Bezpieczeństwo pracy z laserami Oddziaływania: cieplne, fotochemiczne, nieliniowe. Grupy: UV-C (0 280 nm), UV-B (280 315 nm), UV-A (315 00 nm), IR-A (780 00 nm), IR-B (100 3000 nm), IR-C (3000 nm 1 mm). Pozostały zakres spektralnych oparzenia. Skóra UV-C i UV-B poparzenia, przyspieszone starzenie i wzrost pigmentacji. od UV-A włącznie ciemnienie pigmentów, reakcje fotouczuleniowe, a także poparzenia. Oko UV-C i B piasek po powieką (Photokeratitis), UV-A oddziaływania fotochemiczne, katarakta, V fotochemicze i termiczne uszkodzenia siatkówki. IR-A katarakta i poparzenia siatkówki, jak IR-B parowanie. IR-C parzy rogówkę. 1
Bardzo ważne 1. Zagrożenie rakiem skóry i przyspieszone starzenie występuje przy oświetleniu skóry światłem z obszaru 230 380 nm. 2. Nie wolno niezależnieodklasy urządzenia laserowego bezpośrednio oświetlać oka. 3. Bezwzględnie stosować się zaleceń bezpieczeństwa. 2
Podział na klasy Polski Komitet Normalizacyjny. Granica Emisji Dostępnej Klasa 1 Promieniowanie całkowicie bezpieczne. Klasa 1M Lasery emitujące w obszarze 302.5 nm 000 nm. Bezpieczne pod pewnymi warunkami. Należystosować okulary ochronne. Klasa 2 Lasery emitujące promieniowanie z obszaru (00 nm 700 nm). Są bezpieczne dla wzroku, jeśli nie ma bezpośredniej ekspozycji na oko. Klasa 2M Klasa 3R Promieniowanie niebezpieczne dla wzroku Pięciokrotnie przekracza normy klasy 2. Wymagane okulary ochronne. Klasa 3B Obejmuje lasery bezwzględnie niebezpieczne. Klasa Niebezpieczne dla oczu i skóry w każdych warunkach. Odzież ochronna. 3
Normy bezpieczeństwa Maksymalna Dopuszczalna Ekspozycja (MDE) Przykład 1 Laserem Nd:YAG generuje impuls gigantyczny o czasie trwania ns imocy20mw. Długość fali 1.06 m, o średnica wiązki 1 mm. Obliczyć gęstość optyczną okularów zgodnych z normą. Maksymalne oświetlenie spowowane impulsem wynosi 20 6 3 2 7 12 W/m 2, co odpowiada następującej średniej energii padającej na jednostkę powierzchni w czasie trwania impulsu 7 12 8 7 J/m 2. Z tab.viii.1.1a wynika, że maksymalna puszczalna ekspozycja ma wartość MDE 5 2 C 6 C 7 J/m 2 5 2 1 1 7 J/m 2 5 2 J/m 2, tym samym gęstość optyczna okularów ochronnych musi zatem wynosić D log 7 5 2 6.
Przykład 2 Ten sam laser pracuje impulsowo z częstotliwością 50 Hz, Wciągu t s oko osiągnie 500 impulsów. Laser należy klasy. Energia w jednym impulsie wynosi 20 6 8 0.2 J/impuls, co przy częstotliwości 50 Hz daje średnią moc 0.2 J/impuls 50 /s W. Dla pojedynczego impulsu odpowiadającemu ekspozycji oka przez s (czas trwania impulsu 5 6 8 s 500 impulsów/s), wartość MDE z tab wynosi MDE 5 2 C 6 C 7 J/m 2 0.05 J/m 2. Zgodnie z punktem 3 normy korygujemy tę wartość dla ciągu 500 impulsów mnożąc przezn 1/, i otrzymujemy właściwą wartość MDE 0.05 500 1/ 0.01 J/m 2, astąd możemy wyznaczyć gęstość optyczna okularów ochronnych log 7 0.01 7. 5
