2020.04.15 Лекция № 9 Лазерное излучение. (Лекции - Ванаев), страница 2

Лазеры большей мощности способны вызывать поражения глаз даже рассеянным излучением. Прямое, а в некоторых случаях и рассеянное излучение такого лазера способно вызывать ожоги кожи (вплоть до полного разрушения), а также и представляет пожарную опасность.

В России по степени опасности генерируемого излучения лазеры подразделяются на четыре класса.

I класс – К этому классу относят полностью безопасные лазеры, то есть

такие лазеры, выходное коллимированное излучение которых не представляет опасности при облучении глаз и кожи.

II класс – Это лазеры, выходное излучение которых представляет опасность

при облучении кожи или глаз человека коллимированным пучком; диффузно отраженное излучение безопасно как для кожи, так и для глаз.

III класс – К нему относятся такие лазеры, выходное излучение которых

представляет опасность при облучении глаз не только коллимированным, но и диффузно отраженным излучением на расстоянии 10 см от отражающей поверхности и (или) при облучении кожи коллимированным излучением. Диффузно отраженное излучение не представляет опасности для кожи. Этот класс распространяется только на лазеры, генерирующие излучение в спектральном диапазоне II.

IV класс – Включает такие лазеры, диффузно отраженное излучение

которых представляет опасность для глаз и кожи на расстоянии 10 см от отражающей поверхности.

Вообще говоря, существует несколько классификаций опасности лазеров, которые, однако, весьма похожи. Можно привести (только для будущих профессионалов лазерщиков) достаточно распространенную международную классификацию.

• Класс 1. Лазеры и лазерные системы очень малой мощности, не способные создавать опасный для человеческого глаза уровень облучения. Излучение систем класса 1 не представляет никакой опасности даже при долговременном прямом наблюдении глазом. Во многих странах к классу 1 относятся также лазерные устройства с лазером большей мощности, имеющие надежную защиту от выхода луча за пределы корпуса.

• Класс 2. Маломощные видимые лазеры, способные причинить повреждение человеческому глазу в том случае, если специально смотреть непосредственно на лазер на протяжении длительного периода времени. Такие лазеры не следует использовать на уровне головы. Лазеры с невидимым излучением не могут быть классифицированы как лазеры 2-го класса. Обычно к классу 2 относят видимые лазеры мощностью до 1 милливатта.

• Класс 2a (в некоторых странах). Лазеры и лазерные системы класса 2a, расположенные и закрепленные таким образом, что попадание луча в глаз человека при правильной эксплуатации исключено.

• Класс 3a. Лазеры и лазерные системы с видимым излучением, которые обычно не представляют опасность, если смотреть на лазер невооружённым взглядом только на протяжении кратковременного периода (как правило, за счет моргательного рефлекса глаза). Лазеры могут представлять опасность, если смотреть на них через оптические инструменты (бинокль, телескоп), обычно ограничены мощностью 5 милливатт. Во многих странах устройства более высоких классов в ряде случаев требуют специального разрешения на эксплуатацию, сертификации или лицензирования. Международные классы 2 и 3a примерно соответствуют российскому классу 2.

• Класс 3b. Лазеры и лазерные системы, которые представляют опасность, если смотреть непосредственно на лазер. Это же относится и к зеркальному отражению лазерного луча. Лазер относится к классу 3b, если его мощность более 5 милливатт. В России примерно соответствует классу 3.

• Класс 4. Лазеры и лазерные системы большой мощности, которые способны причинить сильное повреждение человеческому глазу короткими импульсами (<0,25 с) прямого лазерного луча, а также зеркально или диффузно отражённого. Лазеры и лазерные системы данного класса способны причинить значительное повреждение коже человека, а также оказать опасное воздействие на легковоспламеняющиеся и горючие материалы.

МЫ БУДЕМ ПРИДЕРЖИВАТЬСЯ НАШЕЙ РОССИЙСКОЙ КЛАССИФИКАЦИИ, КАК БОЛЕЕ ПРОСТОЙ, УДОБНОЙ И УБЕДИТЕЛЬНОЙ

Защита от лазерного излучения

Применяются два вида защиты от лазерного излучения:

1. Коллективные средства защиты.

2. Индивидуальные средства защиты.

Коллективные средства защиты от лазерного излучения включают применение телевизионных систем наблюдений за ходом процесса, защитные экраны (кожухи), бленды, диафрагмы; системы блокировки и сигнализации, ограждение (маркировка) лазерно-опасной зоны (смотри в конце лекции).

Например, в качестве коллективной защиты для снижения уровня отражаемого лазерного излучения на промежуточных оптических элементах устанавливают защитные бленды, перед мишенью – защитную диафрагму и далее огнезащитный экран.

В нормативной литературе оговариваются специальные требования к эксплуатации лазеров, обеспечивающие их коллективную безопасность. Вот некоторые из них.

Лазер стационарной лазерной установки, независимо от класса, должен иметь защитный кожух.

