Вопросы лазерной безопасности - (реферат)

К ним относят излучатели средней мощности, непосредственное наблюдение которых даже невооруженным (без фокусирующей оптической системы) глазом опасно для зрения. Однако при соблюдении определенных условий—удалении глаза более чем на 13 см от рассеивателя и времени воздействия не более 10 с—допустимо наблюдение диффузно рассеянного излучения. Поэтому непрерывная мощность таких лазеров не может превышать 0. 5 Вт, а энергетическая экспозиция— 100 кДж/м2. Остальные значения ДПИ для лазеров подкласса 3Б приведены в таблице 2. 3.

    Таблица 2. 3
    ДПИ для лазеров подкласса 3Б
    Длина волны
    ДПИ
    l, нм
    Единица
    При длительности излучения Dt, с
    измерения
        От 10-9 до 0. 25
    От 0. 25 до 3Ч104
    От 200 до 302. 5
    Дж
    —
    3. 8Ч10-4
    —
    Вт
    3. 8Ч10-5
    —
    1. 5Ч10-3
    От 302. 5 до 315
    Дж
    —
    1. 25Ч10-5ЧС2
    —
    Вт
    1. 25Ч104ЧС2
    —
    5Ч10-5ЧС2
    От 315 до 400
    Дж
    —
    0. 125
    —
    Вт
    1. 25Ч108
    —
    0. 5
    От 400 до 700*
    Дж/м2
    —
    3. 14ЧС7 и     —
    Вт
    —
    —
    0. 5
    Вт/м2
    3. 14Ч1011
    —
    —
    От 700 до 1050*
    Дж/м2
    —
    3. 14ЧС4ЧС7 и     —
    Вт
    —
    —
    0. 5
    Вт/м2
    3. 14Ч1011
    —
    —
    От 1050 до 1400*
    Дж/м2
    —
    15. 7ЧС7 и     —
    Вт
    —
    —
    0. 5
    Вт/м2
    1. 57Ч1012
    —
    —
    От 1400 до 106
    Дж/м2
    —
    105
    —
    Вт
    —
    —
    0. 5
    Вт/м2
    1014
    —
    —
    C2=100. 2(l-295);

C4=10(l-700)/500; *— Необходимы двойные пределы для класса 3Б. С7=105(Dt)0. 33;

    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:

    наиболее мощного импульса в серии;

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

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 импульсовDt10 мкс одиночным считают импульс длительностью T=DtЧn и значение его вклада уменьшают в n раз; наиболее мощного эквивалентного импульса, представляющего собой последовательность (группу) из n10 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:
    380ё1400 нм — для сетчатки глаза,
    180ё380 нм и свыше 1400 нм — для передних сред глаза,

180ё105 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:

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

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;

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); 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.

    Таблица 3. 1
    Класс
    опасности
    180    380    1400    лазерного
    Диапазон
    излучения
    I
    II
    III
    1
    +
    +
    +
    2
    +
    +
    +
    3
    —
    +
    —
    4
    +
    +
    +
    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 Ві1 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: уровни лазерного излучения, при которых "существует незначительная вероятность возникновения обратимых отклонений в организме" человека;

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 5ё10 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
    (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=180ё380 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. 1Ч10-3 м. Поэтому (3. 4)

где ПДУ облучения зависит от длительности воздействия и длины волны

    Таблица 3. 2
    Предельные дозы при однократном воздействии на глаза

и кожу коллимированного или рассеянного лазерного излучения Длина волны l, нм

    Длительность воздействия t, с
    HПДУ, ДжЧм-2;
    EПДУ, ВтЧм-2
    180    tЈ10
    HПДУ
    380    10    HПДУ=25; EПДУ=25/t
    302. 5    10    HПДУ
    302. 5    T1    HПДУ=0. 8Ч100. 2(l-295); EПДУ=0. 8Ч100. 2(l-295)/t
    315    10-9    HПДУ
    315    10    HПДУ=8Ч103; EПДУ=8Ч103/t

Примечания: 1. Во всех случаях Wпду=HпдуЧ10-6; Pпду=EпдуЧ10-6. 2. Для второго спектрального поддиапазона T1=105Ч100. 8(l-295), где l в нанометрах. 3. Ограничивающая апертура составляет 1. 1Ч10-3 м.

На практике важное значение имеет предельно допустимая однократная суточная доза.

