Министерство образования Российской Федерации

Хабаровский государственный технический университет

Реферат

По курсу: « Безопасность жизнедеятельности »

Тема: « Лазерная безопасность »

Уникальные свойства лазерного излучения, к которым относятся: монохроматичность, непосредственно связанная с высокой степенью когерентности, мощность (энергия) и направленность, непрерывно расширяют сферу его использования. В зависимости от того, какие свойства лазерного излучения используются для достижения поставленной цели, можно условно выделить три направления его применения. Первое направление предусматривает использование энергетических характеристик излучения, благодаря которым излучение вызывает нагрев облучаемого материала и в необходимых случаях приводит к изменению его агрегатного состояния. Второе направление предусматривает использование таких свойств излучения, как пространственная и временная когерентность, монохроматичность и стабильность частоты. Третье направление предусматривает использование направленности излучения. По мере развития лазерной техники и технологии наблюдается тенденция увеличения энергетических и расширение частотных характеристик лазерного излучения. Цель использования лазера (назначение) определяет выбор основных технических характеристик лазера и требования к его конструкции.

При работе с лазерной техникой на обслуживающий персонал может воздействовать комплекс опасных и вредных производственных факторов. Количественные и качественные характеристики неблагоприятных производственных факторов зависят от физико-химических свойств обрабатываемого материала и пространственно-энергетических характеристик лазерного излучения.

Опасные и вредные производственные факторы, определяющие условия труда операторов лазерных установок, условно разделяют на первичные и вторичные. К первичным относят факторы, источником образования которых является непосредственно лазерная установка, к вторичным -- факторы, образующиеся при воздействии лазерного излучения на обрабатываемый материал.

При эксплуатации и разработке лазерных изделий необходимо учитывать также возможность взрывов и пожаров при попадании лазерного излучения на горючие материалы.

Для лазерных технологических установок наиболее значимыми из неблагоприятных производственных факторов являются отраженное лазерное излучение, импульсный шум и загрязнение воздуха вредными веществами, образующимися при нагревании и разрушении (испарении) обрабатываемого материала.

Шум лазерных установок имеет широкий частотный спектр; эквивалентный уровень звука лазерных установок на 15...20 дБА ниже уровня звука в импульсе; уровни звукового давления в отдельных импульсах длительностью порядка миллисекунды могут достигать 100...120 дБ. Основное количество вредных веществ поступает в воздух рабочей зоны в виде аэрозольных частиц с аэродинамическим диаметром меньше 10 мкм, представляющих наибольшую опасность для органов дыхания.

При проведении ремонтно-профилактических и пусконаладочных работ можно ожидать наличия дополнительных неблагоприятных факторов, характеристики которых зависят от конструктивных особенностей лазерного оборудования.

В табл. 1 приведены основные опасные и вредные производственные факторы, источники их возникновения и нормативно-техническая документация (НТД), регламентирующая воздействие опасного или вредного производственного фактора.

Наибольшую опасность лазерное излучение представляет для глаз и кожи. Вместе с тем лазерное излучение может вызывать в организме человека различные патологические изменения, функциональные расстройства центральной нервной, сердечно-сосудистой и вегетативной систем, а также влиять на различные внутренние органы.

Таблица 1

Опасные и вредные производственные факторы, источники их возникновения и НТД, регламентирующая их воздействие

Основным документом, регламентирующим требования безопасности при эксплуатации лазерных установок, являются "Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров" № 5804--91 (СанПиН-лазер). Этот документ устанавливает:

* 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.

Предельно допустимые уровни (ПДУ) лазерного излучения установлены для двух условий облучения - однократного и хронического в трех диапазонах длин волн: I - от 180 до 380 нм; II -св. 380 до 1400 нм; III - св. 1400 до 10⁵.

Нормируемыми параметрами лазерного излучения являются энергетическая экспозиция Н и облученности Е, усредненные по ограничивающей апертуре.

Для определения предельно допустимых уровней энергетической экспозиции Н_ПДУ и облученности Е_ПДУ при воздействии лазерного излучения на кожу усреднение производится по ограничивающей апертуре диаметром 1,1 х10^-3 м (площадь апертуры S_а = 10^-6 м²).

Для определения предельно допустимых уровней Н_ПДУ и Е_ПДУ при воздействии на глаза лазерного излучения в диапазонах I и III усреднение производится по ограничивающей апертуре диаметром 1,1х10^-3 м, а в диапазоне II -- по апертуре диаметром 7х10^-7 м.

