Содержание
Лазеры, или оптические квантовые генераторы, находят всё более широкое применение в различных отраслях производства, науке, медицине, биологии, сельском хозяйстве, связи и др.
Слово «лазер» — аббревиатура слов английского выражения «Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation» — усиление света вынужденным излучением.
Отличительными особенностями лазерных излучений являются монохроматичность излучения (строго одной длины), когерентность излучения (все источники излучения испускают электромагнитные волны в одной фазе), острая направленность луча (малое расхождение). Эти свойства позволяют с помощью лазера на сравнительно малой площади получать исключительно большие плотности энергии. Именно благодаря этому лазеры используются для обработки материалов – резание, сверление отверстий в металлах, сверхтвердых материалах, кристаллах, пайка, точечная сварка и др.
Принцип действия лазера основан на свойстве атома излучать фотоны при переходе атома из возбужденного состояния в основное. При нормальном состоянии большинство атомов находится на основном уровне, а в возбужденном состоянии – небольшое их количество. С помощью специальных приемов и подачи на рабочее тело (жидкость, газ, кристалл) энергии накачки (свет, ВЧ электромагнитное поле и др.) добиваются того, что число атомов, находящихся в возбужденном состоянии, становится значительно больше числа атомов, находящихся на основном уровне энергии. Лавинообразный переход атомов за очень короткое время из возбужденного состояния в основное приводит к возникновению лазерного излучения.
Лазерное излучение подразделяют на:
- прямое (заключенное в ограниченном телесном угле);
- рассеянное (рассеянное от вещества, находящегося в составе среды, сквозь которую проходит лазерный луч);
- зеркально отраженное (отраженное от поверхности под углом, равным углу падения излучения);
- диффузно отраженное (отраженное от поверхности по всевозможным направлениям).
По характеру генерируемого излучения лазеры подразделяются на импульсные (длительность излучения 0,25 с) и непрерывного действия (длительность излучения 0,25 с и более).
Лазеры генерируют электромагнитное излучение с длиной волны (0,2-1000) мкм. Этот диапазон с точки зрения биологического воздействия на человека принято подразделять на четыре области: ультрафиолетовую, видимую, ближнюю инфракрасную и дальнюю инфракрасную.
Опасные и вредные производственные факторы, возникающие при работе лазера, подразделяют на основные и сопутствующие.
К основным относятся собственно лазерное излучение и паразитные излучения (отраженное и рассеянное).
К сопутствующим относятся факторы, которые возникают при эксплуатации лазеров (шум, вредные вещества и т.п.). В зависимости от конструкции лазера и условий его эксплуатации ими могут быть:
- ультрафиолетовое излучение от ламп накачки или кварцевых газоразрядных трубок;
- шум и вибрация, возникающие при работе лазера;
- ионизирующие излучения;
- высокое напряжение в электрической сети питания ламп накачки, поджога или газового разряда;
- электромагнитные поля ВЧ и СВЧ диапазонов от генераторов накачки;
- инфракрасное излучение и тепловыделения от оборудования и нагретых поверхностей;
- запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны продуктами взаимодействия лазерного луча с мишенью и радиолиза воздуха (озон, окислы азота и др.);
- агрессивные и токсические вещества, используемые в конструкции лазера.
Воздействие лазерного излучения на организм человека носит сложный характер и обусловлено как непосредственным действием излучения на облучаемые ткани, так и вторичными явлениями, выражающимися в различных изменениях, возникающих в организме в результате облучения. Различают термическое и нетермическое действие лазерных излучений.
Поражающее действие лазерного излучения зависит от его мощности (или плотности энергии), длины волны излучения, длительности времени воздействия, биологических и физико-химических особенностей облучаемых тканей и органов. Наиболее биологически активно ультрафиолетовое излучение, которое вызывает фотохимические реакции в биологических средах.
Термическое действие лазерного излучения непрерывного действия имеет много общего с обычным нагревом. На коже образуется ожог, а при больной энергии образуется кратерообразный участок из-за разрушения и испарения биологической ткани. Характерной особенностью лазерного ожога является резкая ограниченность пораженной области.
Воздействие импульсного излучения более сложно. В облучаемых тканях энергия импульсного излучения быстро преобразуется в теплоту, что приводит к мгновенному плазмо- и парообразованию, вызывающим механическое разрушение ткани.
