Лазерная безопасность

Знак предупреждения о лазере

Лазерная безопасность - это безопасная конструкция, использование и внедрение лазеров для сведения к минимуму риска лазерных аварий, особенно тех, которые связаны с травмами глаз. Поскольку даже относительно небольшое количество лазерного излучения может привести к необратимым травмам глаз, продажа и использование лазеров обычно регулируются государственными постановлениями.

Лазеры средней и высокой мощности потенциально опасны, потому что могут обжечь сетчатку или даже кожу. Чтобы контролировать риск травмы, различные спецификации, например, 21 Свод федеральных правил (CFR), часть 1040 в США и IEC 60825 на международном уровне, определяют «классы» лазеров в зависимости от их мощности и длины волны. Эти правила налагают на производителей необходимые меры безопасности, такие как маркировка лазеров специальными предупреждениями и ношение защитных очков при работе с лазерами. Консенсусные стандарты, такие как Американский национальный институт стандартов (ANSI) Z136, предоставляют пользователям меры контроля лазерных опасностей, а также различные таблицы, полезные для расчета пределов максимально допустимого воздействия (ПДВ) и доступных пределов воздействия (AEL).

Тепловые эффекты являются преобладающей причиной поражения лазерным излучением, но фотохимические эффекты также могут вызывать беспокойство при определенных длинах волн лазерного излучения. Даже лазеры средней мощности могут вызвать травму глаза. Лазеры высокой мощности также могут обжечь кожу. Некоторые лазеры настолько мощны, что даже диффузное отражение от поверхности может быть опасным для глаз.

Схема человеческого глаза

Когерентности и низкий угол расходимости лазерного луча, чему, сосредоточив внимание от объектива глаза, могут вызвать лазерное излучение концентрируются в чрезвычайно малое пятно на сетчатке. Кратковременное повышение температуры всего на 10 ° C может разрушить фоторецепторные клетки сетчатки . Если лазер достаточно мощный, необратимое повреждение может произойти в течение доли секунды, что быстрее, чем моргание глаза. Достаточно мощные лазеры в диапазоне от видимого до ближнего инфракрасного (400-1400  нм ) проникают в глазное яблоко и могут вызывать нагрев сетчатки, тогда как воздействие лазерного излучения с длинами волн менее 400 нм или более 1400 нм в значительной степени поглощается роговицей. и хрусталик, что приводит к развитию катарактыили ожоговые травмы. ^[1]

Инфракрасные лазеры особенно опасны, поскольку защитная реакция организма на неприятие бликов, также называемая « рефлексом моргания », запускается только видимым светом. Например, некоторые люди, подвергшиеся воздействию мощных Nd: YAG-лазеров, излучающих невидимое излучение 1064 нм, могут не чувствовать боли или не замечать немедленного повреждения зрения. Шум или щелчок, исходящий от глазного яблока, может быть единственным признаком того, что произошло повреждение сетчатки, т.е. сетчатка была нагрета до температуры более 100 ° C, что привело к локальному взрывному кипению, сопровождающемуся немедленным образованием постоянного слепого пятна . ^[2]

Механизмы повреждений [ править ]

Лазеры могут вызывать повреждение биологических тканей, как глаза, так и кожи, за счет нескольких механизмов. ^[3] Термическое повреждение или ожог происходит, когда ткани нагреваются до точки, при которой происходит денатурация белков. Другой механизм - фотохимическое повреждение, когда свет запускает химические реакции в ткани. Фотохимическое повреждение происходит в основном при использовании коротковолнового (синего и ультрафиолетового ) света и может накапливаться в течение нескольких часов. Лазерные импульсы короче примерно 1 мкс могут вызвать быстрое повышение температуры, что приведет к взрывному кипению воды. Ударная волна от взрыва может впоследствии вызвать повреждение на относительно большом расстоянии от точки удара. Ультракороткие импульсыможет также проявлять самофокусировку в прозрачных частях глаза, что приводит к увеличению потенциала повреждения по сравнению с более длинными импульсами с той же энергией. Фотоионизация оказалась основным механизмом радиационных повреждений при использовании титан-сапфирового лазера. ^[4]

Глаз фокусирует видимый и ближний инфракрасный свет на сетчатке. Лазерный луч можно сфокусировать до интенсивности на сетчатке, которая может быть до 200 000 раз выше, чем в точке, где лазерный луч входит в глаз. Большая часть света поглощается пигментами меланина в пигментном эпителии сразу за фоторецепторами ^[3] и вызывает ожоги сетчатки. Ультрафиолетовый свет с длиной волны короче 400 нм, как правило, поглощается линзой, а 300 нм - роговицей., где он может вызывать повреждения при относительно низкой мощности из-за фотохимического повреждения. Инфракрасный свет в основном вызывает тепловое повреждение сетчатки в ближнем инфракрасном диапазоне и более лобных частей глаза в более длинных волнах. В приведенной ниже таблице приведены различные медицинские состояния, вызванные воздействием лазеров на разных длинах волн, не включая травмы, вызванные импульсными лазерами.

