ANSI Z136 Изисквания и процедури за изпитване за безопасна употреба на лазери

Серията стандарти ANSI Z136, разработена от Американския национален институт по стандартизация (ANSI), включва изисквания и процедури за изпитване за безопасна употреба на лазери.

„ANSI Z136.1 Американски национален стандарт за безопасно използване на лазери“ е основният хоризонтален стандарт. Програмите за лазерна безопасност предоставят общи изисквания за оценка на опасностите, класификация (клас 1, 1M, 2, 2M, 3R, 3B, 4), максимално допустимо облъчване, контролни мерки, опасности, несвързани с радиация, и подобни въпроси. Всички други стандарти ANSI Z136 се отнасят до или се основават на този раздел.

Други стандарти ANSI Z136 са специализирани (вертикални) стандарти. Те се прилагат за специфични среди или приложения и обикновено имат предимство пред стандарта ANSI Z136.1 в рамките на техния специфичен обхват.

Стандартът ANSI Z136 се състои от следните подраздели:

• Стандартът ANSI Z136.1 „Безопасно боравене с лазери“ описва препоръчителни насоки за безопасно боравене с лазери, работещи с дължини на вълните между 180 nm и 1000 μm. Този стандарт определя средата, в която се използва лазерът, и средата около пътя на лъча.

Днес лазерната технология се използва широко в индустрии по целия свят. Въпреки че възможността за материални щети при лазерните процеси е важен фактор, основният проблем е опасността за всеки, който работи с оборудването.

Стандартът ANSI Z136.1 предоставя подробни препоръки за безопасното използване на лазери и лазерни системи, работещи с дължини на вълните между 180 nm и 1000 μm (1 mm). Фокусирайки се върху защитата на хората от опасности, свързани с лазерното лъчение, той разглежда и опасности, несвързани с радиацията.

Този стандарт се прилага за промишлени, медицински, изследователски, образователни, военни и външни лазерни приложения. Той е широко признат от OSHA и служи като де факто еталон за програми за лазерна безопасност.

Един от най-важните приноси на този стандарт е системата за класификация на лазерите в седем класа, базирана на потенциала на лазера да причини биологично увреждане на окото или кожата:

• Клас 1 е безопасен при всички нормални условия (няма опасност).
• Клас 1M е безопасен, освен ако не се гледа с оптични инструменти (напр. лупи).
• Видимите лазери от клас 2 обикновено защитават окото чрез реакция на избягване (мигащ рефлекс).
• Клас 2M е същият като Клас 2, но е опасен при наблюдение с оптични инструменти.
• Клас 3R: Нисък риск от нараняване от директен поглед, малък риск от нараняване на очите.
• Клас 3B: Зрението чрез директно или огледално отражение е опасно; дифузните отражения обикновено са безопасни.
• Лазерите от клас 4 са високомощни лазери, които могат да причинят нараняване на очите и кожата, опасност от пожар и опасни разсеяни отражения.

Тази класификация категоризира всеки тип лазер според потенциала му да причини биологична вреда. Лазерите от клас 1 са освободени от всички контролни мерки, тъй като не представляват опасност, докато лазерите от клас 4 изискват строг контрол, за да се намали рискът от излагане на очите или кожата. Специфичните контролни мерки за всяка класификация са подробно описани в стандарта.

• Стандартът ANSI Z136.2, „Безопасно боравене с оптични комуникационни системи, използващи лазерни диоди и LED източници“, предоставя насоки за безопасно боравене, поддръжка, обслужване и инсталиране на оптични комуникационни системи, използващи лазерни диоди или светодиоди, работещи с дължини на вълните между 0,6 mm и 1 mm.

Оптичните комуникационни системи включват връзки от край до край, базирани на оптични влакна, фиксирани наземни връзки от точка до точка в свободно пространство или комбинация от двете. Този стандарт е предназначен за употреба от тези, които инсталират системи от край до край, както и от сервизен, поддържащ и друг персонал, който може да взаимодейства с тези системи в ситуации, където достъпът е неконтролиран, контролиран или ограничен. Той предоставя подробна информация за безопасност за системи, където оптичната енергия е достъпна и параметрите на източника са несигурни или не са под контрола на потребителя.