Нетермическое действие лазерного излучения обусловлено процессами, возникающими в результате избирательного поглощения тканями электромагнитной энергии, а также электрическими и фотоэлектрическими эффектами.
Лица, длительно работающие с лазерами, иногда жалуются на повышенную утомляемость, головные боли, повышенную возбудимость, нарушение сна и т.п.
Особенно чувствительны к воздействию лазерного излучения глаза человека. Повреждение глаз возникает от попадания как прямого, так и отраженного лазерного луча, даже если отражающая поверхность не является зеркальной.
По степени опасности лазерного излучения для обслуживающего персонала лазеры разделены на четыре класса:
- класс I (безопасные) – выходное излучение не опасно для глаз и кожи;
- класс II (малоопасные) – для глаз опасно прямое или зеркально отраженное излучение;
- класс III (cреднеопасные) – для глаз опасно прямое, зеркально отраженное, а также диффузно отраженное излучение на расстоянии 10 см от отражающей поверхности и (или) для кожи прямое и зеркально отраженное излучение;
- класс IV (высокоопасные) – для кожи опасно диффузно отраженное излучение на расстоянии 10 см от отражающей поверхности.
Класс опасности лазера устанавливается изготовителем изделия.
Лазерная безопасность обеспечивается совокупностью инженерно-технических, санитарно-гигиенических и организационных мер, а также планировочными решениями. Принятие тех или иных мер лазерной безопасности в первую очередь определяется классом лазера.
Размещение лазеров разрешается только в специально оборудованных помещениях. Стены, потолок должны иметь матовую поверхность, все предметы, за исключением специальной аппаратуры, не должны иметь зеркальных поверхностей.
Управление лазерами IV (более опасного) класса должно быть дистанционным, а дверь помещения, где они установлены, иметь блокировку. При использовании лазеров II и III классов необходимо всячески предотвращать попадания излучения на рабочие места (ограждение лазерно-опасной зоны, экранирование пучка излучения и др.).
Экраны и ограждения должны изготавливаться из материалов с наименьшим коэффициентом отражения, быть огнестойкими и не выделять токсических веществ при воздействии на них лазерного излучения.
При размещении в одном помещении нескольких лазеров следует исключить возможность взаимного облучения операторов, работающих на различных установках. Не допускаются в помещения, где размещаются лазеры, лица, не имеющие отношения к их эксплуатации. Запрещается визуальная юстировка лазеров без средств защиты.
Для удаления возможных токсических газов, паров и пыли оборудуется приточно-вытяжная вентиляция с механическим побуждением. Для защиты от шума принимаются соответствующие меры звукоизоляции установок, звукопоглощенния и др.
К средствам индивидуальной защиты, обеспечивающим безопасные условия труда при работе с лазерами, относятся специальные очки, щитки, маски, обеспечивающие снижение облучения глаз до предельно допустимых уровней. В зависимости от длины волны лазерного излучения в противолазерных очках используются оранжевые, сине-зеленые или бесцветные стекла. При этом средства индивидуальной защиты применяются только в тех случаях, когда средства коллективной защиты не позволяют обеспечить требования санитарных норм.
При эксплуатации лазеров должен проводиться дозиметрический контроль.
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РСФСР
САНИТАРНО-ЭПИДЕМИОЛОГИЧЕСКОГО НАДЗОРА
ПОСТАНОВЛЕНИЕ
06.02.92 г. № 1
О порядке действия на территории Российской Федерации нормативных актов бывшего Союза ССР в области санитарно-эпидемиологического благополучия населения
Государственный комитет санитарно-эпидемиологического надзора при Президенте Российской Федерации на основании Закона РСФСР «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» и Постановления Верховного Совета РСФСР «О ратификации Соглашения о создании Содружества Независимых Государств» от 12 декабря 1991 года постановляет:
Установить, что на территории России действуют санитарные правила, нормы и гигиенические нормативы, утвержденные бывшим Министерством здравоохранения СССР, в части, не противоречащей санитарному законодательству Российской Федерации.
Указанные документы действуют впредь до принятия соответствующих нормативных актов Российской Федерации в области санитарно-эпидемиологического благополучия населения.
Председатель Госкомсанэпиднадзора
Российской Федерации Е.Н.Беляев
УТВЕРЖДАЮ
Зам. Главного Государственного
санитарного врача СССР
________________ А.Н. Скляров
«31» июля 1991 г.
№ 5804 91 г.
