Опасность

Видимое, а также ближнее инфракрасное и ультрафиолетовое лазерное излучение представляет из себя существенную опасность для глаз, так как это излучение хорошо фокусируется хрусталиком на сетчатке глаза. В то же время бытовые лазерные приборы имеют малую ширину пучка (порядка 3-5 мм), что обеспечивает высокую поверхностную плотность энергии в поперечном сечении луча. Именно высокая плотность энергии и может вызвать ожоги и другие повреждения.

На значительном расстоянии лазерный луч также может представлять опасность, ввиду того, что расходимость сравнима с дифракционной расходимостью при заданной апертуре. Поэтому высокая плотность энергии сохраняется на значительном расстоянии.

Лабораторные лазерные установки могут иметь среднюю мощность, доходящую до десятков и сотен ватт. При работе с такими установками требуется строжайшее соблюдение техники безопасности и специальная подготовка персонала.

Лазеры, излучающие вне видимого диапазона, представляют особую опасность в связи с тем, что человеческий глаз неспообен определить местоположение луча. При попадании в глаз такой луч будет замечен лишь тогда, когда поражение глаза уже наступило. Однако лазеры с достаточно большой длиной волны излучения (1,5 мкм) не проходят через внешние оболочки глаза и при малой мощности опасности не представляют. В этом случае поражение глаз возможно только при мощности, достаточной для разрушения роговицы глаза. Также многие виды излучения свободно проходят препятствия из оптически непрозрачных материалов (излучение на частотах 1-50ТГц проходит через лавсановую пластинку, в то время как для оптического и ИК излучения она является непрозрачной).

Существует мнение, что лазеры терагерцового диапазона излучения способны разрушать спираль ДНК, что может приводить к мутациям клеток.

Нормативные документы

Требования к конструкции и техническим характеристикам, правила безопасной работы и способы защиты от лазерного излучения на территории Российской федерации регламентируются СанПиН 5804-91. Законодательство РФ предусматривает ответственность за нарушение правил безопасности.

Значительная часть производимой в мире лазерной техники выпускается и маркируется в соответствие с нормами, опубликованными американской организацией "Center for Devices and Radiological Health" (CDRH).

Классификация лазеров

1) Твердотельные лазеры на люминесцирующих твёрдых средах (диэлектрические кристаллы и стёкла). В качестве активаторов обычно используются ионы редкоземельных элементов или ионы группы железа Fe. Накачка оптическая и от полупроводниковых лазеров, осуществляется по трёх- или четырёхуровневой схеме. Современные твердотельные лазеры способны работать в импульсном, непрерывным и квазинепрерывном режимах.

2) Полупроводниковые лазеры. Формально также являются твердотельными, но традиционно выделяются в отдельную группу, поскольку имеют иной механизм накачки (инжекция избыточных носителей заряда через p-n переход или гетеропереход, электрический пробой в сильном поле, бомбардировка быстрыми электронами), а квантовые переходы происходят между разрешёнными энергетическими зонами, а не между дискретными уровнями энергии. Полупроводниковые лазеры — наиболее употребительный в быту вид лазеров. Кроме этого применяются в спектроскопии, в системах накачки других лазеров, а также в медицине (см. фотодинамическая терапия).

3) Лазеры на красителях. Тип лазеров, использующий в качестве активной среды раствор флюоресцирующих с образованием широких спектров органических красителей. Лазерные переходы осуществляются между различными колебательными подуровнями первого возбуждённого и основного синглетных электронных состояний. Накачка оптическая, могут работать в непрерывном и импульсном режимах. Основной особенностью является возможность перестройки длины волны излучения в широком диапазоне. Применяются в спектроскопических исследованиях.

