Реферат: Лазерная безопасность

Министерство образования Российской Федерации

Хабаровский государственныйтехнический университет

РефератПо 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

Уникальныесвойства лазерного излучения, к которым относятся: монохроматичность,непосредственно связанная с высокой степенью когерентности, мощность (энергия)и направленность, непрерывно расширяют сферу его использования. В зависимостиот того, какие свойства лазерного излучения используются для достиженияпоставленной цели, можно условно выделить три направления его применения.Первое направление предусматривает использование энергетических характеристикизлучения, благодаря которым излучение вызывает нагрев облучаемого материала ив необходимых случаях приводит к изменению его агрегатного состояния. Второенаправление предусматривает использование таких свойств излучения, как пространственнаяи временная когерентность, монохроматичность и стабильность частоты. Третьенаправление предусматривает использование направленности излучения. По мереразвития лазерной техники и технологии наблюдается тенденция увеличенияэнергетических и расширение частотных характеристик лазерного излучения. Цельиспользования лазера (назначение) определяет выбор основных техническиххарактеристик лазера и требования к его конструкции.

Приработе с лазерной техникой на обслуживающий персонал может воздействоватькомплекс опасных и вредных производственных факторов. Количественные икачественные характеристики неблагоприятных производственных факторов зависятот физико-химических свойств обрабатываемого материала и пространственно-энергетическиххарактеристик лазерного излучения.

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

Приэксплуатации и разработке лазерных изделий необходимо учитывать такжевозможность взрывов и пожаров при попадании лазерного излучения на горючиематериалы.

Длялазерных технологических установок наиболее значимыми из неблагоприятныхпроизводственных факторов являются отраженное лазерное излучение, импульсныйшум и загрязнение воздуха вредными веществами, образующимися при нагревании иразрушении (испарении) обрабатываемого материала.

Шум лазерных установок имеет широкий частотныйспектр; эквивалентный уровень звука лазерных установок на 15...20 дБА нижеуровня звука в импульсе; уровни звукового давления в отдельных импульсах длительностьюпорядка миллисекунды могут достигать 100...120 дБ. Основное количество вредныхвеществ поступает в воздух рабочей зоны в виде аэрозольных частиц саэродинамическим диаметром меньше 10 мкм, представляющих наибольшую опасностьдля органов дыхания.

Припроведении ремонтно-профнлактических и пусконаладочных работ можно ожидатьналичия дополнительных неблагоприятных факторов, характеристики которыхзависят от конструктивных особенностей лазерного оборудования.

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

Наибольшуюопасность лазерное излучение представляет для глаз и кожи. Вместе с темлазерное излучение может вызывать в организме человека различные патологическиеизменения, функциональные расстройства центральной нервной,сердечно-сосудистой и вегетативной систем, а также влиять на различныевнутренние органы.

Таблица 1

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

Опасный или вредный производственный фактор

Источник возникновения опасного или вредного фактора

Нормативно-технический документ, регламентирующий воздействие опасного фактора

Лазерное излучение:

прямое (зеркально-отраженное)

диффузионно отраженное

Резонатор лазера; зеркала, оптическая система, мишень при воздействии лазерного излучения

Оптическая система, мишень при воздействии лазерного излучения

Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров № 5804-91, ГОСТ 12.1.040-83

Напряжение в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека

Цепи управления и источники электропитания лазера

ГОСТ 12.2.007.0-75, Правила технической эксплуатации (ПТЭ) и Правила техники безопасности (ПТБ)

Вредные вещества

Мишень при воздействии лазерного излучения, системы охлаждения, сопутствующее УФ-излучение

ГОСТ 12.1.005-88, отраслевые нормы

УФ-излучение

Мишень при воздействии лазерного излучения и газоразрядные трубки

Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров №5804-91

Шум и вибрация

Мишень при воздействии лазерного излучения, вспомогательное оборудование

ГОСТ 12.1.050-86, ГОСТ 12.1.001-89, ГОСТ 12.1.003-83, СП 2.1.8.562-96, СН 2.1.8,566-96, СН 2.2.4/2.1.8.562-96

Инфракрасная радиация

Мишень при воздействии лазерного излучения, вспомогательное оборудование

СанПиН 2.2.4,548-96

Основнымдокументом, регламентирующим требования безопасности при эксплуатации лазерныхустановок, являются «Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатациилазеров» № 5804—91 (СанПиН-лазер). Этот документ устанавливает:

•предельно допустимые уровни (ПДУ) лазерного излучения в диапазоне длин волн 180...105нм 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 организациирабочих мест;

•требования к персоналу;

•контроль за состоянием производственной среды;

•требования к применению средств защиты;

•требования к медицинскому контролю.