В подготовке новой редакции «Санитарных норм и правил устройства и эксплуатации лазеров» принимали участие
от Института биофизики МЗ СССР:
В.В. Шиходыров, В.Н. Стиксова, В.П. Соловьев, А.Ф. Мигачева, Е.В. Толстикова, В.И. Kaзьмин, Б.С. Иванов, Т.С. Володько;
от ЦНИИТОЧМАШ:
А.Д. Климов, В.И. Могутов;
от Института физики АН БССР:
Г.И. Желтов, В.Н. Глазков, А.С. Подольцев;
от Московского НИИ гигиены им. Ф.Ф.Эрисмана:
А.А. Комарова, А.В. Левина, Л.И. Липкина, Т.П. Cуркова;
от НИИ гигиены труда и профзаболеваний АМН СССР:
Ю.П. Пальцев;
от Ленинградского НИИ гигиены труда и профзаболеваний:
И.Н. Ушкова, И.М. Суворов, В.Б. Дульский, Н.Ю. Малькова, В.И. Попова, Т.И. Сушенцова;
от Всесоюзного центрального НИИ охраны труда ВЦСПС:
Л.В. Петрова, Б.Н. Рахманов, Г.Н. Назина;
от Ленинградского НИИ радиационной гигиены:
А.Н. Либерман;
от Военно-медицинской Академии им. С.М. Кирова:
В.В. Волков, И.В. Зеленцов;
от Государственного оптического института им. С.И. Вавилова:
Ю.Д. Березин, В.В. Лазо;
от Одесского НИИ глазных болезней им. В.И. Филатова:
Л.А. Липник, А.И. Привалов;
от Одесского государственного университета:
Н.И. Малюта;
от Белорусского политехнического института:
В.К. Пустовалов;
от Всесоюзного НИИ оптико-физических измерений:
В.Т. Кибовский.
Введение
Настоящие «Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров» (в дальнейшем — Правила) разработаны на основании результатов научных исследований и следующих документов:
1. Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров № 2392-81;
2. Стандарт Международной электротехнической комиссии (МЭК), публикация 825, издание первое, 1984 — «Радиационная безопасность лазерных изделий, классификация оборудования, требования и руководство для потребителей»;
3. Изменения к стандарту МЭК, публикация 825 (1987 г.).
Правила являются обязательными для всех предприятий, государственных, кооперативных, совместных, арендных и др. организаций всех министерств и ведомств (далее в тексте — предприятий), которые проектируют, изготовляют и эксплуатируют лазерные изделия.
Ответственность за выполнение Правил возлагается на руководство предприятий.
Министерства и ведомства (ассоциации, концерны, межотраслевые государственные объединения и др.) должны осуществлять контроль за выполнением требований настоящих Правил на подведомственных предприятиях во взаимодействии с обществами, союзами, федерациями потребителей, местными организациями.
На основе настоящих Правил могут разрабатываться нормативно-технические документы для отдельных видов работ с применением лазеров.
Правила вводятся в действие с момента их утверждения, и с их изданием утрачивают силу «Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров» № 2392-81, а также все нормативно-методические документы, разработанные на их основе.
Общие положения
1.1. Настоящие Правила устанавливают:
— 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.
1.2. В зависимости от типа, конструкции и целевого назначения лазеров и лазерных установок (далее по тексту — лазерных изделий) на обслуживающий персонал могут воздействовать следующие опасные и вредные факторы:
— лазерное излучение (прямое, отраженное и рассеянное);
— сопутствующие ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное излучения от источников накачки, плазменного факела и материалов мишени;
— высокое напряжение в цепях управления и источниках электропитания;
— электромагнитное излучение промышленной частоты и радиочастотного диапазона;
— рентгеновское излучение от газоразрядных трубок и других элементов, работающих при анодном напряжении более 5 кВ;
— шум;
— вибрация;
— токсические газы и пары от лазерных систем с прокачкой, хладагентов и др.;
— продукты взаимодействия лазерного излучения с обрабатываемыми материалами;
— повышенная температура поверхностей лазерного изделия;
— опасность взрыва в системах накачки лазеров.
При эксплуатации и разработке лазерных изделий необходимо учитывать также возможность взрывов и пожаров при попадании лазерного излучения на горючие материалы.
1.3. Уровни опасных и вредных производственных факторов на рабочем месте не должны превышать значений, установленных действующими нормативными документами (см. Приложение 1) и настоящими Правилами.
