Безопасность эксплуатации геодезических лазерных инструментов.
Анализ опасных и вредных факторов при эксплуатации изделия
Использование лазерных приборов связано с определенной опасностью для человека. Основополагающими нормативными документами являются: 825-я публикация Международной технической комиссии (МЭК) под названием «Радиационная безопасность лазерных изделий, классификация оборудования, требования и руководство для потребителей» как наиболее компетентная рекомендация мирового класса; новейшая отечественная разработка СНиП; ГОСТы.
Физиологические эффекты при воздействии лазерного излучения на человека. Непосредственно на человека оказывает лазерное излучение любой длины волны; однако в связи со спектральными особенностями поражения органов и существенно различными предельно допустимыми дозами облучения обычно различают воздействие на глаза и кожные покровы человека.
Воздействие лазерного излучения на органы зрения.
Основное вредное воздействие лазерное излучение оказывает на сетчатку глаза, причем хрусталик (и глазное яблоко), действуя как дополнительная фокусирующая оптика, существенно повышает концентрацию энергии на сетчатке.
Диапазон длин волн вредного воздействия на сетчатку глаза от 0,4 до 1,4 мкм.
Основное воздействие при импульсном воздействии оказывает тепловое разрушение сетчатки, при длительном воздействии излучения на сетчатку глаза приводит в основном к фотохимическим процессам ее разрушения.
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.
Наиболее безопасными как по своей природе, так и по конструктивному исполнению являются приборы класса 1.
Технико-гигиеническая оценка лазерных изделий в России
В систему документов, устанавливающих единую систему обеспечения лазерной безопасности, входят: технические средства снижения опасных и вредных производственных факторов, организационные мероприятия, контроль условий труда на лазерных установках.
К опасным и вредным производственным факторам относятся:
−лазерное излучение (прямое рассеянное, прямое, отраженное);
−световое излучение (УФ, видимое, ИК)от источников накачки или кварцевых газоразрядных трубок, а также от плазменных факелов и материалов мишени;
−шум и вибрации;
−ионизирующие и рентгеновское излучение (при анодом напряжении более 5 KB);
−продукты взаимодействия ЛИ и мишеней; −высокое напряжение в цепях питания;
−ВЧ и СВЧ-поля от генераторов накачки;
−нагретые поверхности;
−токсичные и агрессивные вещества, используемые в конструкции лазера;
−опасность взрывов и пожаров.
Все факторы нормируются соответствующими ГОСТами.
Степень воздействия лазерного излучения на оператора зависит от физико-технических характеристик лазера — плотности мощности (энергии излучения), длины волны, времени облучения, длительности и периодичности импульсов, площади облучаемой поверхности. Биологический эффект лазерного облучения зависит как от вида воздействия излучения на ткани организма (тепловое, фотохимическое), так и от биологических и физико-химических особенностей самих тканей и органов. Наиболее опасно лазерное излучение с длиной волны:
380-1400 нм — для сетчатки глаза,
180-380 нм и свыше 1400 нм — для передних сред глаза,
180 нм -100 мкм (т.е. во всем рассматриваемом диапазоне) — для кожи.
В соответствии со СНиП 5804-91 лазерные изделия по степени опасности генерируемого излучения подразделяют на 4 класса. При этом класс опасности лазерного изделия определяется классом опасности используемого в нем лазера. Классификацию лазеров с точки зрения безопасности проводит предприятие-изготовитель путем сравнения выходных характеристик излучения с предельно допустимыми уровнями (ПДУ) при однократном воздействии. Определяя принадлежность лазерного изделия к тому или иному классу по степени опасности лазерного излучения, необходимо учитывать воздействие прямого или отраженного лазерного пучка на глаза и кожу человека и пространственные характеристики лазерного излучения (при этом различают коллимированное излучение, то есть заключенное в ограниченном телесном угле, и неколлимированное, то есть рассеянное или диффузно отраженное). Использование дополнительных оптических систем не входит в понятие «коллимация», а оговаривается отдельно.
