Требования и процедуры испытаний стандарта ANSI Z136 для безопасного использования лазеров.

Серия стандартов ANSI Z136, разработанная Американским национальным институтом стандартов (ANSI), включает требования и процедуры испытаний для безопасного использования лазеров.

«ANSI Z136.1 Американский национальный стандарт безопасного использования лазеров» — это основной горизонтальный стандарт. Программы обеспечения безопасности при работе с лазерами содержат общие требования к оценке опасностей, классификации (классы 1, 1M, 2, 2M, 3R, 3B, 4), максимально допустимой дозе облучения, мерам контроля, нерадиационным опасностям и аналогичным вопросам. Все остальные стандарты ANSI Z136 ссылаются на этот раздел или основаны на нем.

Другие стандарты ANSI Z136 являются специализированными (вертикальными) стандартами. Они применяются в конкретных условиях или областях применения и, как правило, имеют приоритет над стандартом ANSI Z136.1 в рамках своей конкретной области применения.

Стандарт ANSI Z136 состоит из следующих подразделов:

• Стандарт ANSI Z136.1 «Безопасное обращение с лазерами» описывает рекомендуемые правила безопасного обращения с лазерами, работающими на длинах волн от 180 нм до 1000 мкм. Этот стандарт определяет условия эксплуатации лазера и окружающую среду, окружающую траекторию луча.

Сегодня лазерные технологии широко используются в промышленности по всему миру. Хотя возможность повреждения материалов в лазерных процессах является важным фактором, главная опасность заключается в том, что такое повреждение может представлять опасность для любого, кто работает с оборудованием.

Стандарт ANSI Z136.1 содержит исчерпывающие рекомендации по безопасному использованию лазеров и лазерных систем, работающих на длинах волн от 180 нм до 1000 мкм (1 мм). Помимо защиты людей от опасностей, связанных с лазерным излучением, он также рассматривает нерадиационные опасности.

Этот стандарт применяется в промышленности, медицине, научных исследованиях, образовании, военной сфере, а также в условиях эксплуатации лазеров на открытом воздухе. Он широко признан OSHA и служит фактически эталоном для программ обеспечения безопасности при работе с лазерами.

Одним из наиболее важных достижений этого стандарта является семиклассовая система классификации лазеров, основанная на потенциальной способности лазера вызывать биологические повреждения глаз или кожи:

• Класс 1 безопасен при всех нормальных условиях (опасности нет).
• Свет класса 1М безопасен, если его не рассматривать с помощью оптических приборов (например, увеличительных стекол).
• Видимые лазеры 2-го класса, как правило, защищают глаза посредством реакции избегания (рефлекса моргания).
• Класс 2М идентичен классу 2, но опасен при просмотре с помощью оптических приборов.
• Класс 3R: Низкий риск травмы от прямого взгляда, небольшой риск травмы глаз.
• Класс 3B: Зрение через прямое или зеркальное отражение опасно; рассеянное отражение, как правило, безопасно.
• Лазеры 4-го класса — это мощные лазеры, которые могут вызывать травмы глаз и кожи, представлять опасность возгорания и вызывать опасные рассеянные отражения.

Данная классификация разделяет лазеры по степени их потенциальной опасности для здоровья. Лазеры класса 1 освобождены от всех мер контроля, поскольку не представляют опасности, в то время как лазеры класса 4 требуют строгих мер контроля для снижения риска воздействия на глаза или кожу. Подробные меры контроля для каждой классификации описаны в стандарте.

• Стандарт ANSI Z136.2 «Безопасное обращение с оптико-волоконными системами связи, использующими лазерные диоды и светодиоды» содержит рекомендации по безопасному обращению, техническому обслуживанию, ремонту и установке оптических систем связи, использующих лазерные диоды или светодиоды, работающие на длинах волн от 0,6 мм до 1 мм.

Оптические системы связи включают в себя сквозные оптоволоконные каналы связи, стационарные наземные каналы связи в свободном пространстве или их комбинацию. Данный стандарт предназначен для использования специалистами, занимающимися установкой сквозных систем, а также обслуживающим, ремонтным и другим персоналом, который может взаимодействовать с этими системами в ситуациях, когда доступ не контролируется, контролируется или ограничен. Он предоставляет подробную информацию о безопасности систем, в которых доступна оптическая энергия, а параметры источника неопределенны или не контролируются пользователем.

