их фаз остаётся постоянной во времени и при сложении колебаний определяет амплитуду суммарного колебания );
Чрезвычайно малой угловой расходимостью луча;
Интенсивностью (энергетической освещенностью) и дозой (энергетической экспозицией) излучения.
Энергетическая освещенность (интенсивность) (Вт/см ) - это плотность потока энергии излучения, падающего на малый участок поверхности.
Энергетическая экспозиция (доза) (Дж/ см ) - плотность энергии излучения, падающего на малый участок поверхности.
Биологическое воздействие лазерного излучения зависит от:
Интенсивности;
Длительности излучения;
Длины волны излучения;
Частоты следования импульсов;
Продолжительности импульса воздействия;
Площади облучаемого участка;
Биологических и физико-химических особенностей облучаемых тканей и органов.
Лазерное излучение опасно для человека. Биологические эффекты, возникающие при его воздействии на организм человека, делятся на две группы:
Первичные эффекты - органические изменения, возникающие непосредственно в облучаемых тканях;
Вторичные эффекты - неспецифические изменения, появляющиеся в организме в ответ на облучение.
Наиболее подвержен поражению лазерным излучениям глаз человека. Сфокусированный на сетчатке хрусталиком глаза лазерный луч будет иметь вид малого пятна с еще более плотной концентрацией энергии, чем падающее на глаз излучение. Поэтому попадание лазерного излучения в глаз опасно и может вызвать повреждение сетчатой и сосудистой оболочек с нарушением зрения. При малых плотностях энергии происходит кровоизлияние, а при больших - ожег, разрыв сетчатой оболочки, появление пузырьков глаза в стекловидном теле.
Лазерное излучение может вызвать также повреждение кожи и внутренних органов человека. Повреждение кожи лазерным излучением схоже с термическим ожогом. На степень повреждения влияют как входные характеристики лазеров, так и цвет, и степень пигментации кожи. Интенсивность излучения, которая вызывает повреждение кожи, намного выше интенсивности, приводящей к повреждению зрения.
По степени опасности генерируемого излучения лазеры делятся на четыре класса:
1 класс - выходное излучение не представляет опасности для глаз и кожи;
2 класс - представляет опасность для глаз прямым и зеркально отраженным излучением;
3 класс - представляет опасность для глаз прямым и зеркально отраженным излучением, диффузионным излучением на расстоянии 10 см от отражающей поверхности, а также опасность для кожи прямым и зеркально отраженным излучением;
4 класс - представляет опасность для кожи диффузно отраженным излучением на расстоянии 10 см от отражающей поверхности.
Работа лазерных установок может сопровождаться воздействием и других опасных и вредных производственных факторов (шум, вибрация, аэрозоли, газы, электромагнитные и ионизирующие излучения, высокая температура нагреваемых поверхностей и др.).
Методы защиты от лазерного излучения подразделяются на:
- организационные
(правильная организация работ, исключающая попадание людей в опасные зоны при работе на лазерных установок; ограничение времени работы);
- инженерно-технические . Для лазеров 2-3 класса необходимо ограждение рабочей зоны либо экранирование пучка излучения. Установки 3-4 класса должны обеспечиваться сигнальными устройствами. Лазеры 4 класса кроме того должны иметь дистанционным управлением и размещаться в специально отведенных помещениях. Во всех случаях луч лазера должен быть направлен на капитальную не отражающую огнестойкую стенку. Все поверхности в помещении окрашиваются в цвета с малым коэффициентом отражения. Не должно быть поверхностей (в том числе и деталей оборудования), обладающих блёсткостью, способных отражать падающие на них лучи. Освещение (общее и местное) в этих помещениях должно быть обильным, чтобы зрачок глаза всегда был максимально сужен;
- средства индивидуальной защиты (очки со светофильтрами, защитные маски, халаты, перчатки).
Очки должны быть прозрачными в диапазоне 400-700 нм, чтобы тот, кто их носит, мог видеть сквозь них и работать, но чем больше участков спектра должно быть блокировано, отфильтровано такими очками, тем менее прозрачными и приемлемыми для пользователя они делаются. Пик чувствительности глаза приходится на 530-550 нм, и чем ближе к этому интервалу подходит длина волны, которую нужно перекрыть, тем более темными становятся очки. Способ обойти эту принципиальную трудность ещё не придуман, и потому пользователям, работающим с различными лазерными источниками излучения, приходится запасаться не одними, а целым набором защитных очков, чтобы на любой используемой длине волны обеспечить баланс между надёжной защитой от лазерного излучения и хорошей прозрачностью используемых очков в видимом диапазоне.
Повышение мощности используемых лазеров является ещё одной «головной болью» для производителей защитных очков, но на практике безопасность для персонала обеспечивается обычно полным экранированием мощного лазера, переводом его в Класс 1.
Защитные очки делятся по диапазонам длины волны света, который они отфильтровывают. А именно 190-366nm - Ультрафиолетовый свет, 405 - Фиолетовый свет, 445-450 - Синий свет, 532 - Зелёный, 635-650 - Красный, 780-1064 и более - Инфракрасный свет. У некоторых очков такой диапазон защиты может быть один, как например у оранжевых(190-540nm), это значит, что они защищают и от ультрафиолетового, фиолетового, синего и зелёного света. Так же бывают и очки с двойным защитным диапазоном, например у очков чайного цвета диапазон раздваивается на 200-540nm и 800-1700nm. Это означает что их действие распространяется на синий, зелёный и свет инфракрасного лазера, что может быть полезно если у вас есть несколько различных лазеров. классификация лазеров
Ещё одним параметром очков является их оптическая плотность (OD-Optical density) ,бывает она OD4, OD5, OD5+, OD7, у каждых очков существует свой график распределения плотности по разным длинам волн, то есть у одних очков может быть разная оптическая плотность для разного света. Одни и те же защитные очки, могут к примеру иметь плотность OD5+ для синего света, но для зелёного OD4.
Важным аспектом лазерных защитных очков является оптическая плотность. Это в основном, насколько сильны очки. Чем сильнее ваш лазерный луч, тем выше OD оно требует, чтобы ваши глаза были в безопасности. Однако энергия пучка не является единственной переменной, которая влияет на OD.
Из всего сказанного выше можно сделать один единственный вывод: мы - обладатели всего одной пары глаз и в наших интересах продлить их целостность и здоровье как можно дольше. Поэтому не пренебрегаем самым простым правилом безопасности - не смотреть на лазерный луч. Если уж очень хочется, или в этом есть необходимость, то в этом случае предлагаем Вам прибегнуть к выбору защитных очков. Кстати, так как компания Gistroy заботится о безопасности Вашего зрения, в комплекте с каждым приобретенным гравером в обязательном порядке идут очки, а во всех моделях, кроме станков с диодом 5,5 Вт, также предусмотрены защитные шиберы для гашения лазерного излучения.