4) Газовые лазеры — лазеры, активной средой которых является смесь газов и паров. Отличаются высокой мощностью, монохроматичностью, а также узкой направленностью излучения. Работают в непрерывном и импульсном режимах. В зависимости от системы накачки газовые лазеры разделяют на газоразрядные лазеры, газовые лазеры с оптическим возбуждением и возбуждением заряженными частицами (например, лазеры с ядерной накачкой, в начале 80-х проводились испытания систем противоракетной обороны на их основе, однако, без особого успеха), газодинамические и химические лазеры. По типу лазерных переходов различают газовые лазеры на атомных переходах, ионные лазеры, молекулярные лазеры на электронных, колебательных и вращательных переходах молекул и эксимерные лазеры.

5) Газодинамические лазеры — газовые лазеры с тепловой накачкой, инверсия населённостей в которых создаётся между возбуждёнными колебательно-вращательными уровнями гетероядерных молекул путём адиабатического расширения движущейся с высокой скоростью газовой смеси (чаще N2+CO2+He или N2+CO2+Н2О, рабочее вещество — CO2).

6) Эксимерные лазеры — разновидность газовых лазеров, работающих на энергетических переходах эксимерных молекул (димерах благородных газов, а также их моногалогенидов), способных существовать лишь некоторое время в возбуждённом состоянии. Накачка осуществляется пропусканием через газовую смесь пучка электронов, под действием которых атомы переходят в возбуждённое состояние с образованием эксимеров, фактически представляющих собой среду с инверсией населённостей. Эксимерные лазеры отличаются высокими энергетическими характеристикам, малым разбросом длины волны генерации и возможности её плавной перестройки в широком диапазоне.

7) Химические лазеры — разновидность лазеров, источником энергии для которых служат химические реакции между компонентами рабочей среды (смеси газов). Лазерные переходы происходят между возбуждёнными колебательно-вращательными и основными уровнями составных молекул продуктов реакции. Для осуществления химических реакций в среде необходимо постоянное присутствие свободных радикалов, для чего используются различные способы воздействия на молекулы для их диссоциации. Отличаются широким спектром генерации в ближней ИК-области, большой мощностью непрерывного и импульсного излучения.

8) Лазеры на свободных электронах — лазеры, активной средой которых является поток свободных электронов, колеблющихся во внешнем электромагнитном поле (за счёт чего осуществляется излучение) и распространяющихся с релятивистской скоростью в направлении излучения. Основной особенностью является возможность плавной широкодиапазонной перестройки частоты генерации. Различают убитроны и скаттроны, накачка первых осуществляется в пространственно-периодическом статическом поле ондулятора, вторых — мощным полем электромагнитной волны. Существуют также мазеры на циклотронном резонансе и строфотроны, основанные на тормозном излучении электронов, а также флиматроны, использующие эффект черенковского и переходного излучений. Поскольку каждый электрон излучает до 108 фотонов, лазеры на свободных электронах являются, по сути, классическими приборами и описываются законами классической электродинамики.

9) Квантовые каскадные лазеры − полупроводниковые лазеры, которые излучают в среднем и дальнем инфракрасном диапазоне. В отличие от обычных полупроводниковых лазеров, которые излучают посредством вынужденных переходов между разрешенными электронными и дырочными уровнями, разделенными запрещенной зоной полупроводника, излучение квантовых каскадных лазеров возникает при переходе электронов между слоями гетероструктуры полупроводника и состоит из двух типов лучей, причем вторичный луч обладает весьма необычными свойствами и не требует больших затрат энергии.

10) Волоконный лазер — лазер, резонатор которого построен на базе оптического волокна, внутри которого полностью или частично генерируется излучение. При полностью волоконной реализации такой лазер называется цельноволоконным, при комбинированном использовании волоконных и других элементов в конструкции лазера он называется волоконно-дискретным или гибридным.

11) Другие виды лазеров, развитие принципов которых на данный момент является приоритетной задачей исследований (рентгеновские лазеры, гамма-лазеры и др.)

ГОСТ 12.1.040-83* "Система стандартов безопасности труда. Лазерная безопасность. Общие положения"

Межгосударственный стандарт ГОСТ 12.1.040-83*

"Система стандартов безопасности труда. Лазерная безопасность. Общие положения"

Дата введения 1 января 1984 г.