Данный стандарт включает меры контроля, соответствующие конкретному уровню опасности (оптоволоконные соединения) и уровню доступа (соединения в свободном пространстве). Большинство оценок может быть выполнено аналитически, а ряд репрезентативных примеров оценки опасности приведен в приложениях.

Данный стандарт охватывает два основных типа систем:

• Волоконно-оптические системы связи: сквозные волоконно-оптические соединения.
• Оптические системы связи в свободном пространстве: стационарные наземные каналы связи «точка-точка» (или гибридные системы, сочетающие оба типа).

В отличие от обычных лазеров, волоконно-оптические системы, как правило, имеют закрытый корпус и работают в нормальных условиях как системы класса 1 (по своей природе безопасные). Однако опасность возникает во время обслуживания, ремонта, установки или при отключении волокон (когда присутствует доступное оптическое излучение).

Волоконно-оптические сети быстро развиваются. Технические специалисты часто работают с находящимися под напряжением или потенциально находящимися под напряжением волокнами в неконтролируемых условиях. Стандарт ANSI Z136.2 помогает предотвратить травмы глаз от невидимого инфракрасного лазерного излучения, которое представляет реальную опасность при сварке или тестировании.

• Стандарт ANSI Z136.3 «Безопасное использование лазеров в здравоохранении» содержит рекомендации по применению лазеров в здравоохранении и распространяется на лазеры (лазерное излучение), работающие на длинах волн от 180 нм до 1000 мкм в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазонах электромагнитного спектра. Он содержит конкретные процедуры для защиты всех, кто может подвергаться воздействию лазерного излучения, и помогает разработать программу по обеспечению безопасного использования лазерных систем в здравоохранении.

Данный стандарт распространяется на все учреждения, где лазер, используемый в медицинских лазерных системах, применяется в качестве медицинского устройства. Это включает больницы, амбулаторные хирургические центры, отдельные медицинские, стоматологические и ветеринарные кабинеты, а также немедицинские учреждения, такие как салоны красоты и спа-салоны.

В состав медицинских лазерных систем входят система распределения лазерного излучения, источник питания с элементами управления и калибровки лазера, защитный корпус, а также соответствующие жидкости и газы.

Медицинские лазеры используются в тысячах процедур каждый день. К опасностям относятся травмы глаз, ожоги кожи, хирургические пожары, вдыхание лазерных паров (которые могут содержать вирусы и канцерогены), а также электрические риски. Этот стандарт помогает учреждениям предотвращать подобные инциденты посредством структурированного контроля, обучения и надзора.

Этот стандарт является золотым стандартом лазерной безопасности в секторе здравоохранения. Соблюдение этого стандарта защищает пациентов и персонал, снижает риски юридической ответственности и обеспечивает безопасное и эффективное использование медицинских лазеров.

• Стандарт ANSI Z136.4 «Измерения лазерной безопасности» содержит рекомендации по оптическим измерениям, связанным с требованиями лазерной безопасности. Оптические измерения подразумевают исследование интенсивности, спектрального распределения, поляризации или других свойств света, излучаемого объектом или отражаемого им, а также проходящего через среду. Этот стандарт устанавливает, что для успешного оптического измерения луч должен быть правильно выровнен относительно каждого элемента на своем пути, включая апертуры, линзы, клинья, фильтры, зеркала, демпферы луча и детекторы.

Кроме того, данный стандарт конкретно рассматривает измерение параметров, связанных с выходным лазерным лучом, необходимых для получения значений величин, используемых в расчетах классификации или оценки опасности. Оценка заключается в сравнении измеренных значений облучения с максимально допустимыми значениями облучения, указанными в стандарте ANSI Z136.1, исходя из способности прямого, отраженного или рассеянного лазерного луча вызывать биологические повреждения глаз или кожи.

Данный стандарт содержит подробные инструкции по проведению оптических измерений лазерных лучей, необходимых для оценки опасностей и классификации лазеров в соответствии со стандартом ANSI Z136.1. Он охватывает измерения, необходимые для определения следующих основных параметров:

• Выходная мощность или энергия
• Интенсивность излучения или радиационное облучение
• Диаметр балки и прогиб
• Характеристики импульса (для импульсных лазеров)
• Длина волны и спектральное распределение

Эти измерения необходимы для следующих целей:

• Определение правильной классификации лазера.
• Расчет максимально допустимых уровней воздействия.
• Определение номинальной зоны опасности.
• Оценка достижимых пределов выбросов.