Наряду с энергетической экспозицией и облученностью нормируемыми параметрами являются также энергия W и мощность P излучения, прошедшего через указанные ограничивающие апертуры.

Н_ПДУ = W_ПДУ / S_а, E_ПДУ = P_ПДУ / S_а

где: W_ПДУ и Р_ПДУ - предельно допустимые уровни соответственно энергии и мощности.

Параметры Н_ПДУ, E_ПДУ и W_ПДУ, Р_ПДУ могут использоваться каждый в отдельности в соответствии с решаемой задачей.

Лазерное излучение с длиной волны 380...1400 нм наибольшую опасность представляет для сетчатой оболочки глаза, а излучение с длиной волны 180...380 нм и св. 1400 нм - для передних сред глаза. Повреждение кожи может быть вызвано лазерным излучением любой длины волны рассматриваемого спектрального диапазона (180...10⁵ нм).

В СанПиН-лазер приведены соотношения для определения ПДУ при однократном воздействии на глаза и кожу одиночных импульсов коллимированного или диффузного лазерного излучения, а также поправки для учета хронического воздействия повторяющихся импульсов и углового размера источников диффузного излучения.

Инструментом, позволяющим определять основные направления работы по нормализации условий труда операторов лазерных установок, является классификация лазеров по степени опасности генерируемого ими излучения. Определение класса опасности основано на учете его выходной энергии (мощности) и предельно допустимых уровней при однократном воздействии генерируемого излучения. Лазеры по степени опасности подразделяют на четыре класса.

К лазерам I класса относят полностью безопасные лазеры, т.е. такие лазеры, выходное (коллимированное) излучение которых не представляет опасности при облучении глаз и кожи.

Лазеры II класса - это лазеры, выходное излучение которых представляет опасность при облучении глаз или кожи человека коллимированным пучком (опасность при облучении кожи существует только в I и III спектральных диапазонах). Диффузно отраженное излучение безопасно как для кожи, так и для глаз во всех спектральных диапазонах.

К лазерам III класса относят такие лазеры, выходное излучение которых представляет опасность при облучении глаз не только коллимированным, но и диффузно отраженным излучением на расстоянии 10 см от отражающей поверхности и (или) при облучении кожи коллимированным излучением. Диффузно отраженное излучение не представляет опасности для кожи. К этому классу относят лазеры, генерирующие излучение в спектральном диапазоне II.

Лазеры IV класса включают такие лазеры, диффузно отраженное излучение которых, представляет опасность для глаз и кожи на расстоянии 10 см от отражающей поверхности.

Лазеры классифицирует предприятие-изготовитель по выходным характеристикам излучения расчетным методом.

Класс опасности лазерного изделия определяется классом используемого в нем лазера.

В табл. 2 показана ориентировочная связь наличия опасных и вредных факторов, сопутствующих работе лазерных изделий, с классом лазера в соответствии с ГОСТ 12.1.040-83.

Таблица 2

Опасные и вредные производственные факторы, ожидаемые при эксплуатации лазеров различных классов

Лазеры и лазерные изделия любого класса должны иметь маркировку в соответствии с требованиями СанПиН-лазер.

Безопасность на рабочих местах при эксплуатации лазерных изделий должна обеспечиваться конструкцией изделия. В пределах рабочей зоны уровни воздействия лазерного излучения и других неблагоприятных производственных факторов не должны превышать значений, установленных действующими нормативными документами.

При изменении потребителями технических параметров лазерного изделия, влияющих на характер его работы или выполняемые им функции, лицо или организация, осуществляющие эти изменения, несут ответственность за проведение повторной классификации и изменение надписей на лазерном изделии.

Лазерные изделия 111--IV классов до начала их эксплуатации должны быть приняты комиссией, назначенной администрацией учреждения, с обязательным включением в ее состав представителей санитарного надзора. Комиссии должна быть представлена следующая документация:

* паспорт на лазерное изделие;

* инструкция по эксплуатации и технике безопасности;

* утвержденный план размещения лазерных изделий;

* санитарный паспорт.

В паспорте (формуляре) на лазерное изделие должно быть указано;

* длина волны излучения;

* выходная мощность (энергия);

* длительность импульса;

* частота следования импульсов;

* длительность серии импульсов;

* начальный диаметр пучка излучения по уровню ехр(-2);

* расходимость пучка излучения по уровню ехр(-2);

* класс опасности лазера;

* максимальный уровень излучения в рабочей зоне;

* безопасные расстояния (граница лазерно-опасной зоны);

* используемые средства защиты;

* сопутствующие опасные и вредные факторы.