    Таблица 3. 3

Предельные однократные суточные дозы при облучении глаз и кожи лазерным излучением

    Длина волны l, нм
    HSПДУ (3Ч104) ДжЧм-2;
    180    25
    302. 5    0. 8Ч100. 2(l-295)
    305
    80
    307. 5
    250
    310
    8Ч102
    312. 5
    2. 5Ч103
    315
    8Ч103
    315    8Ч103

3. 2. 2 ПДУ лазерного излучения при облучении глаз в диапазоне 380
    Таблица 3. 4
    Предельные дозы при однократном воздействии на глаза
    коллимированного лазерного излучения
    Длина волны l, нм
    Длительность воздействия t, с
    WПДУ, Дж
    380    tЈ2. 3Ч10-11
    2. 3Ч10-11    8Ч10-8
    5Ч10-5    600    tЈ6. 5Ч10-11
    6. 5Ч10-11    1. 6Ч10-7
    5Ч10-5    750    tЈ2. 5Ч10-10
    2. 5Ч10-10    4Ч10-7
    5Ч10-5    1000    tЈ10-9
    10-9    10-6
    5Ч10-5    Примечания: 1. Длительность воздействия меньше 1 с.
    2. Ограничивающая апертура = 7Ч10-3 м.

3. 2. 3 ПДУ лазерного излучения при облучении кожи в диапазоне 380
    Таблица 3. 7

Предельные дозы при однократном воздействии на кожу коллимированного или рассеянного лазерного излучения

    Длина волны l, нм
    Длительность
    излучения t, с
    HПДУ, ДжЧм-2;
    EПДУ, ВтЧм-2
    380    10-10    HПДУ=
    10-1    HПДУ=
    1    EПДУ=
    t>102
    EПДУ=5Ч102
    500    10-10    HПДУ=
    3    EПДУ=
    t>102
    EПДУ=5Ч102
    900    10-10    HПДУ=
    1    EПДУ=
    t>102
    EПДУ=5Ч102
    Примечания: 1. Ограничивающая апертура = 1. 1Ч10-3 м.
    2. Wпду =10-6Hпду; Pпду =10-6Eпду.
    3. 2. 4. ПДУ лазерного излучения в диапазоне 1400    Таблица 3. 8

Предельные дозы при однократном воздействии на глаза и кожу коллимированного или рассеянного лазерного излучения

    Длина волны l, нм
    Длительность
    облучения t, с
    HПДУ, ДжЧм-2;
    EПДУ, ВтЧм-2
    1400    10-10    HПДУ=
    1    EПДУ=
    t>102
    EПДУ=5Ч102
    1800    10-10    HПДУ=
    3    EПДУ=
    t>102
    EПДУ=5Ч102
    250    10-10    HПДУ=
    10-1    HПДУ=
    1    EПДУ=
    t>102
    EПДУ=5Ч102
    Примечания: 1. Ограничивающая апертура = 1. 1Ч10-3 м.
    2. Wпду =10-6Hпду; Pпду =10-6Eпду.

3. 2. 5. Определение класса лазерного изделия по степени опасности излучения, генерируемого лазером

Для определения класса опасности лазера (и лазерного изделия в целом) предельно допустимые уровни излучения для глаз и кожи человека в зависимости от режима генерации и спектрального диапазона излучения сопоставляют с ограничениями по классам, данными в таблице 3. 9.