Този стандарт включва контролни мерки, подходящи за специфичното ниво на опасност (връзки с оптични влакна) и ниво на достъп (връзки в свободно пространство). Повечето оценки могат да се извършат аналитично, а в приложенията са дадени редица представителни примери за оценка на опасностите.

Този стандарт разглежда два основни типа системи:

• Оптични комуникационни системи: Връзки от край до край, базирани на оптични влакна.
• Оптични комуникационни системи в свободно пространство: Фиксирани наземни връзки от точка до точка (или хибридни системи, комбиниращи и двете).

За разлика от конвенционалните лазери, оптичните системи обикновено са затворени и работят като Клас 1 (присъщо безопасни) при нормални условия. Опасности обаче възникват по време на обслужване, поддръжка, монтаж или когато влакната са разкачени (когато е налице достъпно оптично лъчение).

Оптичните мрежи се разрастват бързо. Техниците често работят с влакна под напрежение или потенциално под напрежение в неконтролирани среди. Стандартът ANSI Z136.2 помага за предотвратяване на наранявания на очите от невидимо инфрачервено лазерно лъчение, което представлява реален риск по време на снаждане или тестване.

• Стандартът ANSI Z136.3 „Безопасно използване на лазери в здравеопазването“ предоставя насоки за лазери в здравеопазването и се прилага за лазери (лазерно лъчение), работещи с дължини на вълните между 180 nm и 1000 µm в UV, видимата и инфрачервената области на електромагнитния спектър. Той предоставя специфични процедури за защита на всеки, който може да бъде изложен на лазерно лъчение, и помага за създаването на програма за насърчаване на безопасното използване на лазерни системи в здравеопазването.

Този стандарт се прилага за всички условия, където лазер, използван в здравни лазерни системи, се използва като медицинско изделие. Това включва болнични заведения, амбулаторни хирургически центрове и отделни медицински, стоматологични и ветеринарни кабинети, както и немедицински заведения като салони и спа центрове.

Лазерните системи за здравеопазване включват разпределителна система за насочване на лазерния изход, захранване с лазерни контроли и калибровки, защитен корпус и свързани с тях флуиди и газове.

Медицинските лазери се използват в хиляди процедури всеки ден. Опасностите включват нараняване на очите, изгаряния на кожата, хирургически пожари, вдишване на лазерни изпарения (които могат да съдържат вируси и канцерогени) и електрически рискове. Този стандарт помага на заведенията да предотвратят тези инциденти чрез структуриран контрол, обучение и надзор.

Този стандарт е златният стандарт за безопасност на лазерите в сектора на здравеопазването. Спазването на този стандарт защитава пациентите и персонала, намалява рисковете от отговорност и гарантира безопасното и ефективно използване на медицински лазери.

• Стандартът ANSI Z136.4 за измервания на лазерна безопасност предоставя насоки за оптични измервания, свързани с изискванията за лазерна безопасност. Оптичните измервания се отнасят до изследване на интензитета, спектралното разпределение, поляризацията или други свойства на светлината, излъчвана от или отразена от обект или преминаваща през среда. Този стандарт уточнява, че за успешно оптично измерване лъчът трябва да бъде правилно подравнен с всеки елемент по пътя си, включително отвори, лещи, клинове, филтри, огледала, амортисьори на лъча и детектори.

Освен това, този стандарт разглежда специално измерването на параметри, свързани с лазерния изходен лъч, необходими за получаване на стойности за величини, използвани при класификация или изчисления за оценка на опасността. Оценката се състои в сравняване на измерените експозиции с максимално допустимите стойности на експозиция, посочени в стандарта ANSI Z136.1, въз основа на способността на директния, отразения или разсеяния лазерен лъч да причини биологично увреждане на окото или кожата.