Настоящий стандарт устанавливает:

- классификацию опасных и вредных производственных факторов, возникающих при эксплуатации лазеров (лазерных установок), в зависимости от степени опасности генерируемого излучения;

- требования и нормы по видам опасных и вредных производственных факторов и предельно допустимые значения их параметров;

- методы контроля нормируемых параметров опасных и вредных производственных факторов;

- требования к построению и изложению стандартов по лазерной безопасности;

- общие требования к средствам коллективной защиты (в дальнейшем - средствам защиты) от опасных и вредных производственных факторов.

Стандарт не распространяется на средства индивидуальной защиты от лазерного излучения.

Термины и пояснения, применяемые в настоящем стандарте, приведены в приложении 1.

Настоящий стандарт соответствует требованиям и рекомендациям Международной электротехнической комиссии и Всемирной организации здравоохранения.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

Внимание! Согласно статье 46 Федерального закона от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ с 1 июля 2003 г. впредь до вступления в силу соответствующих технических регламентов требования, установленные действующими национальными стандартами, подлежат обязательному исполнению только в части, обеспечивающей достижение целей законодательства Российской Федерации о техническом регулировании

1. Основные положения

1.1. Лазерная безопасность при эксплуатации лазеров (лазерных установок) регламентируется настоящим стандартом, нормами и правилами, установленными системой стандартов по лазерной безопасности, нормативными документами, утвержденными в установленном порядке.

Требования безопасности при работе с лазерами (лазерными установками) обязательно включают в технические условия и другую эксплуатационную документацию.

1.2. Для лазеров (лазерных установок) в каждом конкретном случае должны быть установлены опасные и вредные производственные факторы, возникающие при их эксплуатации.

1.3. В каждом конкретном случае предприятием-изготовителем должен быть определен класс лазера (лазерной установки) по степени опасности генерируемого излучения.

1.4. На предприятиях, производственная деятельность которых связана с эксплуатацией лазеров (лазерных установок), в каждом конкретном случае должны быть:

- разработаны инструкции (требования) безопасности и меры защиты при работе с лазерами (лазерными установками);

- установлены требования к персоналу, допущенному для работы с лазерами (лазерными установками) по ГОСТ 12.3.002-75;

- разработан регламент контроля опасных и вредных производственных факторов.

1.5. Стандарты, устанавливающие требования лазерной безопасности, должны разрабатываться в соответствии с требованиями ГОСТ 12.0.001-82 и настоящим стандартом.

1.6. Стандарты на требования лазерной безопасности должны учитывать:

- специфику лазерной безопасности;

- правила лазерной безопасности в связи со спецификой использования лазеров (лазерных установок);

- конкретные способы предотвращения воздействия лазерного излучения;

- качественные и количественные показатели эффективности технических средств предотвращения воздействия лазерного излучения;

- технические требования к конструктивному исполнению технических средств предотвращения воздействия лазерного излучения;

- организационно-технические мероприятия по предотвращению воздействия лазерного излучения;

- требования безопасности при аварийных ситуациях;

- лечебно-профилактические методы защиты при работе с лазерами (лазерными установками).

(Измененная редакция, Изм. N 1).

2. Классификация опасных и вредных производственных факторов

2.1. В зависимости от технических параметров конструкции лазера (лазерной установки) и условий его эксплуатации на обслуживающий персонал могут воздействовать следующие группы опасных и вредных производственных факторов.

2.1.1. Группа физических опасных и вредных производственных факторов:

- лазерное излучение (прямое, рассеянное, зеркальное или диффузно отраженное);

- повышенное значение напряжения в целях управления и источниках электропитания лазеров (лазерных установок);

- повышенная запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны продуктами взаимодействия лазерного излучения с мишенью и радиолиза воздуха (озон, окислы азота и др);

- повышенный уровень ультрафиолетовой радиации от импульсных ламп накачки или кварцевых газоразрядных трубок в рабочей зоне;

- повышенная яркость света от импульсных ламп накачки и зоны взаимодействия лазерного излучения с материалом мишени;

- повышенный уровень шума и вибрации на рабочем месте, возникающие при работе лазера (лазерной установки);

- повышенный уровень ионизирующих излучений в рабочей зоне;

- повышенный уровень электромагнитных излучений ВЧ- и СВЧ-диапазонов в рабочей зоне;

- повышенный уровень инфракрасной радиации в рабочей зоне;

- повышенная температура поверхностей оборудования;

- взрывоопасность в системах накачки лазеров.