1.4. Биологические эффекты воздействия лазерного излучения на организм определяются механизмами взаимодействия излучения с тканями (тепловой, фотохимический, ударно-акустический и др.) и зависят от длины волны излучения, длительности импульса (воздействия), частоты следования импульсов, площади облучаемого участка, а также от биологических и физико-химических особенностей облучаемых тканей и органов.
1.5. 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.
1.6. Повреждение кожи может быть вызвано лазерным излучением любой длины волны рассматриваемого спектрального диапазона (180-105 нм).
Описание лазерного дозиметра ЛД-07:
Один из не многих дозиметров лазерного излучения внесенных в Государственный реестр средств измерений РФ.
Лазерное излучение — вынужденное испускание атомами вещества порций-квантов электромагнитного излучения.
Следовательно, лазер (оптический квантовый генератор) — это генератор электромагнитного излучения оптического диапазона, основанный на использовании вынужденного (стимулированного) излучения. За счет монохроматичности лазерного луча и его малой расходимости (высокой степени коллиминированности) создаются исключительно высокие энергетические экспозиции, позволяющие получить локальный термоэффект. Это является основанием для использования лазерных установок при обработке материалов (резание, сверление, поверхностная закалка и др.), в хирургии и т. д.
Лазерные дозиметры ЛД-07 предназначены 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.
Особенности дозиметра лазерного излучения ЛД-07:
- Лазерный дозиметр ЛД-7 выполнен на современной элементной базе и состоит из двух частей: детектирующей головки и блока регистрации и индикации;
- Блок управления и индикации с разъемом Bluetooth (радиус до 100 м);
- Цветной сенсорный ЖКИ дисплей (3,5”);
- Клавиатура полностью дублирует управление сенсором;
- Детектирующая головка лазерного дозиметра, оснащенная тремя детекторами излучений, перекрывает диапазон длин волн от 190 нм до 20 мкм.;
- Детектирующая головка устанавливается на штатив с угломерным устройством с нониусом, позволяющим точно наводить детекторы на точку ожидаемого сигнала с помощью лазерного целеуказателя, встроенного в детектирующую головку;
- Блок регистрации отображает на дисплее результаты измерений, полученных по радиоканалу из детектирующей головки;
- Позволяет запоминать результаты измерений в памяти прибора и проводить предварительный анализ результатов измерений;
Прибор ЛД-07 обеспечивает:
- измерение текущих значений параметров рассеянного или отраженного лазерного излучения;
- регистрацию наибольшего значения измеряемого параметра за цикл измерений;
- хранение в памяти процессора максимальных значений параметров лазерного излучения;
Основные особенности лазерного дозиметра ЛД-7:
Интуитивно понятный пользовательский интерфейс помогает пользователю с помощью клавиатуры или сенсорной панели:
- корректировать настройки прибора (яркость экрана, часы реального времени, календарь и пр.),
- выбирать рабочий лазер из списка, >в который включено большинство популярных лазеров,
- добавлять в список новые лазеры,
- выбирать режим измерений и пр.
Блок регистрации лазерного дозиметра может одновременно принимать по радиоканалу результаты измерений от 8 детектирующих головок.
Этот режим упрощает проведение работ по дозиметрическому контролю в местах демонстрации лазерных шоу. Дозиметр лазеного излучения ЛД-7 имеет связь с РС по интерфейсу USB2.0 и радиоканалу Bluetooth.
Основные отличия измерителя лазерного излучения ЛД-7 от других дозиметров лазерного излучения:
- Диапазон длин волн значительно шире: 0,4 мкм – 20 мкм;
- Беспроводная связь bluetooth между блоком фотоприемников и блоком индикации;
- Лазерный целеуказатель;
- Расширенные диапазон измерения облученности и энергетической экспозиции;
- Блок регистрации лазерного дозиметра может одновременно принимать по радиоканалу результаты измерений от 8 детектирующих головок;
- Время работы прибора более 8 часов;
- Аккумуляторы заряжаются быстро, не имеют эффекта памяти;
- Цветной сенсорный ЖКИ дисплей 3,5’ и клавиатуру;
- Эргономичный корпус, относительно небольшой вес, интуитивно понятное управление;
- Функцию запоминания результатов измерений, а также возможность их предварительного анализа;
- Дозиметр лазерного излучения ЛД-07 соответствует ГОСТ Р 12.1.031-2010 «Система стандартов безопасности труда. Лазеры. Методы дозиметрического контроля лазерного излучения” от 01.07.2012г.