ANSI Z136 Krav och testprocedurer för säker användning av lasrar

ANSI Z136-serien av standarder, utvecklade av American National Standards Institute (ANSI), innehåller krav och testprocedurer för säker användning av lasrar.

”ANSI Z136.1 American National Standard for the Safe Use of Lasers” är den grundläggande horisontella standarden. Lasersäkerhetsprogram tillhandahåller allmänna krav på riskbedömning, klassificering (klass 1, 1M, 2, 2M, 3R, 3B, 4), maximal tillåten exponering, kontrollåtgärder, icke-strålningsrelaterade faror och liknande frågor. Alla andra ANSI Z136-standarder hänvisar till eller är baserade på detta avsnitt.

Andra ANSI Z136-standarder är specialiserade (vertikala) standarder. Dessa gäller för specifika miljöer eller tillämpningar och har generellt företräde framför ANSI Z136.1-standarden inom sitt specifika omfång.

ANSI Z136-standarden består av följande underavsnitt:

• Standarden ANSI Z136.1 ”Säker hantering av lasrar” beskriver rekommenderade riktlinjer för säker hantering av lasrar som arbetar med våglängder mellan 180 nm och 1000 μm. Denna standard specificerar den miljö i vilken lasern används och miljön kring strålgången.

Idag används laserteknik i stor utsträckning inom industrier över hela världen. Även om risken för materialskador i laserprocesser är en viktig faktor att beakta, är den största oron faran för alla som använder utrustningen.

ANSI Z136.1-standarden ger omfattande rekommendationer för säker användning av lasrar och lasersystem som arbetar med våglängder mellan 180 nm och 1000 μm (1 mm). Samtidigt som den fokuserar på att skydda människor från faror i samband med laserstrålning, tar den även upp icke-strålningsrelaterade faror.

Denna standard gäller för industriella, medicinska, forsknings-, utbildnings-, militära och utomhusapplikationer inom laser. Den är allmänt erkänd av OSHA och fungerar som de facto riktmärke för lasersäkerhetsprogram.

Ett av de viktigaste bidragen från denna standard är det sjuklassiga laserklassificeringssystemet baserat på laserns potential att orsaka biologisk skada på ögat eller huden:

• Klass 1 är säker under alla normala förhållanden (ingen fara).
• Klass 1M är säker om den inte betraktas med optiska instrument (t.ex. förstoringsglas).
• Synliga lasrar av klass 2 skyddar generellt ögat genom en undvikande reaktion (blinkreflex).
• Klass 2M är samma som klass 2, men är farlig vid betraktande med optiska instrument.
• Klass 3R: Låg risk för skador från direkt blick, liten risk för ögonskada.
• Klass 3B: Syn genom direkt eller spekulär reflektion är farlig; diffusa reflektioner är i allmänhet säkra.
• Klass 4-lasrar är högpresterande lasrar som kan orsaka ögon- och hudskador, brandrisker och farliga spridda reflektioner.

Denna klassificering kategoriserar varje typ av laser enligt dess potential att orsaka biologisk skada. Klass 1-lasrar är undantagna från alla kontroller eftersom de inte utgör någon fara, medan klass 4-lasrar kräver rigorösa kontroller för att minska risken för ögon- eller hudexponering. Specifika kontroller för varje klassificering beskrivs i standarden.

• ANSI Z136.2-standarden, ”Säker hantering av optiska fiberkommunikationssystem med laserdiod och LED-källor”, ger vägledning för säker hantering, underhåll, service och installation av optiska kommunikationssystem med laserdioder eller lysdioder som arbetar med våglängder mellan 0,6 mm och 1 mm.

Optiska kommunikationssystem inkluderar end-to-end-länkar baserade på optiska fiber, fasta markbundna punkt-till-punkt-länkar i fritt utrymme, eller en kombination av båda. Denna standard är utformad för användning av de som installerar end-to-end-system och av service-, underhålls- och annan personal som kan interagera med dessa system i situationer där åtkomsten är okontrollerad, kontrollerad eller begränsad. Den ger detaljerad säkerhetsinformation för system där optisk energi är tillgänglig och källparametrarna är osäkra eller inte under användarkontroll.