2.1.2. Группа химических опасных и вредных производственных факторов по ГОСТ 12.0.003-74.

2.2. При использовании лазеров в технологических, экспериментальных, медицинских и других установках они классифицируются по уровням лазерного излучения в сравнении их с предельно допустимым уровнем, расчетным методом или непосредственным измерением в рабочей зоне.

2.3. По степени опасности генерируемого излучения лазеры (лазерные установки) подразделяются на четыре класса.

- Выходное излучение не представляет опасности для глаз и кожи - лазеры (лазерные установки) 1-го класса.

- Выходное излучение представляет опасность при облучении глаз прямым или зеркально отраженным излучением - лазеры (лазерные установки) 2-го класса.

- Выходное излучение представляет опасность при облучении глаз прямым, зеркально отраженным, а также диффузно отраженным излучением на расстоянии 10 см от диффузно отражающей поверхности, и (или) при облучении кожи прямым и зеркально отраженным излучением - лазеры (лазерные установки) 3-го класса.

- Выходное излучение представляет опасность при облучении кожи диффузно отраженным излучением на расстоянии 10 см от диффузно отражающей поверхности - лазеры (лазерные установки) 4-го класса.

2.4. Опасные и вредные производственные факторы, которые могут иметь место при эксплуатации лазеров 1-4-го классов, приведены в приложении 2.

3. Требования и нормы по видам опасных и вредных производственных факторов и предельно допустимые значения их параметров

3.1. Предельно допустимые уровни лазерного излучения, яркости света импульсных ламп накачки и газоразрядных трубок устанавливают в соответствии с требованиями "Санитарных норм и правил устройства и эксплуатации лазеров" N 2392-81, утвержденных Министерством здравоохранения СССР.

В связи с введением Санитарных норм и правил устройства и эксплуатации лазеров, утвержденных Главным государственным санитарным врачом СССР 31 июля 1991 г. N 5804-91, "Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров" N 2392-81 признаны утратившими силу

3.2. Требования к цепям управления и источникам электропитания должны соответствовать ГОСТ 12.2.007.0-75 и устанавливают в стандартах и технических условиях на лазеры.

3.3. Допустимые уровни шумов в производственных помещениях и требования к защите от шума - по ГОСТ 12.1.003-83.

3.4. Гигиенические характеристики и нормы вибрации на рабочих местах - по ГОСТ 12.1.012-90.

3.5. Предельно допустимые уровни значения напряженности и плотности потока энергии электромагнитного поля и требования безопасности - по ГОСТ 12.1.006-84.

3.6. Допустимые уровни ионизирующих излучений и требования безопасности в соответствии с "Нормами радиационной безопасности (НРБ-76/80)", утвержденными Министерством здравоохранения СССР и "Основными санитарными правилами работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений (ОСП-72)", утвержденными Министерством здравоохранения СССР.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

3.7. Требования пожарной безопасности - по ГОСТ 12.1.004-91.

3.8. Требования взрывобезопасности - по ГОСТ 12.1.010-76.

3.9. Предельно допустимые концентрации вредных химических веществ в воздухе рабочей зоны - по ГОСТ 12.1.007-76.

4. Методы контроля нормируемых параметров опасных и вредных производственных факторов

4.1. Контроль уровней опасных и вредных производственных факторов проводится средствами, прошедшими государственную поверку. Погрешность измерения уровня лазерного излучения на рабочем месте не должна превышать +-30% по ГОСТ 12.1.031-81.

4.2. Методы контроля безопасности цепей управления и источников электропитания устанавливают в стандартных и технических условиях на лазеры.

