Лазерное излучение

 

    Мощность  лазеров каждого класса представлена в итоговой таблице 2. 

     Таблица 2. Мощность лазеров

 

      Кроме обычных требований безопасности при  работе и техническом обслуживании оборудования, использующего лазеры, в некоторых странах существуют правительственные (национальные) правила безопасности и нормативы. Эти нормативы предписывают определенную систему предупреждения персонала о возможной опасности, систему знаков и профессионального инструктажа, определенные правила работы и прочее.

     Кроме того, такие правила требуют, чтобы  представители обслуживающей организации  знали о мерах безопасной работы с лазерами. Меры безопасности включают наличие предупреждающих знаков, меры защиты и обучение технике безопасности при работе с лазерами. Такие правила требуют наличия предупреждающих знаков и надписей на самом оборудовании, представляющем определенную опасность. Предупреждающие знаки должны быть продублированы и в технической документации, описывающей процедуры ремонта и настройки лазерных систем.

     В иностранных руководствах по работе с лазерными устройствами сервисным  инженерам рекомендуется придерживаться следующих правил и положений.

     1. Проводить техническое обслуживание  оборудования, содержащего лазерную систему должны только специалисты, прошедшие обучение по курсу техники безопасности при работе с лазерами.

     2. Ремонт и регулировка лазерной  системы должны производиться  строго в соответствии с процедурами,  приведенными в документации  и в руководстве по обслуживанию.

     3. При работе сервисный инженер  не должен отключать различные  блокировки и защиты, предусмотренные  конструкцией аппарата.

     4. Сервисный инженер при работе  не должен пользоваться зеркалами,  оптическими приборами и инструментами  с отражающей поверхностью.

     5. Желательно все работы по ремонту  (или их большую часть) осуществлять  при выключенном питании аппарата.

     6. Никто не должен смотреть прямо  в лазерный луч или на предмет,  его отражающий.

     7. Сервисный инженер не должен  допускать выхода луча лазера из ремонтируемого устройства.

     8. Сервисный инженер должен быть  уверен, что никто не смотрит  прямо в лазерный луч. 

     9. Если представитель обслуживающей  организации узнает, что кто-либо  мог получить облучение лазером  (прямым лучом или отраженным), то он должен незамедлительно проинформировать об этом руководство обслуживающей организации. При этом руководитель организации должен будет составить протокол происшествия, в котором будут отражены все детали подобного ЧП.

     При проектировании и производстве лазерных принтеров, относящихся к классу лазерной безопасности I, но, в то же самое время, содержащих лазеры класса IIIB, производителями должны соблюдаться определенные правила, которые позволят сервисным службам обеспечить максимально безопасную работу.

     1. Мощность лазера должна быть  насколько это возможно малой,  естественно при соблюдении функциональности  системы. 

     2. Во время работы, т.е. и до  и после снятия крышек, дающих  доступ к лазерному лучу, должны  быть видны соответствующие предупреждающие знаки.

     3. Все предупреждающие знаки должны  быть продублированы в соответствующих  разделах сервисной документации.

     4. Процедуры технического обслуживания  не должны содержать требования  смотреть на лазерный луч. 

     5. Процедуры технического обслуживания не должны содержать требования выполнить такие действия, в результате которых лазерный луч может выйти за пределы устройства.

     6. В документации по техническому  обслуживанию должно содержаться  следующее предупреждение: «Применение  иных процедур управления и регулировки, чем те, которые указаны в данном руководстве, может привести к опасному облучению».

     7. Если при выполнении процедур  регулировки мощность лазера  может быть изменена, лазерная  система должна классифицироваться  для наихудшего варианта установки регулировок. Например, если лазер в принтере настроили так, что он имеет выходную мощность 0.9 мВт (что соответствует классу II), но с помощью переменных резисторов его мощность можно довести до 2 мВт (что соответствует классу III), то в описании лазерной системы должен быть указан класс безопасности III.

     8. На регулировочных элементах,  позволяющих изменять мощность  лазера, должно быть указано направление  увеличения мощности.

     9. Снятие блока лазера не должно  приводить к прямому выходу  луча из блока. Этикетки с сообщениями об опасности облучения лазером являются одним из методов защиты. На системах, содержащих лазер, должны размещаться знаки.

     Предупреждающий знак «DANGER» (Опасно) красного цвета  указывает на то, что лазерный луч  может повредить зрение при попадании его в глаз непосредственно, через оптические приборы или при отражении. Предупреждающий знак «CAUTION» (Предостережение) желтого цвета указывает, что при попадании лазерного луча в глаза немедленное закрывание глаз защитит от повреждения зрения.¹⁶

     Большинство лазерных систем имеет возможность  регулировки выходной мощности лазера. При этом регулировочные элементы (обычно переменные резисторы) размещают таким  образом, чтобы регулировки можно  было проводить без снятия крышек блока лазера. Этим также пытаются достигнуть большей защиты сервисного инженера при проведении работ по техническому обслуживанию.

      4.2 Средства защиты глаз от лазерного излучения

 

     Глаза человека - это орган чувств, динамический диапазон которого -106:1. Наши глаза хорошо приспособлены для восприятия видимого света с длинами волн в диапазоне 380-750 нм. Именно цвета, соответствующие этому спектральному диапазону, характерны для окружающей нас природы. Но в природе на Земле нет источников, способных обеспечить такую интенсивность света, какую создают современные лазеры.