Denna standard inkluderar kontrollåtgärder som är lämpliga för den specifika risknivån (optiska fiberanslutningar) och åtkomstnivån (fria anslutningar). De flesta bedömningar kan utföras analytiskt, och ett antal representativa exempel på riskbedömningar ges i bilagorna.

Denna standard behandlar två huvudtyper av system:

• Fiberoptiska kommunikationssystem: End-to-end fiberbaserade anslutningar.
• Frirymdsbaserade optiska kommunikationssystem: Fasta markbundna punkt-till-punkt-länkar (eller hybridsystem som kombinerar båda).

Till skillnad från konventionella lasrar är fiberoptiska system i allmänhet kapslade och fungerar som klass 1 (inneboende säkra) under normala förhållanden. Risker uppstår dock vid service, underhåll, installation eller när fibrerna kopplas bort (när tillgänglig optisk strålning finns).

Fiberoptiska nätverk växer snabbt. Tekniker arbetar ofta med spänningsförande eller potentiellt spänningssatta fibrer i okontrollerade miljöer. ANSI Z136.2-standarden hjälper till att förhindra ögonskador från osynlig infraröd laserstrålning, vilket är en verklig risk vid skarvning eller testning.

• Standarden ANSI Z136.3 ”Säker användning av lasrar inom hälso- och sjukvård” ger vägledning för lasrar inom hälso- och sjukvården och gäller lasrar (laserstrålning) som arbetar med våglängder mellan 180 nm och 1000 µm i UV-, synligt och IR-områdena i det elektromagnetiska spektrumet. Den tillhandahåller specifika procedurer för att skydda alla som kan utsättas för laserstrålning och hjälper till att upprätta ett program för att främja säker användning av lasersystem inom hälso- och sjukvården.

Denna standard gäller alla miljöer där en laser som används i hälso- och sjukvårdslasersystem används som en medicinteknisk produkt. Detta inkluderar sjukhusinrättningar, öppenvårdskirurgiska centra och enskilda medicinska, tandläkar- och veterinärmottagningar, såväl som icke-medicinska miljöer såsom salonger och spa.

Lasersystem för sjukvården omfattar ett distributionssystem för att styra laserutgången, en strömförsörjning med laserkontroller och kalibreringar, ett skyddande hölje och tillhörande vätskor och gaser.

Medicinska lasrar används i tusentals procedurer varje dag. Farorna inkluderar ögonskador, brännskador på huden, kirurgiska bränder, inandning av laserångor (som kan innehålla virus och cancerframkallande ämnen) och elektriska risker. Denna standard hjälper anläggningar att förebygga dessa incidenter genom strukturerade kontroller, utbildning och övervakning.

Denna standard är guldstandarden för lasersäkerhet inom hälso- och sjukvårdssektorn. Efterlevnad av denna standard skyddar patienter och personal, minskar ansvarsrisker och säkerställer säker och effektiv användning av medicinska lasrar.

• ANSI Z136.4-standarden för lasersäkerhetsmätningar ger vägledning för optiska mätningar relaterade till lasersäkerhetskrav. Optiska mätningar avser undersökning av intensitet, spektralfördelning, polarisering eller andra egenskaper hos ljus som emitteras från eller reflekteras av ett objekt eller passerar genom ett medium. Denna standard anger att för en lyckad optisk mätning måste strålen vara korrekt inriktad med varje element i sin väg, inklusive öppningar, linser, kilar, filter, speglar, stråldämpare och detektorer.

Dessutom behandlar denna standard specifikt mätning av parametrar relaterade till laserstrålen som är nödvändiga för att erhålla värden för kvantiteter som används i klassificerings- eller riskbedömningsberäkningar. Bedömningen består av att jämföra de uppmätta exponeringarna med de maximalt tillåtna exponeringsvärdena som anges i ANSI Z136.1-standarden, baserat på den direkta, reflekterade eller spridda laserstrålens förmåga att orsaka biologisk skada på ögat eller huden.