Кожа обычно гораздо менее чувствительна к лазерному свету, чем глаза, но чрезмерное воздействие ультрафиолетового света от любого источника (лазерного или нелазерного) может вызвать краткосрочные и долгосрочные эффекты, подобные солнечному ожогу , в то время как видимые и инфракрасные длины волн в основном являются вредны из-за термического повреждения. ^[3]

Лазеры и безопасность авиации [ править ]

Исследователи FAA составили базу данных о более чем 400 инцидентах, произошедших в период с 1990 по 2004 год, когда пилоты были поражены, отвлечены, временно ослеплены или дезориентированы лазерным воздействием. Эта информация послужила поводом для запроса в Конгрессе США . ^[5] Воздействие ручного лазерного излучения в таких условиях может показаться тривиальным, учитывая краткость воздействия, большие расстояния и распространение луча до нескольких метров. Однако лазерное облучение может создать опасные условия, такие как слепота от вспышки. Если это произойдет в критический момент эксплуатации самолета, самолет может оказаться в опасности. Кроме того, от 18% до 35% населения обладают аутосомно-доминантным генетическим признаком, световым чиханием ,^[6], который вызывает у пострадавшего приступ непроизвольного чихания при внезапной вспышке света.

Максимально допустимое воздействие [ править ]

Максимально допустимое воздействие (П) является самой высокой мощностью или плотность энергии (в Вт / см ² или Дж / см ² ) источник света , который считается безопасным, то есть , что имеет незначительную вероятность для создания повреждения . Обычно около 10% дозы имеет 50% шанс причинения ущерба ^[7] в худших условиях. MPE измеряется на роговице человеческого глаза или на коже для данной длины волны и времени экспозиции.

Расчет MPE для воздействия на глаза учитывает различные способы воздействия света на глаз. Например, глубокий ультрафиолетовый свет вызывает накопление повреждений даже при очень низкой мощности. Инфракрасный свет с длиной волны более 1400 нм поглощается прозрачными частями глаза до того, как достигнет сетчатки, что означает, что MPE для этих длин волн выше, чем для видимого света. Помимо длины волны и времени экспозиции, MPE учитывает пространственное распределение света (от лазера или другого источника). Коллимированные лазерные лучи видимого и ближнего инфракрасного света особенно опасны при относительно малых мощностях, потому что линза фокусирует свет на крошечном пятне на сетчатке. Источники света с меньшей степенью пространственной когерентностичем хорошо коллимированный лазерный луч, такой как мощные светодиоды , приводят к распределению света по большей площади сетчатки. Для таких источников МПЭ выше, чем для коллимированных лазерных пучков. При вычислении MPE предполагается наихудший сценарий, при котором линза глаза фокусирует свет в пятно наименьшего возможного размера на сетчатке для конкретной длины волны, а зрачок полностью открыт. Хотя MPE определяется как мощность или энергия на единицу поверхности, он основан на мощности или энергии, которые могут пройти через полностью открытый зрачок (0,39 см ² ) для видимых и ближних инфракрасных длин волн. Это актуально для лазерных лучей с поперечным сечением менее 0,39 см ^2.. Стандарты IEC-60825-1 и ANSI Z136.1 включают методы расчета MPE. ^[3]

Правила [ править ]

В различных юрисдикциях органы по стандартизации, законодательство и правительственные постановления определяют классы лазеров в соответствии с рисками, связанными с ними, и определяют необходимые меры безопасности для людей, которые могут подвергаться воздействию этих лазеров.

В Европейском сообществе (ЕС) требования к защите глаз указаны в европейском стандарте EN 207 . В дополнение к EN 207, европейский стандарт EN 208 определяет требования к защитным очкам для использования во время выравнивания луча. Они пропускают часть лазерного света, позволяя оператору видеть, где находится луч, и не обеспечивают полной защиты от прямого попадания лазерного луча. Наконец, европейский стандарт EN 60825 определяет оптическую плотность в экстремальных ситуациях.

В США руководство по использованию защитных очков и других элементов безопасного использования лазера дано в серии стандартов ANSI Z136. Эти согласованные стандарты предназначены для пользователей лазеров, и полные копии могут быть приобретены непосредственно в ANSI или в официальном секретариате аккредитованного комитета по стандартам (ASC) Z136 и издателя этой серии стандартов ANSI, Лазерного института Америки . ^[8] Стандарты следующие:

• ANSI Z136.1 - Безопасное использование лазеров

Z136.1 является основополагающим документом для серии стандартов лазерной безопасности Z136, а также является основой программ лазерной безопасности для промышленности, вооруженных сил, исследований и разработок (лаборатории) и высшего образования (университеты). ^[9]

• ANSI Z136.2 - Безопасное использование оптоволоконных систем связи, использующих лазерные диоды и источники светодиодов

