Особенности конструирования и практического применения лазерных приборов

Особенности конструирования и практиче ского применения лазерных приборов Оглавление 1.1. Воздействие лазерного излучения на органы зрения 1.1.1. МДУ прямого облучения сетчатки 1.1.2. МДУ для наружных покровов глаз человека 1.1.3. Представление МДУ облучения как поверхности в координатах l — D t 1.1.4. МДУ облучения глаз рассеянным лазерным излучением 1.2. МДУ лазерного облучения кожных покровов 2. Требования к изготовителям лазерных приборов в связи с обеспечением б езопасности пользователей 2.1. Лазерные излучатели класса 1 2.2. Лазерные излучатели класса 2 2.3. Лазерные излучатели класса 3 2.3.1. Лазерные излучатели подкласса 3А 2.3.2. Лазерные излучатели подкласса 3Б 2.4. Лазерные излучатели класса 4 2.5. Особенности использования ДПИ при классификации лазерных излучателе й 3. Технико-гигиеническая оценка лазерных изделий в России 3.1. Классы опасности лазерного излучения по СНиП 5804-91 3.2. Гигиеническое нормирование лазерного излучения 3.2.1. ПДУ лазерного излучения УФ диапазона 3.2.2 ПДУ лазерного излучения при облучении глаз в диапазоне 380700 нм) до полностью невидимого ближнего ИК- излучения (l <1050 нм) — характеризуется монотонным повышением МДУ от минима льного значения (для темно-красного излучения) до максимального (для пол ностью невидимого ИК-излучения) по закону С 4 =10 (l -700) /500 . Приведенные данные по МДУ охватывают область наиболее к ритических значений параметров облучения зрачка глаза, когда в интерва ле от 10 -9 до 10 с причиной повреждения сетчат ки является тепловое действие сфокусированного света при прямом наблю дении лазерного пучка, тогда как сверхкороткие лазерные импульсы вызыв ают в основном термоакустическое воздействие — протоплазма клеток из- за быстрого разогрева закипает и разрывает оболочку. В этом случае норми руют плотность мощности: для видимого излучения МДУ составляет 5Ч 10 6 Вт/м 2 , для ИК-из лучения — 5Ч 10 7 Вт/м 2 . Длительное (D t>10 с) прямое воздействие лазерного излучения на сетчатку приводит в основном к фотохимическим процессам ее разрушен ия. Чтобы избежать этого (как и в случае сверхкоротких импульсов) , нормиру ют энергетическую освещенность (экспозицию) . Для зеленого (l =550 нм) и более к оротковолнового (l >400 нм) видимого света МДУ составляет 100 Дж/м 2 . Что касается "теплых" цветов (55010 3ё 10 4 c) прямое воздействие лазерного излучени я характеризуется малым значением МДУ, а именно 0.01 Вт/м 2 для сине-зеленого (0.410 c: для 1.05700 нм (темно-красное излучение) и l <1050 нм (ближнее ИК излучение) монотонно возрастающий МДУ составляет 3.2Ч 10 (l -700) /500 Вт/м 2 . На перечисленные МДУ облучения ориентируются при однокр атном воздействии на глаз прямого лазерного излучения, фокусируемого х русталиком в очень незначительное пятно на сетчатке. При наличии последовательности импульсов не только ни о дин из них, но и усредненная облученность не должны превышать МДУ. При уср еднении воздействия последовательности