Denna standard ger detaljerad vägledning om hur man utför optiska mätningar av laserstrålar, vilka är nödvändiga för att bedöma faror och klassificera lasrar enligt ANSI Z136.1-standarden. Den täcker de mätningar som krävs för att bestämma följande grundläggande parametrar:

• Effekt eller energiutgång
• Strålningsintensitet eller strålningsexponering
• Stråldiameter och avböjning
• Pulskarakteristik (för pulserade lasrar)
• Våglängd och spektralfördelning

Dessa mätningar är nödvändiga för följande:

• Bestämning av korrekt laserklassificering.
• Beräkning av maximalt tillåtna exponeringsnivåer.
• Definiera den nominella riskzonen.
• Bedömning av uppnåeliga utsläppsgränser.

Denna standard gäller lasrar som arbetar mellan 180 nm och 1 mm (UV till långt infrarött).

Denna standard ger den tekniska grunden för noggrann bedömning av laserrisker. Även om den är mer specifik och mätfokuserad än andra Z136-standarder, är den oumbärlig för alla som vill klassificera lasrar, beräkna nominella riskzoner eller tillförlitligt verifiera säkerhetsåtgärder. Korrekt tillämpning av denna rekommenderade praxis hjälper till att överbrygga klyftan mellan teoretiska säkerhetsgränser och verklig laserprestanda.

• Standarden ANSI Z136.5 ”Säker användning av lasrar i utbildningsinstitutioner” behandlar säkerhetsproblem och situationer som kan uppstå i utbildningsmiljöer. Denna standard ersätter inte ANSI Z136.1-standarden, som är nödvändig för en fullständig förståelse av lasersäkerhetsansvarigas uppgifter och bedömning av laserrisker. Utbildningsmiljöer där lasrar kan förekomma inkluderar undervisningslaboratorier, klassrum, föreläsningssalar, vetenskapsmässor, museer och studentprojekt på och utanför campus. Denna standard är utformad för lärare och studenter som använder lasrar på grundskole-, gymnasie- och universitetsnivå, exklusive forskningslaboratorier för forskarutbildning. Våglängdsområdet av intresse inkluderar de ultravioletta (UV), synliga och infraröda (IR) områdena i det elektromagnetiska spektrumet, specifikt våglängdsområdet mellan 180 nanometer (nm) och 1 millimeter (mm).

Kort sagt, denna standard tar upp lasersäkerhetsfrågor specifika för undervisnings- och demonstrationsmiljöer. Den täcker säker användning av lasrar och lasersystem i klassrum, laboratorier, vetenskapsmässor och skoldemonstrationer, och betonar särskilt följande:

• Studentsäkerhet
• Lärarutbildning
• Förenklade kontrollåtgärder som passar utbildningsbudgetar och -miljöer.
• Förebygga skador samtidigt som man främjar praktisk inlärning med lasrar.

Denna standard gäller lasrar som arbetar mellan 180 nm och 1 mm och fokuserar främst på lasrar med låg till medelhög effekt (klass 1, 2, 3R och vissa klass 3B) som vanligtvis används inom utbildning.

• Standarden ANSI Z136.6 ”Säker användning av lasrar i utomhusområden” specificerar riktlinjer för konstruktörer, användare och operatörer av lasrar eller lasersystem för utomhusbruk, och har många tillämpningar, inklusive laserljusshower, lasrar som används i vetenskaplig utomhusforskning och militära lasrar.

En av de viktigaste farhågorna gällande utomhusanvändning av ljusstimulerade emissionsmetoder är att laserstrålar kan färdas fritt utan att blockeras av samma barriärer som hindrar laserspridning inomhus. Diffraktion av laserstrålen kan få den att sprida sig över längre avstånd, vilket utgör en fara för ett större antal människor. Denna standard behandlar även atmosfäriska effekter som kan förändra lasrar när de endast används utomhus. Till exempel leder scintillation orsakad av temperaturförändringar till förändringar i strålens energifördelning, medan dämpning orsakad av aerosoler förändrar strålarnas våglängd.

Denna standard tar upp de unika utmaningarna med utomhusanvändning av laser, där faktorer som lång atmosfärisk utbredning, oförutsägbar allmän tillgång, väderförhållanden och flygrelaterade problem avsevärt ökar risken. Denna standard omfattar lasrar som arbetar mellan 180 nm och 1 mm (UV till långt infrarött).