Дозиметрический контроль (дозиметрия) лазерного излучения должен оценивать те характеристики излучения, которые определяют его способность вызывать неблагоприятные биологические эффекты на основе сопоставления их с нормируемыми величинами.

Различают две формы дозиметрического контроля: предупредительный (оперативный) и индивидуальный.

Предупредительный дозиметрический контроль заключается в определении максимальных уровней энергетических параметров лазерного излучения на границе рабочей зоны.

Рисунок 1 Типовая схема лазерной установки

На рис. 1 показана типовая схема лазерной установки. Максимальный уровень энергетической экспозиции (Дж/см²) отраженного от мишени лазерного излучения на границе рабочей зоны можно оценить по формуле:

где W_И - энергия импульса излучения, Дж; L - кратчайшее расстояние от мишени до границы рабочей зоны, см.

Индивидуальный дозиметрический контроль заключается в измерении уровней энергетических параметров излучения, воздействующего на глаза (кожу) конкретного работающего в течение рабочего дня.

Предупредительный контроль проводится в соответствии с регламентом, утвержденным администрацией предприятия, но не реже одного раза в год в порядке текущего санитарного надзора, а также в следующих случаях:

* при приемке в эксплуатацию новых лазерных изделий II--IV классов;

* при внесении изменений в конструкцию действующих лазерных изделий;

* при изменении конструкции средств коллективной защиты;

* при проведении экспериментальных и наладочных работ;

* при аттестации рабочих мест;

* при организации новых рабочих мест.

Предупредительный дозиметрический контроль проводят при работе лазера в режиме максимальной отдачи мощности (энергии), определенной в паспорте на изделие и конкретными условиями эксплуатации.

Индивидуальный дозиметрический контроль проводят при работе на открытых лазерных установках (экспериментальные стенды), а также в тех случаях, когда не исключено случайное воздействие лазерного излучения на глаза или кожу.

Для количественной оценки степени опасности воздействия излучения используют коэффициент ), равный отношению энергетической экспозиции Н (облученности Е) к соответствующему значению ПДУ.

Методы измерений параметров лазерного излучения в диапазоне длин волн 0,25...12,0 мкм в заданной точке пространства с целью определения степени опасности излучения для организма человека установлены ГОСТ 12.1.03-81.

Таким образом, задача дозиметрии сводится к определению максимального значения степени опасности излучения и на этой основе выбору методов и средств обеспечения безопасных условий труда. Защиту от лазерного излучения осуществляют техническими, организационными и лечебно-профилактическими методами и средствами, приведенными в табл. 3 и 4.

Таблица 3

Методы защиты от лазерного излучения

Таблица 4

Средства защиты от лазерного излучения

Снижение степени опасности воздействия лазерного излучения в зависимости от длины волны излучения осуществляют "ослабителями излучения", "временем" и "расстоянием".

Уменьшение уровня излучения с помощью ослабителей (светофильтров) можно принять при работе с излучением любого спектрального диапазона. В этом случае степень опасности излучения определяется по формуле

,

где -- степень опасности излучения при отсутствии ослабителя; -- оптическая плотность светофильтра.

Средства защиты должны снижать уровни лазерного излучения, действующего на человека, до величин ниже ПДУ. Они не должны уменьшать эффективность технологического процесса и работоспособность человека. Их защитные характеристики должны оставаться неизменными в течение установленного срока эксплуатации. Выбор средства защиты в каждом конкретном случае осуществляется с учетом требований безопасности для данного процесса.

Средства коллективной защиты (СКЗ) должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.4.011--89 и ГОСТ 12.2.049-80.

Средства индивидуальной защиты (СИЗ) применяются при проведении пусконаладочных и ремонтных работ, работ с открытыми лазерными изделиями типа лидара и т.п. Средства индивидуальной защиты должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.4.011-89 и маркироваться в соответствии с ГОСТ 12.4.115--82.

Средства индивидуальной защиты от лазерного излучения включают в себя средства защиты глаз и лица (защитные очки, щитки, насадки), средства защиты рук, специальную одежду.

При выборе СИЗ необходимо учитывать: рабочую длину волны излучения; оптическую плотность светофильтра.

