Xreferat.com » Рефераты по радиоэлектронике » Лазерная безопасность

Лазерная безопасность

1. Физиологические эффекты при воздействии лазерного излучения на человека.

Непосредственное воздействие на человека оказывает лазерное излучение любой длины волны, однако в связи со спектральными особенностями поражаемых органов и существенно различными предельно допустимыми дозами облучения обычно различают воздействие на глаза и кожные покровы человека.

1.1. Воздействие лазерного излучения на органы зрения

Рисунок 1. Спектральные характеристики глаза:
t1 — относительное пропускание глазной среды;
t2 — произведение пропускания глазной среды на поглощение всеми слоями сетчатки


Основной элемент зрительного аппарата человека — сетчатка глаза — может быть поражена лишь излучением видимого ( от 0.4 мкм ) и ближнего ИК-диапазонов ( до 1.4 мкм ), что объясняется спектральными характеристиками человеческого глаза ( рис. 1 ). При этом хрусталик и глазное яблоко, действуя как дополнительная фокусирующая оптика, существенно повышают концентрацию энергии на сетчатке, что, в свою очередь, на несколько порядков понижает максимально допустимый уровень ( МДУ ) облученности зрачка. Световой диаметр зрачка при расчете МДУ облучения принимают обычно равным 7 мм. Это не всегда соответствует действительности. Например, при большой светлоте ( физиологическая оценка яркости ) фона — из-за световой адаптации, в пожилом возрасте — из-за уменьшения чувствительности световых рецепторов.

1.1.1. МДУ прямого облучения сетчатки

Кроме длины волны l, необходимо учитывать также длительность воздействия светового излучения. При очень коротких импульсах ( когда не успевают сработать механизмы теплопроводности в области сетчатки ) нормируют плотность энергии для видимого излучения ( 0.4<l<0.7 мкм ) при Dt< 2Ч10-5 c МДУ облучения роговицы глаза составляет 5Ч10-3 Дж/м2; для ИК-излучения ( 1.05<l<1.4 мкм ) при 2Ч10-5<Dt<5Ч10-5 с — на порядок больше, то есть 5Ч10-2 Дж/м2. Если длительность импульса превышает 20 мкс для видимого и 20ё50 мкс для ближнего ( до 1.4 мкм ) излучения, то нормируют в первом приближении плотность мощности: для видимого излучения МДУ составляет 18Dt0.75 Вт/м2; для ИК-излучения — почти порядок больше, то есть 90Dt0.75 Вт/м2.

Во всех рассматриваемых далее случаях переходная область спектра — от темно-красного ( l>700 нм ) до полностью невидимого ближнего ИК-излучения ( l<1050 нм ) — характеризуется монотонным повышением МДУ от минимального значения ( для темно-красного излучения ) до максимального ( для полностью невидимого ИК-излучения ) по закону С4=10(l-700)/500.

Приведенные данные по МДУ охватывают область наиболее критических значений параметров облучения зрачка глаза, когда в интервале от 10-9 до 10 с причиной повреждения сетчатки является тепловое действие сфокусированного света при прямом наблюдении лазерного пучка, тогда как сверхкороткие лазерные импульсы вызывают в основном термоакустическое воздействие — протоплазма клеток из-за быстрого разогрева закипает и разрывает оболочку. В этом случае нормируют плотность мощности: для видимого излучения МДУ составляет 5Ч106 Вт/м2, для ИК-излучения — 5Ч107 Вт/м2.

Длительное ( Dt>10 с ) прямое воздействие лазерного излучения на сетчатку приводит в основном к фотохимическим процессам ее разрушения. Чтобы избежать этого (как и в случае сверхкоротких импульсов), нормируют энергетическую освещенность (экспозицию). Для зеленого (l=550 нм) и более коротковолнового (l>400 нм) видимого света МДУ составляет 100 Дж/м2. Что касается "теплых" цветов (550<l<700 нм), то фотохимические процессы начинают играть заметную роль только при больших временных воздействиях лазерного излучения (T2=100.02(l-500)+1 c), и в этом случае МДУ нужно уменьшить в С3 раз (C3=100.015(l-550)).

