Предыдущая часть документа
Физические (радиометрические) термины и единицы, используемые для характеристики явлений, наблюдаемых в оптическом диапазоне электромагнитного спектра, стандартизированы Международной системой единиц (СИ). Международная комиссия по освещению (Commission Internationale de l'Eclairage, CIE) совместно с Международной электротехнической комиссией (МЭК) публикует стандартизированный словарь световой технологии, который включает определения радиометрических и фотометрических терминов, величин и единиц (CIE, 1989). Некоторые термины, величины и единицы измерений, широко используемые при определении уровней лазерного излучения и выборе необходимых средств защиты рабочих, приведены в Приложении А.
1.2. Типы лазеров
Существует ряд методов, используемых для группировки лазеров в зависимости от длины волны, режима генерации, активной среды или процесса возбуждения. Лазеры в зависимости от продолжительности активизации активной среды путем накачки могут генерировать непрерывное или импульсное излучение. Продолжительность импульса может колебаться от фемтосекунд (10(-15) с) или пикосекунд (10(-12) с) до более продолжительных долей секунды. Если лазер излучает импульсы продолжительностью менее 1 наносекунды (10(-9) с), то это будет лазер с синхронизированными модами. Если лазер излучает импульсы от нескольких наносекунд (нс) до 100 нс, то речь идет о лазере «с модуляцией добротности». Если за излучением лазера с оптической накачкой следует излучение лампы вспышки, то такой лазер называется лазером с «длительным» или «нормальным» импульсом. Для целей безопасности лазеры, которые характеризуются непрерывным излучением в течение периодов, превышающих 0,25 с, называются «непрерывными лазерами». Лазеры, излучающие группы или «серии» импульсов, называются «импульсно периодическими», а частота импульсов называется «частотой повторения импульсов» (ЧПИ). В отличие от источников обычного света, лазер является источником когерентного, коллимированного и монохромного излучения (см. рис. 1).
1. Некогерентный
Разные длины волн (оптическое излучение)
2. Когерентный и монохромный
Одинаковые длины волн (монохроматическое излучение)
Волны согласованы по фазам
Рис.1. Лазер в сравнении с источником обычного света
2. Источники производственного воздействия лазерного излучения
2.1. Промышленное и научное применение лазеров
2.1.1. Промышленное использование лазеров
В промышленности лазеры обычно используют для резки, сварки или других типов обработки материалов. Здесь применяются лазеры большой мощности, которые используются в контролируемой среде.
2.1.2. Научное приложение лазеров
Способы научного приложения лазеров сложнее всего разбить на категории, поскольку здесь могут использоваться практически все возможные длины волн и условий. Эти приложения сложнее всего контролировать. Большинство жалоб о «чрезмерных ограничениях» поступают от ученых. Однако именно они чаще всего получают травмы в результате несчастных случаев, связанных с использованием лазеров.
2.1.3. Применение лазеров в медицине и хирургии
Лазеры начали использоваться в медицине для фотокоагуляции сетчатки в офтальмологии, а затем нашли применение в общей хирургии. Они являются первоклассным инструментом в микрохирургии, включая нейрохирургию. Лазерные методы диагностики и терапии в настоящее время используются в большинстве медицинских сфер, например, для диагностического просвечивания тканей, гинекологической и гастроэнтерологической хирургии, дерматологии и косметической хирургии.
2.2. Лазерные оптико-волоконные коммуникации
В этой сфере применения лазерная энергия заключена в оптическое волокно. Однако процедуры, связанные с осмотром и обслуживанием коммуникаций, позволяют обеспечить доступ к лазерным уровням, которые могут быть опасны.
2.3. Лазеры в дисплеях и для развлечений
Эти лазеры обычно излучают многие ватты видимого света. Они потенциально опасны, когда выходят из строя средства, обеспечивающие их безопасное использование.
Некоторые широко распространенные лазеры и области их применения указаны в таблице 1.