Лазерные изделия с точки зрения техники безопасности классифицируют в основном по степени опасности генерируемого излучения. Установлены следующие 4 класса лазеров:
Первый — к нему относят полностью безопасные лазеры, выходное излучение которых не представляет опасности для глаз и кожи человека.
Второй — к нему относят лазеры, выходное излучение которых представляет опасность при облучении кожи или глаз человека коллимированным пучком. В тоже время диффузно отраженное излучение лазеров этого класса безопасно как для кожи, так и для глаз.
Третий — к нему относят лазерные устройства, работающие в видимой области спектра и выходное излучение которых представляет опасность при облучении как глаз (коллимированным и диффузно отраженным излучением на расстоянии менее 10 см от отражающей поверхности), так и кожи (только коллимированным пучком).
Четвертый - наиболее опасный — к нему относят лазерные устройства, даже диффузно отраженное излучение, которых представляет опасность для глаз и кожи на расстоянии менее 10 см.
При определении класса опасности лазерного излучения учитываются три спектральных диапазона.
Наиболее опасно лазерное излучение с длинной волны: 0,38– 1,40 мкм — для сетчатки глаза; 0,18–0,38 мкм и свыше 1,40 мкм — для передних сред глаза; 0,18–100 мкм (т. е. во всем диапазоне) для кожи.
Биологическое действие лазерного излучения характеризуется совокупностью структурных, функциональных и биохимических изменений, возникающих в живом организме в результате облучения монохроматическими и конечными лучами. Лазерное излучение является для любого живого организма непривычным искусственным раздражителем, не встречающимся в естественных условиях.
Оно воздействует на весь организм, но наибольшую опасность представляет для зрения, так как установлено, что глаза человека примерно в 1 000 000 раз более уязвимы от лазерного излучения, чем кожа. Это также объясняется способностью глаза фокусировать световые лучи, вследствие чего плотность энергии на его внутренней поверхности, так называемой сетчатой оболочке, увеличивается на несколько порядков.
Лазерное излучение вызывает следующие биологические эффекты: термический, ударный, светового давления, электрострикции, образование в пределах клетки микроволнового электромагнитного поля.
Результат воздействия лазерного излучения на глаза и степень поражающего действия зависит главным образом от интенсивности лазерного излучения, длины волны, вида излучения (импульсное или непрерывное) и диаметра зрачка в начале излучения. В зависимости от величины интенсивности лазерное излучение видимой области может вызывать как временное, вследствие обратимых химических изменений в сетчатке ослепление, так и необратимую потерю зрения из-за сильного ожога сетчатки (термический и ударный эффекты).
Необходимость проведения измерений в ночное время суток повышает опасность поражения сетчатки глаза, так как в условиях низкой освещенности зрачок глаза расширяется до 7–8 мм (2–3 мм в дневное время суток), что увеличивает пропускаемый поток световой энергии.
Безопасный уровень энергетической освещенности зрачка глаза для 532 нм составляет 0,7 Вт/см2.
Лазерное излучение влияет и на кожные покровы человека. На характер повреждения кожных покровов влияет не только величина энергии, приходящейся на единицу их поверхности, но и цвет кожи.
Определяющее значение имеет термическое действие, при этом на коже при уровнях энергии, превышающих пороговые, образуются различной степени ожоги. Лазерное излучение вызывает в организме ряд нежелательных изменений со стороны органов дыхания, пищеварения, сердечно-сосудистой системы.
При работе с лазером могут быть три случая поражения лазерным излучением, которое должно приниматься во внимание при разработке мероприятий по технике безопасности. Первый случай — человек находится под прямым воздействием лазерного излучения, второй случай — человек попадает в зону зеркального отражения, третий случай — человек находится под воздействием диффузно рассеянного луча.
Самым опасным для глаз и незащищенных поверхностей кожи человека является воздействие прямого лазерного излучения, при том уровни плотности энергии, вызывающие тяжкие последствия, сравнительно невелики. Не менее опасным для органа зрения человека является зеркально отраженное лазерное излучение. Уровни энергии, вызывающие опасные последствия в этих случаях, определяются величиной выходной энергии лазера и коэффициентами отражения покрытия объектов, расположенных в зоне лазерного излучения. Представляет опасность для глаз также и диффузно рассеянное отражение лазерного луча от стен, поверхностей приборов и т. д.
