UWAGI OGÓLNE. Bezpieczeństwo pracy z laserami 1

Transkrypt

1 Bezpieczeństwo pracy z laserami UWAGI OGÓLNE Szkodliwe działanie promieniowania laserowego dotyczy oczu oraz skóry człowieka, przy czym najbardziej zagrożone są o czy. Ze względu na kierunkowość wiązki zagrożenie promieniowaniem laserowym jest zagrożeniem potencjalnym, tzn. ekspozycja na to promieniowanie jest zazwyczaj przypadkowa. Mimo tego, w przypadku wielu laserów nawet taka przypadkowa, krótkotrwała ekspozycja może być bardzo niebezpieczna. Niektóre lasery mają tak dużą moc, że nawet ich światło rozproszone jest niebezpieczne dla oka. Problemy bezpieczeństwa pracy z laserami są przedmiotem polskiej normy PN-EN :2005, która jest tłumaczeniem angielskiej wersji normy międzynarodowej IEC Z prawnego punktu widzenia norma jest dokumentem tylko zalecanym. Może stać się dokumentem obowiązującym w przypadku wprowadzenia zarządzenia, wydanego przez odpowiedni organ państwowy, zobowiązującego odpowiednie jednostki do jego przestrzegania. Bezpieczeństwo pracy z laserami 1

2 Polska norma PN-EN :2005 Przedmiotem normy PN-EN :2005 jest: Ochrona osób przed promieniowaniem laserowym w zakresie długości fal od 180 nm do 1 mm, Określenie wymagań, zarówno dla użytkownika, jak i dla producenta, Zapewnienie odpowiedniego systemu ostrzegania ludzi przez zastosowanie oznakowania, etykiet i instrukcji, Zmniejszenie możliwości urazów przez minimalizację niepożądanego dostępnego promieniowania. Informacje zawarte w normie PN-EN :2005 Norma PN-EN :2005 zawiera szereg różnych informacji, między innymi: Zbiór definicji i pojęć wykorzystywanych w normie, Wymagania produkcyjne (wymagania techniczne, etykietowanie sprzętu i pomieszczeń z laserami, badania promieniowania laserów i sposób podziału na klasy), Środki bezpieczeństwa, Bezpieczeństwo pracy z laserami 2

3 Informacje zawarte w normie PN-EN :2005, cd. Zagrożenia uboczne, Procedury kontroli zagrożeń, Tablice oraz wykresy, definiujące lub określające: Granice emisji dostępnej (GED), Klasę lasera, Maksymalne dopuszczalne ekspozycje (MDE), Dopuszczalny poziom promieniowania dla użytkownika. Przykłady wyznaczania dopuszczalnych wartości różnych parametrów. Bezpieczeństwo pracy z laserami 3

4 Rozporządzenia Ministra Pracy i Opieki Społecznej Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 27 maja 2010 r. w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy przy pracach związanych z ekspozycją na promieniowanie optyczne (Dz. U. Nr 100, poz. 643), Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 25 czerwca 2012 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy przy pracach związanych z ekspozycją na promieniowanie optyczne. Bezpieczeństwo pracy z laserami 4

5 SKUTKI DZIAŁANIA PROMIENIOWANIA LASEROWEGO NA OCZY I SKÓRĘ Szkodliwe działanie promieniowania laserowego Wywiera ciśnienie na tkanki, Powoduje zmiany fotochemiczne, Podgrzewa. W przypadku działania na skórę Skóra może ulec poparzeniu, uszkodzeniu poprzez nacięcie termiczne lub odparowanie w miejscach oddziaływania promieniowania laserowego, Długotrwałe napromieniowanie może doprowadzić do mutacji komórkowych, a nawet do zmian nowotworowych w przypadku promieniowania ultrafioletowego, Promieniowanie laserowe może spowodować porażenie naczyń krwionośnych i koagulację białek, a także destrukcję komórek na skutek działania fali uderzeniowej wywołanej impulsem. Bezpieczeństwo pracy z laserami 5