Сверхдлительное (Dt>103ё104 c) прямое воздействие лазерного излучения характеризуется малым значением МДУ, а именно 0.01 Вт/м2 для сине-зеленого (0.4<l<0.55 мкм) излучения. Более длинноволновое видимое излучение (550<l<700 нм) допускает МДУ=100.015(l-500)+2 Вт/м2. В случае ИК излучения переход от экспозиционного к мощностному ограничению (когда существенную роль играют регенерационные процессы, компенсирующие фотохимическое разрушение) осуществляется при Dt>10 c: для 1.05<l<1.4 мкм МДУ составляет 16 Вт/м2; для l>700 нм (темно-красное излучение) и l<1050 нм (ближнее ИК излучение) монотонно возрастающий МДУ составляет 3.2Ч10(l-700)/500 Вт/м2.

На перечисленные МДУ облучения ориентируются при однократном воздействии на глаз прямого лазерного излучения, фокусируемого хрусталиком в очень незначительное пятно на сетчатке.

При наличии последовательности импульсов не только ни один из них, но и усредненная облученность не должны превышать МДУ. При усреднении воздействия последовательности импульсов с длительностью Dt<10 мкс и частотой повторения f>1 Гц МДУ одиночного импульса должен быть уменьшен в С5 раз:

(1.1)

Если длительность отдельных импульсов Dt в последовательности превышает 10 мкс ( а частота следования f>1 Гц), то для импульса длительностью NDt 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 импульсов, ее приравнивают к одному эквивалентному импульсу. При этом:

  1. если Dt серии меньше 10 мкс, то за длительность эквивалентного импульса принимают длительность самого короткого импульса в серии, а за энергетическое воздействие — суммарное (полное) энергетическое воздействие всей серии;

  2. если Dt серии больше 10 мкс, то за длительность эквивалентного импульса принимают суммарную длительность парциальных импульсов, а за энергетическое воздействие — суммарное энергетическое воздействие всей серии.

Если в серии более 10 импульсов, то МДУ рассчитывают как для одного, якобы непрерывного импульса, охватывающего всю последовательность.

1.1.2. МДУ для наружных покровов глаз человека

Невидимое УФ (0.2<l<0.4 мкм) или ИК излучение (1.4<l<1000 мкм) практически не доходит до сетчатки и потому может повреждать лишь наружные части глаз человека: УФ излучение вызывает фотокератит, средневолновое ИК излучение (1.4<l<3 мкм) — отек, катаракту и ожог роговой оболочки глаза; дальнее ИК излучение (3 мкм<l<1 мм) — ожог роговицы. Поэтому МДУ облучения глаз при УФ и ИК излучении рассматривают здесь, хотя (из-за отсутствия фокусирующего действия хрусталика) численные значения данного МДУ на несколько порядков больше значений, приведенных в подразделе "МДУ прямого облучения сетчатки", и соответствуют МДУ для кожных покровов. К тому же для наружных покровов глаза и кожных покровов МДУ нормируются относительно апертуры диаметром 1 мм (для сетчатки — 7 мм), что еще более снижает требования лучевой безопасности в рассматриваемом случае. Тем не менее эти данные могут оказаться полезными, так как в настоящее время возрастает число коммерческих лазеров, работающих в УФ и ИК диапазонах.

Плотность мощности для сверхкоротких (менее 1 нс) импульсов почти одинакова в обоих диапазонах: 30 ГВт/м2 в УФ области и 100 ГВт/м2 в ИК области (1.4 мкм<l<1 мм).

При больших временах воздействия ситуация наиболее проста для жесткого (200<l<320.5 нм) УФ излучения, где МДУ=30 Дж/м2, вплоть до длительностей облучения 30000 с, то есть свыше 8 часов.

Более сложна система задания МДУ для узкого участка УФ излучения с 302.5<l<315 нм. Для сколько-нибудь длительного воздействия (10<Dt<30000 c) МДУ возрастает на 2.5 порядка по закону С2=10(l-295)/5 Дж/м2. В области импульсных воздействий (1 нс<Dt<10 c) такое быстрое нарастание МДУ имеет место лишь при Dt>T1=10(l-295)/5 c; если Dt1, то МДУ не зависит от длины волны и составляет С1=5600(Dt)0.75 Дж/м2.