Этот стандарт содержит руководство по безопасному использованию, техническому обслуживанию, ремонту и установке систем оптической связи, в которых используются лазерные диоды или светоизлучающие диоды, работающие на длинах волн от 0,6 мкм до 1 мм. Системы оптической связи включают в себя сквозные оптоволоконные линии связи, фиксированные наземные линии связи точка-точка в свободном пространстве или их комбинацию. ^[10]

• ANSI Z136.3 - Безопасное использование лазеров в здравоохранении

Предоставляет рекомендации для лиц, которые работают с мощными лазерами и лазерными системами класса 3B и 4 в сфере здравоохранения (включая, но не ограничиваясь: персонал операционной, назначенный специалистом по лазерной безопасности (LSO) ^[11]

• ANSI Z136.4 - Рекомендуемая практика измерений лазерной безопасности для оценки опасности

Предоставляет руководство по процедурам измерения, необходимым для классификации и оценки опасностей оптического излучения. ^[12]

• ANSI Z136.5 - Безопасное использование лазеров в образовательных учреждениях

Этот стандарт решает проблемы лазерной безопасности в образовательных учреждениях. ^[13]

• ANSI Z136.6 - Безопасное использование лазеров на открытом воздухе

Этот стандарт содержит руководство по безопасному использованию лазеров на открытом воздухе, например, в строительстве, дисплеях / лазерных световых шоу, научных / астрономических исследованиях и в военной сфере (DoE / DoD). ^[14]

• ANSI Z136.7 - Испытания и маркировка оборудования лазерной защиты

Целью настоящего стандарта является предоставление разумных и адекватных указаний по методам и протоколам испытаний, используемых для защиты глаз от лазеров и лазерных систем. ^[15]

• ANSI Z136.8 - Безопасное использование лазеров в исследованиях, разработках или испытаниях

Целью настоящего стандарта является предоставление руководства по безопасному использованию лазеров и лазерных систем, используемых в исследовательских, опытно-конструкторских или испытательных средах, где меры безопасности, общие для коммерческих лазеров, могут отсутствовать или отключаться. ^[16]

• ANSI Z136.9 - Безопасное использование лазеров в производственных средах

Этот стандарт, предназначенный для защиты людей, потенциально подверженных воздействию лазерного излучения при использовании лазеров в производственных условиях, включает правила и процедуры, обеспечивающие лазерную безопасность как в государственных, так и в частных отраслях промышленности, а также при разработке продукции и тестировании. ^[17]

В соответствии с 21 CFR 1040 Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) регулирует лазерные продукты, поступающие в продажу, и требует, чтобы все лазеры класса IIIb и класса IV, предлагаемые в торговле в США, имели пять стандартных функций безопасности: переключатель с ключом, защитный ключ блокировки, индикатор мощности, диафрагменный затвор и задержка излучения (обычно от двух до трех секунд). OEM-лазеры, разработанные как часть других компонентов (например, записывающих устройств DVD), освобождены от этого требования. Некоторые непереносные лазеры могут не иметь защитного ключа или задержки излучения, но иметь кнопку аварийной остановки и / или дистанционный переключатель.

Классификация [ править ]

Лазеры классифицируются по длине волны и мощности ^[18]на четыре класса и несколько подклассов с начала 1970-х годов. Классификации разделяют лазеры на категории в зависимости от их способности наносить ущерб людям, подвергающимся воздействию, от класса 1 (отсутствие опасности при нормальном использовании) до класса 4 (серьезная опасность для глаз и кожи). Существуют две системы классификации: «старая система», использовавшаяся до 2002 г., и «пересмотренная система», вводимая поэтапно с 2002 г. Последняя отражает более глубокие знания о лазерах, накопленные с тех пор, как была разработана первоначальная система классификации, и позволяет определенные типы лазеров, которые должны быть признаны имеющими меньшую опасность, чем предполагалось их размещением в исходной системе классификации. Обновленная система является частью обновленного стандарта IEC 60825. С 2007 года пересмотренная система также включена в ориентированный на США ANSIСтандарт лазерной безопасности (ANSI Z136.1). С 2007 года маркировка в соответствии с пересмотренной системой одобрена FDA для лазерных продуктов, импортируемых в США. Старые и измененные системы можно различить по классам 1M, 2M и 3R, используемым только в пересмотренной системе, и классам 2A и 3A, используемым только в старой системе. Номера классов обозначались римскими цифрами (I – IV) в США по старой системе и арабскими цифрами (1–4) в ЕС. В пересмотренной системе используются арабские цифры (1–4) во всех юрисдикциях.

Классификация лазеров основана на концепции доступных пределов излучения (AEL), которые определены для каждого класса лазеров. Обычно это максимальная мощность (в Вт) или энергия (в Дж), которая может излучаться в указанном диапазоне длин волн и времени экспозиции, которая проходит через указанную диафрагму на указанном расстоянии. Для длин волн инфракрасного излучения более 4 мкм указана максимальная плотность мощности (в Вт / м ^2).). Производитель несет ответственность за правильную классификацию лазера, а также за оснащение лазера соответствующими предупреждающими табличками и мерами безопасности в соответствии с предписаниями. Меры безопасности, используемые с более мощными лазерами, включают управление с помощью клавиш, сигнальные лампы, указывающие на излучение лазерного света, остановку луча или аттенюатор, а также электрический контакт, который пользователь может подключить к аварийной остановке или блокировке.