6 W przypadku działania na wzrok Szkodliwe promieniowanie może trafić do obszaru źrenicy nie tylko bezpośrednio z lasera, ale i przypadkowo, poprzez odbicie wiązki pierwotnej od różnych przedmiotów znajdujących się na jej drodze, takich jak np. okienka, kuwety, soczewki, czy szyby okienne. Szczególnie jest to niebezpieczne przy pracy z laserami generującymi promieniowanie w niewidzialnym zakresie widma. Promieniowanie impulsowe może być bardziej niebezpieczne od promieniowania ciągłego. O ile w przypadku promieniowania ciągłego źrenica może odciąć jego dostęp do oka już na samym początku oświetlenia wzroku, o tyle w przypadku impulsu jego czas trwania może być zbyt krótki dla zareagowania źrenicy we właściwy sposób. Bezpieczeństwo pracy z laserami 6

7 Szkodliwe skutki oddziaływania ultrafioletowego promieniowania laserowego na oczy i skórę Zakres promieniowania nm (UV-C) nm (UV-B) Oczy Uszkodzenie rogówki Skóra Rumień, działania rakotwórcze, przyspieszone starzenie się skóry nm (UV-A) Katarakta fotochemiczna Oparzenie skóry, ciemnienie pigmentu Bezpieczeństwo pracy z laserami 7

8 Szkodliwe skutki oddziaływania widzialnego promieniowania laserowego na oczy i skórę Zakres promieniowania Oczy Skóra nm Fotochemiczne i termiczne uszkodzenie siatkówki Oparzenie skóry, reakcje fotoczułe nm (IR-A) nm (IR-B) 3000 nm - 1 mm (IR-C) Katarakta, poparzenie siatkówki Przymglenie rogówki, katarakta, oparzenie rogówki, gwałtowna ekspansja pary wodnej Oparzenie rogówki Oparzenie skóry Światło z pozostałych zakresów spektralnych głównie wywołuje oparzenia. Bezpieczeństwo pracy z laserami 8

9 Mechanizmy oddziaływania i głębokość wnikania do oka UV nm Pochłaniany w rogówce Zapalne uszkodzenie oka UV nm Starzenie soczewki, katarakta Zakres widzialny nm Fotochemiczne i termiczne uszkodzenie siatkówki Bliska IR nm Katarakta i poparzenie siatkówki Bezpieczeństwo pracy z laserami 9

10 Mechanizmy oddziaływania i głębokość wnikania do oka, cd. IR nm Oparzenia rogówki, katarakta, zamglenia IR powyżej 3000 nm Oparzenia rogówki Bezpieczeństwo pracy z laserami 10

11 WYBRANE DEFINICJE POJĘĆ NIEZBĘDNYCH DO OCENY ZAGROŻEŃ Apertura ograniczająca Obszar w kształcie kola, w obrębie którego jest uśredniane natężenie napromienienia i napromienienie. Pojęcie to jest niezbędne do obliczeń i pomiarów maksymalnej dopuszczalnej ekspozycji (MDE). Przyjmowane wartości apertury (średnica przysłony) są określone w normie i są różne przy ocenie zagrożenia oka i skóry, a ponadto różne w różnych pasmach widma i czasach ekspozycji. Dla pasma widzialnego średnica apertury ograniczającej wynosi 3,5 mm dla skóry i 7 mm dla oka niezależnie od czasu ekspozycji. Maksymalna dopuszczalna ekspozycja (MDE) Poziom promieniowania laserowego, na który w normalnych warunkach mogą być eksponowane osoby bez doznawania szkodliwych skutków. Wartości MDE reprezentują maksymalny poziom promieniowania, na który oko lub skóra mogą być eksponowane bez wynikających z tego obrażeń. Zależą one od: długości fali promieniowania, czasu trwania impulsu lub czasu ekspozycji, rodzaju tkanki narażonej na obrażenie, wymiarów obrazu na siatkówce w przypadku promieniowania widzialnego i bliskiej podczerwieni od 400 nm do 1400 nm. Bezpieczeństwo pracy z laserami 11