Този стандарт предоставя подробни насоки за извършване на оптични измервания на лазерни лъчи, които са необходими за оценка на опасностите и класифициране на лазери съгласно стандарта ANSI Z136.1. Той обхваща измерванията, необходими за определяне на следните основни параметри:

• Изходна мощност или енергия
• Интензитет на радиация или радиационно облъчване
• Диаметър и отклонение на гредата
• Импулсни характеристики (за импулсни лазери)
• Дължина на вълната и спектрално разпределение

Тези измервания са необходими за следното:

• Определяне на правилната класификация на лазера.
• Изчисляване на максимално допустимите нива на експозиция.
• Определяне на номиналната опасна зона.
• Оценка на постижимите ограничения на емисиите.

Този стандарт се прилага за лазери, работещи между 180 nm и 1 mm (от UV до далечна инфрачервена област).

Този стандарт предоставя техническата основа за точна оценка на опасността от лазери. Макар и по-специфичен и фокусиран върху измерванията от други стандарти Z136, той е незаменим за всеки, който желае да класифицира лазери, да изчисли номиналните зони на опасност или надеждно да провери контролите за безопасност. Правилното прилагане на тази препоръчителна практика помага за преодоляване на разликата между теоретичните граници на безопасност и реалната производителност на лазера.

• Стандартът ANSI Z136.5 „Безопасно използване на лазери в образователни институции“ разглежда проблемите, свързани с безопасността на лазерите, и ситуациите, които могат да възникнат в образователни условия. Този стандарт не замества стандарта ANSI Z136.1, който е необходим за пълно разбиране на задълженията на служителя по лазерна безопасност и оценката на лазерния риск. Образователните условия, където може да има лазери, включват учебни лаборатории, класни стаи, лекционни зали, научни панаири, музеи и студентски проекти в университета и извън него. Този стандарт е предназначен за преподаватели и студенти, използващи лазери в началното, средното и университетското образование, с изключение на докторантските изследователски лаборатории. Диапазонът на дължината на вълната, който представлява интерес, включва ултравиолетовите (UV), видимите и инфрачервените (IR) области на електромагнитния спектър, по-специално диапазона на дължината на вълната между 180 нанометра (nm) и 1 милиметър (mm).

Накратко, този стандарт разглежда опасенията за безопасност на лазерите, специфични за учебните и демонстрационни условия. Той обхваща безопасното използване на лазери и лазерни системи в класни стаи, лаборатории, научни панаири и училищни демонстрации, като по-специално акцентира върху следното:

• Безопасност на учениците
• Обучение на учители
• Опростени мерки за контрол, съобразени с образователните бюджети и среда.
• Предотвратяване на наранявания, като същевременно се насърчава практическото обучение с лазери.

Този стандарт се прилага за лазери, работещи между 180 nm и 1 mm, и се фокусира предимно върху лазери с ниска до средна мощност (клас 1, 2, 3R и някои клас 3B), често използвани в образованието.

• Стандартът ANSI Z136.6 „Безопасно използване на лазери на открито“ определя насоки за проектанти, потребители и оператори на лазери или лазерни системи за употреба на открито и има множество приложения, включително лазерни светлинни шоута, лазери, използвани в научни изследвания на открито, и военни лазери.

Едно от най-съществените опасения относно използването на методи за светлинно стимулирана емисия на открито е, че лазерните лъчи могат да се разпространяват свободно, без да бъдат блокирани от същите бариери, които възпрепятстват разпространението на лазера на закрито. Дифракцията на лазерния лъч може да доведе до разпространението му на по-големи разстояния, представлявайки опасност за по-голям брой хора. Този стандарт разглежда и атмосферните ефекти, които могат да променят лазерите, когато се използват само на открито. Например, сцинтилацията, причинена от температурни промени, води до промени в разпределението на енергията на лъча, докато затихването, причинено от аерозоли, променя дължината на вълната на лъчите.

Този стандарт разглежда уникалните предизвикателства, свързани с използването на лазери на открито, където фактори като продължително разпространение в атмосферата, непредсказуем обществен достъп, метеорологични условия и авиационни проблеми значително увеличават риска. Този стандарт обхваща лазери, работещи между 180 nm и 1 mm (от UV до далечна инфрачервена област).

Основните области на приложение са:

• Лазерни светлинни шоута и развлекателни екрани
• Строителство, геодезия и траверса
• Научни изследвания (напр. атмосферен LIDAR, астрономия)
• Военни и отбранителни приложения
• Външна комуникация и определяне на обхвата.
• Оптични системи за свободно поле

Този стандарт набляга на защитата не само на операторите, но и на широката общественост, въздухоплавателните средства и чувствителните приемници (напр. обсерватории).

