Promieniowanie elektromagnetyczne o różnych λ, mocach i czasie trwania sygnału różnie wpływa na biologię człowieka

Transkrypt

1 Bezpieczeństwo i higiena pracy Odkrycia naukowe i wynalazki Promieniowanie rentgena Promieniotwórczość nieznane sytuacje, niejednokrotnie zagrożenia M.Curie-Skłodowska, odkrywca radu i polonu, zmarła na białaczkę Znane przypadki śmierci żołnierzy po napromienieniu przez anteny radarowe Promieniowanie elektromagnetyczne o różnych λ, mocach i czasie trwania sygnału różnie wpływa na biologię człowieka

2 Specyfika promieniowania lasera Najczęściej niewidoczne promieniowanie Może zagrozić z bardzo dużej odległości (wielu kilometrów) Skrajnie wysokie moce w impulsach (GW, a nawet PW) Wtórne i przypadkowe odbicia wiązki mogą spowodować tragiczne skutki Ślepota tragedia dla osoby poszkodowanej!!! Wiązka może być rozbieżna, zogniskowana lub rozproszona, co prowadzi do skomplikowanego rachunku w celu oceny zagrożenia Istotne problemy BHP przy obchodzeniu się z urządzeniami elektrycznymi (napięcia kv) i chemicznymi chlorowce (lasery ekscymerowe), ciecze kriogeniczne lasery półprzewodnikowe) - nie nasz problem

3 Powstawanie normy BHP Rejestrowanie tragicznych wypadków Ważny opis zdarzeń, okoliczności i parametrów zagrożenia!!! Dla lasera, z racji wielowymiarowych wpływów, konieczne są obszerne badania Pod koniec lat 60-tych ubiegłego stulecia Amerykanie powołali Komisję składającą się z wielu Podkomisji ekspertów Definicje, pomiary parametrów promieniowania, badania wpływu, ocena zagrożeń, prawnicy, producenci, ochrona środowiska, Podkomisja redakcyjna itp.. Badania przeprowadzone na zwierzętach (małpach) Pierwsza norma American National Standard Institute 1971 Norma bardzo restrykcyjna skrytykowana przez producentów

4 Powstawanie normy BHP cd Europejska norma EN z marca 1994 bazuje na danych normy ANSI Z i po wprowadzeniu poprawek w 1978 roku ze zmniejszeniem wymagań restrykcyjnych Problem otwarty wpływ oddziaływania promieniowania laserowego na następne generacje Przykład Semipałatyńska daje dużo do myślenia Kluczowy problem pomiar parametrów wiązki laserowej kalibrowanie przyrządów pomiarowych

5 Bezpieczeństwo urządzeń laserowych Norma PN-EN Norma europejska przyjęta przez Europejski Komitet Normalizacyjny Elektrotechniki CENELEC Członkowie CENELEC są zobowiązani do nadania normie europejskiej statusu normy krajowej bez wprowadzania jakichkolwiek zmian Norma jest tłumaczeniem angielskiej wersji normy EN z marca 1994 i poprawkami z 1996 i 1997 r.

6 Norma BHP - lasery Norma wydana została wydana po angielsku, francusku i niemiecku. Wersja w każdym innym języku, przetłumaczona na odpowiedzialność danego członka CENELEC, i zarejestrowana w Sekretariacie Centralnym CENELEC ma ten sam status co wersje oficjalne Polska nie należała w czasie pisania normy do CENELEC W polskiej normie są stosowane odsyłacze od N1 do N19 i dwa załączniki (odpowiedniki krajowych norm, na które się powoływano, i alfabetyczny indeks terminów w języku polskim Norma ustanowiona przez Polski Komitet Normalizacyjny 24 lutego 2000 r.

7 Przedmiot normy Ochrona osób przed promieniowaniem laserowym w paśmie 180 nm do 1 mm Określenie wymagań dla użytkownika i producenta Zapewnienie systemu ostrzegania ludzi przez zastosowanie oznakowania, etykiet i instrukcji Zmniejszenie możliwości urazów przez minimalizację niepożądanego dostępu i wprowadzenie kontroli zagrożeń Ochrona osób przed innymi zagrożeniami będącymi wynikiem działania i użytkowania urządzeń laserowych

8 Definicje granica emisji dostępnej GED maksymalny poziom dostępnej emisji promieniowania dozwolony w obrębie danej klasy średnica wiązki (szerokość wiązki) d u w danym punkcie przestrzeni = średnicy najmniejszego okręgu zawierającego u% całkowitej mocy (lub energii) laserowej. W niniejszej normie stosowana jest średnica d 63 Norma z wadami tekstu!! w przypadku wiązki gaussowskiej d 63 odpowiada punktowi, w którym natężenie napromienienia (napromie-??? błąd tekstu rozbieżność wiązki kąt płaski stożka określony przez średnicę wiązki w dalekim polu arctg[(d 63 -d 63 )/L] ekspander wiązki ogranicznik wiązki: urządzenie kończące tor wiązki laserowej