De huvudsakliga tillämpningsområdena är:

• Lasershower och underhållningsskärmar
• Konstruktion, mätning och uppriktning
• Vetenskaplig forskning (t.ex. atmosfärisk LIDAR, astronomi)
• Militära och försvarsmässiga tillämpningar
• Utomhuskommunikation och räckviddsbestämning.
• Frifältsoptiska system

Denna standard betonar att skydda inte bara operatörer utan även allmänheten, flygplan och känsliga mottagare (t.ex. observatorier).

Utomhuslasrar kan utgöra en fara över mycket långa avstånd. En högpresterande klass 4-laser kan vara farlig i kilometer. Vanliga risker inkluderar:

• Ögonskador på civila eller piloter
• Distraktion eller tillfällig blindhet som upplevs av flygplansbesättningen
• Skador på känslig optisk utrustning (t.ex. astronomiska teleskop)

Denna standard hjälper organisationer att implementera proportionella kontroller samtidigt som den möjliggör värdefulla lasertillämpningar utomhus. Den är särskilt viktig för lasershowproducenter som måste följa denna standard och FAA:s föreskrifter för luftrumstillstånd.

• ANSI Z136.7-standarden för testning av laserskyddsutrustning ger rekommendationer för testning och märkning av laserskyddsmaterial och skyddsutrustning, såsom ögonskydd, barriärer, gardiner, filter och fönster, utformade för användning med lasrar och lasersystem som arbetar med våglängder mellan 180 nm och 106 nm. Med tanke på att det mänskliga ögat nu allmänt anses vara nästan alltid mer sårbart för skador än mänsklig hud, är det av största vikt att säkerställa adekvat testning av laserskyddsglasögon (t.ex. absorberande, störande/reflekterande och hybridfilterteknik).

Denna standard tillhandahåller testprocedurer för att säkerställa att laserskyddande material och utrustning bibehåller sin angivna skyddsnivå under hela produktens livslängd. Dessa skyddsanordningar inkluderar laserögonskydd eller instrumentfilter, laserfönsterfilter och laserfältskyddsbarriärer, skärmar eller strålblockerande ridåer. Olika testmetoder kan krävas beroende på skyddsanordning, lasertyp, transient driftläge och våglängd(ar). Denna standard syftar till att ge rimlig och adekvat vägledning om testmetoder, protokoll och specifikationer för anordningar som används för att ge ögonskydd mot lasrar och lasersystem.

Kort sagt ger denna standard tillverkare, testlaboratorier och användare tydliga rekommendationer för utvärdering och märkning av laserskyddande material och utrustning. Standarden omfattar följande:

• Laserskyddsglasögon
• Barriärer och gardiner
• Fönster och filter
• Andra skyddande material

Denna standard gäller lasrar som arbetar mellan 180 nm och 1000 μm. Den betonar rigorösa tester för att säkerställa att utrustningen upprätthåller den angivna skyddsnivån under hela sin livslängd. Viktiga begränsningar i denna standard inkluderar:

• Personlig skyddsutrustning täcks inte för högenergilasrar med en optisk densitet större än 7.
• Det kanske inte är tillräckligt för lasrar med extremt hög pulseffekt eller mycket hög kontinuerlig vågeffekt.

Denna standard spelar en viktig roll i lasersäkerhetsekosystemet genom att säkerställa att skyddsutrustning är tillförlitligt testad och tydligt märkt. I en tid av allt kraftfullare och mer mångsidiga lasertillämpningar bidrar denna standard till att upprätthålla förtroendet för utrustning som skyddar ögonen, kroppens mest sårbara del.

• Standarden ANSI Z136.8 ”Säker användning av lasrar inom forskning och testning” ger vägledning och rekommendationer till användare för säker användning av lasrar och lasersystem som främst används för forskning, utveckling eller testning i inomhusmiljöer. Den gäller lasrar/lasersystem som arbetar mellan 180 nm ultraviolett (UV) och 1000 μm infraröd (IR) våglängder.

Testmiljöer kan avvika från normal laserdrift och kan kräva tillgång till laserstrålningsnivåer som är högre än de uppnåeliga emissionsgränserna för den tilldelade laserklassen. Med dessa överväganden i åtanke säkerställs säkerheten främst genom att klassificera lasrar enligt deras relativa faror och sedan bestämma kontrollåtgärder baserat på dessa faror och driftsförhållanden.