импульсов с длительностью D t<10 м кс и частотой повторения f>1 Гц МДУ одиночного импульса должен быть уменьш ен в С 5 раз: (1.1) Если длительность отдельных импульсов D t в последователь ности превышает 10 мкс (а частота следования f>1 Гц) , то для импульса длительн остью ND t за ограничение облученности принимают (1/N) -ю часть МДУ. Наиболее сложно определить МДУ для повторяющихся серий, состоящих из определенного числа импульсов. Когда в серии не более 10 импу льсов, ее приравнивают к одному эквивалентному импульсу. При этом: 1. ес ли D t серии меньше 10 мкс, то за длительность эквивалентного импульса прини мают длительность самого короткого импульса в серии, а за энергетическо е воздействие — суммарное (полное) энергетическое воздействие всей сер ии; 2. если D t серии больше 10 мкс, то за длительн ость эквивалентного импульса принимают суммарную длительность парциа льных импульсов, а за энергетическое воздействие — суммарное энергети ческое воздействие всей серии. Если в серии более 10 импульсов, то МДУ рассчитывают как для одного, якобы непрерывного импульса, охватывающего всю последовательн ость. 1.1.2. МДУ для наружных покровов глаз человека Невидимое УФ (0.2T 1 =10 (l -295) /5 c; есл и D t T 1 — C 2 C 2 C 2 C 2 — — — Дж/м 2 — — — — — — C 2 C 2 C 2 ГВт/м 2 — 30 — — — — — — — От 315 до 400 Вт/м 2 — 3 Ч 10 10 — — — — — 10 10 (УФ-А) Дж/м 2 — — C 1 C 1 C 1 C 1 10 4 — — От 400 Вт/м 2 — 5Ч 10 6 — — — — — — 10 -2 до 550 Дж/м 2 — — 5Ч 10 -3 5Ч 10 -3 C 6 C 6 100 100 — От 550 до 700 Дж/м 2 При D tЈ T 2 — — — — — С 6 С 6 — Дж/м 2 При D t> T 2 — — — — — С 3Ч 10 2 С 3Ч 10 2 — Дж/м 2 — — 5Ч 10 -3 5 Ч 10 -3 С 6 С 6 — — — Вт/м 2 — 5Ч 10 6 — — — — — — С 3Ч 10 -2 От 700 до Дж/м 2 — — 5С 4Ч 10 -3 5С 4Ч 10 -3 С 4 С 6 С 4 С 6 С 4 С 6 — — 1050 (ИК-А) Вт/м 2 — 5С 4Ч 10 6 — — — — — 3.2С 4 3.2С 4 От 1050 до Дж/м 2 — — 5Ч 10 -2 5Ч 10 -2 5 Ч 10 -2 5С 6 5С 6 — — 1400 (ИК-В) Вт/м 2 — 5Ч 10 7 — — — — — 16 16 От 1400 Дж/м 2 — — 100 С 1 С 1 С 1 — — — до 10 6 (ИК-С) Вт/м 2 — 10 11 — — — — 10 3 10 3 10 3 С 1 =5.6Ч 10 3 (D t) 0.25 ; T 1 =10 0.8(l -295) -15 ; C 2 =10 0.2(l -295) ; T 2 =10 1+0.02(l -550) ; C 3 =10 0.015(l -550) ; C 4 =10 (l -700) /500 ; С 6 =18(D t) 0.75 ; 1.1.4. МДУ обл учения глаз рассеянным лазерным излучением На практике наиболее вероя тно именно рассеянное лазерное облучение. В этом случае важно при опреде лении МДУ облучения перенормировать плотность излучения в диапазоне 0.4a приведены в таблице 1.2. Напомним, что при изм ерении энергетической яркости рассеянного (точнее: со значительным угл ом расходимости) излучения ее усреднение при измерении МДУ следует выпо лнять по углу a (см. рисунок 2) . Кроме того, поскольку глаза устроены так, что н е пропускают к сетчатке УФ и ИК излучение с l >1.4 мкм, то в этих диапазонах раз ница между МДУ, указанным в таблице 1.1, и МДУ, указанным в таблице 1.2, отсутств ует. Таблица 1.2 МДУ облучения глаз человека рассеянным лазерным излучением Дл ина волны l, нм МДУ Единиц а измерения Условие При длительности экспозиции D t, с < 10 -9 От 10 -9 до 10 -7 От 10 -7 до 10 От 10 до 10 3 От 10 3 до 10 4 От 10 4 до 3Ч 10 4 От 200 ГВт/м 2 — 30 — — — — — до 302.5 Дж/м 2 — — 30 30 30 30 30 От 302.5 до 315 Дж/м 2 При D tЈ T 1 — C 1 C 1 — — — Дж/м 2 При D t> T 1 — C 2 C 2 — — — Дж/м 2 — — — — C 2 C 2 C 2 ГВт/м 2 — 30 — — — — — От 315 Вт/м 2 — 3Ч 10 10 — — — 10 10 до 400 Дж/м 2 — — C 1 C 1 10 4 — — От 400 Вт/м 2 ср — 10 11 — — — — 21 до 550 Дж/м 2 ср — — С 7 С 7 2.1Ч 10 5 2.1Ч 10 5 — От 550 до 700 Дж/м 2 ср При D tЈ T 2 — — — 2С 8 2С 8 — Дж/м 2 ср При D t> T 2 — — — 2.1Ч 10 5 С 3 2.1Ч 10 5 С 3 — Дж/м 2 ср — — С 7 С 7 — — — Вт/м 2 ср — 10 11 — — — — 21С 3 От 700 Дж/м 2 ср — — С 4 С 7 С 4 С 7 2С 4 С 8 — — до 1050 кВт/м 2 ср — С 4Ч 10 8 — — — 6.4С 4 6.4С 4 От 1050 Дж/м 2 ср — — 5С 7 5С 7 10С 8 — — до 1400 Вт/м 2 ср — 5Ч 10 11 — — — 3.2Ч 10 4 3.2Ч 10 4 От 1400 Дж/м 2 — 100 С 1 — — — до 10 6 Вт/м 2 — 10 11 — — 10 3 10 3 10 3 С 1 =5.6Ч 10 3 (D t) 0.25 ; T 1 =10 0.8(l -295) -15 ; C 2 =10 0.2(l -295) ; T 2 =10 1+0.02(l -550) ; C 3 =10 0.015(l -550) ; C 4 =10 (l -700) /500 ; С 7 =10 5 (D t) 0.33 ; С 8 =1.9Ч 10 4 (D t) 0.75 ; Таблица 1.3МДУ облучения наружных покровов человека Дл ина волны l, нм МДУ Единиц а измерения Условие При длительности экспозиции D t, с < 10 -9 От 10 -9 до 10 -7 От 10 -7 до 10 От 10 до 10 3 От 10 3 до 3Ч 10 4 От 200 Дж/м 2 — — 30 30 30 30 до 302.5 ГВт/м 2 — 30 — — — — От 302.5 Дж/м 2 При D tЈ T 1 — C 1 C 1 — — до 315 Дж/м 2 При D t> T 1 — C 2 C 2 — — Дж/м 2 — — — — — — Вт/м 2 — 3Ч 10 10 — — 10 -3 С 3 10 -3 С 2 От 315 Дж/м 2 — — С 1 С 1 10 4 — до 400 Вт/м 2 — 3Ч 10 10 — — — 10 От 400 Дж/м 2 — — 200 С 9 — — до 1400 Вт/м 2 — 2Ч 10 11 — — 2000 2000 От 1400 Дж/м 2 — — 100 С 1 — — до 10 6 Вт/м 2 — 10 11 — — 1000 1000 С 1 =5.6Ч 10 3 (D t) 0.25 ; T 1 =10 0.8(l -295) -15 ; C 2 =10 0.2(l -295) ; С 9 =1.1Ч 10 4 (D t) 0.25 ; 1.2. МДУ лазерного облучения кожных покровов При принятии должных мер безопасности (защитные очки и др .) повреждение зрительных органов человека обычно исключается. Однако ос тается возможность поражения кожных покровов (например, рук при обслужи вании лазерной технологической установки) . Что касается МДУ лазерного о блучения для кожных покровов человека, то их значения, по рекомендации М ЭК, отличаются от значений, рассмотренных ранее для глаз, лишь в области в идимого и ближнего ИК излучения (l <1.4 мкм) . При этом облучение усредняют в пр еделах круглой апертуры Ж 1 мм для всех длин волн менее 0.1 мм. Облучение в да льней ИК области (0.1 T 1 — 0.79C 2 0.79C 2 0.79C 2 0.79C 2 — — — мкДж — — — — — — 0.79C 2 0.79C 2 0.79C 2 кВт — 24 — — — — — — — От 315 кВт — 24 — — — — — 7.9Ч 10 -9 7.9Ч 10 -9 до 400 мкДж — — 0.79C 1 0.79C 1 0.79C 1 0.79C 1 7.9Ч 10 3 — — От 400 Дж — — 21Ч 10 4 С 10 С 10 С 10 3.9Ч 10 -3 3.9Ч 10 -3 — до Дж/м 2 ср — — С 7 С 7 С 7 С 7 2.1Ч 10 5 2.1Ч 10 5 — 550* Вт — 200 — — — — — — 3.9Ч 10 -7 Вт/м 2 ср — 10 11 — — — — — — 21 От 550 до 700* мДж и Дж/м 2 ср П ри D tЈ T 2 — — — — — 10 3 С 10 10 3 С 10 — мДж При D t> T 2 — — — — — 3.9С 3 3.9С 3 — МДж/ м 2 ср — — 10 -6 С 7 10 -6 С 7 10 -6 С 7 10 -6 С 7 — — — мДж и Дж/м 2 ср — — 2Ч 10 -4 10 3 С 10 10 3 С 10 2Ч 10 -4 — — — мкВт — 200 — — — — — — 0.39Ч 10 -6Ч С 3 Вт/м 2 — 10 11 — — — — — — 21С 3 От 700 Дж — — 2С 4Ч 10 -7 2С 4Ч 10 -7 С 4 С 10 С 4 С 10 С 4 С 10 — — до 1050* Дж/ м 2 ср — — С 4 С 7 С 4 С 7 С 4 С 7 С 4 С 7 2С 4 С 8 — — кВт — 0.2С 4 — — — — — 12С 4 12С 4 кВт/ м 2 ср — С 4Ч 10 8 — — — — — 6.4С 4 6.4С 4 От 1050 Дж — — 2Ч 10 -6 2Ч 10 -6 2Ч 10 -6 5С 10 5С 10 — — до 1400* Дж/ м 2 ср — — С 7 С 7 С 7 С 7 С 7 — — Вт — 2Ч 10 3 — — — — — 6Ч 10 4 6Ч 10 4 Вт/ м 2 ср — 5Ч 10 11 — — — — — 3.2Ч 10 4 3.2Ч 10 4 От 1400 мкДж — — 80 0.4С 9 0.4С 9 0.4 С 9 — — — до 10 5 Вт — 8Ч 10 4 — — — — 8Ч 10 -4 8Ч 10 -4 8Ч 10 -4 От 10 5 Дж — — 10 -2 10 -4 С 1 10 -4 С 1 10 -4 С 1 — — — до 10 6 Вт — 10 7 — — — — 0.1 0.1 0.1 С 1 =5.6Ч 10 3 (D t) 0.25 ; T 1 =10 0.8(l -295) -15 ; C 2 =10 0.2(l -295) ; T 2 =10 1+0.02(l -550) ; C 3 =10 0.015(l -550) ; C 4 =10 (l -700) /500 ; *— Необходимы двойные пределы для класса 1. С 7 =10 5 (D t) 0.33 ; С 8 =1.9Ч 10 4 (D t) 0.75 ; С 9 =1.1Ч 10 4 (D t) 0.25 ; С 10 =7Ч 10 -4 (D t) 0.75 ; 2.2. Лазерные излучатели класса 2 Это маломощные лазерные приборы, излучающие только в вид имом (0.4 T 1 — 4C 2 4C 2 4C 2 4C 2 4C 2 — — мкДж — — — — — — — 4C 2 4C 2 Дж/м 2 При D tЈ T 1 — C 1 C 1 C 1 C 1 C 1 — — Дж/м 2 При D t> T 1 — C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 — — Дж/м 2 — — — — — — — C 2 C 2 МВт — 0.12 — — — — — — — ГВт/м 2 — 30 — — — — — — — От 315 Вт — 1.2Ч 10 5 — — — — — — 4Ч 10 -5 до 400 Вт/м 2 — 3Ч 10 10 — — — — — — 10 мкДж — — 4C 1 4C 1 4C 1 4C 1 4C 1 4Ч 10 -4 — Дж/м 2 — — C 1 C 1 C 1 C 1 C 1 10 4 — От 400 Дж — — 10 -6 10 -6 5С 10 5С 10 — — — до 700 Дж/м 2 — — 5Ч 10 -3 5Ч 10 -3 С 6 С 6 — — — Вт — 1000 — — — — 5Ч 10 -3 5Ч 10 -3 5Ч 10 -3 Вт/м 2 — 5Ч 10 6 — — — — 25** 25** 25** От 700 Дж — — С 4Ч 10 -6 С 4Ч 10 -6 5С 4 С 10 5С 4 С 10 5 С 4 С 10 5С 4 С 10 — до 1050 Дж/м 2 — — 5Ч 10 -3Ч С 4 5Ч 10 -3Ч С 4 С 4 С 6 С 4 С 6 С 4 С 6 С 4 С 6 — Вт — 10 3Ч С 4 — — — — — — 6Ч 10 -4Ч С 4 Вт/м 2 — 5Ч 10 6 С 4 — — — — — — 3.2С 4 От 1050 мДж — — 0.01 0.01 0.01 С 6 С 6 С 6 — до Дж/м 2 — — 0.05 0.05 0.05 5С 6 5С 6 5С 6 — 1400 Вт — 10 4 — — — — — — 3Ч 10 -3 Вт/м 2 — 5Ч 10 7 — — — — — — 16 От 1400 мкДж — — 400 2С 9 2С 9 2С 9 2С 9 — — до 10 5 Дж/м 2 — — 100 С 1 С 1 С 1 С 1 — — Вт — 4Ч 10 5 — — — — — 4Ч 10 -3 4Ч 10 -3 Вт/м 2 — 10 11 — — — — — 10 3 10 3 От 10 5 мДж — — 50 0.5С 1 0.5С 1 0.5С 1 0.5С 1 — — до 10 6 Дж/м 2 — — 100 С 1 С 1 С 1 С 1 — — Вт — 5Ч 10 7 — — — — — 0.5 0.5 Вт/м 2 — 10 11 — — — — — 10 3 10 3 С 1 =5.6Ч 10 3 (D t) 0.25 ; T 1 =10 0.8(l -295) -15 ; C 2 =10 0.2(l -295) ;T 2 =10 1+0.02(l -550) ; C 4 =10 (l -700) /500 ; С 6 =18(D t) 0.75 ; *— Здесь и далее необходимы д войные пределы С 9 =1.1Ч 10 4 (D t) 0.25 ;для класса 3А. С 10 =7Ч 10 -4 (D t) 0.75 ;**— Естественная защитная реакция на излуче ние более 0.25 секунд. 