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

Нормируемымипараметрами лазерного излучения являются энергетическая экспозиция Н иоблученности Е, усредненные поограничивающей апертуре.

Дляопределения предельно допустимых уровней энергетической экспозиции НПДУи облученности ЕПДУ при воздействии лазерного излучения на кожуусреднение производится по ограничивающей апертуре диаметром 1,1 х10-3 м (площадь апертуры Sа= 10-6 м2).

Дляопределения предельно допустимых уровней НПДУ и ЕПДУ привоздействии на глаза лазерного излучения в диапазонах I и III усреднениепроизводится по ограничивающей апертуре диаметром 1,1х10-3 м, а вдиапазоне II — по апертуре диаметром 7х10-7 м.

Нарядус энергетической экспозицией и облученностью нормируемыми параметрами являютсятакже энергия Wимощность Pизлучения, прошедшего через указанные ограничивающие апертуры.

НПДУ = WПДУ/ Sа, EПДУ = PПДУ/Sа

где: WПДУ и РПДУ– предельно допустимые уровни соответственно энергии и мощности.

Параметры НПДУ,EПДУ и WПДУ, РПДУмогут использоваться каждый в отдельности в соответствии с решаемой задачей.

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

ВСанПиН-лазер приведены соотношения для определения ПДУ при однократномвоздействии на глаза и кожу одиночных импульсов коллимированного или диффузноголазерного излучения, а также поправки для учета хронического воздействияповторяющихся импульсов и углового размера источников диффузного излучения.

Инструментом,позволяющим определять основные направления работы по нормализации условийтруда операторов лазерных установок, является классификация лазеров по степениопасности генерируемого ими излучения. Определение класса опасности основано научете его выходной энергии (мощности) и предельно допустимых уровней приоднократном воздействии генерируемого излучения. Лазеры по степени опасностиподразделяют на четыре класса.

Клазерам I класса относят полностью безопасные лазеры, т.е. такие лазеры,выходное (коллимированное) излучение которых не представляет опасности приоблучении глаз и кожи.

ЛазерыII класса — это лазеры, выходное излучение которых представляет опасность приоблучении глаз или кожи человека коллимированным пучком (опасность приоблучении кожи существует только в I и III спектральных диапазонах). Диффузноотраженное излучение безопасно как для кожи, так и для глаз во всех спектральныхдиапазонах.

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

ЛазерыIV класса включают такие лазеры, диффузно отраженное излучение которых,представляет опасность для глаз и кожи на расстоянии 10 см от отражающейповерхности.

Лазеры классифицирует предприятие-изготовитель повыходным характеристикам излучения расчетным методом.

Классопасности лазерного изделия определяется классом используемого в нем лазера.

Втабл. 2 показана ориентировочная связь наличия опасных и вредных факторов,сопутствующих работе лазерных изделий, с классом лазера в соответствии с ГОСТ12.1.040-83.

Таблица 2

Опасные и вредные производственные факторы, ожидаемые приэксплуатации лазеров различных классов

Опасные и вредные производственные факторы

Класс лазера

III

Лазерное излучение:

прямое, зеркально отраженное

диффузно отраженное

Повышенное напряжение

-(+)

Повышенная запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны

-(+)

Повышенный уровень ультрафиолетовой радиации

-(+)

Повышенная яркость света

-(+)

Повышенные уровни шума и вибрации

-(+)

Повышенный уровень ионизирующих излучений

-(+)

Повышенный уровень электромагнитных излучений ВЧ- и СВЧ-диапазонов

-(+)

Повышенный уровень инфракрасной радиации

-(+)

Повышенная температура поверхностей оборудования

-(+)

Химические опасные и вредные производственные факторы

При работе с токсичными веществами

Примечание: + имеют место всегда; — отсутствуют; -(+) наличие зависит от конкретных технических характеристик лазера и условий его эксплуатации.

Лазерыи лазерные изделия любого класса должны иметь маркировку в соответствии стребованиями СанПиН-лазер.

Безопасностьна рабочих местах при эксплуатации лазерных изделий должна обеспечиватьсяконструкцией изделия. В пределах рабочей зоны уровни воздействия лазерногоизлучения и других неблагоприятных производственных факторов не должныпревышать значений, установленных действующими нормативными документами.