Лазер — очень опасная штука. Ткани и органы, которые обычно подвержены лазерному облучению это глаза и кожа. Существуют три основных типа повреждения тканей, вызванных лазерным облучением. Это тепловые эффекты, фотохимическое воздействие, а также акустические переходные эффекты (подвержены только глаза).
Тепловые эффекты могут возникать при любой длине волны и являются следствием излучения или светового воздействия на охлаждающий потенциал кровотока тканей.
В воздухе, фотохимический эффекты происходят между 200 и 400 нм и ультрафиолете, а также между 400 до 470 нм фиолетовых длинах волн.
Фотохимические эффекты связанны с продолжительностью и также частотой повторения излучения.
Акустические переходные эффекты, связанные с длительностью импульса, могут произойти в короткий срок импульсов (до 1 мс) в зависимости от конкретной длины волны лазера. Акустическое воздействие переходных эффектов плохо изучено, но оно может вызвать повреждение сетчатки, которая отлична от термической травмы сетчатки.
Потенциальные места повреждения глаза (рис. 1) напрямую связаны с длиной волны лазерного излучения. Воздействие лазерного излучения на глаз:
−длины волн короче 300 нм или более 1400 нм, воздействуют на роговицу;
−длины волн между 300 и 400 нм, воздействуют на водянистую влагу, радужную оболочку глаза, хрусталик и стекловидное тело;
−длины волн от 400 нм и 1400 нм, направлены на сетчатку.
Примечание: Вред лазера для сетчатки может быть очень большим изза фокусного усиления (оптического усиления) от глаз, что составляет примерно 105. Это означает, что излучение от 1 мВт/см2 через глаз будет эффективно увеличено до 100 мВт/см2, когда оно достигает сетчатки.
При термических ожогах глаза нарушается охлаждающая функция сосудов сетчатки глаза. В результате повреждающего воздействия термического фактора могут происходить кровоизлияния в стекловидное тело в следствии повреждения кровеносных сосудов. Хотя сетчатка может восстановиться от незначительных повреждений, основные ранения жёлтого пятна сетчатки может привести к временной или постоянной потере остроты зрения или к полной слепоте. Фотохимические ранения роговицы путем ультрафиолетового облучения может привести к photokeratoconjunctivitis (часто называют болезнью сварщиков или снежной слепотой). Это болезненные состояния могут длиться несколько дней с очень изнуряющими болями. Долгосрочный ультрафиолетовое облучение может привести к формированию катаракты.
Продолжительность воздействия также влияет на травматизацию глаза. Например, если лазер видимых длин волн (400 до 700 нм), мощность луча которого составляет менее 1,0 МВт, а время экспозиции составляет менее 0,25 секунд (время за которое человек закроет глаз), никаких повреждений на сетчатке глаза не будет. Класс 1, 2А и 2-лазеров подпадают под эту категорию и, как правило, не могут навредить сетчатке. К сожалению, при прямом или отраженном попадании лазера класса ЗА, ЗВ, или 4, и диффузных отражений лазеров выше 4 класса могут вызывать повреждения, прежде чем человек сможет рефлекторно закрыть глаза. Для импульсных лазеров, длительности импульса также влияет на потенциальный вред для глаз. Импульсы менее чем на 1 мс при попадании на сетчатку может вызвать акустические переходные эффекты, что приводит к существенному ущербу и кровотечениям в дополнение к ожидаемым тепловым повреждениям. Многие импульсные лазеров в настоящее время имеют время импульса менее 1 пикосекунды.
Рис.1 Потенциальный вред глазу
Стандарт ANSI определяет максимально допустимую мощность (МДМ) воздействия лазера на глаз без каких либо последствий (под воздействием конкретных условий). Если МДМ превышена, то вероятность повреждения глаз резко возрастает. Первое правило лазерной безопасности: никогда ни при каких обстоятельствах не смотрите глазами на лазерный луч.
Травмы кожи от лазеров в первую очередь, делятся на две категории: тепловые травмы (ожоги) от острого воздействия мощных лазерных лучей и фотохимического индуцированного повреждения от хронического воздействия рассеянного ультрафиолетового лазерного излучения.