Данный стандарт распространяется на лазеры, работающие в диапазоне от 180 нм до 1 мм (от ультрафиолетового до дальнего инфракрасного излучения).

Этот стандарт обеспечивает техническую основу для точной оценки опасности, связанной с лазерами. Хотя он более конкретен и ориентирован на измерения, чем другие стандарты Z136, он незаменим для всех, кто хочет классифицировать лазеры, рассчитывать номинальные зоны опасности или надежно проверять средства контроля безопасности. Правильное применение этой рекомендуемой практики помогает преодолеть разрыв между теоретическими пределами безопасности и реальными характеристиками лазеров.

• Стандарт ANSI Z136.5 «Безопасное использование лазеров в образовательных учреждениях» рассматривает вопросы лазерной безопасности и ситуации, которые могут возникнуть в образовательных учреждениях. Этот стандарт не заменяет стандарт ANSI Z136.1, который необходим для полного понимания обязанностей специалиста по лазерной безопасности и оценки лазерной опасности. К образовательным учреждениям, где могут использоваться лазеры, относятся учебные лаборатории, аудитории, лекционные залы, научные выставки, музеи, а также студенческие проекты на территории кампуса и за его пределами. Этот стандарт предназначен для преподавателей и студентов, использующих лазеры в начальной, средней и высшей школах, за исключением исследовательских лабораторий для аспирантов. Диапазон длин волн, представляющий интерес, включает ультрафиолетовую (УФ), видимую и инфракрасную (ИК) области электромагнитного спектра, а именно диапазон длин волн от 180 нанометров (нм) до 1 миллиметра (мм).

Вкратце, данный стандарт рассматривает вопросы лазерной безопасности, специфичные для учебных и демонстрационных целей. Он охватывает безопасное использование лазеров и лазерных систем в классах, лабораториях, на научных выставках и школьных демонстрациях, и особенно акцентирует внимание на следующих аспектах:

• Безопасность учащихся
• Подготовка учителей
• Упрощенные меры контроля, адаптированные к образовательным бюджетам и условиям.
• Предотвращение травм и содействие практическому обучению работе с лазерами.

Данный стандарт применяется к лазерам, работающим в диапазоне от 180 нм до 1 мм, и в первую очередь ориентирован на лазеры малой и средней мощности (классы 1, 2, 3R и некоторые классы 3B), широко используемые в образовании.

• Стандарт ANSI Z136.6 «Безопасное использование лазеров на открытом воздухе» устанавливает правила для проектировщиков, пользователей и операторов лазеров или лазерных систем, предназначенных для использования на открытом воздухе, и имеет множество применений, включая лазерные световые шоу, лазеры, используемые в научных исследованиях на открытом воздухе, и военные лазеры.

Одна из наиболее существенных проблем, связанных с использованием методов светового стимулированного излучения на открытом воздухе, заключается в том, что лазерные лучи могут свободно распространяться, не блокируясь теми же препятствиями, которые мешают рассеиванию лазерного излучения в помещении. Дифракция лазерного луча может привести к его распространению на большие расстояния, представляя опасность для большего числа людей. Данный стандарт также рассматривает атмосферные эффекты, которые могут изменять лазеры при использовании только на открытом воздухе. Например, сцинтилляция, вызванная изменениями температуры, приводит к изменению распределения энергии луча, а ослабление, вызванное аэрозолями, изменяет длину волны лучей.

Данный стандарт рассматривает уникальные проблемы использования лазеров на открытом воздухе, где такие факторы, как длительное распространение излучения в атмосфере, непредсказуемый доступ для населения, погодные условия и проблемы, связанные с авиацией, значительно повышают риск. Стандарт распространяется на лазеры, работающие в диапазоне от 180 нм до 1 мм (от УФ до дальнего инфракрасного излучения).

Основными областями применения являются:

• Лазерные световые шоу и развлекательные экраны
• Строительство, геодезические работы и трассировка
• Научные исследования (например, атмосферный лидар, астрономия)
• Военное и оборонное применение
• Внешняя связь и определение дальности.
• оптические системы свободного поля

Этот стандарт подчеркивает необходимость защиты не только операторов, но и широкой общественности, воздушных судов и чувствительных устройств (например, обсерваторий).