12 Fala ciągła (cw) Laser o pracy ciągłej (ang.: continuous wave laser) to laser pracujący z mocą ciągłą przez czas równy 0,25 s lub dłuższy. Wiąże się z tym pojęcie lasera impulsowego, gdy czas trwania impulsu jest krótszy niż 0,25 s. Ta definicja jest niezbędna, gdyż w tablicach i wykresach zamieszczonych w normie przy ocenach zagrożenia rozróżniana jest praca cw i impulsowa lasera. Granica emisji dostępnej (GED) Maksymalny poziom dostępnej emisji promieniowania dozwolony w obrębie danej klasy. Zgodnie z wartościami GED podanymi w normie lasery i urządzenia laserowe przyporządkowane są do klas 1, 1M, 2, 2M, 3R, 3B i 4. Litera M oznacza przypadki obserwowania i rejestrowania promieniowania laserowego z wykorzystaniem układów optycznych z dodatkowymi warunkami określonymi w normie. Klasa 2 i 2M jest wydzielona wyłącznie dla pasma widzialnego i laserów cw z mocą nie większą niż 1 mw, klasy 3R i 3B dla pasma widzialnego i cw z dopuszczalną mocą nie większą niż, odpowiednio, 5 mw i 500 mw, a klasa 4 dotyczy laserów i urządzeń z mocą powyżej 500 mw. Bezpieczeństwo pracy z laserami 12

13 Klasy laserów i urządzeń (produktów) laserowych W celu ustalenia racjonalnych warunków pracy z laserem lub urządzeniem laserowym dzieli się je na 5 klas (1, 2, 3R, 3B i 4), przy czym klasy 1 i 2 mają dodatkowo podklasy 1M i 2M dotyczące przypadków obserwacji promieniowania laserowego przez przyrządy optyczne. Klasa 1 i klasa 1M Klasa Opis 1 Lasery, które są bezpieczne w racjonalnych warunkach pracy. Klasa ta obejmuje również lasery o dużej mocy umieszczone w obudowach zabezpieczających, które nie mogą być otworzone bez uprzedniego wyłączenia lasera. 1M Lasery emitujące promieniowanie, które są bezpieczne w racjonalnych warunkach pracy, ale mogą być niebezpieczne podczas patrzenia w wiązkę przez przyrządy optyczne. Lasery te emitują szeroką albo rozbieżną wiązkę. Laser może być zakwalifikowany do klasy 1M, jeśli jego całkowita moc wyjściowa jest poniżej klasy 3B, a potencjalna moc, która może dostać się do źrenicy nie przekracza klasy 1. Bezpieczeństwo pracy z laserami 13

14 Klasa 2 i 2M Klasy te dotyczą wyłącznie laserów emitujących promieniowanie widzialne w przedziale długości fali od 400 nm do 700 nm. Klasa ta została wydzielona, ze względu na powszechne korzystanie w badaniach laboratoryjnych z czerwonej linii lasera He-Ne ( λ = 633 nm). Klasa Opis 2 Ochrona oka jest zapewniona w sposób naturalny przez instynktowne reakcje obronne w czasie do 0,25 s. Moc promieniowania tych laserów jest poniżej 1 mw, dla pracy ciągłej, lub większa dla impulsów krótszych od 0,25 s lub, gdy emitują światło niespójne przestrzennie. 2M Ochrona oka jest zapewniona w sposób naturalny przez instynktowne reakcje obronne, ale mogą być niebezpieczne podczas patrzenia w wiązkę przez przyrządy optyczne. Moc promieniowania potencjalnie docierająca do oka jest taka, jak w klasie 2 - do 1 mw. Bezpieczeństwo pracy z laserami 14

15 Klasa 3R i 3B Lasery klas 3R i 3B są potencjalnie niebezpieczne lub niebezpieczne przy bezpośredniej ekspozycji promieniowania. Klasa 3R 3B Opis Lasery, dla których bezpośrednie patrzenie w wiązkę jest potencjalnie niebezpieczne. Lasery tej klasy o działaniu ciągłym emitujące promieniowanie widzialne mają całkowitą moc ograniczoną do 5 mw. W innych zakresach spektralnych oraz dla pracy ciągłej obowiązują inne ograniczenia. Lasery, które są niebezpieczne podczas bezpośredniej ekspozycji promieniowania. Patrzenie na odbicia rozproszone są zwykle bezpieczne. Lasery tej klasy o działaniu ciągłym i długości fal z zakresu od 315 nm do dalekiej podczerwieni (1mm) mają moc promieniowania do 500 mw. Dla laserów impulsowych z obszaru widzialnego ( nm) występuje tu ograniczenie do 30 mj. Inne ograniczenia stosowane są dla ultrakrótkich impulsów i przy innych długościach fal. Bezpieczeństwo pracy z laserami 15