Външните лазери могат да представляват опасност на много дълги разстояния. Мощен лазер от клас 4 може да бъде опасен на километри разстояния. Често срещани рискове включват:

• Наранявания на очите на цивилни или пилоти
• Разсейване или временна слепота, изпитвана от екипажа на самолета
• Повреда на чувствително оптично оборудване (напр. астрономически телескопи)

Този стандарт помага на организациите да внедрят пропорционален контрол, като същевременно осигурява ценни приложения на лазери на открито. Особено важен е за продуцентите на лазерни шоута, които трябва да спазват този стандарт и разпоредбите на FAA за разрешителни за въздушно пространство.

• Стандартът ANSI Z136.7 „Тестване на лазерно защитно оборудване“ предоставя препоръки за тестване и етикетиране на лазерно защитни материали и защитно оборудване, като например предпазители за очи, бариери, завеси, филтри и прозорци, предназначени за употреба с лазери и лазерни системи, работещи с дължини на вълните между 180 nm и 106 nm. Като се има предвид, че човешкото око вече е широко прието да е почти винаги по-уязвимо от нараняване от човешката кожа, осигуряването на адекватно тестване на лазерно защитни очила (напр. абсорбиращи, интерфериращи/отразяващи и хибридни филтърни технологии) е от първостепенно значение.

Този стандарт предоставя процедури за изпитване, за да се гарантира, че материалите и оборудването за лазерна защита поддържат определеното си ниво на защита през целия жизнен цикъл на продукта. Тези защитни устройства включват устройства за защита на очите от лазер или инструментални филтри, филтри за лазерни прозорци и бариери, екрани или завеси за защита на лазерно поле. В зависимост от защитното устройство, типа лазер, преходния режим на работа и дължината(ите) на вълната, може да са необходими различни методи за изпитване. Този стандарт има за цел да предостави разумни и адекватни насоки относно методите за изпитване, протоколите и спецификациите за устройства, използвани за осигуряване на защита на очите от лазери и лазерни системи.

Накратко, този стандарт предоставя на производителите, изпитвателните лаборатории и потребителите ясни препоръки за оценка и етикетиране на материали и оборудване за лазерна защита. Този стандарт обхваща следното:

• Лазерни защитни очила
• Бариери и завеси
• Прозорци и филтри
• Други защитни материали

Този стандарт се прилага за лазери, работещи между 180 nm и 1000 μm. Той набляга на строги тестове, за да се гарантира, че оборудването поддържа определеното ниво на защита през целия си експлоатационен живот. Ключовите ограничения на този стандарт включват:

• Личните предпазни средства не са обхванати за високоенергийни лазери с оптична плътност по-голяма от 7.
• Може да не е достатъчно за лазери с изключително висока импулсна или много висока мощност на непрекъсната вълна.

Този стандарт играе жизненоважна роля в екосистемата за лазерна безопасност, като гарантира, че защитното оборудване е надеждно тествано и ясно етикетирано. В ерата на все по-мощни и разнообразни лазерни приложения, този стандарт помага да се поддържа доверието в оборудването, което защитава очите, най-уязвимата част от тялото.

• Стандартът ANSI Z136.8 „Безопасно използване на лазери в изследвания и тестове“ предоставя насоки и препоръки на потребителите за безопасното използване на лазери и лазерни системи, използвани предимно за изследвания, разработки или тестове в закрити помещения. Той се отнася за лазери/лазерни системи, работещи между 180 nm ултравиолетова (UV) и 1000 μm инфрачервена (IR) дължина на вълната.

Тестовите среди могат да се отклоняват от нормалните лазерни операции и може да изискват достъп до нива на лазерно лъчение, по-високи от постижимите граници на емисиите за определения клас лазер. Имайки предвид тези съображения, безопасността се осигурява предимно чрез класифициране на лазерите според техните относителни опасности и след това определяне на контролни мерки въз основа на тези опасности и условия на работа.