МДУ для ближней УФ области (315<l<400 нм) в случае импульсного (1 нс<Dt<10 c) облучения почти не меняется, составляя С1=5600(Dt)0.25 Дж/м2, плавно переходящее в 10 КДж/м2 для времени облучения от 10 до 1000 с; если длительность облучения превышает 1000 с, то нормируют плотность мощности, и МДУ равно 10 Вт/м2.

В ИК области МДУ облучения наружных покровов почти не зависит от длины волны и составляет: для сверхкоротких (Dt<1 нс) импульсов 100 ГВт/м2; для гигантских ( 1 нс<Dt<100 нс) импульсов 100 Дж/м2; для остальных (100 нс<Dt<10 с) импульсов 5600(Dt)0.25 Дж/м2. Плотность мощности при непрерывном облучении (10 с<Dt<30000 c) не должна превышать 1 кВт/м2.

Надо отметить, что такие значения справедливы и для дальней ИК области (0.1<l<1 мм) с той лишь разницей, что МДУ задают здесь в апертуре диаметром 11 мм (а не 1 мм, как для УФ и основного ИК диапазонов).

1.1.3. Представление МДУ облучения как поверхности в координатах l - Dt

В 825-й публикации МЭК полностью, хотя и не всегда с достаточно высокой точностью, определены МДУ облучения роговой оболочки глаза человека прямым (то есть направленным непосредственно из оптической системы, а не рассеянным на каких-либо шероховатых поверхностях) лазерным излучением. Для удобства практического применения эти рекомендации МЭК представлены в виде таблицы 1.1.

В результате, во первых, появляется возможность достаточно просто (хотя и приближенно) определить численные значения МДУ при прямом облучении глаза человека лазерным излучением. При измерении следует лишь помнить следующие рекомендации МЭК по пространственному усреднению облученности: для 0.2<l<0.4 мкм — внутри круга Ж 1 мм; для 0.4<l<1.4 мкм — внутри круга Ж 7 мм (что соответствует зрачку глаза при темновой адаптации); для 1.4<l<100 мкм — внутри круга Ж 1 мм; для 100 мкм<l<1 мм — внутри круга Ж 11 мм.

Во вторых, таблица 1.1 свидетельствует о том, что в разных спектральных поддиапазонах лазерное воздействие частично аддитивно. Эта ситуация относится к двух- и более волновым лазерам, в основном, к лазерным приборам и установкам, в которых используется лазерное излучение разных длин волн. В соответствии с рекомендацией МЭК весь диапазон длин волн лазерного излучения делят на четыре поддиапазона, внутри которых лазерное излучение полностью аддитивно (как для глаз: так и для кожных покровов):

  1. поддиапазон — УФ-С и УФ-В, 200<l<315 нм;

  2. поддиапазон — УФ-А, 315<l<400 нм;

  3. поддиапазон — весь видимый и ИК-А, 0.4<l<1.4 мкм;

  4. поддиапазон — ИК-В и ИК-С, 1.4<l<1000 мкм.

Кроме того, всегда суммируют воздействия облучений 2-го и 4-го поддиапазонов. Аналогичное суммирование проводят и при совместном воздействии на кожные покровы лазерных излучений 2-го и 3-го поддиапазонов.

Естественно, что принимать во внимание эффект аддитивного воздействия имеет смысл лишь при близких к МДУ значениях облучения для каждой из генерируемых длин волн. К сожалению, 825-я публикация МЭК не дает аналитического выражения для определения МДУ аддитивного облучения, а лишь указывает на необходимость особой осторожности, если длительности воздействия существенно различаются (например, совместное действие импульсного и непрерывного излучений). В случае, если длительности импульсов или время экспозиции соизмеримы (имеют один порядок), то полагают, что парциальное (на одной длине волны) облучение пропорционально МДУ для данного излучения, то есть суммарное относительное облучение не должно превышать единицы:

И, наконец, МЭК настоятельно напоминает об опасности любого облучения, в том числе лазерного, подчеркивая, что МДУ является не порогом безопасности, а лишь усредненным значением (определенным на основе многочисленных экспериментов) уровня опасности повреждения органов зрения (и кожного покрова) человека.