      Даже  при относительно малой мощности лазерное излучение может повредить  сетчатку глаза - причем независимо от того, является это излучение видимым  или нет. Лазерное излучение высокой  мощности может прожечь одежду и  повредить кожный покров, может вызвать глубокие ожоги, которые причиняют сильную боль, долго не заживают и оставляют после себя уродливые шрамы.

      Вопрос  безопасности лазеров стал активно  обсуждаться с первых дней их практического  использования. Стандарты лазерной безопасности были впервые приняты в начале 1970-х годов. В них была включена система классификации источников лазерного излучения по степени их опасности, эта система осталась практически той же самой до наших дней. Тип защиты, которая требуется при работе с лазерным излучением, зависит от класса лазера.

      Сегодняшняя система стандартов, определяющая и  классификацию лазерных источников, и требуемые меры безопасности при  работе с такими источниками, поддерживается Международной электротехнической комиссией (МЭК, английская аббревиатура - IЕС) - неправительственной и некоммерческой международной организацией, которая разрабатывает и публикует стандарты для всех видов электротехнического и электронного оборудования.

      Мощные  лазеры - типа тех, которые используются в промышленности или научных лабораториях - всегда имеют несколько уровней защиты, предотвращающих попадание опасного высокоинтенсивного лазерного излучения на его пользователя.¹⁷

      В частности, когда работают с технологическим  лазером, мощность которого соответствует классу 4, излучатель помещают в рабочую кабину, чтобы система в целом могла быть отнесена к классу 1, т.е. стала полностью безопасной. Тем не менее, несчастные случаи происходят, и для их предотвращения обслуживающий персонал в качестве меры предосторожности должен носить защитные очки. Эксперты считают, что специальные очки - это последний рубеж защиты у всех пользователей лазерной техники. Такие очки конструируются в расчете на худший из возможных сценариев попадания лазерного излучения в глаза - по мощности, энергии и возможному уровню ослабления на длинах волн, на которых осуществляется защита. Любое оборудование для защиты от лазерного излучения, продаваемое в странах Европейского Союза, должно отвечать требованиям соответствующих стандартов ЕС.  Для защитных очков это стандарт ЕN 207. Все очки, отвечающие этому стандарту, помечаются маркой «СЕ». 

      

      Рис 1. Защитные очки стандарта ЕN 207

      Стандарт  ЕN 207 определяет минимальную величину оптической плотности для средств  защиты глаз от лазерного воздействия в зависимости от длины волны, а для импульсного излучения - ещё и в зависимости от длительности импульса излучения. Для расчета используются логарифмические уравнения, разные для различных длин волн и типов модуляции излучения. Дизайнеры ориентируются на так называемый «фактор лазерной безопасности» или «число L», которое задает уровень ослабления излучения, который должны обеспечивать защитные очки.

      Следует отметить, что защитные очки, сертифицированные  в ЕС, должны не только удовлетворять  требованиям по оптической плотности, но и обеспечивать некий минимальный уровень защиты при прямом попадании лазерного излучения в глаз, выдерживая это воздействие в течение либо 10 сек., либо 100 последовательных импульсов (в зависимости от схемы модуляции излучения).

      В США для защитных очков действует  стандарт АNSI Z 136, но он предъявляет  требования только по оптической плотности  и не включает в себя обязательность тестирования на продолжительность  защиты при прямом воздействии - как  в стандарте ЕМ 207.

      Линзы защитных очков изготавливаются либо из стекла, либо из поликарбоната. В последнем случае материал насыщается красителями, поглощающими лазерное излучение. Поликарбонатные линзы имеют то преимущество перед стеклянными с поглощающими покрытиями, что не меняют свои защитные свойства при повреждении поверхности, обычные для производственных условий царапины на таких линзах не влияют на степень создаваемой ими защиты. Кроме того, пластиковые очки дешевле, они менее громоздки и более удобны в носке, чем большие очки со стеклянными линзами.

     Поликарбонатные линзы могут иметь высокую  прозрачность в видимом диапазоне, что облегчает работу в них. Однако при высоких интенсивностях излучения, создаваемых лазерами 4-го класса и  выше, требуются стеклянные очки - особенно когда необходимо обеспечить большую оптическую плотность на коротких длинах волн. Очки, защищающие от лазерного излучения, выпускаются для различных спектральных диапазонов и различных уровней мощности излучения, поэтому пользователь должен хорошо знать параметры того излучения, от которого он собирается защищаться.

     Постоянной  проблемой для производителей защитных очков является рост числа длин волн, на которых работают лазеры, появление  перестраиваемых по частоте излучения  лазеров и, соответственно, необходимость обеспечивать защиту глаз на всё большем числе длин волн одним экземпляром защитных очков.

     Очки  должны быть прозрачными в диапазоне 400-700 нм, чтобы тот, кто их носит, мог  видеть сквозь них и работать, но чем больше участков спектра должно быть блокировано, отфильтровано такими очками, тем менее прозрачными и приемлемыми для пользователя они делаются. Пик чувствительности глаза приходится на 530-550 нм, и чем ближе к этому интервалу подходит длина волны, которую нужно перекрыть, тем более темными становятся очки. Способ обойти эту принципиальную трудность ещё не придуман, и потому пользователям, работающим с различными лазерными источниками излучения, приходится запасаться не одними, а целым набором защитных очков, чтобы на любой используемой длине волны обеспечить баланс между надёжной защитой от лазерного излучения и хорошей прозрачностью используемых очков в видимом диапазоне.