Пересмотренная система [ править ]

Ниже перечислены основные характеристики и требования к системе классификации в соответствии со стандартом IEC 60825-1 ^[3] , а также типовые требуемые предупреждающие надписи. Кроме того, классы 2 и выше должны иметь показанную здесь треугольную предупреждающую этикетку, а в определенных случаях требуются другие этикетки, указывающие на лазерное излучение, лазерные отверстия, опасности для кожи и невидимые длины волн. Для классов от I до IV см. Раздел « Старая система» ниже.

Класс 1 [ править ]

Лазер класса 1 безопасен при любых условиях нормальной эксплуатации. Это означает, что максимально допустимая экспозиция (MPE) не может быть превышена при просмотре лазера невооруженным глазом или с помощью обычной увеличительной оптики (например, телескопа или микроскопа). Для проверки соответствия стандарт определяет апертуру и расстояние, соответствующие невооруженному глазу, типичному телескопу, наблюдающему коллимированный луч, и типичному микроскопу, наблюдающему расходящийся луч. Важно понимать, что некоторые лазеры, классифицированные как класс 1, могут по-прежнему представлять опасность при просмотре в телескоп или микроскоп с достаточно большой апертурой. Например, мощный лазер с очень большим коллимированным лучом или очень сильно расходящимся лучом может быть классифицирован как класс 1, если мощность, проходящая через отверстия, определенные в стандарте, меньше AEL для класса 1; тем не мение,небезопасный уровень мощности может быть получен увеличительной оптикой с большей апертурой. - Лазерные диоды класса 1 часто используются вприводы оптических дисков . ^[19]

Класс 1М [ править ]

Лазер класса 1M безопасен для всех условий использования, кроме прохождения через увеличительную оптику, такую ​​как микроскопы и телескопы. Лазеры класса 1M создают лучи большого диаметра или расходящиеся лучи. MPE для лазера класса 1M обычно не может быть превышен, если для сужения луча не используется фокусирующая или визуализирующая оптика. Если луч перефокусируется, опасность лазеров класса 1M может возрасти, а класс продукта может быть изменен. Лазер можно отнести к классу 1M, если мощность, которая может проходить через зрачок невооруженного глаза, меньше AEL для класса 1, но мощность, которая может быть собрана в глаз с помощью типичной увеличительной оптики (как определено в стандарте ) выше, чем AEL для класса 1 и ниже, чем AEL для класса 3B. ^[20]

Класс 2 [ править ]

Лазер класса 2 считается безопасным, потому что рефлекс моргания (реакция избегания бликов на яркий свет) ограничивает воздействие не более 0,25 секунды. Это применимо только к лазерам видимого света (400–700 нм). Лазеры класса 2 ограничены непрерывной волной мощностью 1 мВт или более, если время излучения меньше 0,25 секунды или если свет не является пространственно когерентным. Преднамеренное подавление рефлекса моргания может привести к травме глаза. Некоторые лазерные указки и измерительные приборы относятся ко 2 классу.

Класс 2М [ править ]

Лазер класса 2M безопасен из-за рефлекса мигания, если его не смотреть через оптические приборы. Как и в случае с классом 1M, это относится к лазерным лучам с большим диаметром или большой расходимостью, для которых количество света, проходящего через зрачок, не может превышать пределов для класса 2.

Класс 3R [ править ]

Лазер класса 3R считается безопасным при осторожном обращении с ограниченным обзором луча. С лазером класса 3R можно превысить МДП, но с низким риском травмы. Лазеры непрерывного действия видимого диапазона в классе 3R ограничены до 5 мВт. Для других длин волн и для импульсных лазеров применяются другие ограничения.

Класс 3B [ править ]

Лазер класса 3B опасен при прямом попадании в глаза, но диффузные отражения, например, от бумаги или других матовых поверхностей, не опасны. AEL для непрерывных лазеров в диапазоне длин волн от 315 нм до дальней инфракрасной области составляет 0,5 Вт. Для импульсных лазеров между 400 и 700 нм предел составляет 30 мДж. Другие ограничения применяются к другим длинам волн и к лазерам с ультракороткими импульсами . Защитные очки обычно требуются там, где возможен прямой просмотр лазерного луча класса 3B. Лазеры класса 3В должны быть оснащены клавишным выключателем и предохранительной блокировкой. Лазеры класса 3B используются внутри записывающих устройств CD и DVD, хотя сам записывающий блок относится к классу 1, потому что лазерный свет не может покинуть устройство.