Тепловые травмы могут возникнуть в результате прямого контакта с лучом или его зеркальным отражением. Эти травмы хоть и болезненны но, как правило, не являются серьезными и, обычно, легко предотвращаются при надлежащем контроле над лазерным лучом.
Фотохимические повреждения могут произойти с течением времени от ультрафиолетового облучения прямого света, зеркальных отражений, или даже диффузного отражения. Эффект может быть незначительными но могут быть и серьезные ожоги, а длительное воздействие может способствовать формированию рака кожи. Хорошие защитные очки и одежда могут быть необходимы для защиты кожи и глаз.
При работе с лазерными геодезическими приборами с мощностью излучения более 1 мВт запрещается:
в момент генерации излучения осуществлять визуальный контроль точности визирования на отражатель без применения защитных средств;
направлять луч лазера на глаза или другие части тела людей;
наводить лазерный луч на отражающие поверхности (зеркала, полированные материалы, стекла).
Геодезические приборы с лазерными излучателями, имеющими мощность в непрерывном режиме более 1 мВт в видимой части спектра, должны во время эксплуатации снабжаться плакатом с предупредительной надписью «Осторожно! Лазерное излучение».
При работе с ними необходимо следить за тем, чтобы лазерный пучок не попадал в глаза. Лазерный дальномер требует осторожного обращения, излучение лазерного дальномера опасно для глаз, необходимо избегать прямого попадания луча лазера в глаза.
Организация безопасности при работе с лазерными геодезическими инструментами (на примере тахеометра «Leica»)
Лицо, ответственное за тахеометр, должно обеспечить, использование прибора в соответствии с инструкциями. Это лицо также отвечает за подготовку и инструктаж персонала, который пользуется инструментом, и за безопасность работы оборудования во время его эксплуатации.
Отсутствие инструкций или неадекватное их толкование могут привести к неправильному или непредусмотренному использованию оборудования, что способно создать аварийные ситуации.
Все пользователи должны следовать инструкциям по технике безопасности, составленным изготовителем оборудования, и выполнять указания лиц, ответственных за его использование (рис.2).
Из-за риска получить электрошок очень опасно использовать вешки с отражателем и удлинители этих вех вблизи электросетей и силовых установок, таких как, например, провода высокого напряжения или электрифицированные железные дороги.
Держитесь на безопасном расстоянии от энергосетей. Если работать в таких условиях все же необходимо, обратитесь к лицам, ответственным за безопасность работ в таких местах, и строго выполняйте их указания.
При использовании в работе мачт, вешек и реек возрастает риск удара молнией. Не работайте во время грозы.
Избегайте наведения зрительной трубы на солнце, поскольку она работает как увеличительная линза и может повредить ваши глаза или тахеометр. Не наводите зрительную трубу на солнце.
Во время проведения съемок или разбивок возникает опасность несчастных случаев, если не обращать должного внимания на окружающие условия (например, различные препятствия, земляные работы или транспорт).
 Недостаточное обеспечение мер безопасности на месте проведения работ
Рис.2. Расположение и значение указателей, характеризующих источники опасности
может привести к опасным ситуациям, например, в условиях интенсивного движения транспорта, на строительных площадках или в промышленных зонах.
Во время транспортировки или хранения заряженных батарей при неблагоприятных условиях может возникнуть риск возгорания.
Прежде, чем транспортировать или складировать оборудование, полностью разрядите аккумуляторы, оставив тахеометр во включенном состоянии на длительное время.
Сильные механические воздействия, высокая температура способны привести к нарушению герметичности аккумуляторов, их возгоранию или взрыву.
Короткое замыкание между полюсами батарей может привести к их сильному нагреву и вызвать возгорание с риском нанесения травм, например, при их хранении или переноске в карманах одежды, где полюса батарей могут закоротиться в результате контакта с металлическими предметами.
Следите за тем, чтобы полюса аккумуляторов не закорачивались из-за контакта с металлическими объектами.