Таблица 1
Широко распространенные типы лазеров и области их применения
|
Тип лазера |
Длина волны |
Область применения |
|
Аргон (АR) (ион) |
488-515 нм |
Приборостроение; голография; игры и развлечения; офтальмология (фотокоагуляция сетчатки) |
|
Диоксид углерода |
10,6 мкм |
Обработка материалов; оптическая радиолокация; приборостроение; хирургия |
|
Краска |
Переменные |
Приборостроение; дерматология |
|
Эксимерные |
193-351 нм |
Лазерная хирургия; обработка материалов; лазерная накачка; спектроскопия |
|
Арсенид галлия (GaAs) (полупроводниковый диод) |
850-950 нм |
Оптико-волоконные коммуникации; приборостроение; локация; устройства охранной сигнализации; игрушки |
|
Гелиевый кадмий (HeCd) (газовый разряд) |
325-442 нм |
Настройка; сигнализация и системы наблюдения |
|
Гелиевый неон (HeNe) (газовый разряд) |
632,8 нм |
Настройка; сигнализация и системы наблюдения; голография; локация |
|
Криптон (ион) |
568-647 нм |
Игры и развлечения; приборостроение |
|
Неодимовое стекло (Nd-стекло) |
1,06 мкм |
Обработка материалов; приборостроение; оптическая радиолокация; хирургия |
|
Рубин |
694,3 нм |
Дерматология; голография; локация |
3. Оценка опасностей и классификация лазерных изделий
3.1. Общие концепции определения опасности и оценка риска
При оценке возможных опасностей и риска травматизма необходимо принимать во внимание четыре аспекта применения лазеров:
(а) Мощность лазера или лазерной системы, которая определяет его «класс опасности». Здесь также учитывается возможность доступа человека к основным портам выхода или любым вспомогательным портам лазерного луча. Инструментальные средства контроля энергетических характеристик лазерного излучения встроены в коммерческие лазеры и лазерные системы (МЭК, 1984 и 1990). Концепция риска включена в схему классов «опасности».
(б) Условия использования лазера.
(в) Уровень обучения персонала, занимающегося эксплуатацией лазера.
(г) Предполагаемая область применения лазера.
Оценка опасности лазерного излучения используется, в первую очередь, для определения классификационных признаков лазерной системы. Класс опасности отражает потенциальную опасность лазера (лазерной системы) с учетом риска воздействия опасных уровней лазерного излучения. Соответствующие средства защиты приведены для каждого класса. Использование системы классификации в большинстве случаев устраняет необходимость в радиометрических измерениях и тщательной оценке риска пользователем.
В стандартизированной схеме лазерной классификации аспект (а) (потенциальная опасность лазера или лазерной системы) определен. Аспекты (б) и (в) изменяются в зависимости от условий использования и не могут быть легко включены в общую классификационную схему. При общей оценке опасности и риска необходимо учитывать все четыре аспекта, хотя в большинстве случае для определения необходимых мер защиты достаточно использовать аспекты (а) и (г).
3.2. Классификация лазерных изделий
Схема классификации опасности и рисков, приведенная ниже, основана на выходных параметрах и оцениваемых уровнях излучения. Эта классификация в значительной степени принимает во внимание классификации МЭК (1984) и ведомства США по продуктам питания и лекарственным средствам (FDA, 1989), а также классификацию, используемую Американским национальным институтом по стандартизации (ANSI, 1986). Класс опасности лазерных изделий обычно указан на многих коммерческих лазерных изделиях, произведенных после одобрения этих стандартов. Эта классификация должна использоваться для лазеров, выходная мощность или энергия которых существенно не изменяется после модификации. Такими классами являются:
1. Лазерные системы, которые не являются опасными (без известных биологических опасностей).
2. Лазерные системы (только видимые), которые обычно не являются опасными благодаря наличию у человека естественного мигательного рефлекса (низкий риск).
3. Лазерные системы, воздействие прямого или зеркально отраженного луча которых может быть опасным (умеренный риск). Этот класс иногда делят на две категории а и б, при этом Класс 3а представляет собой класс с низким риском (аналогично Классу 2
Следующая часть документа