Класс 4 [ править ]

Класс 4 - это самый высокий и самый опасный класс лазеров, включая все лазеры, которые превышают AEL класса 3B. По определению, лазер класса 4 может обжечь кожу или вызвать разрушительное и необратимое повреждение глаз в результате прямого, рассеянного или непрямого обзора луча. Эти лазеры могут воспламенить горючие материалы и, таким образом, представляют опасность пожара. Эти опасности могут также относиться к непрямым или незеркальным отражениям луча, даже от явно матовых поверхностей, а это означает, что необходимо проявлять большую осторожность, чтобы контролировать путь луча. Лазеры класса 4 должны быть оснащены переключателем с ключом и защитной блокировкой. Большинство промышленных, научных, военных и медицинских лазеров относятся к этой категории. Медицинские лазеры могут иметь расходящиеся излучения и требуют знания номинального опасного расстояния для глаз (NOHD) и номинальной зоны опасности для глаз (NOHA). ^[21]

Старая система [ править ]

Классы безопасности в «старой системе» классификации были установлены в Соединенных Штатах на основе согласованных стандартов (ANSI Z136.1) и федеральных нормативных актов и постановлений штата. Международная классификация, описанная в согласованных стандартах, таких как IEC 825 (позже IEC 60825), была основана на тех же концепциях, но представлена ​​с обозначениями, немного отличающимися от классификации США.

Эта система классификации лишь немного отличается от исходной системы, разработанной в начале 1970-х годов. Он по-прежнему используется в правилах безопасности лазерных устройств США. Указанные значения мощности лазера являются типичными. Классификация также зависит от длины волны и от того, является ли лазер импульсным или непрерывным. Для классов лазера от 1 до 4 см. Раздел о новой системе выше.

Класс I [ править ]

По своей сути безопасно; нет возможности повреждения глаз. Это может происходить либо из-за низкой выходной мощности (в этом случае повреждение глаз невозможно даже после нескольких часов воздействия), либо из-за корпуса, препятствующего доступу пользователя к лазерному лучу во время нормальной работы, например, в проигрывателях компакт-дисков или лазерных принтерах.

Класс II [ править ]

Рефлекс моргания человеческого глаза ( реакция отвращения ) предотвратит повреждение глаза, если только человек не будет намеренно смотреть на луч в течение длительного периода времени. Выходная мощность может достигать 1 мВт. К этому классу относятся только лазеры, излучающие видимый свет . Некоторые лазерные указки относятся к этой категории.

Класс IIa [ править ]

Область в конце класса II с низким энергопотреблением, где лазеру требуется более 1000 секунд непрерывного просмотра, чтобы вызвать ожог сетчатки. К этому подклассу относятся коммерческие лазерные сканеры.

Класс IIIa [ править ]

Лазеры этого класса в основном опасны в сочетании с оптическими приборами, которые изменяют диаметр луча или плотность мощности, хотя даже без усовершенствования оптических приборов прямой контакт с глазом в течение более двух минут может вызвать серьезное повреждение сетчатки. Выходная мощность не превышает 5 мВт. Плотность мощности луча не может превышать 2,5 мВт / см ^2, если на устройстве нет предупреждающей таблички «Осторожно», в противном случае требуется предупреждающая наклейка «Опасность». К этой категории относятся многие лазерные прицелы для огнестрельного оружия и лазерные указки, обычно используемые для презентаций.

Класс IIIb [ править ]

Лазеры этого класса могут вызвать повреждение, если луч попадает прямо в глаз. Обычно это относится к лазерам мощностью 5–500 мВт. Лазеры этой категории могут вызвать необратимое повреждение глаз при экспозиции 1/100 секунды или более, в зависимости от мощности лазера. Рассеянное отражение обычно не опасно, но зеркальные отражения могут быть столь же опасными, как и прямые воздействия. Рекомендуется использовать защитные очки, если возможно наблюдение прямого луча лазеров класса IIIb. Лазеры этого класса с высокой мощностью также могут представлять опасность возгорания и легкого ожога кожи.

Класс IV [ править ]

Лазеры этого класса имеют выходную мощность в луче более 500 мВт и могут вызвать серьезное необратимое повреждение глаза или кожи без фокусировки с помощью оптики глаза или приборов. Диффузное отражение лазерного луча может быть опасным для кожи или глаз в пределах номинальной опасной зоны . ( Номинальная опасная зона - это область вокруг лазера, в которой превышено допустимое значение ПДВ.) К этой категории относятся многие промышленные, научные, военные и медицинские лазеры.

Меры безопасности [ править ]

Общие меры предосторожности [ править ]

Многие ученые, занимающиеся лазерами, согласны со следующими рекомендациями: ^{[22] [23] [24] [25] [26]}

• Каждый, кто пользуется лазером, должен знать о рисках. Это осознание - не просто вопрос времени, проведенного с лазерами; Напротив, длительная работа с невидимыми рисками (например, от инфракрасных лазерных лучей), как правило, снижает осведомленность о рисках, а не обостряет их, в первую очередь из-за самоуспокоенности.
• Оптические эксперименты следует проводить на оптическом столе, при этом все лазерные лучи движутся только в горизонтальной плоскости, а все лучи должны быть остановлены на краях стола. Пользователи никогда не должны смотреть на уровень горизонтальной плоскости, на которой находятся лучи, в случае отраженных лучей, покидающих стол.
• Часы и другие украшения, которые могут попасть в оптическую плоскость, не должны допускаться в лабораторию. Все неоптические объекты, которые находятся близко к оптической плоскости, должны иметь матовую поверхность для предотвращения зеркальных отражений .
• Если существует значительный риск травмы глаз, каждому в комнате всегда должна требоваться соответствующая защита глаз.
• Лучи высокой интенсивности, которые могут вызвать возгорание или повреждение кожи (в основном, от лазеров класса 4 и ультрафиолетовых) и которые не часто модифицируются, следует направлять через непрозрачные трубки.
• Юстировку лучей и оптических компонентов следует по возможности выполнять при уменьшенной мощности луча.