Таблица 1.1

МДУ прямого облучения глаз человека

Длина

МДУ

волны

Еди-

Усло-

При длительности излучения Dt, с

l, нм

ница изме-рения

вие

<10-9

От 10-9 до 10-7

От 10-7 до 1.8Ч10-5

От 1.8Ч10-5 до 5Ч10-5

От 5Ч10-5 до 10

От 10 до 103

От 103 до 104

От 104 до 3Ч104

От 200 до

ГВт/м2

30

302.5 (УФ-С)

Дж/м2

30 30 30 30 30 30 30

От 302.5

Дж/м2

При DtЈT1

C1

C1

C1

C1

до 315 (УФ-В)

Дж/м2

При Dt>T1

C2

C2

C2

C2


Дж/м2

C2

C2

C2


ГВт/м2

30

От 315 до 400

Вт/м2

3Ч1010

10 10

(УФ-А)

Дж/м2

C1

C1

C1

C1

104

От 400

Вт/м2

5Ч106

10-2

до 550

Дж/м2

5Ч10-3

5Ч10-3

C6

C6

100 100

От 550 до 700

Дж/м2

При DtЈT2

С6

С6


Дж/м2

При Dt>T2

С3Ч102

С3Ч102


Дж/м2

5Ч10-3

5Ч10-3

С6

С6


Вт/м2

5Ч106

С3Ч10-2

От 700 до

Дж/м2

4Ч10-3

4Ч10-3

С4С6

С4С6

С4С6

1050 (ИК-А)

Вт/м2

4Ч106

3.2С4

3.2С4

От 1050 до

Дж/м2

5Ч10-2

5Ч10-2

5Ч10-2

6

6

1400 (ИК-В)

Вт/м2

5Ч107

16 16

От 1400

Дж/м2

100

С1

С1

С1

до 106 (ИК-С)

Вт/м2

1011

103

103

103

С1=5.6Ч103(Dt)0.25; T1=100.8(l-295)-15;

C2=100.2(l-295); T2=101+0.02(l-550);

C3=100.015(l-550);

C4=10(l-700)/500;

С6=18(Dt)0.75;

1.1.4. МДУ облучения глаз рассеянным лазерным излучением

На практике наиболее вероятно именно рассеянное лазерное облучение. В этом случае важно при определении МДУ облучения перенормировать плотность излучения в диапазоне 0.4<l<1.4 мкм, достигающего сетчатки и поражающего ее. Эта перенормировка связана с тем, что характер и размер поражения сетчатки изменяются в связи с резким увеличением зоны облучения — от 0.01 мм (определяется аберрацией глаза и дифракцией света на его зрачке), то есть угловой размер составляет примерно 1', или 0.0003 рад, до a=0.015ё0.24 рад. Последняя величина (эффективный угол зрения) во многом зависит от длительности облучения и (для коротких импульсов) от длины волны. Все это видно из рисунка 2, где представлена кусочно-линейная аппроксимация a=a(Dt) в двойном логарифмическом масштабе.

Рисунок 2. Предельный угол видения (предполагаемый угол поля зрения):
1 — 0.012 рад;
2 — 0.00885 рад;
3 — 0.00025(Dt)-0.17 (при 1050Јl<1400 нм);
5 — 0.015Ч (Dt)0.21 (при 400Јl<1400 нм);
6 — 0.24 рад.


МДУ облучения глаза протяженным источником с угловым размером aизл>a приведены в таблице 1.2. Напомним, что при измерении энергетической яркости рассеянного (точнее: со значительным углом расходимости) излучения ее усреднение при измерении МДУ следует выполнять по углу a (см. рисунок 2). Кроме того, поскольку глаза устроены так, что не пропускают к сетчатке УФ и ИК излучение с l>1.4 мкм, то в этих диапазонах разница между МДУ, указанным в таблице 1.1, и МДУ, указанным в таблице 1.2, отсутствует.