4.3. Контроль за уровнями шума проводится по ГОСТ 12.1.050-86.

4.4. Контроль за нормами вибрации проводится по ГОСТ 12.4.012-83.

4.5. Контроль за соблюдением предельно допустимых значений электромагнитного поля - по ГОСТ 12.1.006-84 и "Санитарным правилам при работе с источниками электромагнитных полей высоких, ультравысоких и сверхвысоких частот" N 848-70, утвержденным Министерством здравоохранения СССР.

4.6. Контроль за содержанием вредных химических веществ в воздухе рабочей зоны проводится по ГОСТ 12.1.005-88.

5. Общие требования к средствам защиты от опасных и вредных производственных факторов

5.1. Средства защиты должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.4.011-89.

5.2. Средства защиты должны изготовляться в соответствии с требованиями настоящего стандарта по нормативно-технической документации, утвержденной в установленном порядке, на конкретное средство защиты.

5.3. Средства защиты должны обеспечивать предотвращение воздействия или снижение уровня опасных и вредных производственных факторов до допустимых значений.

5.4. Средства защиты должны быть предусмотрены на стадии проектирования, монтажа лазеров (лазерных установок), при выборе режимов работы и организации рабочих мест.

5.5. Средства защиты не должны ограничивать технологических возможностей лазеров (лазерных установок) и снижать работоспособность человека.

5.6. Эргономические требования к средствам защиты - по ГОСТ 12.2.049-80.

5.7. Устройства автоматического контроля и сигнализации, блокировочные и дистанционного управления - по ГОСТ 12.4.125-83.

5.8. Символы органов управления - по ГОСТ 12.4.040-78.

5.9. Цвета сигнальные и знаки безопасности - по ГОСТ 12.4.026-76.

5.10. Средства защиты от лазерного излучения - оградительные устройства - подразделяют: по способу применения - на стационарные и передвижные;

- по конструкции - на откидные, раздвижные, съемные;

- по способу изготовления - на сплошные, со смотровыми стеклами, с отверстием переменного диаметра;

- по структурному признаку- на простые, составные (комбинированные);

- по виду применяемого материала - на неорганические, органические, комбинированные;

- по принципу ослабления - на поглощающие, отражающие, комбинированные;

- по степени ослабления - на непрозрачные, частично прозрачные;

- по конструктивному исполнению - на бленды, диафрагмы, заглушки, затворы, кожухи, козырьки, колпаки, крышки, камеры, кабины, мишени, обтюраторы, перегородки, световоды, смотровые окна, ширмы, щитки, шторки, щиты, шторы, экраны.

5.11. К средствам защиты от лазерного излучения, кроме установленных ГОСТ 12.4.011-89, относятся:

- предохранительные устройства;

- устройства автоматического контроля и сигнализации;

- устройства дистанционного управления;

- символы органов управления.

5.11.1. Средства защиты от лазерного излучения - предохранительные устройства - подразделяют по конструктивному исполнению на:

- оптические устройства для визуального наблюдения и юстировки с вмонтированными светофильтрами;

- юстировочные лазеры;

- телеметрические и телевизионные системы наблюдения;

- индикаторные устройства.

Приложение 2

Справочное

Опасные и вредные производственные факторы

───────────────────────────────────────────────────────┬─────────────────────────────────────

Опасные и вредные производственные факторы │ Класс лазера

├─────────┬────────┬────────┬─────────

│ 1 │ 2 │ 3 │ 4

───────────────────────────────────────────────────────┼─────────┼────────┼────────┼─────────

Лазерное излучение: │ │ │ │

│ │ │ │

прямое, зеркально отраженное │ - │ + │ + │ +

│ │ │ │

диффузно отраженное │ - │ - │ + │ +

│ │ │ │

Повышенная напряженность электрического поля │ -(+) │ + │ + │ +

│ │ │ │

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

+ имеют место всегда;

- отсутствуют;

-(+) наличие зависит от конкретных технических характеристик, лазера и условий его эксплуатации.