    Таблица 3. 9
    Соотношения для определения классов по
    степени опасности генерируемого излучения
    Длина
    Класс
    Режим генерации излучения
    волны
    l, нм
    опас
    ности
    Одиночные импульсы
    Серии импульсов
    Непрерывное излучение
    180    1
    Wi(tи)ЈHпду(tи)Sп
    Wic(tи)ЈHcпду(tи)Sп
    P(t)ЈEпду(t)Sп *
    Ј380
    1
    (tи)ЈHSпдуЧ(3Ч104)Sп
    (tи)ЈHSпдуЧ(3Ч104)Sп
    (ti)tiЈHSпдуЧ(3Ч104)Sп
    2
    Wi(tи)ЈpЧ10-2ЧHпду(tи)
    Wic(tи)ЈpЧ10-2ЧHпду(tи)
    P(t)ЈpЧ10-2ЧEпду(tи) *
    2
    (tи)ЈpЧ10-2ЧHSпдуЧ(3Ч104)
    (tи)ЈpЧ10-2ЧHSпдуЧ(3Ч104)
    (ti)tiЈpЧ10-2ЧHSпдуЧ(3Ч104)
    4
    Wi(tи)>pЧ10-2ЧHпду(tи)
    Wic(tи)>pЧ10-2ЧHпду(tи)
    P(t)>pЧ10-2ЧEпду(tи) *
    4
    (tи)>pЧ10-2ЧHSпдуЧ(3Ч104)
    (tи)>pЧ10-2ЧHSпдуЧ(3Ч104)
    (ti)ti>pЧ10-2ЧHSпдуЧ(3Ч104)
    380    Ј750
    1
    **
    2
    W(tи)Ј8Ч102ЧWпду(tи)
    Wс(t)Ј8Ч102ЧWспду(t)
    P(t)Ј8Ч102ЧPпду(t) **
    3
    W(tи)ЈpЧ104ЧWпду(tи) ***
    Wс(t)ЈpЧ104ЧWспду(t) ***
    P(t)ЈpЧ104ЧPпду(t) * ***
    4
    W(tи)>pЧ104ЧWпду(tи) ***
    Wс(t)>pЧ104ЧWспду(t) ***
    P(t)>pЧ104ЧPпду(t) * ***
    Окончание таблицы 3. 9
    Длина
    Класс
    Режим генерации излучения
    волны
    _l, нм
    опас
    ности
    Одиночные импульсы
    Серии импульсов
    Непрерывное излучение
    750    Ј1400
    1
    *
    2
    W(tи)Ј8Ч102ЧWпду(tи)
    Wс(t)Ј8Ч102ЧWспду(t)
    P(t)Ј8Ч102ЧPпду(t) **
    3
    W(tи)ЈpЧ10-2ЧHпду(tи) ***
    Wс(t)ЈpЧ10-2ЧHспду(t) ***
    P(t)ЈpЧ10-2ЧEпду(t) * ***
    4
    W(tи)>pЧ10-2ЧHпду(tи) ***
    Wс(t)>pЧ10-2ЧHспду(t) ***
    P(t)>pЧ10-2ЧEпду(t) * ***
    1400    1
    W(tи)ЈHпду(tи)Sп
    Wc(t)ЈHcпду(tи)Sп
    P(t)ЈEпду(t)Sп *
    Ј105
    2
    W(tи)ЈpЧ10-2ЧHпду(tи)
    Wс(t)ЈpЧ10-2ЧHспду(t)
    P(t)ЈpЧ10-2ЧEпду(t) *
    4
    W(tи)>pЧ10-2ЧHпду(tи)
    Wс(t)>pЧ10-2ЧHспду(t)
    P(t)>pЧ10-2ЧEпду(t) *

* Длительность воздействия непрерывного излучения в диапазонах 180

** Длительность воздействия непрерывного излучения в диапазоне 380
    Оглавление
    1. 1. Воздействие лазерного излучения на органы зрения 2
    1. 1. 1. МДУ прямого облучения сетчатки 2
    1. 1. 2. МДУ для наружных покровов глаз человека 5
    1. 1. 3. Представление МДУ облучения как
    поверхности в координатах l — Dt 6

1. 1. 4. МДУ облучения глаз рассеянным лазерным излучением 8

    1. 2. МДУ лазерного облучения кожных покровов 10
    2. Требования к изготовителям лазерных приборов в связи с
    обеспечением безопасности пользователей 11
    2. 1. Лазерные излучатели класса 1 11
    2. 2. Лазерные излучатели класса 2 12
    2. 3. Лазерные излучатели класса 3 13
    2. 3. 1. Лазерные излучатели подкласса 3А 13
    2. 3. 2. Лазерные излучатели подкласса 3Б 14
    2. 4. Лазерные излучатели класса 4 15
    2. 5. Особенности использования ДПИ при классификации
    лазерных излучателей 15

3. Технико-гигиеническая оценка лазерных изделий в России 16 3. 1. Классы опасности лазерного излучения по СНиП 5804-91 17 3. 2. Гигиеническое нормирование лазерного излучения. 18

    3. 2. 1. ПДУ лазерного излучения УФ диапазона 20
    3. 2. 2 ПДУ лазерного излучения при облучении
    глаз в диапазоне 380    3. 2. 3 ПДУ лазерного излучения при облучении
    кожи в диапазоне 380

3. 2. 4. ПДУ лазерного излучения в диапазоне 1400
    степени опасности излучения, генерируемого лазером 23

Страницы: 1, 2, 3