2.3.2. Лазерные излучатели подкласса 3Б К ним относят излучатели средней мощности, непосредственное наблюдени е которых даже невооруженным (без фокусирующей оптической системы) глаз ом опасно для зрения. Однако при соблюдении определенных условий — удал ении глаза более чем на 13 см от рассеивателя и времени воздействия не боле е 10 с — допустимо наблюдение диффузно рассеянного излучения. Поэтому не прерывная мощность таких лазеров не может превышать 0.5 Вт, а энергетическ ая экспозиция — 100 кДж/м 2 . Остальные значе ния ДПИ для лазеров подкласса 3Б приведены в таблице 2.3. Таблица 2.3 ДПИ для лазеров подкласса 3Б Дл ина волны ДПИ l, нм Единица При длительности излучения D t, с измерения < 10 -9 От 10 -9 до 0.25 От 0.25 до 3Ч 10 4 От 200 до 302.5 Дж — 3.8Ч 10 -4 — Вт 3.8Ч 10 -5 — 1.5Ч 10 -3 От 302.5 до 315 Дж — 1.25Ч 10 -5Ч С 2 — Вт 1.25 Ч 10 4Ч С 2 — 5Ч 10 -5Ч С 2 От 315 до 400 Дж — 0.125 — Вт 1.25 Ч 10 8 — 0.5 От 400 до 700* Дж/м 2 — 3.14Ч С 7 и < 10 5 — Вт — — 0.5 Вт/м 2 3.14Ч 10 11 — — От 700 до 1050* Дж/м 2 — 3.14Ч С 4Ч С 7 и < 10 5 — Вт — — 0.5 Вт/м 2 3.14Ч 10 11 — — От 1050 до 1400* Дж/м 2 — 15.7Ч С 7 и < 10 5 — Вт — — 0.5 Вт/м 2 1.57Ч 10 12 — — От 1400 до 10 6 Дж/м 2 — 10 5 — Вт — — 0.5 Вт/м 2 10 14 — — C 2 =10 0.2(l -295) ; C 4 =10 (l -700) /500 ;*— Необходимы двойные пределы для класса 3Б. С 7 =10 5 (D t) 0.33 ; 2.4. Лазерные излучатели класса 4 Это мощные лазерные установки, способные повредить зрен ие и кожные покровы человека не только прямым, но и диффузно рассеянным и злучением. Значения ДПИ в данном случае превышают значения, принятые для подкласса 3Б. Работа с лазерными излучателями класса 4 требует обязатель ного соблюдения соответствующих защитных мер. 2.5. Особенности использования ДПИ при классификации лаз ерных излучателей Лазерные излучатели, генерирующие на двух или более длин ах волн неаддитивно, классифицируют по наибольшему классу опасности дл я каждой из них. В случае попадания генерируемых волн в один поддиапазон ( аддитивные воздействия) поступают аналогично определению МДУ, то есть с умма относительных излучений, нормированных по ДПИ для данной длины вол ны, не должна превышать единицы: (ИS) отн = И отн (l 1 ) + И отн (l 1 ) +... = И отн (l 1 ) / ДПИ(l 1 ) + И отн (l 1 ) / ДПИ(l 2 ) +... < 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 по кровы, то классификацию осуществляют с учетом и этого дополнительного о блучения. Классификация лазерных приборов, излучающих повторяющиеся импульсы, о существляют следующим образом. Последовательно определяют класс опасн ости для: 1. на иболее мощного импульса в серии; 2. средней мощности импульсов в серии, де йствующих якобы как один импульс с длительностью, равной длительности с ерии; 3. наиболее мощного импульса последоват ельности из n импульсов (за время проведения классификации) при мгновенн ой частоте повторения импульсов (определяемой по самому короткому инте рвалу) f>1 Гц. Однако при длительности отдельных импульсов D t<10 мкс значение в клада каждого отдельного импульса уменьшают на значение коэффициента С 5 ; при D t>10 мкс одиночным считают импульс дл ительностью T=D tЧ n и значение его вклада уменьшают в n раз; 