При неправильном обращении с оборудованием возможны следующие опасности:
Возгорание полимерных компонентов может приводить к выделению ядовитых газов, опасных для здоровья.
Механические повреждения или сильный нагрев аккумуляторов способны привести к их взрыву и вызвать отравления, ожоги и загрязнение окружающей среды.
При небрежном хранении оборудования может случиться так, что лица, не имеющие права на работу с ним, будут использовать его с нарушением норм безопасности, подвергая себя и других лиц риску серьезных травм, а также приводить к загрязнению окружающей среды.
Приведенные далее сведения (в соответствии с современными нормами — международным стандартом IEC 60825-1 (2007-03) и IEC ТР. 60825-14 (2004-02)) обеспечивают лицу, ответственному за инструмент, необходимую информацию для проведения обучения и инструктажа оператора, который будет работать с инструментом, по возможным рискам эксплуатации и их предупреждению.
Ответственное за прибор лицо должно обеспечить, чтобы все пользователи тахеометра понимали эти указания и строго следовали им.
Изделия, классифицированные как лазерные устройства класса 1, класса 2 и класса 3R не требуют:
привлечения эксперта по лазерной безопасности,
применения защитной одежды и очков,
установки предупреждающих знаков в зоне выполнения измерений,
Если оборудование эксплуатируется согласно приведенным в данном документе требованиям, поскольку уровень опасности для глаз очень низок.
Изделия, классифицированные как лазерные устройства класса 2 или класса 3R, могут вызывать кратковременное ослепление и остаточное изображение на сетчатке, особенно при низком уровне окружающей освещенности.
Дальномер, измерения на отражатели
Дальномерный модуль (EDM), встроенный в тахеометр, использует лазерный луч видимого диапазона, который выходит из объектива зрительной трубы и относится к классу 1 в соответствии со стандартом
IEC 60825-1(2007-03):«Безопасность лазерных приборов».
EN 60825-1(2007-10):«Безопасность лазерных приборов».
Лазеры класса 1 (их основные характеристики приведены в табл. 1) являются безопасными при соблюдении разумных условий их эксплуатации и не представляют угрозы для глаз, если используются и обслуживаются в соответствии с инструкциями.
Табл.1
Характеристики лазеров класса 1
Описание
|
Значение
|
Максимальная мощность излучения
|
0.33 мВт
|
Длительность импульса
|
800 пикосекунд
|
Частота повторения импульсов
|
100 МГц — 150 МГц
|
Длина волны
|
650 — 690 нанометров
|
Дальномер, безотражательные измерения
Дальномерный модуль (EDM), встроенный в тахеометр, использует лазерный луч видимого диапазона, который выходит из объектива зрительной трубы.
Описанный в данном разделе лазерный прибор относится к классу 3R (характеристики приведены в табл. 2) в соответствии со стандартами:
IEC 60825-1(2007-03):«Безопасность лазерных приборов».
EN 60825-1(2007-10):«Безопасность лазерных приборов».
Прямое попадание лазерного луча в глаза может быть вредным (с невысоким травматическим риском для глаз), особенно если попадание луча в глаза является умышленным. Риск получения травмы от луча лазерных приборов класса 3R ограничен благодаря тому, что:
• случайное попадание луча в глаза очень редко может происходить в наихудшей ситуации, например, при прямом попадании в зрачок
в этих лазерах соблюдаются допуски максимально допустимого излучения (МРЕ), а также благодаря естественной реакции глаз на попадание в них слишком яркого света.
Табл.2
Характеристики лазеров класса 3R
Описание
|
Значение (R400/R1000)
|
Максимальная мощность излучения
|
5.00 мВт
|
Длительность импульса
|
800 пикосекунд
|
Частота повторения импульсов
|
100 МГц-150 МГц
|
Длина волны
|
650 — 690 нано метров
|
Расходимость пучка
|
0.2 х 0.3 мл. радиан
|
NOHD (Номинальное расстояние риска для глаз) при 0.25 сек
|
80 м/ 262 фута
|
С точки зрения безопасности лазерные устройства класса 3R должны рассматриваться как потенциально опасные.
Избегайте прямого попадания луча в глаза. Не направляйте лазерный пучок на других людей.