Оптическая плотность светофильтров, применяемых в защитных очках, щитках и насадках, должна удовлетворять требованиям:

или (для диапазона св. 380 до 1400 нм)

где Н_MAX, E_MAX, W_MAX, Р_MAX - максимальные значения энергетических параметров лазерного излучения в рабочей зоне; Н_ПДУ, E_ПДУ, W_ПДУ, Р_ПДУ предельно допустимые уровни энергетических параметров при хроническом облучении.

Защитные лицевые щитки необходимо применять в тех случаях, когда лазерное излучение представляет опасность не только для глаз, но и для кожи лица.

При настройке резонаторов газовых лазеров, работающих в видимой области спектра, для защиты глаз следует применять защитные насадки (ЗН). Защитные насадки могут использоваться самостоятельно или в сочетании с оптическими устройствами, такими как диоптрийная трубка.

Марки материалов, рекомендуемых для использования в средствах защиты в зависимости от типа лазера (длины волны), а также характеристики некоторых СИЗ приведены в табл. 5-9.

Таблица 5

Марки цветных оптических стекол, рекомендуемых к использованию в средствах защиты от диффузного излучения

Таблица 6

Марки цветных органических стекол, рекомендуемых к использованию в средствах защиты от диффузного излучения

Таблица 7

Защитные очки

Таблица 8

Защитный лицевой щиток

Таблица 9

Защитные насадки для настройщиков резонаторов газовых лазеров

Необходимо помнить, что оптическая плотность светофильтра зависит от его толщины. Поэтому сведения, приведенные в табл. 5-9, должны рассматриваться как рекомендации по выбору материала светофильтра. Конкретная толщина светофильтра должна обеспечивать необходимую оптическую плотность.

К персоналу, связанному с эксплуатацией лазерной техники, предъявляются повышенные требования как в части профессионального отбора, так и в части обучения и проверки знаний по охране труда. Персонал, допускаемый к работе с лазерными изделиями, должен пройти предварительный медицинский осмотр, инструктаж и специальное обучение безопасным приемам и методам работы.

Персонал, обслуживающий лазерные изделия, обязан изучить техническую документацию, инструкцию по эксплуатации, ознакомиться со средствами защиты и инструкцией по оказанию первой помощи при несчастных случаях. Особое внимание необходимо уделять защите глаз, так как воздействие лазерного излучения может приводить к необратимым последствиям -- слепоте. Поэтому в случае подозрения или очевидного облучения глаз лазерным излучением следует немедленно обратиться к врачу для специального обследования.

Кроме межотраслевых нормативных документов в настоящее время в ряде отраслей экономики действуют отраслевые стандарты, методические указания и другие нормативные документы, учитывающие специфику конкретных работ. В ряде случаев наблюдается тенденция прямого применения международных стандартов МЭК. Однако при использовании в практической работе международных стандартов и рекомендаций нельзя забывать, что требования безопасности, предъявляемые к лазерным изделиям, определяются классом опасности используемого лазера. Различие в классификациях приводит к различию требований безопасности. Поэтому при внедрении лазерной техники в отечественной промышленности необходимо руководствоваться СанПиН-лазер, а при экспорте лазерной техники -- международными стандартами и рекомендациями.

Следует отметить, что оценка результатов дозиметрического контроля лазерного излучения, классификация лазеров, расчет границы лазерно-опасной зоны, подготовка санитарного паспорта на лазерное изделие требуют выполнения достаточно сложных и трудоемких расчетов. Для выполнения таких расчетов целесообразно использовать ПЭВМ. Существенную помощь в выполнении указанных работ может оказать программа "Инспектор-6", являющаяся самостоятельным Windows приложением.

Список литературы

1. Кириллов А.И., Морсков В.Ф., Устинов Н.Д. Дозиметрия лазерного излучения. М.: Радио и связь. 1983. 192 с.

2. Гигиена труда и профилактика профпатологии при работе с лазерами/В.П. Жохов, АА. Комарова, Л.И. Максимова и др. М.: Медицина. 1981. 308 с.

3. Рахманов Б.Н., Чистов Е.Д. Безопасность при эксплуатации лазерных установок. М.: Машиностроение. 1981. 113 с.

4. Экспертиза проектной и эксплуатационной документации на соответствие требованиям безопасности / Б.Н. Рахманов, Н.В.Сутугин,В.И. Мурковидр. М.: ЦНИИ Электроника. 1988. 52с.

5. Безопасность жизнедеятельности / Журнал 2001 год.