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 Æ 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 Æ 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.

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.

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 1.8×10-5	От 1.8×10-5 до 5×10-5	От 5×10-5 до 10	От 10 до 103	От 103 до 104	От 104 до 3×104
От 200	мкДж	—	—	24	24	24	24	24	24	24
до 302.5	кВт	—	24	—	—	—	—	—	—	—
От 302.5	мкДж	При Dt£T1	—	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	—	—	—	—	—	7.9×10-9	7.9×10-9
до 400	мкДж	—	—	0.79C1	0.79C1	0.79C1	0.79C1	7.9×103	—	—
От 400	Дж	—	—	21×104	С10	С10	С10	3.9×10-3	3.9×10-3	—
до	Дж/м2 ср	—	—	С7	С7	С7	С7	2.1×105	2.1×105	—
550*	Вт	—	200	—	—	—	—	—	—	3.9×10-7
	Вт/м2 ср	—	1011	—	—	—	—	—	—	21
От 550 до 700*	мДж и Дж/м2 ср	При Dt£T2	—	—	—	—	—	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	—	—	2×10-4	103С10	103С10	2×10-4	—	—	—
	мкВт	—	200	—	—	—	—	—	—	0.39× 10-6×С3
	Вт/м2	—	1011	—	—	—	—	—	—	21С3
От 700	Дж	—	—	2С4×10-7	2С4×10-7	С4С10	С4С10	С4С10	—	—
до 1050*	Дж/ м2ср	—	—	С4С7	С4С7	С4С7	С4С7	2С4С8	—	—
	кВт	—	0.2С4	—	—	—	—	—	12С4	12С4
	кВт/ м2ср	—	С4×108	—	—	—	—	—	6.4С4	6.4С4
От 1050	Дж	—	—	2×10-6	2×10-6	2×10-6	5С10	5С10	—	—
до 1400*	Дж/ м2ср	—	—	С7	С7	С7	С7	С7	—	—
	Вт	—	2×103	—	—	—	—	—	6×104	6×104
	Вт/ м2ср	—	5×1011	—	—	—	—	—	3.2×104	3.2×104
От 1400	мкДж	—	—	80	0.4С9	0.4С9	0.4С9	—	—	—
до 105	Вт	—	8×104	—	—	—	—	8×10-4	8×10-4	8×10-4
От 105	Дж	—	—	10-2	10-4С1	10-4С1	10-4С1	—	—	—
до 106	Вт	—	107	—	—	—	—	0.1	0.1	0.1

С₁=5.6×10³(Dt)^0.25; T₁=10^{0.8(l-295)-15};

C₂=10^0.2(l-295); T₂=10^{1+0.02(l-550)};

C₃=10^0.015(l-550);

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

С₇=10⁵(Dt)^0.33;

С₈=1.9×10⁴(Dt)^0.75;

С₉=1.1×10⁴(Dt)^0.25;

С₁₀=7×10^-4(Dt)^0.75;

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.

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.

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 1.8×10-5	От 1.8×10-5 до 5×10-5	От 5×10-5 до 10	От 10 до 103	От 103 до 104	От 104 до 3×104
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 Dt£T1	—	4C1	4C1	4C1	4C1	4C1	—	—
до 315	мкДж	При Dt>T1	—	4C2	4C2	4C2	4C2	4C2	—	—
	мкДж	—	—	—	—	—	—	—	4C2	4C2
	Дж/м2	При Dt£T1	—	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	—	1.2×105	—	—	—	—	—	—	4×10-5
до 400	Вт/м2	—	3×1010	—	—	—	—	—	—	10
	мкДж	—	—	4C1	4C1	4C1	4C1	4C1	4×10-4	—
	Дж/м2	—	—	C1	C1	C1	C1	C1	104	—
От 400	Дж	—	—	10-6	10-6	5С10	5С10	—	—	—
до 700	Дж/м2	—	—	5×10-3	5×10-3	С6	С6	—	—	—
	Вт	—	1000	—	—	—	—	5×10-3	5×10-3	5×10-3
	Вт/м2	—	5×106	—	—	—	—	25**	25**	25**
От 700	Дж	—	—	С4×10-6	С4×10-6	5С4С10	5С4С10	5С4С10	5С4С10	—
до 1050	Дж/м2	—	—	5×10-3× С4	5×10-3× С4	С4С6	С4С6	С4С6	С4С6	—
	Вт	—	103×С4	—	—	—	—	—	—	6×10-4× С4
	Вт/м2	—	5×106С4	—	—	—	—	—	—	3.2С4
От 1050	мДж	—	—	0.01	0.01	0.01	С6	С6	С6	—
до	Дж/м2	—	—	0.05	0.05	0.05	5С6	5С6	5С6	—
1400	Вт	—	104	—	—	—	—	—	—	3×10-3
	Вт/м2	—	5×107	—	—	—	—	—	—	16
От 1400	мкДж	—	—	400	2С9	2С9	2С9	2С9	—	—
до 105	Дж/м2	—	—	100	С1	С1	С1	С1	—	—
	Вт	—	4×105	—	—	—	—	—	4×10-3	4×10-3
	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	—	5×107	—	—	—	—	—	0.5	0.5
	Вт/м2	—	1011	—	—	—	—	—	103	103

С₁=5.6×10³(Dt)^0.25; T₁=10^{0.8(l-295)-15};

C₂=10^0.2(l-295); T₂=10^{1+0.02(l-550)};

C₄=10^(l-700)/500;

С₆=18(Dt)^0.75; *— Здесь и далее необходимы двойные пределы
С₉=1.1×10⁴(Dt)^0.25; для класса 3А.

С₁₀=7×10^-4(Dt)^0.75; **— Естественная защитная реакция на излучение более 0.25 секунд.