Таблица 1.2 МДУ облучения глаз человека рассеянным лазерным излучением

Длина волны l, нм

МДУ


Единица измерения

Условие

При длительности экспозиции Dt, с




<10-9

От 10-9 до 10-7

От 10-7 до 10

От 10 до 103

От 103 до 104

От 104 до 3Ч104

От 200

ГВт/м2

30

до 302.5

Дж/м2

30 30 30 30 30

От 302.5 до 315

Дж/м2

При DtЈT1

C1

C1


Дж/м2

При Dt>T1

C2

C2


Дж/м2

C2

C2

C2


ГВт/м2

30

От 315

Вт/м2

3Ч1010

10 10

до 400

Дж/м2

C1

C1

104

От 400

Вт/м2 ср

1011

21

до 550

Дж/м2 ср

С7

С7

2.1Ч105

2.1Ч105

От 550 до 700

Дж/м2 ср

При DtЈT2

8

8


Дж/м2 ср

При Dt>T2

2.1Ч105С3

2.1Ч105С3


Дж/м2 ср

С7

С7


Вт/м2 ср

1011

21С3

От 700

Дж/м2 ср

С4С7

С4С7

4С8

до 1050

кВт/м2ср

С4Ч108

6.4С4

6.4С4

От 1050

Дж/м2 ср

7

7

10С8

до 1400

Вт/м2 ср

5Ч1011

3.2Ч104

3.2Ч104

От 1400

Дж/м2


100

С1

до 106

Вт/м2

1011

103

103

103

С1=5.6Ч103(Dt)0.25; T1=100.8(l-295)-15;

C2=100.2(l-295); T2=101+0.02(l-550);

C3=100.015(l-550);

C4=10(l-700)/500;

С7=105(Dt)0.33;

С8=1.9Ч104(Dt)0.75;


Таблица 1.3МДУ облучения наружных покровов человека

Длина волны l, нм

МДУ


Единица измерения

Условие

При длительности экспозиции Dt, с




<10-9

От 10-9 до 10-7

От 10-7 до 10

От 10 до 103

От 103 до 3Ч104

От 200

Дж/м2

30 30 30 30

до 302.5

ГВт/м2

30

От 302.5

Дж/м2

При DtЈT1

C1

C1

до 315

Дж/м2

При Dt>T1

C2

C2


Дж/м2


Вт/м2

3Ч1010

10-3С3

10-3С2

От 315

Дж/м2

С1

С1

104

до 400

Вт/м2

3Ч1010

10

От 400

Дж/м2

200

С9

до 1400

Вт/м2

2Ч1011

2000 2000

От 1400

Дж/м2

100

С1

до 106

Вт/м2

1011

1000 1000

С1=5.6Ч103(Dt)0.25; T1=100.8(l-295)-15;

C2=100.2(l-295);

С9=1.1Ч104(Dt)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 остается возможность поражения кожных покровов (например, рук при обслуживании лазерной технологической установки). Что касается МДУ лазерного облучения для кожных покровов человека, то их значения, по рекомендации МЭК, отличаются от значений, рассмотренных ранее для глаз, лишь в области видимого и ближнего ИК излучения (l<1.4 мкм). При этом облучение усредняют в пределах круглой апертуры Ж 1 мм для всех длин волн менее 0.1 мм. Облучение в дальней ИК области (0.1<l<1 мм) по-прежнему усредняют в апертуре Ж 11 мм.

Таким образом, при любом лазерном излучении, пользуясь данными таблиц 1.1 — 1.3, можно легко определить МДУ облучения, позволяющий избежать органических повреждений глаз и кожных покровов человека.

Применение того или иного способа обеспечения безопасности человека при лазерном излучении зависит от стадии изготовления или эксплуатации лазерного прибора. На защиту пользователя от лазерного облучения, превышающего МДУ, нацелены рекомендуемые МЭК конструктивные мероприятия, необходимые при изготовлении лазерных приборов. Поскольку эти мероприятия в той или иной степени обязательны для всех изготовителей лазерных приборов, целесообразно рассмотреть их более подробно.