Лазеры, используемые на открытом воздухе, могут представлять опасность на очень больших расстояниях. Мощный лазер 4-го класса может быть опасен на расстоянии нескольких километров. К распространенным рискам относятся:

• Травмы глаз у гражданских лиц или пилотов
• Отвлечение внимания или временная слепота, испытываемые экипажем самолета.
• Повреждение чувствительного оптического оборудования (например, астрономических телескопов).

Этот стандарт помогает организациям внедрять соразмерные меры контроля, одновременно обеспечивая возможность использования лазеров на открытом воздухе. Он особенно важен для организаторов лазерных шоу, которые должны соблюдать этот стандарт и правила FAA в отношении разрешений на использование воздушного пространства.

• Стандарт ANSI Z136.7 «Испытания средств защиты от лазерного излучения» содержит рекомендации по испытанию и маркировке материалов и средств защиты от лазерного излучения, таких как защитные очки, барьеры, шторы, фильтры и окна, предназначенные для использования с лазерами и лазерными системами, работающими на длинах волн от 180 нм до 106 нм. Учитывая, что человеческий глаз в настоящее время широко признан почти всегда более уязвимым для повреждений, чем кожа человека, обеспечение надлежащего испытания средств защиты от лазерного излучения (например, поглощающих, интерферирующих/отражающих и гибридных фильтрующих технологий) имеет первостепенное значение.

Данный стандарт устанавливает процедуры испытаний, гарантирующие, что материалы и оборудование для защиты от лазерного излучения сохраняют заданный уровень защиты на протяжении всего срока службы изделия. К таким защитным устройствам относятся устройства защиты глаз от лазерного излучения или фильтры для приборов, лазерные оконные фильтры, а также барьеры, экраны или завесы, блокирующие лазерное поле. В зависимости от защитного устройства, типа лазера, режима работы в переходном режиме и длины волны (длин волн) могут потребоваться различные методы испытаний. Цель данного стандарта — предоставить разумные и адекватные рекомендации по методам, протоколам и техническим характеристикам испытаний устройств, используемых для защиты глаз от лазеров и лазерных систем.

Вкратце, данный стандарт предоставляет производителям, испытательным лабораториям и пользователям четкие рекомендации по оценке и маркировке материалов и оборудования для защиты от лазерного излучения. Стандарт охватывает следующие аспекты:

• Защитные очки от лазерного излучения
• Барьеры и занавесы
• Окна и фильтры
• Другие защитные материалы

Данный стандарт распространяется на лазеры, работающие в диапазоне от 180 нм до 1000 мкм. Он предусматривает тщательное тестирование для обеспечения сохранения заданного уровня защиты оборудования на протяжении всего срока его службы. К основным ограничениям данного стандарта относятся:

• Средства индивидуальной защиты не покрываются гарантией для высокоэнергетических лазеров с оптической плотностью более 7.
• Этого может быть недостаточно для лазеров с чрезвычайно высокой мощностью импульса или очень высокой мощностью непрерывного излучения.

Этот стандарт играет жизненно важную роль в системе лазерной безопасности, обеспечивая надежное тестирование защитного оборудования и его четкую маркировку. В эпоху все более мощных и разнообразных лазерных применений этот стандарт помогает поддерживать доверие к оборудованию, защищающему глаза — наиболее уязвимую часть тела.

• Стандарт ANSI Z136.8 «Безопасное использование лазеров в исследованиях и испытаниях» содержит рекомендации для пользователей по безопасному использованию лазеров и лазерных систем, применяемых в основном для исследований, разработок или испытаний в помещениях. Он применим к лазерам/лазерным системам, работающим в диапазоне длин волн от 180 нм (ультрафиолетовое излучение) до 1000 мкм (инфракрасное излучение).

Условия проведения испытаний могут отличаться от нормальных режимов работы лазеров и могут потребовать доступа к уровням лазерного излучения, превышающим достижимые пределы излучения для соответствующего класса лазеров. Учитывая эти соображения, безопасность обеспечивается прежде всего классификацией лазеров по степени их относительной опасности, а затем определением мер контроля на основе этих опасностей и условий эксплуатации.

