Министерство образования Российской
Федерации

Хабаровский государственный технический университет

Реферат

По курсу: « Безопасность жизнедеятельности »

Тема: «
Лазерная безопасность ».

Выполнил:   ст. гр. ИУС-71

Буренок Н.      

Проверил:    преподаватель

Тупицына Т.В.

Х а б а р о в с к   2001

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-профнлактических 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.

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 заиццы 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.