Меры безопасности при работе с лазерами

Белорусский государственный университет

Физический факультет

 

 

 

 

 

 

 

 

Меры безопасности при работе с лазерами

 

 

 

Подготовила студентка 5 курса 4 группы

Адамович Юлия Юрьевна

 

 

 

 

 

2015

Содержание:

1. Введение………………………………………………………………...…..3
2. Виды опасностей при работе с лазерами…………………………………3
3. Категории лазеров………………………………………………………….3
4. Потенциальная опасность поражения глаз……………………………….5
5. Поражения кожи……………………………………………………………7
6. Поражения электрическим током……………………………………...….8
7. Мероприятия изготовителя лазерной системы по обеспечению ее безопасной эксплуатации……………………………………………….…8
8. Организационные меры по обеспечению безопасности………………...9
9. Список используемой литературы………………………………………10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Введение

В настоящее время использование лазеров в научных лабораториях и промышленных предприятиях стало обычным делом, а применение лазеров в повседневной жизни значительно расширилось. Тем не менее они могут представлять серьезную угрозу при несоблюдении мер безопасности.

2. Виды опасностей  при работе с лазерами

Лазерная технологическая система является источником многих видов опасностей:

• лазерное излучение (прямое, зеркально отраженное, диффузно рассеянное;
• световое излучение от зоны взаимодействия лазерного излучения с обрабатываемым материалом;
• шумы и вибрации, возникающие при работе лазера и вспомогательных подсистем;
• высокое электрическое напряжение в системах питания газового разряда и вспомогательных агрегатов;
• высокочастотные электромагнитные поля (от систем питания газового разряда в некоторых лазерах);
• тепловыделение от нагретых поверхностей оборудования и обработанного лазером изделия;
• запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны продуктами, выделяющимися при лазерной обработке материалов (особенно органических);
• агрессивные и токсичные вещества, используемые в конструкции лазера.

Две главных составляющих опасности при работе с лазерными источниками-это облучение лазерным лучом и поражение током, связанное с высокими напряжениями в самом лазере и в источнике питания.

3.Категории лазеров

Для упрощения процедур обеспечения безопасности в целях предотвращения несчастных случаев была разработана система категорий безопасности лазеров, основанная на установленном пределе допустимого облучения и опыте, приобретенном за годы использования лазеров. Производитель лазера обязан сертифицировать свою лазерную продукцию на соответствие требованиям одной из категорий или классов риска, и соответствующим образом маркировать излучатели.

Класс I — Лазеры этого класса являются безопасными, согласно современным представлениям, при любом возможном излучении, при их конструкции. К маломощным устройствам (0.4 милливатт на длинах волн видимой области спектра), использующими лазеры этого класса, относятся лазерные принтеры, CD-плееры, оборудование для съемки. Более опасные лазеры тоже могут быть включены в класс I, но никакое вредное излучение не должно проникать наружу во время работы устройства или его технического обслуживания (но не обязательно во время сервисного обслуживания или ремонта). Для использования лазеров этого класса не предусмотрено никаких особых мер безопасности.

Класс IA — специальное обозначение лазеров, со специальной областью применения, когда попадание лазерного луча в глаза маловероятно, например лазерные сканеры в супермаркетах. Для них допустима большая, чем для лазеров класса I, мощность (не более 4 милливатт), но предел длительности излучения лазеров класса I не должен превышать 1000 секунд.

Класс II — это маломощные лазеры, генерирующие видимое излучение. Яркость пучка должна быть такой, чтобы предупредить достаточно длительное облучение глаза и возможность повреждения сетчатки. Допустимая мощность излучения этих лазеров не превышает 1 милливатт. Считается, что естественный рефлекс моргания глаз на свет этой яркости должен защитить глаза, но любое намеренное наблюдение в течение длительного времени может нанести вред. К лазерам этого класса относятся демонстрационные лазеры в учебных комнатах, лазерные указки, различные дальномеры.

Класс IIIA — это лазерные устройства с непрерывной генерацией импульсов излучения средней мощности (1–5 милливатт), которые применяются в тех же областях, что и лазеры класса II, включая сканеры и указки. Они считаются безопасными при мгновенном попадании в глаз лазерного излучения (в течение менее 0,25 секунд), но при этом прямое попадание излучения в глаз или наблюдение через увеличительную оптику не допускается.