Този стандарт разглежда предизвикателства, различни от тези в индустриалните или клиничните условия:

• Чести промени в експерименталните настройки
• Отворени лъчеви пътища
• Персонализирани или домашно изработени лазерни системи
• Временни или развиващи се конфигурации
• Високомощни или нови лазерни технологии

Този стандарт е приложим предимно за закрити среди, но включва и разпоредби за контролирани експерименти на открито. Той се основава на и допълва стандарта ANSI Z136.1, като същевременно предлага по-гъвкави и практични подходи, подходящи за научноизследователска и развойна дейност.

Изследователските лаборатории често използват 3D и клас 4 лазери в нестандартни конфигурации. Често срещаните рискове включват излагане на очите по време на подравняване, неочаквани отражения на лъча и неадекватни контроли в модифицирани системи. Този стандарт помага на организациите да балансират авангардни изследвания с безопасността, като предоставя реалистични и адаптивни изисквания. Този стандарт се използва широко от:

• Университетски катедри по физика, химия и инженерство
• Национални лаборатории
• Специализирани съоръжения за научноизследователска и развойна дейност
• Държавни изследователски институции

Този стандарт предоставя практически, специфични за индустрията насоки за безопасното използване на лазери и лазерни системи в производствени и индустриални условия. Този стандарт обхваща лазери с дължини на вълните между 180 nm и 1 mm² (от UV до далечна инфрачервена област), използвани в процеси като следните:

• Обработка на материали (рязане, заваряване, пробиване, маркиране, гравиране)
• Лазерно подравняване, нивелиране и метрология.
• Производство и монтаж
• Машинно зрение и контрол
• Контрол на инвентара и автоматизирани системи

Този стандарт разглежда уникалните предизвикателства на производствените среди, включително производство с голям обем, автоматизирани машини, интеграция с роботизирани системи и наличието на нелазерни промишлени опасности.

Този стандарт остава фундаменталният ориентир за лазерна безопасност в производствения сектор. Той превръща широките принципи на лазерната безопасност в практични, производствено-ориентирани изисквания, които подкрепят както защитата на работниците, така и ефективните операции. За всяко съоръжение, използващо лазери в промишлената обработка или автоматизация, този стандарт е незаменим инструмент за създаване на надеждна и съвместима програма за лазерна безопасност. Насоките на този стандарт остават изключително актуални за съвременните интелигентни фабрики и модерното производство.

• „ANSI Z136.910 Безопасно използване на лазери в развлекателни, демонстрационни и изложбени зони“ е най-новият стандарт, планиран в серията за лазерна безопасност. За разлика от други публикувани стандарти в поредицата, този стандарт все още не е издаден като окончателен стандарт и е все още в процес на разработка. Този стандарт има за цел да предостави практически, специфични за приложението насоки за безопасно използване на лазери и лазерни системи в следните области:
  • Лазерни светлинни шоута и развлекателни продукции
  • Архитектурни и художествени изложби
  • Търговски панаири, изложби и промоционални събития
  • Тематични места, нощни клубове, концерти и фестивали.
  • Приложения за външен и вътрешен дисплей

Този стандарт разглежда уникалните предизвикателства на следните среди:

• Динамични, движещи се лъчи и сканирани шарки
• Големи тълпи (често необучени по отношение на безопасността при работа с лазери)
• Временни инсталации и честа смяна на оборудване.
• Музиката взаимодейства с мъгла, мараня и сценични ефекти.
• Координация с персонала на мястото на провеждане на събитията, изпълнителите и властите (напр. FAA за представления на открито)

Този стандарт обхваща лазери, работещи между 180 nm и 1 mm, и се фокусира по-специално върху лазери от клас 3B и клас 4, които се използват широко в развлекателната индустрия.

Този стандарт служи като така необходимото, специализирано ръководство за безопасното и креативно използване на лазери в изложения и изложби.

В продължение на много години нашата организация, със своя компетентен и опитен екип, разбира нуждите на своите клиенти, предоставяйки им необходимите съвременни услуги за тестване и подпомагайки ги при създаването, внедряването и подобряването на системите за управление. В тази рамка, ние също така предоставяме услуги за тестване, съответстващи на стандартите ANSI Z136.