Denna standard tar upp utmaningar som skiljer sig från de i industriella eller kliniska miljöer:

• Frekventa förändringar i experimentella uppställningar
• Öppna strålbanor
• Specialtillverkade eller hemgjorda lasersystem
• Tillfälliga eller föränderliga konfigurationer
• Högpresterande eller nya lasertekniker

Denna standard är främst tillämplig på inomhusmiljöer, men inkluderar även bestämmelser för kontrollerade utomhusexperiment. Den är baserad på och kompletterar ANSI Z136.1-standarden, samtidigt som den erbjuder mer flexibla och praktiska metoder lämpliga för forskning och utveckling.

Forskningslaboratorier använder ofta 3D- och klass 4-lasrar i icke-rutinmässiga konfigurationer. Vanliga risker inkluderar ögonexponering under uppriktning, oväntade strålreflektioner och otillräckliga kontroller i modifierade system. Denna standard hjälper organisationer att balansera banbrytande forskning med säkerhet genom att tillhandahålla realistiska och anpassningsbara krav. Denna standard används i stor utsträckning av:

• Universitetets institutioner för fysik, kemi och teknik
• Nationella laboratorier
• Dedikerade FoU-anläggningar
• Statliga forskningsinstitutioner

Denna standard ger praktisk, branschspecifik vägledning för säker användning av lasrar och lasersystem i tillverknings- och industrimiljöer. Standarden omfattar lasrar med våglängder mellan 180 nm och 1 mm² (UV till långt infrarött) som används i processer som följande:

• Materialbearbetning (skärning, svetsning, borrning, märkning, gravyr)
• Laserjustering, nivellering och mätteknik.
• Tillverkning och montering
• Maskinseende och kontroll
• Lagerstyrning och automatiserade system

Denna standard tar upp de unika utmaningarna i tillverkningsmiljöer, inklusive högvolymsproduktion, automatiserade maskiner, integration med robotsystem och förekomsten av industriella faror utanför laserproduktion.

Denna standard är fortfarande den grundläggande referensen för lasersäkerhet inom tillverkningssektorn. Den översätter de breda principerna för lasersäkerhet till praktiska, produktionsorienterade krav som stöder både arbetstagarnas skydd och effektiv drift. För alla anläggningar som använder lasrar inom industriell bearbetning eller automation är denna standard ett oumbärligt verktyg för att etablera ett robust och kompatibelt lasersäkerhetsprogram. Vägledningen i denna standard är fortfarande mycket relevant för moderna smarta fabriker och avancerad tillverkning.

• ”ANSI Z136.910 Säker användning av lasrar i underhållnings-, display- och utställningsområden” är den nyaste standarden som planeras i lasersäkerhetsserien. Till skillnad från andra publicerade standarder i serien har denna standard ännu inte släppts som en slutgiltig standard och är fortfarande under utveckling. Denna standard syftar till att ge praktisk, tillämpningsspecifik vägledning för säker användning av lasrar och lasersystem inom följande områden:
  • Laserljusshower och underhållningsproduktioner
  • Arkitektoniska och konstnärliga utställningar
  • Mässor, utställningar och marknadsföringsevenemang
  • Temalokaler, nattklubbar, konserter och festivaler.
  • Utomhus- och inomhusdisplayapplikationer

Denna standard tar upp de unika utmaningarna i följande miljöer:

• Dynamiska, rörliga strålar och skannade mönster
• Stora folkmassor (ofta otränade i lasersäkerhet)
• Tillfälliga installationer och täta utrustningsbyten.
• Musik interagerar med dimma, dis och sceneffekter.
• Samordning med personal på plats, artister och myndigheter (t.ex. FAA för utomhusföreställningar)

Denna standard omfattar lasrar som arbetar mellan 180 nm och 1 mm, och fokuserar specifikt på lasrar av klass 3B och klass 4, vilka används flitigt inom underhållningsindustrin.

Denna standard fungerar som en välbehövlig, specialiserad guide för säker och kreativ användning av lasrar i mässor och utställningar.

I många år har vår organisation, med sitt kompetenta och erfarna team, förstått sina kunders behov, tillhandahållit de avancerade testtjänster de behöver och hjälpt dem med att etablera, implementera och förbättra ledningssystem. Inom detta ramverk tillhandahåller vi även testtjänster som uppfyller ANSI Z136-standarderna.