Защитные очки [ править ]

Использование средств защиты глаз при работе с лазерами классов 3B и 4 способом, который может привести к облучению глаз выше MPE, требуется на рабочем месте Управлением по охране труда США . ^[27]

Защитные очки в виде надлежащим образом фильтрующей оптики могут защитить глаза от отраженного или рассеянного лазерного света с опасной мощностью луча, а также от прямого воздействия лазерного луча. Очки должны быть выбраны для конкретного типа лазера, чтобы блокировать или ослаблять в соответствующем диапазоне длин волн. Например, очки, поглощающие 532 нм, обычно имеют оранжевый цвет (хотя при выборе лазерной защиты глаз никогда не следует полагаться только на цвет линз), излучающие длины волн больше 550 нм. Такие очки были бы бесполезны в качестве защиты от лазерного излучения с длиной волны 800 нм. Кроме того, некоторые лазеры излучают свет с более чем одной длиной волны, и это может быть особой проблемой для некоторых менее дорогих лазеров с удвоенной частотой, таких как «зеленые лазерные указки» на 532 нм.которые обычно накачиваются инфракрасными лазерными диодами с длиной волны 808 нм, а также генерируют основной лазерный луч 1064 нм, который используется для получения конечного выходного сигнала 532 нм. Если инфракрасное излучение попадает в луч, что происходит в некоторых зеленых лазерных указках, оно, как правило, не блокируется обычными красными или оранжевыми защитными очками, предназначенными для чисто зеленого или уже прошедшего ИК-фильтрацию луча. Для работы с YAG-лазером с удвоенной частотой и другими ИК-лазерами, которые имеют видимый луч, доступны специальный YAG-лазер и двухчастотные очки, но они более дорогие, а в зеленых лазерных продуктах с ИК-накачкой не всегда указывается, нужна ли такая дополнительная защита. .что происходит в некоторых зеленых лазерных указках, обычно они не блокируются обычными красными или оранжевыми защитными очками, предназначенными для чистого зеленого или уже прошедшего ИК-фильтрацию луча. Для работы с YAG-лазером с удвоенной частотой и другими ИК-лазерами, которые имеют видимый луч, доступны специальный YAG-лазер и двухчастотные очки, но они более дорогие, а в зеленых лазерных продуктах с ИК-накачкой не всегда указывается, нужна ли такая дополнительная защита. .что происходит в некоторых зеленых лазерных указках, обычно они не блокируются обычными красными или оранжевыми защитными очками, предназначенными для чистого зеленого или уже прошедшего ИК-фильтрацию луча. Для работы с YAG-лазером с удвоенной частотой и другими ИК-лазерами, которые имеют видимый луч, доступны специальный YAG-лазер и двухчастотные очки, но они более дорогие, а в зеленых лазерных продуктах с ИК-накачкой не всегда указывается, нужна ли такая дополнительная защита. .^[28]

Очки рассчитаны на оптическую плотность (OD), которая представляет собой десятичный логарифм коэффициента ослабления, на который оптический фильтр снижает мощность луча. Например, очки с OD 3 уменьшат мощность луча в указанном диапазоне длин волн в 1000 раз. В дополнение к оптической плотности, достаточной для уменьшения мощности луча до уровня ниже максимально допустимой экспозиции (см. Выше ), лазерные очки используются там, где прямо возможно воздействие луча, он должен выдерживать прямое попадание лазерного луча, не ломаясь. Защитные характеристики (длина волны и оптическая плотность) обычно печатаются на очках, как правило, в верхней части устройства. В Европейском сообществе от производителей требуется европейский стандарт EN 207.чтобы указать максимальную мощность, а не оптическую плотность. Всегда надевайте защитные очки.

Блокировки и автоматическое отключение [ править ]

Блокировки - это цепи, которые останавливают лазерный луч, если некоторые условия не выполняются, например, если корпус лазера или дверь комнаты открыты. Лазеры классов 3B и 4 обычно обеспечивают соединение для внешней цепи блокировки. Многие лазеры относятся к классу 1 только потому, что свет содержится в замкнутом корпусе, например DVD-приводы или портативные проигрыватели компакт-дисков.