4. наиболее мощного эквивалентного импу льса, представляющего собой последовательность (группу) из n<10 импульсов, повторяющихся с квазирегулярными интервалами. При этом энергетическая экспозиция эквивалентного импульса равна полной энергетической экспо зиции группы импульсов, а длительность эквивалентного импульса равна и ли наименьшей длительности импульса в группе (при D t гр <10 мкс) , или сумме длительностей отдельных импульсов в груп пе (при D t гр >10 мкс) . В результате лазерному прибору присваивают наиболее выс окий класс опасности из вычисленных в пунктах 1 — 4. Если при определении ДПИ для эквивалентного импульса требования будут более жесткими, то, сле дуя пунктам 1 — 3, можно немного уменьшить получаемые значения. Причем есл и n>10, то нужно следовать пункту 3. Кроме того, 825-й публикацией МЭК предусмотрен целый ряд дополнительных ор ганизационно-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 представле ний о влиянии лазерного излучения на организм человека разработан и утв ержден ряд нормативных документов, обеспечивающих безопасную эксплуат ацию лазерных изделий. Эти документы устанавливают единую систему обес печения лазерной безопасности. В такую систему входят: технические сред ства снижения опасных и вредных производственных факторов, организаци онные мероприятия, контроль условий труда на лазерных установках. В современной отечественной научно-технической и нормативной литерату ре дано несколько вариантов классификации лазерных изделий. С позиции о беспечения лазерной безопасности их классифицируют по основным физико -техническим параметрам и степени опасности генерируемого излучения. В зависимости от конструкции лазера и конкретных условий его эксплуата ции обслуживающий его персонал может быть подвержен воздействию опасн ых и вредных производственных факторов, перечень которых приведен в ГОС Т 12.1.040-83. Уровни опасных и вредных производственных факторов на рабочем месте не должны превышать значений, установленных по электробезопасности, взры воопасности, шуму, уровням ионизирующего излучения, концентрации токси ческих веществ и др. 3.1. Классы опасности лазерного излучения по СНиП 5804-91 Степень воздействия лазерного излучения на оператора за висит от физико-технических характеристик лазера — плотности мощност и (энергии излучения) , длины волны, времени облучения, длительности и пери одичности импульсов, площади облучаемой поверхности. Биологический эффект лазерного облучения зависит как от вида воздейст вия излучения на ткани организма (тепловое, фотохимическое) , так и от биол огических и физико-химических особенностей самих тканей и органов. Наиболее опасно лазерное излучение с длиной волны: 380ё 1400 нм — для сетчатк и глаза, 180ё 380 нм и свыше 1400 нм — для передних сред глаза, 180ё 10 5 нм (т.