9 UL klasy 1 Lasery bezpieczne w racjonalnie przewidywanych warunkach pracy. Urządzenie laserowe, które nie pozwala na dostęp ludzi do promieniowania laserowego przewyższającego GED dla klasy 1 UL klasy 2 - emitujące promieniowanie widzialne, ochrona oka zapewniona w sposób naturalny przez instynktowne reakcje obronne, w tym odruch mrugania 1. pozwala na dostęp dla GED < GED 2 dla λ = nm 2. nie pozwala na dostęp dla GED > GED 1 dla pozostałego pasma

10 UL klasy 3A bezpieczne przy patrzeniu nieuzbrojonym okiem. Dla λ = nm ochrona instynktowna. Dla pozostałego pasma zagrożenie nie większe niż klasy 1. Bezpośrednie patrzenie przez przyrządy optyczne może być niebezpieczne UL klasy 3B bezpośrednie patrzenie w wiązkę zawsze niebezpieczne. Patrzenie na rozproszone zwykle bezpieczne. Pozwala dla GED < GED3AB UL klasy 4 niebezpieczne dla odbić rozproszonych. Mogą powodować obrażenia skóry, mogą powodować zagrożenia pożarem. Ich stosowanie wymaga ekstremalnej ostrożności Każde UL dla GED > GED 3B

11 fala ciągła (CW) t 0.25 s inspektor ds. bezpieczeństwa laserowego maksymalna dopuszczalna ekspozycja MDE wartości MDE reprezentują poziom, na który oko lub skóra mogą być eksponowane bez wynikających z tego obrażeń, natychmiast lub po długim czasie nominalny obszar zagrożenia wzroku NobZW obszar z natężeniem napromienienia lub napromienieniem rogówki > MDE nominalna odległość zagrożenia wzroku NodZW - odległość, dla której natężenie napromienienia lub napromienienie rogówki = MDE

12 Wymagania produkcyjne UL powinno mieć obudowę ochronną zapobiegającą dostępowi ludzi do promieniowania laserowego Płyty dostępu obudów ochronnych powinny być zaopatrzone w blokady bezpieczeństwa, które powinny przeciwdziałać usunięciu płyty bez specjalnych narzędzi Aparatura laserowa klasy 4 lub 3B powinna mieć możliwość zdalnej blokady i nastawnik główny uruchamiany kluczem Gdy klucz jest wyjęty promieniowanie nie powinno być dostępne Urządzenie laserowe tych klas powinno wysyłać dźwiękowy lub wizualny sygnał ostrzegawczy i wiele innych ograniczeń

13 Etykietowanie Klasa 1 etykieta objaśniająca prostokąt z obrzeżem czarnym, tło żółte URZADZENIE LASEROWE KLASY 1 lub na odpowiedzialność producenta to samo stwierdzenie w informacji dla użytkownika Klasa 2 - etykieta ostrzegawcza trójkąt ze znakiem i obrzeżem czarnym na żółtym tle + etykieta objaśniająca PROMIENIOWANIE LASEROWE NIE WPATRYWAĆ SIĘ W WIĄZKĘ URZĄDZENIE LASEROWE KLASY 2

14 Etykieta ostrzegawcza

15 Etykieta objaśniająca PROMIENIOWANIE LASEROWE NIE WPATRYWAĆ SIĘ W WIĄZKĘ URZĄDZENIE LASEROWE KLASY 2

16 Klasa 3A - etykieta ostrzegawcza + etykieta objaśniająca PROMIENIOWANIE LASEROWE NIE WPATRYWAĆ SIĘ W WIĄZKĘ NIE SPOGLĄDAĆ W WIĄZKĘ PRZEZ PRZYRZĄDY OPTYCZNE URZĄDZENIE LASEROWE KLASY 3A Klasa 3B - etykieta ostrzegawcza + etykieta objaśniająca PROMIENIOWANIE LASEROWE UNIKAĆ WIĄZKI LASEROWEJ URZĄDZENIE LASEROWE KLASY 3B

17 Klasa 4 - etykieta ostrzegawcza + etykieta objaśniająca PROMIENIOWANIE LASEROWE CHRONIĆ OCZY I SKÓRĘ PRZED PROMIENIOWANIEM BEZPOŚREDNIM LUB ROZPROSZONYM URZĄDZENIE LASEROWE KLASY 4 Etykieta otworu wyjściowego dla klas 3B i 4 OTWÓR WYJŚCIOWY LASERA lub UNIKAĆ PROMIENIOWANIA PROMIENIOWANIE LASEROWE JEST EMITOWANE Z TEGO OTWORU