В некоторых системах есть электроника, которая автоматически отключает лазер при других условиях. Например, в некоторых волоконно-оптических системах связи есть цепи, которые автоматически отключают передачу при отсоединении или обрыве волокна. ^{[29] [30]}

Офицер по лазерной безопасности [ править ]

Во многих юрисдикциях организации, использующие лазеры, обязаны назначать офицера по лазерной безопасности (LSO). LSO отвечает за соблюдение правил техники безопасности всеми другими работниками организации. ^[31]

Лазерные указки [ править ]

В период с 1999 по 2016 годы все большее внимание уделялось рискам, связанным с так называемыми лазерными указками и лазерными ручками. Как правило, продажа лазерных указателей ограничивается классом 3A (<5 мВт) или классом 2 (<1 мВт), в зависимости от местных правил. Например, в США, Канаде и Великобритании класс 3A является максимально допустимым, если только не предусмотрены элементы управления, приводимые в действие ключом, или другие средства безопасности. ^[32] В Австралии максимально допустимым классом является класс 2. Однако из-за того, что исполнение часто не очень строгое, лазерные указки класса 2 и выше часто доступны для продажи даже в странах, где они не разрешены.

Ван Норрен и др. (1998) ^[33] не смогли найти ни одного примера в медицинской литературе, когда лазер класса III мощностью <1 мВт приводил к повреждению зрения. Mainster et al. (2003) ^[34] приводят один случай, когда 11-летний ребенок временно повредил свое зрение, держа красную лазерную указку мощностью примерно 5 мВт близко к глазу и глядя на луч в течение 10 секунд; у нее была скотома (слепое пятно), но она полностью выздоровела через три месяца. Luttrull и Hallisey (1999) описывают похожий случай, когда 34-летний мужчина смотрел на луч красного лазера класса IIIa мощностью 5 мВт в течение 30-60 секунд, вызывая временную центральную скотому.и потеря поля зрения. Его зрение полностью восстановилось в течение двух дней во время проверки зрения. Внутривенная флюоресцентная ангиограмма глазного дна - методика, используемая офтальмологами для детальной визуализации сетчатки глаза, выявила легкое изменение цвета ямки .

Таким образом, оказывается, что кратковременное 0,25-секундное воздействие лазера мощностью <5 мВт, такого как красные лазерные указки, не представляет угрозы для здоровья глаз. С другой стороны, существует вероятность травмы, если человек намеренно смотрит на луч лазера класса IIIa в течение нескольких секунд или более с близкого расстояния. Даже в случае травмы у большинства людей зрение полностью восстанавливается. Дальнейшие неприятные ощущения могут быть скорее психологическими, чем физическими. Что касается зеленых лазерных указок, безопасное время экспозиции может быть меньше, а с лазерами даже более высокой мощности следует ожидать мгновенного необратимого повреждения. Эти выводы должны быть подкреплены недавними теоретическими наблюдениями о том, что некоторые отпускаемые по рецепту лекарства могут взаимодействовать с некоторыми длинами волн лазерного света, вызывая повышенную чувствительность ( фототоксичность ).

Помимо физического повреждения глаза лазерной указкой, возможны и другие нежелательные эффекты. К ним относятся кратковременная слепота от вспышки, если луч попадает в затемненную среду, например, при движении ночью. Это может привести к мгновенной потере управления автомобилем. Лазеры, направленные на самолет, представляют опасность для авиации . Офицер полиции, увидев красную точку на груди, может сделать вывод, что снайпер нацелен на него, и предпринять агрессивные действия. ^[35] Вдобавок, рефлекс испуга, проявляемый некоторыми людьми, неожиданно подвергавшимися воздействию лазерного света такого рода, как сообщается, приводил к самоповреждениям или потере контроля. По этим и аналогичным причинам Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США сообщил, что лазерные указки не являются игрушками и не должны использоваться несовершеннолетними, кроме как под непосредственным наблюдением взрослых.

Волоконная оптика для связи [ править ]

Безопасность волоконно-оптического лазера характеризуется тем, что при нормальной работе световой луч недоступен, поэтому для того, чтобы он стал доступным, необходимо что-то отключить или сломать. Результирующий выходной пучок сильно расходится, поэтому безопасность глаз сильно зависит от расстояния и использования увеличительного устройства.

На практике случайное воздействие на подавляющее большинство установленных систем вряд ли окажет какое-либо воздействие на здоровье, поскольку уровни мощности обычно ниже 1 мВт и длина волны в инфракрасном диапазоне, например, класс 1. Однако есть несколько существенных исключений.

Большинство одномодовых / многомодовых волоконных систем фактически используют инфракрасный свет, невидимый человеческому глазу. В этом случае нет реакции отвращения глаз. Особым случаем являются системы, работающие на длине волны 670–1000 нм, где луч может казаться тускло-красным, даже если световой луч на самом деле очень интенсивный. Технические специалисты могут также использовать красные лазеры для поиска неисправностей на длине волны 628–670 нм. Они могут создать значительную опасность при неправильном просмотре, особенно если они имеют чрезмерно высокую мощность. Такие обнаружители видимых повреждений обычно классифицируются как класс 2 до 1 мВт и класс 2M до 10 мВт.