Защитный корпус (кожух) или его части, снимаемые при техническом обслуживании и открывающие доступ к лазерному излучению и высокому напряжению в цепях электропитания, должны иметь защитную блокировку.

Срабатывание блокировки на работающем лазерном изделии или не полностью разряженной батарее конденсатора должно сопровождаться четким визуальным или звуковым сигналом тревоги.

Пульт управления лазерных установок 3 – 4-го классов должен оснащаться съемным ключом или другим средством ограничения несанкционированного доступа к управлению работой установки.

Лазеры 4-го класса должны снабжаться световыми сигнальными устройствами, работающими с момента начала генерации излучения и до ее окончания. Световой предупредительный сигнал должен быть хорошо виден через защитные очки.

Пульт (панель) управления лазерными изделиями, независимо от класса, должен размещаться так, чтобы при регулировке и работе не происходило облучения персонала лазерным излучением. Конструкция лазерных изделий 4-го класса должна обеспечивать возможность дистанционного управления.

Лазерные изделия 4-го класса, генерирующие излучение в невидимой части спектра, должны иметь встроенный лазер 1-го класса с видимым излучением для визуализации положения основного лазерного пучка.

Средства индивидуальной защиты (СИЗ) от лазерного излучения применяются только в том случае, когда коллективные средства защиты не позволяют обеспечить выполнение требований санитарных норм.

Средства индивидуальной защиты 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:

а) рабочую длину волны излучения;

б) оптическую плотность светофильтра.

Номенклатура защитных очков от лазерного излучения, предлагаемая торгующими организациями

В соответствии с ГОСТ 12.4.026-2015 на дверях помещений, оборудовании, приборах и в других местах, где имеется лазерное излучение, должен быть размещен специальный предупреждающий знак

«Опасно. Лазерное излучение»

(Код знака W10)

Все лазерные изделия должны сопровождаться помимо предупреждающего знака следующей надписью (в зависимости от класса):

ЛАЗЕРНОЕ ИЗДЕЛИЕ 1-го КЛАССА

***

ЛАЗЕРНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

ИЗБЕГАТЬ ПОПАДАНИЯ ПРЯМОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

В ГЛАЗА И НА КОЖУ

ЛАЗЕРНОЕ ИЗДЕЛИЕ 2-го КЛАССА

***

ЛАЗЕРНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

ИЗБЕГАТЬ ПОПАДАНИЯ ПРЯМОГО ИЛИ РАССЕЯННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

В ГЛАЗА

ЛАЗЕРНОЕ ИЗДЕЛИЕ 3-го КЛАССА

***

ЛАЗЕРНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

ИЗБЕГАТЬ ПОПАДАНИЯ ПРЯМОГО ИЛИ РАССЕЯННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

В ГЛАЗА И НА КОЖУ

ЛАЗЕРНОЕ ИЗДЕЛИЕ 4-го КЛАССА

Размеры лазерно-опасной зоны

Энергетическую освещенность при оценке облученности роговицы глаза для прямого коллимированного излучения можно определить по формуле

где:

- энергетическая освещенность (облученность), Вт/м²;

- мощность лазерного излучения, Вт;

- коэффициент, учитывающий ослабление излучения на пути

распространения;

- апертура, диаметр выходного окна лазера, м;

- расстояние от источника до расчетной точки, м;

– угол расходимости луча, рад.

Если в формулу вместо мощности (Р, Вт) подставить энергию (W, Дж), то на выходе получим не энергетическую освещенность (облученность) (Е, Вт/м²), а энергетическую экспозицию (Н, Дж/м²).

– энергетическая экспозиция, Дж/м²;

- энергия, Дж.

Границу лазерно-опасной зоны для диффузно отраженного излучения определяют по следующей формуле

- граница лазерно-опасной зоны, м;

– мощность лазерного излучения, Вт;

- коэффициент, учитывающий ослабление излучения на пути

распространения;

- коэффициент отражения от поверхности экрана (для стен ρ=0,4, для

металлических поверхностей ρ=0,85);

- угол между нормалью к поверхности и направлением на расчетную

точку;

– предельно допустимый уровень энергетической освещенности

(облученности, Вт/м²).

Для ПДУ энергетической экспозиции (Н_пду , Дж/м²) границу лазерно-опасной зоны надо считать через энергию (W, Дж)

Границу зоны, внутри которой необходимо использовать средства защиты для глаз и кожи, вычисляем по этой формуле с заменой энергетической освещенности (облученности) Е_пду (Вт/м²) и мощности Р (Вт) или энергетической экспозиции Н_пду (Дж/м²) и энергии W (Дж) для глаз на аналогичные характеристики для кожи.

Приборы для измерения параметров лазерного излучения.

Для измерения энергетической экспозиции и облученности рассеянного или отраженного лазерного излучения в автоматическом режиме, а также анализа результатов измерений в соответствии с действующими санитарными нормами и правилами №580491, МЭК 825-1-93 с целью определения опасности излучения для организма человека используются лазерные дозиметры.

В частности, .лазерный дозиметр ЛД-07.

15