Класс IIIB — это лазеры средней мощности (непрерывная генерация излучения мощностью 5–500 милливатт). Они небезопасны при прямом попадании в глаз или при зеркальном отражении. Специальные меры предосторожности описаны в стандартах безопасности для этого класса лазеров. Примерами этого типа лазеров являются спектральные приборы, конфокальные микроскопы, устройства для лазерных шоу.

Класс IV — это лазеры высокой мощности которые требуют строжайшего контроля за соблюдением мер безопасности при их использовании. Как прямой, так и диффузно-рассеянный лучи этого лазера являются опасными для глаз и кожи и могут вызвать возгорание материала, на который они падают (зависит от материала). Большинство повреждений глаз вызвано отраженным светом лазеров класса IV, поэтому все отражающие поверхности должны быть убраны с пути луча, и необходимо носить в течении всего времени работы с этими лазерами соответствующие защитные очки. Лазеры этой категории применяются в хирургии, при выполнении операций резания, сверления, микрообработки и сварки.

Ткани и органы, которые обычно подвержены лазерному облучению это глаза и кожа.

4. Потенциальная опасность поражения глаз

Основная опасность, которую лазеры представляют для человеческого глаза, следует из того, что глаз сам по себе является высокоточным и эффективным фокусирующим оптическим устройством для света в определенном диапазоне. Главной опасностью, исходящей от «открытых» лазеров, является возможность попадания в глаза рассеянных горизонтальных лучей на высоте стола, лучей, отраженных от плоскости стола, от оптических компонентов и внешних отражающих поверхностей, таких как ременные пряжки, часы, драгоценности и любые другие отражающие поверхности в помещении. Попадание на долю секунды даже малой дозы отраженного излучения может быть достаточным для повреждения глаз и временной потери зрения.

Вероятность повреждения различных структур глаза лазерным излучением зависит от типа этих структур. Будет ли повреждена роговица, хрусталик, или сетчатка зависит от характеристик поглощения различных глазных тканей, а также длины волны и интенсивности лазерного излучения. Длина волны излучения, попадающего на сетчатку, внутреннюю поверхность глаза, определяется суммарными характеристиками пропускания глаза. На рисунке представлена зависимость пропускания глаза от длины волны излучения в соответствующем спектральном диапазоне. Сетчатка, хрусталик и стекловидное тело глаза пропускают электромагнитное излучение в диапазоне приблизительно от 400 до 1400 нанометров, называемом диапазоном глазной фокусировки. Свет этого диапазона фокусируется на сетчатке — чувствительной поверхности, откуда сигналы поступают в мозг по зрительному нерву. При взгляде прямо на точечный источник света (что именно и происходит при прямом попадании в глаза коллимированного пучка лазерных лучей), на сетчатке формируется фокусное пятно малой площади, с высокой плотностью энергии, что с большой вероятностью приводит к повреждению глаза.

Кажущаяся малая мощность лазеров может быть очень обманчива, учитывая опасную степень концентрации энергии излучения при фокусировке лучей пучка. В случае прямого попадания в глаза лазерного пучка мощностью 1 милливатт облученность сетчатки составляет 100 ватт на квадратный сантиметр. Для сравнения, плотность потока солнечных лучей, если смотреть прямо на солнце, равняется 10 ваттам на квадратный сантиметр.

Повреждения сетчатки обычно больше первоначального фокусного пятна благодаря вторичным термическим и акустическим эффектам; и в зависимости от расположения, даже совсем маленькое повреждение сетчатки может привести к значительному ухудшению зрения.

Диапазон длин волн, достигающих сетчатки глаза, охватывает весь видимый спектр, а также ближнюю ИК-область спектра. Поскольку сетчатка не чувствительна к излучению вне видимого спектра, то при облучении ее ближними инфракрасными волнами, в глазу не возникает никаких ощущений, что делает лазеры, работающие в этом диапазоне гораздо более опасными для глаз. Будучи невидимым, луч, тем не менее, фокусируется на сетчатке и может привести к серьезным проблемам со зрением. Излучение импульсных лазеров обладает высокой интенсивностью, и при фокусировке на сетчатке может вызывать резкое кровоизлияние. Пораженные области сетчатки не заживают и, как правило, не восстанавливаются.

