Środki ochrony indywidualnej
Sprzęt ochrony oczu i twarzy przed promieniowaniem laserowym

Sprzęt ochrony oczu i twarzy chroniący przed promieniowaniem laserowym

Do ochrony indywidualnej oczu przed promieniowaniem laserowym, w zakresie fal od 180 do 1000 µm służą okulary, gogle i osłony twarzy zaopatrzone w specjalne filtry ochronne (PN-EN 2007) [1]. W związku z monochromatycznością promieniowania laserowego filtry ochronne przeznaczone są do konkretnych typów laserów. W przypadku, gdy niebezpieczne promieniowanie laserowe powstaje w widzialnym zakresie widma od 400nm do 700nm, a ochrony oczu osłabiają to promieniowanie do wartości zdefiniowanych dla laserów klasy 2 (P ≤1mW dla laserów pracy ciągłej - w tym przypadku fizjologiczne reakcje obronne włącznie z odruchem mrugania przyczyniają się do ochrony oczu), ochrony takie nazywamy środkami ochrony oczu do justowania laserów (PN-EN 2008) [2].

Przy wyborze właściwej ochrony oczu zaleca się aby:

  • była wygodna w noszeniu i zapewniała ścisłe dopasowanie do twarzy (dla gogli) przy jednoczesnej odpowiedniej wentylacji dla uniknięcia zaparowania,
  • zapewniała jak najszersze, możliwe pole widzenia (niczym nie zakłócone pole widzenia co najmniej 40° w kierunkach poziomym i pionowym dla każdego oka,
  • zapewniała dostateczne wysokie tłumienie promieniowania laserowego
  • zapewniała odpowiednią transmisję w paśmie widzialnym (współczynnik przepuszczania światła filtru powinien być nie mniejszy niż 20%,
  • była odporna na promieniowanie laserowe, przed którym zapewnia ochronę.

Bardzo ważne jest również, aby oprawy oraz jakiekolwiek części boczne (z wyłączeniem taśmy opasującej głowę, w przypadku gogli) zapewniały taką samą ochronę jaka jest zapewniona przez filtry.

Najważniejszymi parametrami do oceny skuteczności ochrony przed promieniowaniem laserowym są:

  • widmowy współczynnik przepuszczania (τ(λ),
  • gęstość optyczna (Dλ),
  • współczynnik przepuszczania światła (τv),
  • odporność na promieniowanie laserowe.

Podstawową (ale nie jedyną!) informacją mówiącą o przydatności filtru do ochrony oczu przed konkretnym promieniowaniem laserowym, niejako „wizytówką” filtru jest jego charakterystyka widmowa, obejmująca zakresy niebezpiecznego promieniowania laserowego oraz widzialnego. Na rysunku 5.1 przedstawiono przykładową charakterystykę widmową filtru absorpcyjnego, zapewniającego ochronę przed kilkoma długościami fal laserowych. Minimalną wartość gęstości optycznej (Dλ) filtrów, w warunkach założonej ekspozycji (H) oblicza się ze wzoru [1]:

 

gdzie: H0 – spodziewanym poziomem ekspozycji niechronionego oka,
   MDE – Maksymalna dopuszczalna ekspozycja.

W tabelach 2 i 3 przedstawiono oznaczenia filtrów chroniących przed promieniowaniem laserowym, natomiast na rysunku 1 przykładową charakterystyką widmową filtru absorpcyjnego chroniącego przed promieniowaniem laserowym.

 

 

Rys. 1 Przykładowa charakterystyka transmisyjna filtru absorpcyjnego



Tabela 2. Oznaczenia filtrów do justowania laserów, zapewniające ochronę przed promieniowaniem laserowym dla zakresu   długości   fal od   400 nm do 700  nm  oraz mocy  1mW przy pracy ciągłej tzw. lasery CW [1].

OznaczenieWspółczynnik przepuszczania światła
Filtr		Współczynnik przepuszczania światła
Oprawa		Lasery CW i impulsowe o czasie trwania impulsu ł 2x10-4s Maksymalna moc laseraLasery impulsowe o czasie trwania impulsu >10-9s do 2x10-4s Maksymalna energia impulsu

R1
R2
R3
R4
R5

10-2<τ<=(l)10-1
10-3<τ<=(l)10-2
10-4<τ<=(l)10-3
10-5<τ<=(l)10-4
10-5<τ<=(l)10-5

τ<=(l)10-1
τ<=(l)10-2
τ<=(l)10-3
τ<=(l)10-4
τ<=(l)10-5

0,01
0,1
1
10
100

2x10-6
2x10-5
2x10-4
2x10-3
2x10-2

Tabela 3. Oznaczenia  filtrów chroniących przed promieniowaniem laserowym [2]

Długość fali 180 nm do 315 nm

Typ lasera \ oznaczenieDI, RM
L1 0,01 3x102 3x1011
L2 0,1 3x103 3x1012
L3 1 3x104 3x1013
L4 10 3x105 3x1014
L5 100 3x106 3x1015
L6 103 3x107 3x1016
L7 104 3x108 3x1017
L8 105 3x109 3x1018
L9 106 3x1019 3x1019
L10 107 3x1011 3x1020

Długość fali ponad 315 nm do 1400 nm

Typ lasera \ oznaczenieDI, RM
L1 102 0,05 5x105
L2 103 0,5 5x108
L3 104 5 5x109
L4 105 50 5x1010
L5 106 5x102 5x1011
L6 107 5x103 5x1012
L7 108 5x104 5x1013
L8 109 5x105 5x1014
L9 1019 5x106 5x1015
L10 1011 5x107 5x1026

Długość faliponad 1400 nm do 1000 µm

Typ lasera \ oznaczenieDI, RM
L1 104 103 1012
L2 105 104 1013
L3 106 105 1014
L4 107 106 1015
L5 108 107 1016
L6 109 108 1017
L7 1010 109 1018
L8 1011 1010 1019
L9 1012 1011 1020
L10 1013 1012 1021

Uwagi:

  • Gęstość mocy E wiązki lasera o pracy ciągłej jest obliczana na podstawie mocy lasera P i przekroju poprzecznego wiązki E=P/A;
  • Gęstość energii wiązki lasera impulsowego (I lub R) jest obliczana na podstawie energii impulsu Q i przekroju poprzecznego wiązki H=Q/A
    Dla laserów pracujących w przedziale długości fal od 400 nm do 1400 nm, gęstość energii H powinna być korygowana. Jeżeli częstotliwość impulsów laserowych wynosi γ, to całkowita liczba impulsów N w czasie 10 s wynosi: N= γ x 10 s. Wartość gęstości energii H' wynosi H'=H x N1/4. Potrzebny stopień ochrony odczytuje się dla skorygowanej wartości H'.
  • Dla laserów z synchronizacja modu obliczenie gęstości mocy wiązki przeprowadza się jak dla laserów o pracy ciągłej. Ponadto dla laserów o przedziale długości fal od 400 nm do 1400 nm należy obliczyć H', tak jak opisano wyżej.