2. Требования к изготовителям лазерных приборов в связи с обеспечением безопасности пользователей

МЭК рекомендует в связи с унификацией требований к конструкциям лазерных приборов разделять эти приборы на четыре класса с точки зрения опасности лазерного излучения для пользователей.

2.1. Лазерные излучатели класса 1

Наиболее безопасными как по своей природе (МДУ облучения никак не может быть превышен), так и по конструктивному исполнению являются лазерные приборы класса 1. В связи с таким двойным подходом допустимые пределы излучения (ДПИ) лазерных приборов класса 1 в спектральной области от 0.4 до 1.4 мкм, для которой возможно как точечное, так и протяженное повреждение сетчатки, характеризуются значениями в двух аспектах — энергетическом (в ваттах или джоулях) и яркостном. Соответствующие значения приведены в таблице 2.1 (кроме УФ излучения, а также ИК излучения от 1.4 мкм)


Таблица 2.1 ДПИ для лазеров класса 1

Длина ДПИ
волны Еди- Усло-

При длительности излучения Dt, с

l, нм

ница изме-рения вие

<10-9

От 10-9 до 10-7

От 10-7 до 1.8Ч10-5

От 1.8Ч10-5 до 5Ч10-5

От 5Ч10-5 до 10

От 10 до 103

От 103 до 104

От 104 до 3Ч104

От 200 мкДж 24 24 24 24 24 24 24
до 302.5 кВт 24
От 302.5 мкДж

При DtЈT1

0.79C1

0.79C1

0.79C1

0.79C1

до 315 мкДж

При Dt>T1

0.79C2

0.79C2

0.79C2

0.79C2


мкДж

0.79C2

0.79C2

0.79C2


кВт 24
От 315 кВт 24

7.9Ч10-9

7.9Ч10-9

до 400 мкДж

0.79C1

0.79C1

0.79C1

0.79C1

7.9Ч103

От 400 Дж

21Ч104

С10

С10

С10

3.9Ч10-3

3.9Ч10-3

до

Дж/м2 ср

С7

С7

С7

С7

2.1Ч105

2.1Ч105

550* Вт 200

3.9Ч10-7


Вт/м2 ср

1011

21
От 550 до 700*

мДж и Дж/м2 ср

При DtЈT2

103С10

103С10


мДж

При Dt>T2

3.9С3

3.9С3


МДж/ м2 ср

10-6С7

10-6С7

10-6С7

10-6С7


мДж и Дж/м2 ср

2Ч10-4

103С10

103С10

2Ч10-4


мкВт 200

0.39Ч 10-6ЧС3


Вт/м2

1011

21С3

От 700 Дж

4Ч10-7

4Ч10-7

С4С10

С4С10

С4С10

до 1050*

Дж/ м2ср

С4С7

С4С7

С4С7

С4С7

4С8


кВт

0.2С4

12С4

12С4


кВт/ м2ср

С4Ч108

6.4С4

6.4С4

От 1050 Дж

2Ч10-6

2Ч10-6

2Ч10-6

10

10

до 1400*

Дж/ м2ср

С7

С7

С7

С7

С7


Вт

2Ч103

6Ч104

6Ч104


Вт/ м2ср

5Ч1011

3.2Ч104

3.2Ч104

От 1400 мкДж 80

0.4С9

0.4С9

0.4С9

до 105

Вт

8Ч104

8Ч10-4

8Ч10-4

8Ч10-4

От 105

Дж

10-2

10-4С1

10-4С1

10-4С1

до 106

Вт

107

0.1 0.1 0.1

С1=5.6Ч103(Dt)0.25; T1=100.8(l-295)-15;

C2=100.2(l-295); T2=101+0.02(l-550);

C3=100.015(l-550);

C4=10(l-700)/500; *— Необходимы двойные пределы для класса 1.