е. во всем рассматриваемом диапазоне) — для кожи. Нашими гигиенистами выдвинуты требования, в соответствии с которыми в о снову проектирования, разработки и эксплуатации лазерной техники долж ен быть положен принцип исключения воздействия на человека (кроме лечеб ных целей) лазерного излучения, как прямого, так и зеркально ил диффузно о траженного. В соответствии со СНиП 5804-91 лазерные изделия по степени опасности генерир уемого излучения подразделяют на 4 класса. При этом класс опасности лазе рного изделия определяется классом опасности используемого в нем лазе ра. Классификацию лазеров с точки зрения безопасности проводит предпри ятие-изготовитель путем сравнения выходных характеристик излучения с предельно допустимыми уровнями (ПДУ) при однократном воздействии. Опред еляя принадлежность лазерного изделия к тому или иному классу по степен и опасности лазерного излучения, необходимо учитывать воздействие пря мого или отраженного лазерного пучка на глаза и кожу человека и простран ственные характеристики лазерного излучения (при этом различают колли мированное излучение, то есть заключенное в ограниченном телесном угле, и неколлимированное, то есть рассеянное или диффузно отраженное) . Испол ьзование дополнительных оптических систем не входит в понятие "коллима ция", а оговаривается отдельно. Лазерные изделия с точки зрения техники безопасности классифицируют в основном по степени опасности генерируемого излучения. Установлены сл едующие 4 класса лазеров: 1. к н ему относят полностью безопасные лазеры, выходное излучение которых не представляет опасности для глаз и кожи человека; 2. к нему относят лазеры, выходное излуче ние которых представляет опасность при облучении кожи или глаз человек а коллимированным пучком. В то же время диффузно отраженное излучение ла зеров этого класса безопасно как для кожи, так и для глаз; к нему относят л азерные устройства, работающие в видимой области спектра и выходное изл учение которых представляет опасность при облучении как глаз (коллимир ованным и диффузно отраженным излучением на расстоянии менее 10 см от отр ажающей поверхности) , так и кожи (только коллимированным пучком) ; наиболе е опасный — к нему относят лазерные устройства, даже диффузно отраженно е излучение которых представляет опасность для глаз и кожи на расстояни и менее 10 см. При определении класса опасности лазерного излучения уч итываются три спектральных диапазона. Таблица 3.1 Кл асс опасности 180< l Ј 380 380< l Ј 1400 1400< l Ј 10 5 лазерного Диапазон излучения I II III 1 + + + 2 + + + 3 — + — 4 + + + 3.2. Гигиеническое нормирование лазер ного излучения В соответствии со СНиП 5804-91 регламентируют ПДУ для каждого режима работы лазера и его спектрального диапазона. Нормируемыми парам етрами с точки зрения опасности лазерного излучения являются энергия W и мощность P излучения, прошедшего ограничивающую апертуру диаметрами d а =1.1 мм (в спектральных диапазонах I и II) и d а =7 мм (в диапазоне II) ; энергетическая экспозици я H и облученность E, усредненные по ограничивающей апертуре: H=W/S a ; E=P/S a (3.1) где S a — площадь ограничивающей апертуры. Угловой размер l протяженного источника излучения определяется по форм уле (3.2) где S 0 — площадь источника, l — расстояние от точки наблюдения до ист очника, Q — угол между нормалью к поверхности источника и направлением в изирования. В случае протяженного источника излучения вводят дополнительный коэфф ициент Ві 1 для всего диапазона возможных интервалов облучения при l >l пред — углового размере точечного источник а. ПДУ лазерного излучения устанавливают для двух условий — однократног о и хронического облучения. Под хроническим понимают "систематически по вторяющееся воздействие, которому подвергаются люди, профессионально связанные с лазерным излучением". ПДУ при этом определяют как: 1. ур овни лазерного излучения, при которых "существует незначительная вероя тность возникновения обратимых отклонений в организме" человека; 2. уровни излучения, которые "при работе у становленной продолжительности в течение всего трудового стажа не при водят к травме (повреждению) , заболеванию или отклонению в состоянии здо ровья как самого работающего, так и последующих его поколений". ПДУ хронического воздействия рассчитывают путем уменьш ения в 5ё 10 раз ПДУ однократного воздействия. ПДУ при одновременном воздействии излучений с разными длинами волн уст анавливают так: для кожи и передних сред глаза — в спектральных диапазо нах I и III (длина волн 18010 2 E ПДУ =5Ч 10 2 500< l Ј 900 10 -10< tЈ 3 H ПДУ = 3< tЈ 10 2 E ПДУ = t>10 2 E ПДУ =5Ч 10 2 900< l Ј 1400 10 -10< tЈ 1 H ПДУ = 1< tЈ 10 2 E ПДУ = t>10 2 E ПДУ =5Ч 10 2 Примечания: 1. Ограничивающая апертура = 1.1Ч 10 -3 м. 2. W пду =10 -6 H пду ; P пду =10 -6 Eпду. 3.2.4. ПДУ лазерного излучения в диапазоне 140010 2 E ПДУ =5Ч 10 2 1800< l Ј 2500 10 -10< tЈ 3 H ПДУ = 3< tЈ 10 2 E ПДУ = t>10 2 E ПДУ =5Ч 10 2 250< l Ј 10 5 10 -10< tЈ 10 -1 H ПДУ = 10 -1< t Ј 1 H ПДУ = 1< tЈ 10 2 E ПДУ = t>10 2 E ПДУ =5Ч 10 2 Примечания: 1. Ограничивающая апертура = 1.1Ч 10 -3 м. 2. W пду =10 -6 H пду ; P пду =10 -6 Eпду. 3.2.5. Определение класса лазерного изделия по степени опасности излучения , генерируемого лазером Для определения класса опасности лазера (и лазерного изделия в целом) пр едельно допустимые уровни излучения для глаз и кожи человека в зависимо сти от режима генерации и спектрального диапазона излучения сопоставл яют с ограничениями по классам, данными в таблице 3.9. Таблица 3.9 Соотношения для определения классов по степени опасности ген ерируемого излучения Длина волны l, нм Класс опасности Режим генерации излучения Оди ночные импульсы Серии импульсов Непрерывное излучение 180p Ч 10 -2Ч H пду (t и ) W i c (t и ) >p Ч 10 -2Ч H пду (t и ) P(t) >p Ч 10 -2Ч E пду (t и ) * 4 (t и ) >p Ч 10 -2Ч HS пдуЧ (3Ч 10 4 ) (t и ) >p Ч 10 -2Ч HS пдуЧ (3Ч 10 4 ) (t i ) t i >p Ч 10 -2 Ч HS пдуЧ (3 Ч 10 4 ) 380p Ч 10 4Ч W пду (t и ) *** W с (t) >p Ч 10 4Ч W с пду (t) *** P(t) >p Ч 10 4Ч P пду (t) * *** 750p Ч 10 -2Ч H пду (t и ) *** W с (t) >p Ч 10 -2Ч H с пду (t) *** P(t) >p Ч 10 -2Ч E пду (t) * *** 1400p Ч 10 -2Ч H пду (t и ) W с (t) >p Ч 10 -2Ч H с пду (t) P(t) >p Ч 10 -2Ч E пду (t) * * Длительность воздействия непрерывного излучения в диапазон ах 180