Меры безопасности при лазерном излучении

Подпись

Дата

Лист

6

КП-НГТУ-220306 (09-АК)-12

по степени опасности  генерируемого ими излучения. Определение  класса опасности основано на учете  его выходной энергии (мощности) и  предельно допустимых уровней при  случайном однократном воздействии  генерируемого излучения.

Лазеры подразделяют на четыре класса опасности: 
К лазерам I класса относят полностью безопасные лазеры, т. е. такие лазеры, излучение которых не представляет опасности при воздействии ни на глаза, ни на кожу. 
Лазеры II класса — это лазеры, выходное излучение которых представляет опасность при облучении глаз и (или) кожи прямым или зеркально отраженным излучением (диффузно отраженное излучение безопасно как для глаз, так и для кожи). Лазеры этого класса не считаются безопасными, хотя для их использования достаточно непосредственного выполнения требования безопасности — не попадать под воздействие прямого и зеркально отраженного излучения. 
К лазерам III класса относят такие лазеры, выходное излучение которых представляет опасность при облучении глаз прямым, зеркально отраженным, а также диффузно отраженным излучением. Диффузно отраженное излучение для кожи не представляет опасности. Этот класс распространяется только на лазеры, генерирующие излучение в видимом и ближнем ИК-диапазонах спектра. 
Лазеры IV класса — это такие лазеры, даже диффузно отраженное излучение которых представляет опасность для глаз и кожи. 
Лазеры классифицирует предприятие-изготовитель по выходным характеристикам излучения.  
Лазерные изделия должны маркироваться в соответствии с приведенными ниже требованиями. Знаки должны быть четкими, хорошо видимыми и надежно укреплены на изделии. Рамки текста и обозначения должны быть черными на желтом фоне. Если размеры или конструкция изделия не позволяют прикрепить к нему знак или надпись, то они должны быть внесены в паспорт. 
 
Любое лазерное изделие должно иметь пояснительный знак с надписью. 
Лазерное изделие I класса должно иметь пояснительный знак с надписью: 
ЛАЗЕРНОЕ ИЗДЕЛИЕ КЛАССА I

 
Любое лазерное изделие II класса должно иметь предупреждающий знак в  соответствии с ГОСТ 12.4.026—01 и пояснительный знак с надписью: 
ЛАЗЕРНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ 
НЕ СМОТРИТЕ В ПУЧОК 
ЛАЗЕРНОЕ ИЗДЕЛИЕ КЛАССА II

 
Лазерное изделие III класса должно иметь  предупреждающий знак и пояснительный  знак с надписью: 
ЛАЗЕРНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ 
ИЗБЕГАЙТЕ ОБЛУЧЕНИЯ ГЛАЗ 
ЛАЗЕРНОЕ ИЗДЕЛИЕ КЛАССА III 
 
Лазерное изделие IV класса должно иметь предупреждающий знак и пояснительный знак с надписью:

 
Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

7

КП-НГТУ-220306 (09-АК)-12

ЛАЗЕРНОЕ  ИЗЛУЧЕНИЕ 
ИЗБЕГАЙТЕ ОБЛУЧЕНИЯ ГЛАЗ И КОЖИ 
ПРЯМЫМ И РАССЕЯНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ 
ЛАЗЕРНОЕ ИЗДЕЛИЕ КЛАССА IV 
 
2.3 Краткая характеристика «Санитарных норм и правил устройств и эксплуатации лазеров» 
 
Основным документом, регламентирующим требования безопасности при эксплуатации лазерных установок, являются "Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров" № 5804—91 (СанПиН-лазер) [3]. Этот документ устанавливает: 
• предельно допустимые уровни (ПДУ) лазерного излучения в диапазоне длин волн 180...10⁵ нм при различных условиях воздействия на человека; 
• классификацию лазеров по степени опасности генерируемого ими излучения; 
требования к устройству и эксплуатации лазеров; требования к производственным помещениям, размещению оборудования и организации рабочих мест; требования к персоналу; 
контроль за состоянием производственной среды; требования к применению средств защиты; требования к медицинскому контролю. 
Нормирование воздействия лазерного излучения 
Выше отмечалось, что наибольшую опасность лазерное излучение представляет для глаз. Особенно опасно для глаз лазерное излучение видимого и ближнего инфракрасного диапазонов спектра, что обусловлено фокусировкой глазом излучения на поверхности сетчатой оболочки. Параллельный пучок фокусируется оптической системой глаза в минимальное пятно диаметром приблизительно 17 мкм, соответствующее разрешающей способности глаза. В такое же пятно будет сфокусировано изображение источника диффузного излучения с видимым угловым размером 1 мрад*. Размер изображения протяженного источника зависит от видимого углового размера. 
Источники диффузного излучения с видимым угловым размером менее 1 мрад называют точечными, а с угловым размером более 1 мрад — протяженными. 
Для лазерного излучения любой длины волны негативные последствия воздействия обусловлены тепловым механизмом, а для УФ-излучения существенным оказывается и фотохимический механизм. Тепловое действие излучения определяется плотностью потока излучения на поверхности облучаемой ткани, а фотохимическое действие излучения — суммарной энергетической экспозицией.  
Предельно допустимые уровни лазерного излучения установлены для однократного и хронического облучения в трех диапазонах длин волн:

I — от 180 до 380 нм;

II — св. 380 до 1400 нм;

III - св. 1400 до 10⁵ нм. 
Лазерное излучение с длиной волны от 380 до 1400 нм наибольшую опасность представляет для сетчатой оболочки глаза, а излучение с длиной волны от 180 до 380 нм и свыше 1400 нм — для передних сред глаза. Повреждение кожи может быть Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

8

КП-НГТУ-220306 (09-АК)-12

вызвано лазерным излучением любой длины волны рассматриваемого спектрального диапазона (180...10⁵ нм). 
Нормируемыми параметрами лазерного излучения являются энергетическая экспозиция Н и облученность Е, усредненные по ограничивающей апертуре. 
Для определения предельно допустимых уровней Нпду при воздействии лазерного излучения на кожу усреднение производится по ограничивающей апертуре диаметром 1,1 • 10 м (площадь апертуры S_a = 10 м²). Для определения предельно допустимых уровней Нпду и -Епду при воздействии лазерного излучения на глаза в диапазонах I и III усреднение производится по ограничивающей апертуре диаметром 1,1 • 10~³ м, а в диапазоне II — по апертуре диаметром 7 • 10~³ м. 
Наряду с энергетической экспозицией и облученностью, нормируемыми параметрами являются также энергия Wn мощность Р излучения, прошедшего через указанные ограничивающие апертуры 
 
3.Действие лазерного излучения на органы зрения и кожу

 
3.1 Физиологическое действие лазерного  излучения на глаза. 
 
При рассмотрении воздействия лазерного излучения на орган зрения необходимо отдельно рассматривать действие излучения с длинами волн в интервале 400…1400 нм, для которых оптические среды глаза прозрачны, и длинами волн вне этого интервала. Наиболее уязвимой частью глаза для излучений видимого и ближнего ИК-диапазонов спектра является сетчатая оболочка, состоящая из огромного количества тончайших нервных клеток (палочек и колбочек), играющих роль приемников излучения. 
Световое излучение, прошедшее через оптические среды глаза, фокусируется на сетчатой оболочке, создавая на ней облученность, во много раз превышающую облученность роговицы. Коэффициент усиления оптических сред глаза, определенный как отношение облученности сетчатки к облученности роговицы, может достигать величин порядка 10⁴...10⁵. Для электромагнитного излучения с длинами волн короче 400 нм и длиннее 1400 нм оптические среды глаза являются непрозрачными, и поэтому фокусирующее действие не имеет места. 
На рис. 3.1 приведена зависимость относительного пропускания глазом электромагнитных волн различной длины и произведение пропускания глазной среды на поглощение светового излучения эпителием сетчатки. Количество световой энергии, поступающей в глазное яблоко и фокусирующейся на сетчатке, регулируется изменением диаметра зрачка, играющего роль апертурной диафрагмы. Размер зрачка определяется освещенностью (естественной или искусственной) роговицы глаза. В дневное время при освещенности роговицы — 10⁴ лк. диаметр зрачка составляет 2...3 мм, а в сумерках (при освещенности роговицы меньше 10² лк) — 7...8 мм. 
Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