Приизменении потребителями технических параметров лазерного изделия, влияющих нахарактер его работы или выполняемые им функции, лицо или организация,осуществляющие эти изменения, несут ответственность за проведение повторнойклассификации и изменение надписей на лазерном изделии.

Лазерныеизделия 111—IV классов до начала их эксплуатации должны быть приняты комиссией,назначенной администрацией учреждения, с обязательным включением в ее составпредставителей санитарного надзора. Комиссии должна быть представлена следующаядокументация:

•паспорт на лазерное изделие;

•инструкция по эксплуатации и технике безопасности;

•утвержденный план размещения лазерных изделий;

•санитарный паспорт.

Впаспорте (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.

Дозиметрическийконтроль (дозиметрия) лазерного излучения должен оценивать те характеристикиизлучения, которые определяют его способность вызывать неблагоприятныебиологические эффекты на основе сопоставления их с нормируемыми величинами.

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

Мишень

Фокусирующая система

Лазер

Граница рабочей зоны

Рисунок 1 Типовая схема лазерной установки

Нарис. 1 показана типовая схема лазерной установки. Максимальный уровеньэнергетической экспозиции (Дж/см2) отраженного от мишени лазерногоизлучения на границе рабочей зоны можно оценить по формуле:

где WИ -энергия импульса излучения,Дж; L — кратчайшеерасстояние от мишени до границы рабочей зоны, см.

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

Предупредительныйконтроль проводится в соответствии с регламентом, утвержденным администрациейпредприятия, но не реже одного раза в год в порядке текущего санитарногонадзора, а также в следующих случаях:

• приприемке в эксплуатацию новых лазерных изделий II—IV классов;

• привнесении изменений в конструкцию действующих лазерных изделий;

• приизменении конструкции средств коллективной защиты;

• припроведении экспериментальных и наладочных работ;

• приаттестации рабочих мест;

• при организации новых рабочих мест.

Предупредительныйдозиметрический контроль проводят при работе лазера в режиме максимальнойотдачи мощности (энергии), определенной в паспорте на изделие и конкретнымиусловиями эксплуатации.

Индивидуальный дозиметрический контроль проводятпри работе на открытых лазерных установках (экспериментальные стенды), а такжев тех случаях, когда не исключено случайное воздействие лазерного излучения наглаза или кожу.

Дляколичественной оценки степени опасности воздействия излучения используюткоэффициент <img src="/cache/referats/12900/image007.gif" v:shapes="_x0000_i1027"> (облученности Е) к соответствующему значению ПДУ.

Методыизмерений параметров лазерного излучения в диапазоне длин волн 0,25...12,0 мкмв заданной точке пространства с целью определения степени опасности излучениядля организма человека установлены ГОСТ 12.1.03-81.

Такимобразом, задача дозиметрии сводится к определению максимального значениястепени опасности излучения и на этой основе выбору методов и средствобеспечения безопасных условий труда. Защиту от лазерного излученияосуществляют техническими, организационными и лечебно-профилактическимиметодами и средствами, приведенными в табл. 3 и 4.

Таблица 3Методы защиты от лазерного излученияСодержание Класс лазера Примечания

III

ТЕХНИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

1. Выбор, планировка и внутренняя отделка производственных помещений

-(+)

В тех случаях, когда размер ЛОЗ соизмерим с размером помещения

2. Размещение лазерных технологических установок

-(+)

В тех случаях, когда возможно взаимное влияние различных установок

3. Порядок обслуживания установок

-(+)

На всех установках

4. Использование минимального уровня излучения, обеспечивающего достижение поставленной цели

-(+)

При осуществлении любого технологического процесса

5. Организация рабочего места

-(+)

С учетом требований эргономики; управление не должно требовать пребывания в зоне распространения луча и в ЛОЗ

6. Применение средств защиты

-(+)

По возможности стационарные коллективные

ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ

1. Ограничение времени воздействия излучения

-(+)

-<+)

-(+)

При работе с излучением УФ-диапаэона спектра

2. Назначение лиц, ответственные за организацию и проведение работ

-(+)

Приказом руководителя

3. Осуществление допуска к проведению работ

На основании проверки знаний правил техники безопасности и инструкций по эксплуатации

4. Организация надзора за проведением работ

В соответствии с СанПиН № 5804-91

5. Организация противоаварийных работ и установление порядка ведения работ в аварийных условиях

С учетом специфики установок и технологических процессов

6. Инструкции, плакаты

-(+)

На рабочих местах

7. Обучение и инструктаж

-(+)