Ekspozycja czas [s] Długość fali [nm] 180-302.5 302.5-315 315-00 00-700 d 700-50 50-100 100-1500 1500-1800 1800-2600 2600-6 -13-11 -11-9 3x Wm - 1.5x 2.7x xc 6 0.25 x t C6 1.5x xcc6-1.5x xc6c7-12 Wm 13 Wm 12 Wm 11 Wm - 5 2.7x t 0.75 xc C 6 2.7x t 0.75 CC 5 6 7-9 -7-7 1.8x -5-5 1.8x 5x 30 < -3 5 x C6 C 1-5 5x -3-5 0.75 18 t C 6-3 5x CC 6 0.75 18 t C C -3 C 2 (t>t 1) 6 0.75 5x CC7 90 t C C 00 600 nm 7 00 700 nm 3 5600 0.75 xt 3 5600 xt 0.75 0 5600 x t 0.75 Ekspozycja czas [s] Długość fali [nm] 180 302.5 302.5 315 315 00 2 30 C 2 2 3 3 Wm 3x 00 700 c 700 50 50 100 100 6 oraz c Niebezpieczeństwo termicznego uszkodzenia siatkówki (t < T 2 ) 0.75 18 t C6 (t < T 2 ) 18 t CCC 0.75 6 7 α < 1.5 mrad: Wm α > 1.5 mrad: -0.25 18 C T Wm 6 2 α < 1.5 mrad: Wm α > 1.5 mrad: 18 C C C T Wm 00 Wm -0.25 6 7 2 6
a Wartość MPE dla czasów ekspozycji poniżej 9 i długości fal krótszych niż 00 nm iwyższych niż 100 nm określa się dla czasów ekspozycji 9 s. Dla czasów poniżej 13 s należy wybrać ekwiwalent MPE dla 13 s. b Kąt P jest granicznym kątem akceptacji. c W obszarze 00 nm 600 nm stosuje się podwójne limity i ekspozycja nie może przewyższać ani jednego, ani drugiego limitu. Normalnie limity niebezpieczeństwa fotochemicznego stosuje się przy ekspozycjach dłuższych niż s, chociaż dla długości fal między 00 nm i 8 nm i dla kąta widzialności źródła między 1.5 mrad i 82 mrad, limit zagrożenia fotochemicznego 0 C 3 2 będzie stosowany dla ekspozycji dłuższej lub równej 1 s. 7
Wartości parametrów Legenda Parametr Zakres spektralny[nm] 3 0.25 C 1 = 5.6 x t 302.5-00 0.8 ( λ - 295) -15 T 1 = x s 302.5-315 0.2( λ95) C 2 = 302.5-315 [( α αmin) / 98.5] a T 2 = x s 00-100 0.02(λ 50 C 3 = ) C 3 = 1.0 50-600 00-50 0.002(λ 700 C = ) 700-50 C =5 50-100 -1/ C 5 = N 00-6 C 6 = 1 dla α < αmin 00-100 C 6 = α/αmin dla αmin< α < αmax 00-100 C 6 = α max/α min = 66.7 dla α >α max 00-100 C 7 = 1 700-1150 0.018(γ 1150) C 7 = 1150-1200 C 7 = 8 1200-100 a T 2 s dla 1.5mrad i T 2 0 s dla 0 mrad. b C 5 jest stosowane dla impulsów o czasie trwania mniejszych niż 0.25 s. c C 6 stosuje się dla impulsów laserowych i dla laserów ciągłych o działaniu termicznym na tkankę. d Graniczny kat akceptacji P powinien być równy max. min 1.5 mrad, max 0 mrad, N jest liczbą impulsów. 8
Literatura 1. L. Pokora, Lasery w stomatologii, wyd. Laser Instruments Centrum Techniki Laserowej, Warszawa 1992. 2. W. Glinkowski, L. Pokora, Lasery w terapii, Laser Instruments Centrum Techniki Laserowej, Warszawa 1993. 3. PN-91/T-06700, Bezpieczeństwo przy promieniowaniu przez urządzenia laserowe. Klasyfikacja sprzętu. Wymagania i wytyczne dla użyt kownika, Normalizacyjne ALFA, Warszawa 1992.. PN-91/T-06701, Bezpieczeństwo elektryczne urządzeń i instalacji laserowych, Normalizacyjne ALFA, Warszawa 1992. 5. PN-EN 60825-1:2000/A2, Bezpieczeństwo urządzeń laserowych - Klasyfikacja sprzętu, wymagania i przewodnik użytkownika, PKN, Warszawa 2002. 6. M. Nowicki, Promieniowanie laserowe, podstawowe czynniki zagrożenia, PWN, Warszawa 1997. 7. J. Hawkes, I. Latimer, Lasers. Theory and Practice, Prentice Hall, New York, Lonn 1995. 8. B. Ziętek, Optoelektronika, Wyd. UMK, Toruń, 200. 9