16 Klasa 4 Klasa Opis 4 Wszystkie lasery o mocy większej niż w klasie 3B. Lasery, które wytwarzają niebezpieczne odbicia rozproszone. Mogą one powodować uszkodzenie skóry oraz stwarzają zagrożenie pożarem. Podczas obsługi laserów klasy 4 należy zachować szczególną ostrożność. Zabezpieczenia laserów Obudowy ochronne, Specjalne, dostępne tylko dla osób do tego powołanych, włączniki lasera, Układy zdalnego sterowania, Wskaźniki poziomów mocy i energii, Itp. Bezpieczeństwo pracy z laserami 16

17 Oznaczenia laserów Oznakowanie umożliwiające jednoznaczne określenie klasy zagrożenia, Znaki i napisy ostrzegawcze, Nazwa lasera i wytwórca. Wyposażenie i oznakowanie pomieszczeń laboratoryjnych Znaki i napisy ostrzegawcze oraz lampy sygnalizacyjne działające podczas pracy lasera, Zminimalizowanie ilości powierzchni odbijających promieniowanie, Stosowanie dostatecznie silnego oświetlenia, wywołującego zwężenie źrenic, a tym samym ograniczenie ilości energii promieniowania wnikającego do oka. Bezpieczeństwo pracy z laserami 17

18 Wymagania dla producenta i użytkownika Producent jest zobowiązany do zagwarantowania właściwego zakwalifikowania dostarczanego lasera lub urządzenia z laserem do jednej z klas. Klasa lasera lub urządzenia wraz ze szczegółowym opisem budowy i możliwych zagrożeń muszą być powtórzone w instrukcji obsługi. Informacje te jednak mogą być niewystarczające w przypadku przekształcania wiązki lasera za pomocą układu optycznego, gdyż zmieniają się warunki użytkowania. W załączniku A normy PN-EN :2005 znajdują się szczegółowe przykłady takich zmian i sposoby wyznaczania wielkości pozwalających ocenić stopień zagrożenia. W normie PN-EN :2005 wymienione są wymagania dla ochrony oczu. Przykładowo: Zaleca się, aby ochrona oczu: była wygodna w noszeniu, zapewniała możliwi jak najszersze pole widzenia, była ściśle dopasowana, przy jednoczesnej odpowiedniej wentylacji uniemożliwiającej zaparowanie, zapewniała odpowiedni współczynnik przepuszczania w paśmie widzenia. Bezpieczeństwo pracy z laserami 18

19 Wymagania dla producenta i użytkownika, cd W przypadku użytkowania laserów lub urządzeń laserowych klasy 3B i 4 niezbędne jest zapoznanie się z normą PN-EN :2005, a szczególnie z działem 3 pod tytułem "Przewodnik użytkowania", w którym omówione są środki bezpieczeństwa, uboczne zagrożenia związane z działaniem laserów, procedury kontroli zagrożeń i wspomniane wcześniej tabele i wykresy definiujące maksymalne dopuszczalne ekspozycje. Między innymi: W celu zapobieżenia mimowolnej ekspozycji osób znajdujących się w pobliżu urządzeń laserowych klasy 3B lub klasy 4, zaleca się stosowanie ogranicznika wiązki lub tłumika. Zalecenie takie na ogół jest łatwe do spełnienia. Dla medycznych urządzeń od producenta wymagane jest dostarczenie instrukcji zawierającej procedurę i schemat kalibracji systemu pomiarowego. Bezpieczeństwo pracy z laserami 19

20 Uwagi praktyczne dotyczące postępowania użytkownika przy korzystaniu z promieniowania lasera Wydaje się rozsądnym zaleceniem, aby laser lub urządzenie laserowe stały na stole (ławie optycznej) w ten sposób, aby niemożliwy był dostęp do promieniowania osób postronnych. Użytkownik za wszelką cenę powinien unikać patrzenia bezpośrednio w wiązkę lasera niezależnie od tego, jak niskiej mocy jest laser. Ten wdrożony nawyk pozwoli uniknąć w przyszłości możliwych przykrych konsekwencji. Wiązka laserowa powinna być prowadzona w poziomie na wysokości znacznie niższej od użytkownika, aby uniknąć przypadkowego naświetlenia oczu. Co więcej, użytkownik nie powinien pochylać się przy próbie obserwacji biegu wiązki, a śledzenie wiązki powinno być dokonywane za pomocą matowej powierzchni z odpowiednio niskim współczynnikiem odbicia. Na drodze wiązki laserowej nie powinny znajdować przypadkowe elementy zwierciadlane. Uwaga: odbicia od powierzchni ręcznych zegarków, obrączek, pierścionków i innych noszonych ozdób mogą być równie niebezpieczne. Bezpieczeństwo pracy z laserami 20