В установленном порядке

8. Ограничение допуска

-(+)

Предупредительные знаки на входных дверях; ключи от входа только у обученного персонала

ЛЕЧЕБНО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

1. Контроль за уровнями опасных и вредных производственных факторов на рабочих местах

Периодически, в соответствии с СанПиН № 5408-91 и утвержденным регламентом

2. Контроль за прохождением персоналом предварительных и периодических медицинских осмотров

В соответствии с приказом Минздрава России

3. Повышение сопротивляемости организма путем создания у работающих активного или пассивного иммунитета

С учетом специфики проводимых работ

Таблица 4Средства защиты от лазерного излучения

Содержание

Класс лазера

Примечания

III

1. Оградительные устройства (кожухи, экраны и т.д.)

-(+)

Должны снижать уровни опасных и вредных производственных факторов до безопасных значений

2. Дистанционное управление

Применять всюду, где возможно

3. Устройство сигнализации (ясно воспринимаемый световой или звуковой сигнал)

-(+)

Для лазеров видимого диапазона спектра. Для лазеров Уф- диапазона спектра. Для лазеров ИК-диапазона спектра

4. Маркировка знаком лазерной опасности

Лазеры, лазерные установки, зона прохождения луча, граница ЛОЗ

5. Кодовый замок

На дверях помещений, на пульте управления; код знают лишь лица, непосредственно работающие на данной установке

6. Защитные очки, снижающие уровень диффузного излучения на роговице глаза до ПДУ

При времени воздействия больше 0,25 с. Всегда, когда средства коллективной защиты не обеспечивают безопасные условия труда

7. Защитные запоры оградительного устройства или его частей

Необходимы в тех случаях, когда при снятии оградительного устройства или его частей возможно воздействие излучения с уровнями больше ПДУ

8. Защитная одежда

При соответствующей опасности

9. Котировочные очки (снижающие уровень коллимированного излучения на роговице глаза ДО ПДУ)

Ограничено, при выполнении юстировки, наладки и ремонтно-профилактических работ

Снижение степени опасности воздействия лазерногоизлучения 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 спектральногодиапазона. В этом случае степень опасности излучения определяется по формуле

где <img src="/cache/referats/12900/image011.gif" v:shapes="_x0000_i1029"> — степень опасностиизлучения при отсутствии ослабителя; <img src="/cache/referats/12900/image013.gif" v:shapes="_x0000_i1030"> — оптическая плотность светофильтра.

Средствазащиты должны снижать уровни лазерного излучения, действующего на человека, довеличин ниже ПДУ. Они не должны уменьшать эффективность технологическогопроцесса и работоспособность человека. Их защитные характеристики должныоставаться неизменными в течение установленного срока эксплуатации. Выборсредства защиты в каждом конкретном случае осуществляется с учетом требованийбезопасности для данного процесса.

Средства коллективной защиты (СКЗ) должнысоответствовать требованиям ГОСТ 12.4.011—89 и ГОСТ 12.2.049-80.

Средства индивидуальной защиты (СИЗ) применяютсяпри проведении пусконаладочных и ремонтных работ, работ с открытыми лазернымиизделиями типа лидара и т.п. Средства индивидуальной защиты должнысоответствовать требованиям ГОСТ 12.4.011-89 и маркироваться в соответствии сГОСТ 12.4.115—82.

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

Привыборе СИЗ необходимо учитывать: рабочую длину волны излучения; оптическуюплотность светофильтра.

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

или (для диапазона св. 380 до 1400 нм)

где НMAX,EMAX,WMAX, РMAX — максимальные значенияэнергетических параметров лазерного излучения врабочей зоне; НПДУ,EПДУ,WПДУ, РПДУ —предельно допустимые уровни энергетических параметров при хроническомоблучении.

Защитные лицевые щитки необходимо применять в техслучаях, когда лазерное излучение представляет опасность не только для глаз, нои для кожи лица.

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

Маркиматериалов, рекомендуемых для использования в средствах защиты в зависимостиот типа лазера (длины волны), а также характеристики некоторых СИЗ приведены втабл. 5-9.

Таблица 5

Марки цветных оптических стекол, рекомендуемых киспользованию в средствах заиццы от диффузного излучения

Рабочее вещество (тип лазера)

Длина волны, мкм

Марки стекол

ЖС-17; ЖС-18

ОС-11; ОС-12; ОС-13; ОЖ

ОС-23-1

СКИ

Л-17

СЗС-22

СЗС-21