Оптические усилители большой мощности используются в системах дальней связи. В них используются лазеры с внутренней накачкой мощностью до нескольких ватт, что является серьезной опасностью. Однако эти уровни мощности содержатся в модуле усилителя. Любая система, в которой используются типичные оптические соединители (т.е. не расширенный луч), обычно не может превышать примерно 100 мВт, выше которого уровень мощности одномодовых соединителей становится ненадежным, поэтому, если в системе имеется одномодовый соединитель, расчетный уровень мощности всегда будет ниже этого уровень, даже если никакие другие подробности не известны ^{[ необходима ссылка ]}. Дополнительным фактором для этих систем является то, что свет в диапазоне длин волн 1550 нм (общий для оптических усилителей) считается относительно низким риском, поскольку глазные жидкости поглощают свет до того, как он фокусируется на сетчатке. Это снижает общий фактор риска таких систем.

Оптические микроскопы и увеличительные устройства также представляют собой уникальные проблемы безопасности. Если присутствует какая-либо оптическая мощность и для исследования конца волокна используется простое увеличительное устройство, то пользователь больше не защищен расходимостью луча, поскольку весь луч может быть отображен на глаз. Поэтому в таких ситуациях никогда не следует использовать простые увеличительные устройства. Доступны инспекционные микроскопы с оптическими разъемами, которые включают блокирующие фильтры, что значительно повышает безопасность глаз. Самая последняя такая конструкция ^[36] также включает защиту от лазеров для локализации красных повреждений.

Неблаголовые опасности - электрические и другие [ править ]

В то время как большая часть опасности лазеров исходит от самого луча, существуют определенные небучевые опасности, которые часто связаны с использованием лазерных систем. Многие лазеры представляют собой высоковольтные устройства, обычно 400 В вверх для небольшого импульсного лазера 5 мДж и превышающие многие киловольт в более мощных лазерах. Это в сочетании с водой под высоким давлением для охлаждения лазера и другого связанного с ним электрического оборудования может создать большую опасность, чем сам лазерный луч.

Электрооборудование, как правило, следует устанавливать на высоте не менее 250 мм (10 дюймов) над полом, чтобы снизить риск поражения электрическим током в случае затопления. Оптические столы, лазеры и другое оборудование должны быть хорошо заземлены. При поиске и устранении неисправностей необходимо соблюдать блокировки корпуса и принимать особые меры предосторожности.

Помимо электрических опасностей, лазеры могут создавать химические, механические и другие опасности, характерные для конкретных установок. Химические опасности могут включать материалы, присущие лазеру, такие как оксид бериллия в лазерных трубках с ионами аргона, галогены в эксимерных лазерах, органические красители, растворенные в токсичных или легковоспламеняющихся растворителях в лазерах на красителях, а также пары тяжелых металлов и асбестовая изоляция в гелий-кадмиевых лазерах. Они также могут включать материалы, выделяющиеся во время лазерной обработки, такие как пары металла при резке или обработке поверхности металлов, или сложная смесь продуктов разложения, образующихся в высокоэнергетической плазме лазерной резки пластмасс.

Механические опасности могут включать движущиеся части вакуумных и нагнетательных насосов; взрыв или взрыв ламп-вспышек, плазменных трубок, водяных рубашек и газового оборудования.

Высокие температуры и опасность возгорания также могут возникнуть в результате работы мощного лазера класса IIIB или любого лазера класса IV.

В коммерческих лазерных системах меры по снижению опасности, такие как наличие плавких заглушек , тепловых прерывателей и клапанов сброса давления, снижают опасность, например, парового взрыва, возникающего из-за засорения рубашки водяного охлаждения. Блокировки, ставни и сигнальные лампы часто являются важными элементами современных коммерческих объектов. В более старых лазерах, экспериментальных и любительских системах, а также в тех, которые сняты с другого оборудования (OEM-блоки), необходимо проявлять особую осторожность, чтобы предвидеть и уменьшить последствия неправильного использования, а также различные виды отказов.

См. Также [ править ]

• Лазеры и авиационная безопасность
• Лазерная пушка
• Сканирование аудитории - использование лазеров в световых шоу, где они преднамеренно направляются в аудиторию для создания специальных эффектов.

Ссылки [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

• Сертифицированный специалист по лазерной безопасности штата Нью-Йорк
• Информационный бюллетень по лазерной безопасности (Университет Кентукки)
• Веб-сайт Департамента лазерной безопасности ВМФ США
• Техническое руководство OSHA Раздел III, Глава 6, Лазерная безопасность
• Ресурсы по лазерной безопасности (Vanderbilt Environmental Health & Safety)
• Веб-страница OSHA о лазерных опасностях
• «Стандарты ANSI Z136: основа успешной программы лазерной безопасности» . Лазерный институт Америки . Архивировано из оригинала на 2013-07-24 . Проверено 22 марта 2012 .
• «Правда о лазерах в уходе за кожей» . Здоровье и благополучие для женщин .