21 Uwagi praktyczne dotyczące postępowania użytkownika przy korzystaniu z promieniowania lasera, cd. Lasery nie powinny pozostawać włączone bez nadzoru. W razie konieczności odejścia od lasera wygodnym rozwiązaniem jest zasłanianie generowanej wiązki. Szczególną ostrożność należy zachować w przypadku użytkowania laserów generujących wiązkę poza obszarem widzialnym, gdyż bezpośrednio nie jesteśmy w stanie dostrzec jej przypadkowych przebiegów. Konieczne jest wtedy zaopatrzenie użytkownika i osób postronnych w odpowiednio dobrane okulary ochronne. Lasery wyższej mocy mogą wywołać również pożar. Powinno się unikać ustawiania na drodze wiązki elementów papierowych, a przy wyższych mocach nawet i drewnianych. Trudno przewidzieć wszystkie możliwe zdarzenia. Należy pamiętać o tym, że już wiele osób straciło wzrok przez swą nieostrożność, a nieraz tylko przez przypadkowy zbieg okoliczności. Najważniejsze, aby zdawać sobie sprawę z możliwych konsekwencji i zachować zdrowy rozsądek. Bezpieczeństwo pracy z laserami 21

22 INSTRUKCJA BHP PRZ PRACY Z LASERAMI I URZĄDZENIAMI LASEROWYMI 1. Każdy użytkownik winien przed uruchomieniem lasera (lub urządzenia laserowego) ustalić klasę lasera i podstawowe dane o nim, przede wszystkim długość emitowanej fali oraz moc lub energię. 2. Każdy użytkownik jest zobowiązany zapoznać się z instrukcją obsługi (lasera i urządzenia laserowego). 3. Należy przestrzegać nakazów i zakazów zawartych w instrukcji obsługi danego typu lasera oraz zwracać uwagę na plakaty i napisy ostrzegawcze w laboratorium. 4. Bez względu na klasę lasera zabrania się patrzenia w wiązkę laserową (tj. zaglądania do otworu wyjściowego lasera, z którego jest emitowana wiązka); dotyczy to także wiązki odbitej. 5. Zabrania się zabaw wiązkami laserowymi polegającymi na oświetlaniu ludzi, a także materiałów niebezpiecznych, np. łatwopalnych, reaktywnych (nie wolno puszczać tzw. "zajączków"). Bezpieczeństwo pracy z laserami 22

23 Instrukcja BHP przy pracy z laserami i urządzeniami laserowymi, cd. 6. W czasie ustawiania eksperymentu należy pracować przy włączonym pełnym oświetleniu ponieważ zmniejsza to znacznie niebezpieczeństwo napromieniowania oczu. 7. Obowiązkiem eksperymentatora jest zbudowanie blokady wiązki laserowej (wszystkich wiązek) opuszczającej obszar eksperymentu, za pomocą odpowiednich ekranów absorbujących i rozpraszających. 8. Należy (o ile to możliwe) prowadzić wiązki laserowe na poziomie różnym od poziomu oczu. 9. Należy stosować się do zaleceń głównego użytkownika urządzenia laserowego oraz poleceń władz dziekańskich/instytutowych dotyczących spraw BHP. 10. Nie wolno pracować z laserami, jeżeli stosowało się leki typu atropina (jakiekolwiek wpływające na wielkość źrenic i odruch zamykania oczu). W przypadku napromieniowania natychmiast skorzystać z pomocy lekarskiej i zgłosić wypadek przełożonemu/asystentowi. Bezpieczeństwo pracy z laserami 23

24 Bezpieczeństwo pracy z laserami 24

25 Bezpieczeństwo pracy z laserami 25