Данный стандарт рассматривает проблемы, отличающиеся от тех, которые возникают в промышленных или клинических условиях:

• Частые изменения в экспериментальных установках
• Открытые пути лучей
• Лазерные системы, изготовленные на заказ или в домашних условиях.
• Временные или изменяющиеся конфигурации
• Мощные или новые лазерные технологии

Этот стандарт в первую очередь применим к помещениям, но также включает положения для контролируемых экспериментов на открытом воздухе. Он основан на стандарте ANSI Z136.1 и дополняет его, предлагая при этом более гибкие и практичные подходы, подходящие для НИОКР.

В исследовательских лабораториях часто используются 3D-лазеры и лазеры класса 4 в нестандартных конфигурациях. К распространенным рискам относятся воздействие на глаза во время юстировки, неожиданные отражения луча и неадекватные средства управления в модифицированных системах. Этот стандарт помогает организациям сбалансировать передовые исследования с безопасностью, предоставляя реалистичные и адаптируемые требования. Этот стандарт широко используется:

• Факультеты физики, химии и инженерии университетов
• Национальные лаборатории
• Специализированные научно-исследовательские центры
• Государственные научно-исследовательские учреждения

Данный стандарт предоставляет практические, отраслевые рекомендации по безопасному использованию лазеров и лазерных систем в производственных и промышленных условиях. Стандарт распространяется на лазеры с длиной волны от 180 нм до 1 мм² (от УФ до дальнего инфракрасного диапазона), используемые в таких процессах, как:

• Обработка материалов (резка, сварка, сверление, маркировка, гравировка)
• Лазерная юстировка, нивелирование и метрология.
• Производство и сборка
• Машинное зрение и управление
• Системы управления запасами и автоматизированные системы

Данный стандарт учитывает уникальные проблемы производственных сред, включая крупносерийное производство, автоматизированное оборудование, интеграцию с роботизированными системами и наличие промышленных опасностей, не связанных с лазерным излучением.

Этот стандарт остается основополагающим ориентиром по лазерной безопасности в производственном секторе. Он переводит общие принципы лазерной безопасности в практические, ориентированные на производство требования, которые обеспечивают как защиту работников, так и эффективность работы. Для любого предприятия, использующего лазеры в промышленной обработке или автоматизации, этот стандарт является незаменимым инструментом для создания надежной и соответствующей требованиям программы лазерной безопасности. Рекомендации этого стандарта остаются весьма актуальными для современных «умных» заводов и передового производства.

• «ANSI Z136.910 Безопасное использование лазеров в развлекательных, выставочных и демонстрационных зонах» — это новейший стандарт, запланированный в серии стандартов по лазерной безопасности. В отличие от других опубликованных стандартов этой серии, данный стандарт еще не выпущен в качестве окончательного варианта и находится в стадии разработки. Цель данного стандарта — предоставить практические, ориентированные на конкретные области применения рекомендации по безопасному использованию лазеров и лазерных систем в следующих областях:
  • Лазерные световые шоу и развлекательные представления
  • Архитектурные и художественные выставки
  • Торговые ярмарки, выставки и рекламные мероприятия
  • Тематические площадки, ночные клубы, концерты и фестивали.
  • Применение в наружных и внутренних помещениях для демонстрации товаров.

Данный стандарт учитывает уникальные проблемы, возникающие в следующих средах:

• Динамичные, движущиеся лучи и сканированные узоры
• Большие скопления людей (часто не имеющих подготовки по технике безопасности при работе с лазерами).
• Временные установки и частая замена оборудования.
• Музыка взаимодействует с туманом, дымкой и сценическими эффектами.
• Координация действий с персоналом площадки, артистами и органами власти (например, с Федеральным управлением гражданской авиации для выступлений на открытом воздухе).

Данный стандарт охватывает лазеры, работающие в диапазоне от 180 нм до 1 мм, и уделяет особое внимание лазерам классов 3B и 4, широко используемым в индустрии развлечений.

Этот стандарт служит крайне необходимым специализированным руководством по безопасному и креативному использованию лазеров на шоу и выставках.

На протяжении многих лет наша организация, располагающая компетентной и опытной командой, понимает потребности своих клиентов, предоставляет им необходимые передовые услуги по тестированию и помогает в создании, внедрении и совершенствовании систем управления. В рамках этой деятельности мы также предоставляем услуги по тестированию, соответствующие стандартам ANSI Z136.