Благодаря другим компонентам глаза, главным образом роговице и хрусталику, поглощаемое сетчаткой излучение ограничено диапазоном глазной фокусировки. В процессе поглощения вред наносится и самим поглощающим структурам. Но страдает при этом только ткань, поглощающая излучение, и ткани, непосредственно примыкающие к ней. В большинстве примеров облучения на длинах волн вне диапазона от 400 до 1400 нанометров, последствия были непродолжительными. Роговица ведет себя подобно коже, в том смысле, что она постоянно обновляется, и только весьма серьезные повреждения, приводящие к рубцам, могут повлиять на эффективность зрения. Наиболее сильное поражение роговицы вызывает излучение дальнего ИК и УФ спектра.

5. Поражения кожи

Поражения кожи, вызванные воздействием лазерного излучения, обычно считаются менее важными по сравнению с возможностью поражения глаз. Являясь органом тела с самой большой поверхностью, кожа больше всего подвержена риску облучения, но, в то же самое время, она эффективно защищает от него большинство остальных органов (за исключением глаз). Важно иметь в виду, что многие лазеры предназначены для обработки материалов (например, резание или сверление), которые гораздо прочнее кожи. Руки и голова — это те части тела, которые чаще всего подвергаются случайному облучению лазерным пучком при юстировке и других действиях с аппаратурой; и пучок достаточной интенсивности может вызвать тепловые ожоги, повреждения фотохимической и ударной (акустической) природы.

Наибольшие повреждения кожи возникают из-за высокой плотности излучения лазерного пучка, а его длина волны в некоторой степени определяет глубину проникновения и характер повреждения. Наибольшей глубиной проникновения обладают волны в диапазоне 300–3000 нанометров, достигая максимума в инфракрасном спектре на длине 1000 нанометров. При работе с потенциально опасными для кожи лазерами должны быть приняты соответствующие меры предосторожности. Во многих случаях процедуры юстировки можно выполнить, используя лазеры меньшей мощности, чем требуется при проведении самих исследований.

6. Поражения электрическим током

Опасности поражения электрическим током, связанные с электрическими компонентами лазеров и источниками питания, одинаковы почти для всех типов лазеров. Все лазеры основных функциональных категорий (газовые, твердотельные, лазеры на красителях, полупроводниковые), за исключением полупроводниковых, требуют высокого напряжения и, часто, использования большого тока для генерации лазерного луча. Различие заключается только в месте приложения высокого напряжения — непосредственно к резонатору самого лазера, к лампе накачки или лазеру накачки. Особенно опасными являются лазеры, сохраняющие высокое напряжение в конденсаторах или других компонентах уже после выключения. Это особенно характерно для импульсных лазеров, о чем нельзя забывать, когда по каким-либо причинам необходимо снять их корпус. Всегда надо помнить, что существует опасность удара током, если в точности не установлено обратное.

7. Мероприятия изготовителя лазерной системы по обеспечению ее безопасной эксплуатации

• Лазерная технологическая система должна быть снабжена защитной кабиной либо защитными ограждениями, экранами, лучепроводами и блокировками
• Блокировки должны приводить к следующим автоматическим действиям после открывания дверей кабины (или ограждения):

1. отключение лазерного излучения путем прекращения подачи электропитания газоразрядной камеры и преграждения распространению излучения вводом ловушки;
2. остановка движения лазерной головки и координатного стола;
3. прекращение подачи технологического газа.

• Лазерная система должна быть снабжена вытяжными устройствами для отвода аэрозолей, паров и газов, образующихся в рабочей зоне.

• Во всех разделах технической документации на лазерную систему должны особо отмечаться указания о соблюдении процедур при наладке, ремонте и эксплуатации, имеющих особо важное значение для обеспечения безопасности.
• Лазерная система должна быть снабжена табличками, предупреждающими о лазерной и электрической опасности, о наличии невидимого лазерного излучения, о расположении выходного отверстия лазерного излучения, и табличками информирующими о классе лазера.

 

 

8. Организационные меры по обеспечению безопасности