Потенциальные риски связаны не только с самими лазерными лучами, но и с пучками, отраженными от таких объектов как отражатели, окна, зеркала, металлические предметы и т. п. Избегайте наведения тахеометра на сильно отражающие и зеркальные поверхности, способные создавать мощный отраженный пучок.
Старайтесь не смотреть в направлении лазерного луча вблизи отражателей или сильно отражающих поверхностей, когда дальномер включен в режиме лазерного визира или выполняются измерения. Наведение на отражатель нужно выполнять только с помощью зрительной трубы.
Встроенная система электронного наведения использует видимый лазерный луч светодиода (LED), выходящий из объективного конца зрительной трубы. В зависимости от типа зрительной трубы маячок EGL может иметь разную конструкцию (рис.3).
Рис. 3. Лазерный маячок EGL: а — красный луч; b — желтый луч
Описанное в данном разделе устройство не входит в сферу действия стандарта IEC 60825-1 (2007-03): «Безопасность лазерных приборов». Это устройство относится к свободной от ограничений группе согласно документу IEC 62471 (2006-07) и не связано с рисками эксплуатации при условии, что оно используется и обслуживается согласно приведенным в данном документе указаниям.
Встроенный лазерный отвес использует красный видимый луч, выходящий из нижней части тахеометра.
Описанный в данном разделе лазерный прибор относится к классу 2 в соответствии со стандартом:
IEC 60825-1 (2007-03): «Безопасность лазерных приборов».
EN 60825-1 (2007-10): «Безопасность лазерных приборов».
Схема прохождения лучей в лазерном отвесе приведена на рис. 4.
Рис.4. Лазерный отвес: а — лазерный луч b — выход лазерного луча
Лазеры 2 класса:
Приборы этого класса не представляют опасности при кратковременном попадании их луча в глаза, но связаны с риском получения глазной травмы при умышленном наведении луча в глаза.
С точки зрения эксплуатационных рисков лазерные приборы класса 2 не представляют собой опасности для глаз.
Старайтесь не смотреть в лазерный пучок и не наводите его на других людей.
Маркировка может быть при необходимости заменена на предупреждение о наличии лазера класса 3R.
Электромагнитная совместимость (EMC)
Термин электромагнитная совместимость означает способность электронных устройств штатно функционировать в такой среде, где присутствуют электромагнитное излучение и электростатическое влияние, не вызывая при этом электромагнитных помех в другом оборудовании.
Электромагнитное излучение может вызвать сбои в работе другого оборудования.
Имеется риск того, что могут наводиться помехи в другом оборудовании, если тахеометр используется вместе с принадлежностями от других изготовителей, например, полевые и персональные компьютеры, портативные рации, нестандартные кабели, внешние аккумуляторы.
Используйте только то оборудование и принадлежности, которые рекомендуются фирмой изготовителем. При использовании их в работе с тахеометром они должны отвечать строгим требованиям, оговоренным действующими инструкциями и стандартами. При использовании компьютеров и раций обратите внимание на информацию об их электромагнитной совместимости, которую должен предоставить их изготовитель.
Помехи, создаваемые электромагнитным излучением, могут приводить к превышению допустимых пределов ошибок измерений.
Нормальная работа может нарушаться интенсивным электромагнитным излучением, например, вблизи радиопередатчиков, раций, дизельных электрогенераторов, кабелей высокого напряжения
Если тахеометр работает с присоединенными к нему кабелями, второй конец которых свободен (например, кабели внешнего питания или связи), то допустимый уровень электромагнитного излучения может быть превышен, а штатное функционирование другой аппаратуры может быть нарушено.
Во время работы с тахеометром кабели соединения, например, с внешним аккумулятором или компьютером, должны быть подключены с обоих концов.
Электромагнитное излучение может создавать помехи в работе других устройств, а также медицинского и промышленного оборудования, например, стимуляторов сердечной деятельности, слуховых аппаратов и т. п. Оно также может иметь вредное воздействие на людей и животных.
На корпусе приборов прикреплены ярлыки, предупреждающие о соблюдении требований по безопасной работе с прибором.
|