9

КП-НГТУ-220306 (09-АК)-12

 
Рис.3.1 
 
Сравнительно легкая уязвимость роговицы и хрусталика глаза при воздействии электромагнитных излучений самых различных длин волн, а также способность оптической системы глаза увеличивать плотность энергии (мощности) излучения видимого и ближнего инфракрасного диапазона на глазном дне на несколько порядков по отношению к роговице выделяет его в наиболее уязвимый орган. 
Взаимодействуя с элементами оптической системы глаза, лазерное излучение может вызвать их повреждение. Степень повреждения глаза главным образом зависит от таких физических параметров, как время облучения, плотность потока энергии, длина волны и вид излучения (импульсное или непрерывное), а также индивидуальных особенностей глаза. 
Воздействие ультрафиолетового излучения на орган зрения в основном приводит к поражению роговицы (кератит). Наибольшим фотокератическим действием обладает излучение с длиной волны 288 нм. Излучение с длиной волны короче 320 нм почти полностью поглощается в роговице и водянистой влаге передней камеры глаза, а с длинами волн 320...390 нм - в хрусталике. За счет высокого коэффициента поглощения излучения в роговице и водянистой влаге передней камеры даже на длине волны 320 нм минимальная величина энергии, необходимая для возникновения нежелательных химических реакций в хрусталике, в 2...3 раза больше, чем соответствующая энергия для роговицы. Поэтому помутнение хрусталика (катаракта) под влиянием ультрафиолетового излучения практически никогда не наблюдается. Поверхностные ожоги роговицы лазерным излучением с длиной волны в пределах ультрафиолетовой области спектра устраняются в процессе самозаживления. 
Для лазерного излучения с длиной волны 400…1400 нм критическим элементом органа зрения является сетчатка. Она представляет собой функционально наиболее значимый элемент глаза, обладает высокой чувствительностью к электромагнитным волнам видимой области спектра и характеризуется большим коэффициентом поглощения электромагнитных волн видимой, инфракрасной и ближней ультрафиолетовой областей. Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

10

КП-НГТУ-220306 (09-АК)-12

 
Повреждение глаза может изменяться от слабых ожогов сетчатки, сопровождающихся незначительными или полностью отсутствующими

изменениями зрительной функции, до серьезных повреждений, приводящих к ухудшению зрения и даже к полной его потере. 
Повреждение сетчатки обязательно сопровождается нарушением функции зрения. Клетки сетчатки, как и клетки центральной нервной системы, после повреждения не восстанавливаются. Повреждения сетчатки под влиянием лазерного излучения можно разделить на две группы:

- К первой относятся временные нарушения зрительной функции глаза без видимых изменений глазного дна. Примером такого повреждения является ослепление от яркой световой вспышки. (Ослепление от яркой световой вспышки является самым слабым проявлением поражающего действия лазерного излучения. Оно носит обратимый характер и выражается в возникновении "слепого пятна" в поле зрения. Результатом такого ослепления является полный распад зрительного пигмента в фоторецепторах сетчатки под действием видимого света большой яркости. Ослепление наступает при наблюдении источника очень яркого света. Восстановление зрительного пигмента в фоторецепторах сетчатки иногда затягивается на несколько минут.)

- Ко второй относятся повреждения, сопровождающиеся разрушением сетчатки и проявляющиеся в виде термического повреждения ожогового или взрывного

характера. (Воздействие на глаз сверхпороговых интенсивностей излучения вызывает тепловой ожог глазного дна с необратимым повреждением сетчатки. Минимальное повреждение проявляется мельчайшим, видимым в офтальмоскоп изменением сетчатки, представляющим собой небольшое белое пятно из свернувшихся белков с областью кровоизлияния в центре. Поврежденный участок окружен зоной отека. Спустя несколько дней на месте повреждения появляется рубец из соединительной ткани, не способный к зрительному восприятию.) 
Непрерывное и импульсно-периодическое излучения вызывают повреждения сетчатки в области, большей чем площадь сфокусированного на ней изображения, даже в том случае, если во время облучения пучок не отклоняется от прямой линии видения. В стекловидном теле и водянистой влаге передней камеры задерживается около 5 % проходящей через них энергии электромагнитных волн видимой

области спектра. 
 
Поглощение энергии излучения различными структурами глаза растет с увеличением длины волны излучения в ближней инфракрасной области. Излучения с длинами волн более 1400 нм практически полностью поглощаются в стекловидном теле и водянистой влаге передней камеры. При умеренных повреждениях эти среды глаза способны самовосстанавливаться. Небольшие ожоги радужной оболочки могут закончиться самозаживлением и не вызывают постоянных нарушений зрения. Тяжелые ожоги приводят к образованию рубцовой ткани, деформации радужной оболочки с потерей остроты зрения. Степень повреждения радужной оболочки лазерным излучением в значительной мере зависит от ее окраски. Например, зеленые и голубые глаза более чувствительны к повреждениям, чем карие. 
Лазерное излучение средней инфракрасной области спектра может причинить Изм.

Лист

№ докум.