С7=105(Dt)0.33;

С8=1.9Ч104(Dt)0.75;

С9=1.1Ч104(Dt)0.25;

С10=7Ч10-4(Dt)0.75;


2.2. Лазерные излучатели класса 2

Это маломощные лазерные приборы, излучающие только в видимом (0.4<l<0.7 мкм) диапазоне. Их непрерывная мощность ограничена 1 мВт, так как предполагается, что человек обладает естественной реакцией защиты своих глаз от воздействия непрерывного излучения (рефлекс мигания). В случае кратковременных облучений (Dt<0.25 мин) энергетика лазерных излучателей класса 2 не должна превышать соответствующие ДПИ для приборов класса 1.

Таким образом, лазерные излучатели класса 2 не могут нанести вред человеку помимо его желания.

2.3. Лазерные излучатели класса 3

Излучатели этого класса занимают переходное положение между безопасными приборами классов 1, 2 и лазерами класса 4 (которые безусловно требуют принятия мер по защите персонала). В соответствии с этим МЭК рекомендует подразделять лазерные излучатели класса 3 на два подкласса — 3А и 3Б.

2.3.1. Лазерные излучатели подкласса 3А

К ним относят условно безопасные излучатели. Они не способны повредить зрение человека, но при условии неиспользования каких-либо дополнительных оптических приборов для наблюдения прямого лазерного излучения. В соответствии с этим условием мощность видимого излучения непрерывных лазеров подкласса 3А не должна превышать 5 мВт (то есть пятикратного значения ДПИ для класса 2), а облученность — 25 Вт/м2. Допустимая энергетика для других длин волн и длительностей облучения не должна более чем в 5 раз превышать ДПИ для класса 1 (см. таблицу 2.2).

Таблица 2.2

ДПИ для лазеров подкласса 3А

Длина ДПИ
волны Еди- Усло-

При длительности излучения Dt, с

l, нм

ница изме-рения вие

<10-9

От 10-9 до 10-7

От 10-7 до 1.8Ч10-5

От 1.8Ч10-5 до 5Ч10-5

От 5Ч10-5 до 10

От 10 до 103

От 103 до 104

От 104 до 3Ч104

От 200 мДж 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12
до

Дж/м2

30 30 30 30 30 30 30
302.5* МВт 0.12

ГВт/м2

30
От 302.5 мкДж

При DtЈT1

4C1

4C1

4C1

4C1

4C1

до 315 мкДж

При Dt>T1

4C2

4C2

4C2

4C2

4C2


мкДж

4C2

4C2


Дж/м2

При DtЈT1

C1

C1

C1

C1

C1


Дж/м2

При Dt>T1

C2

C2

C2

C2

C2


Дж/м2

C2

C2


МВт 0.12

ГВт/м2

30
От 315 Вт

1.2Ч105

4Ч10-5

до 400

Вт/м2

3Ч1010

10

мкДж

4C1

4C1

4C1

4C1

4C1

4Ч10-4


Дж/м2

C1

C1

C1

C1

C1

104

От 400 Дж

10-6

10-6

10

10

до 700

Дж/м2

5Ч10-3

5Ч10-3

С6

С6


Вт 1000

5Ч10-3

5Ч10-3

5Ч10-3


Вт/м2

5Ч106

25** 25** 25**
От 700 Дж

С4Ч10-6

С4Ч10-6

4С10

4С10

4С10

4С10

до 1050

Дж/м2

5Ч10-3Ч С4

5Ч10-3Ч С4

С4С6

С4С6

С4С6

С4С6


Вт

103ЧС4

6Ч10-4Ч С4


Вт/м2

5Ч106С4

3.2С4

От 1050 мДж 0.01 0.01 0.01

С6

С6

С6

до

Дж/м2

0.05 0.05 0.05

6

6

6

1400 Вт

104

3Ч10-3


Вт/м2

5Ч107

16
От 1400 мкДж 400

9

9

9

9

до 105

Дж/м2

100

С1

С1

С1

С1


Вт

4Ч105

4Ч10-3

4Ч10-3


Вт/м2

1011

103

103

От 105

мДж 50

0.5С1

0.5С1

0.5С1

0.5С1

до 106

Дж/м2

100

С1

С1

С1

С1


Вт

5Ч107

0.5 0.5

Вт/м2

1011

103

103

С1=5.6Ч103(Dt)0.25; T1=100.8(l-295)-15;

C2=100.2(l-295); T2=101+0.02(l-550);

C4=10(l-700)/500;

С6=18(Dt)0.75; *— Здесь и далее необходимы двойные пределы
С9=1.1Ч104(Dt)0.25; для класса 3А.