18 Informacje dla użytkownika Instrukcja rozbieżność wiązki, czas trwania impulsu i maksymalnej mocy (lub energii) z zaznaczeniem błędu czytelne reprodukcje etykiet podanie lokalizacji wszystkich otworów wyjściowych lasera wykaz czynności regulacyjnych i kontrolnych w katalogach muszą być informacje o klasyfikacji urządzeń, to samo w informacjach dla służb serwisowych dla urządzeń medycznych instrukcje zawierające opis procedury kalibracji dla laserowych systemów transmisji światłowodowej powinny być serwisowe połączenia kablowe i na złączach tłumiki wiązki

19 Informacje dla użytkownika cd Zaleca się, aby nawet dla klasy 1 w instrukcji było sformułowanie Unikanie patrzenia w wiązkę powinno być dobrym obyczajem

20 Przewodnik użytkownika Środki bezpieczeństwa dla urządzeń powyżej klasy 3A inspektor ds. bezpieczeństwa laserowego. Uruchamianie wyjmowanym kluczem. Ogranicznik wiązki lub tłumik. Oznakowanie obszarów. Łącznik zdalnej blokady i inne każda ochronna osłona oczu powinna mieć etykietę z informacją odzież ochronna dla laserów klasy 4 przy użytkowaniu aparatury klasy 3A i wyższych aparaturą wyłącznie przez osoby przeszkolone nadzór nad nadzór medyczny zakres dotychczas nie rozstrzygnięty przez fachowców. Okulistyczne badania dla klasy 3B i 4 przed zatrudnieniem i po zakończeniu nie są konieczne z przyczyn medycznych, a raczej medyczno-prawnych. Przy podejrzeniu ekspozycji badania medyczne

21 Maksymalne dopuszczalne ekspozycje cw Klasa 1 Czas emisji s s s λ nm He-Cd J W He-Ne t 0.75 J C 3 J dla t > T 2 t < T C 3 W 4 μm 1 mm t W/m 2 CO 2 J/m 2 T 2 = (λ-550) s C 3 = (λ-550) Klasa 2 λ = t > 0.25 s 1 mw He-Cd He-Ne

22 Klasa 3A Maksymalne dopuszczalne ekspozycje cw Czas emisji s l He-Cd He-Ne s s 5 mw i 25 W/m 2 4 μm 1 mm CO t 0.25 J/m W/m 2 Klasa 3B λ = 315 nm 1 mm t > 0.25 s 500 mw He-Cd He-Ne CO 2 Klasa 4 MDE > MD 3

23 Załączniki informacyjne A. Przykłady obliczeń B. Rozważania medyczne C. Bibliografia D. Tablice zbiorcze E. Rozważania dotyczące laserów dużej mocy w odniesieniu do laserowych urządzeń do obróbki materiałów F. Związane normy IEC Załącznik krajowy: Alfabetyczny indeks terminów polskich i ich angielskich odpowiedników

24 Tablica D2 Zestawienie wymagań produkcyjnych

25 Tablica D3 Zestawienie używania środków zapobiegawczych do 1 mw do 5 mw do 0.5 W

26 Charakterystyka widmowa układu optycznego oka 1.0 Współczynnik transmisji układu optycznego oka 0.6 Absorpcja siatkówki [μm] Główne zagrożenie widzenia w paśmie μm Bezpieczne lasery poza tym pasmem dla odpowiedniej mocy Dla λ = 1.5 μm dopuszczalna moc 10 2 razy większa niż dla lasera CO 2 (λ = 10.6 μm) i !!! razy większa niż dla lasera Nd:YAG (λ = 1.06 μm) Patrz amerykańska norma BHP ANSI Z

27 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

28 Mechanizmy oddziaływania i głębokość wnikania do oka cd IR nm Oparzenia rogówki, katarakta, zamglenia IR powyżej 3000 nm Oparzenia rogówki Wysoka moc oparzenia skóry

29 Nigdy tak!!!

30 Zawsze z okularami dla danego lasera

31 Nieodwracalne uszkodzenia siatkówki pierwszych eksperymentatorów laser Nd:YAG λ = 1.06 μm Artykuł: In Laser Safety, Little Mistakes Can Have Big Cosequences. Photonics Spectra, marzec 2005 str Opisane tragiczne wypadki

32 Współczesne nieodwracalne uszkodzenia siatkówki przez dalmierz bazujący na laserze Nd:YAG λ = 1.06 μm Niemal pełna ślepota, widzenie peryferyjne