С10=7Ч10-4(Dt)0.75; **— Естественная защитная реакция на
излучение более 0.25 секунд.

2.3.2. Лазерные излучатели подкласса 3Б

К ним относят излучатели средней мощности, непосредственное наблюдение которых даже невооруженным (без фокусирующей оптической системы) глазом опасно для зрения. Однако при соблюдении определенных условий — удалении глаза более чем на 13 см от рассеивателя и времени воздействия не более 10 с — допустимо наблюдение диффузно рассеянного излучения. Поэтому непрерывная мощность таких лазеров не может превышать 0.5 Вт, а энергетическая экспозиция — 100 кДж/м2. Остальные значения ДПИ для лазеров подкласса 3Б приведены в таблице 2.3.

Таблица 2.3

ДПИ для лазеров подкласса 3Б

Длина волны ДПИ

l, нм

Единица

При длительности излучения Dt, с


измерения

<10-9

От 10-9 до 0.25

От 0.25 до 3Ч104

От 200 до 302.5 Дж

3.8Ч10-4


Вт

3.8Ч10-5

1.5Ч10-3

От 302.5 до 315 Дж

1.25Ч10-5ЧС2


Вт

1.25Ч104ЧС2

5Ч10-5ЧС2

От 315 до 400 Дж 0.125

Вт

1.25Ч108

0.5
От 400 до 700*

Дж/м2

3.14ЧС7 и <105


Вт 0.5

Вт/м2

3.14Ч1011

От 700 до 1050*

Дж/м2

3.14ЧС4ЧС7 и <105


Вт 0.5

Вт/м2

3.14Ч1011

От 1050 до 1400*

Дж/м2

15.7ЧС7 и <105


Вт 0.5

Вт/м2

1.57Ч1012

От 1400 до 106

Дж/м2

105


Вт 0.5

Вт/м2

1014

C2=100.2(l-295);

C4=10(l-700)/500; *— Необходимы двойные пределы для класса 3Б.

С7=105(Dt)0.33;

2.4. Лазерные излучатели класса 4

Это мощные лазерные установки, способные повредить зрение и кожные покровы человека не только прямым, но и диффузно рассеянным излучением. Значения ДПИ в данном случае превышают значения, принятые для подкласса 3Б. Работа с лазерными излучателями класса 4 требует обязательного соблюдения соответствующих защитных мер.

2.5. Особенности использования ДПИ при классификации лазерных излучателей

Лазерные излучатели, генерирующие на двух или более длинах волн неаддитивно, классифицируют по наибольшему классу опасности для каждой из них. В случае попадания генерируемых волн в один поддиапазон (аддитивные воздействия) поступают аналогично определению МДУ, то есть сумма относительных излучений, нормированных по ДПИ для данной длины волны, не должна превышать единицы:

S)отн = Иотн(l1) + Иотн(l1) + ... = Иотн(l1) / ДПИ(l1) + Иотн(l1) / ДПИ(l2) + ... < 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 покровы, то классификацию осуществляют с учетом и этого дополнительного облучения.

Классификация лазерных приборов, излучающих повторяющиеся импульсы, осуществляют следующим образом. Последовательно определяют класс опасности для:

  1. наиболее мощного импульса в серии;

  2. средней мощности импульсов в серии, действующих якобы как один импульс с длительностью, равной длительности серии;

  3. наиболее мощного импульса последовательности из n импульсов (за время проведения классификации) при мгновенной частоте повторения импульсов (определяемой по самому короткому интервалу) f>1 Гц. Однако при длительности отдельных импульсов Dt<10 мкс значение вклада каждого отдельного импульса уменьшают на значение коэффициента С5; при Dt>10 мкс одиночным считают импульс длительностью T=Dt

    Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
    Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: