Лазерная безопасность (стр. 2 из 7)

В результате, во первых, появляется возможность достаточно просто (хотя и приближенно) определить численные значения МДУ при прямом облучении глаза человека лазерным излучением. При измерении следует лишь помнить следующие рекомендации МЭК по пространственному усреднению облученности: для 0.2<l<0.4 мкм — внутри круга Æ 1 мм; для 0.4<l<1.4 мкм — внутри круга Æ 7 мм (что соответствует зрачку глаза при темновой адаптации); для 1.4<l<100 мкм — внутри круга Æ 1 мм; для 100 мкм<l<1 мм — внутри круга Æ 11 мм.

Во вторых, таблица 1.1 свидетельствует о том, что в разных спектральных поддиапазонах лазерное воздействие частично аддитивно. Эта ситуация относится к двух- и более волновым лазерам, в основном, к лазерным приборам и установкам, в которых используется лазерное излучение разных длин волн. В соответствии с рекомендацией МЭК весь диапазон длин волн лазерного излучения делят на четыре поддиапазона, внутри которых лазерное излучение полностью аддитивно (как для глаз: так и для кожных покровов):

1. поддиапазон — УФ-С и УФ-В, 200<l<315 нм;

2. поддиапазон — УФ-А, 315<l<400 нм;

3. поддиапазон — весь видимый и ИК-А, 0.4<l<1.4 мкм;

4. поддиапазон — ИК-В и ИК-С, 1.4<l<1000 мкм.

Кроме того, всегда суммируют воздействия облучений 2-го и 4-го поддиапазонов. Аналогичное суммирование проводят и при совместном воздействии на кожные покровы лазерных излучений 2-го и 3-го поддиапазонов.

Естественно, что принимать во внимание эффект аддитивного воздействия имеет смысл лишь при близких к МДУ значениях облучения для каждой из генерируемых длин волн. К сожалению, 825-я публикация МЭК не дает аналитического выражения для определения МДУ аддитивного облучения, а лишь указывает на необходимость особой осторожности, если длительности воздействия существенно различаются (например, совместное действие импульсного и непрерывного излучений). В случае, если длительности импульсов или время экспозиции соизмеримы (имеют один порядок), то полагают, что парциальное (на одной длине волны) облучение пропорционально МДУ для данного излучения, то есть суммарное относительное облучение не должно превышать единицы:

И, наконец, МЭК настоятельно напоминает об опасности любого облучения, в том числе лазерного, подчеркивая, что МДУ является не порогом безопасности, а лишь усредненным значением (определенным на основе многочисленных экспериментов) уровня опасности повреждения органов зрения (и кожного покрова) человека.

Таблица 1.1

МДУ прямого облучения глаз человека

Длина	МДУ
волны	Еди-	Усло-	При длительности излучения Dt, с
l, нм	ница изме-рения	вие	<10-9	От 10-9 до 10-7	От 10-7 до 1.8×10-5	От 1.8×10-5 до 5×10-5	От 5×10-5 до 10	От 10 до 103	От 103 до 104	От 104 до 3×104
От 200 до	ГВт/м2	—	30	—	—	—	—	—	—	—
302.5 (УФ-С)	Дж/м2	—	—	30	30	30	30	30	30	30
От 302.5	Дж/м2	При Dt£T1	—	C1	C1	C1	C1	—	—	—
до 315 (УФ-В)	Дж/м2	При Dt>T1	—	C2	C2	C2	C2	—	—	—
Дж/м2	—	—	—	—	—	—	C2	C2	C2
ГВт/м2	—	30	—	—	—	—	—	—	—
От 315 до 400	Вт/м2	—	3×1010	—	—	—	—	—	10	10
(УФ-А)	Дж/м2	—	—	C1	C1	C1	C1	104	—	—
От 400	Вт/м2	—	5×106	—	—	—	—	—	—	10-2
до 550	Дж/м2	—	—	5×10-3	5×10-3	C6	C6	100	100	—
От 550 до 700	Дж/м2	При Dt£T2	—	—	—	—	—	С6	С6	—
Дж/м2	При Dt>T2	—	—	—	—	—	С3×102	С3×102	—
Дж/м2	—	—	5×10-3	5×10-3	С6	С6	—	—	—
Вт/м2	—	5×106	—	—	—	—	—	—	С3×10-2
От 700 до	Дж/м2	—	—	5С4×10-3	5С4×10-3	С4С6	С4С6	С4С6	—	—
1050 (ИК-А)	Вт/м2	—	5С4×106	—	—	—	—	—	3.2С4	3.2С4
От 1050 до	Дж/м2	—	—	5×10-2	5×10-2	5×10-2	5С6	5С6	—	—
1400 (ИК-В)	Вт/м2	—	5×107	—	—	—	—	—	16	16
От 1400	Дж/м2	—	—	100	С1	С1	С1	—	—	—
до 106(ИК-С)	Вт/м2	—	1011	—	—	—	—	103	103	103

С₁=5.6×10³(Dt)^0.25; T₁=10^{0.8(l-295)-15};

C₂=10^0.2(l-295); T₂=10^{1+0.02(l-550)};

C₃=10^0.015(l-550);

C₄=10^(l-700)/500;

С₆=18(Dt)^0.75;

1.1.4. МДУ облучения глаз рассеянным лазерным излучением

На практике наиболее вероятно именно рассеянное лазерное облучение. В этом случае важно при определении МДУ облучения перенормировать плотность излучения в диапазоне 0.4<l<1.4 мкм, достигающего сетчатки и поражающего ее. Эта перенормировка связана с тем, что характер и размер поражения сетчатки изменяются в связи с резким увеличением зоны облучения — от 0.01 мм (определяется аберрацией глаза и дифракцией света на его зрачке), то есть угловой размер составляет примерно 1', или 0.0003 рад, до a=0.015¸0.24 рад. Последняя величина (эффективный угол зрения) во многом зависит от длительности облучения и (для коротких импульсов) от длины волны. Все это видно из рисунка 2, где представлена кусочно-линейная аппроксимация a=a(Dt) в двойном логарифмическом масштабе.

Рисунок 2. Предельный угол видения (предполагаемый угол поля зрения):
1 — 0.012 рад;
2 — 0.00885 рад;
3 — 0.00025(Dt)^-0.17 (при 1050£l<1400 нм);
5 — 0.015× (Dt)^0.21 (при 400£l<1400 нм);
6 — 0.24 рад.

МДУ облучения глаза протяженным источником с угловым размером a_изл>a приведены в таблице 1.2. Напомним, что при измерении энергетической яркости рассеянного (точнее: со значительным углом расходимости) излучения ее усреднение при измерении МДУ следует выполнять по углу a (см. рисунок 2). Кроме того, поскольку глаза устроены так, что не пропускают к сетчатке УФ и ИК излучение с l>1.4 мкм, то в этих диапазонах разница между МДУ, указанным в таблице 1.1, и МДУ, указанным в таблице 1.2, отсутствует.

Таблица 1.2 МДУ облучения глаз человека рассеянным лазерным излучением

Длина волны l, нм	МДУ
Единица измерения	Условие	При длительности экспозиции Dt, с
<10-9	От 10-9 до 10-7	От 10-7 до 10	От 10 до 103	От 103 до 104	От 104 до 3×104
От 200	ГВт/м2	—	30	—	—	—	—	—
до 302.5	Дж/м2	—	—	30	30	30	30	30
От 302.5 до 315	Дж/м2	При Dt£T1	—	C1	C1	—	—	—
Дж/м2	При Dt>T1	—	C2	C2	—	—	—
Дж/м2	—	—	—	—	C2	C2	C2
ГВт/м2	—	30	—	—	—	—	—
От 315	Вт/м2	—	3×1010	—	—	—	10	10
до 400	Дж/м2	—	—	C1	C1	104	—	—
От 400	Вт/м2 ср	—	1011	—	—	—	—	21
до 550	Дж/м2 ср	—	—	С7	С7	2.1×105	2.1×105	—
От 550 до 700	Дж/м2 ср	При Dt£T2	—	—	—	2С8	2С8	—
Дж/м2 ср	При Dt>T2	—	—	—	2.1×105С3	2.1×105С3	—
Дж/м2 ср	—	—	С7	С7	—	—	—
Вт/м2 ср	—	1011	—	—	—	—	21С3
От 700	Дж/м2 ср	—	—	С4С7	С4С7	2С4С8	—	—
до 1050	кВт/м2ср	—	С4×108	—	—	—	6.4С4	6.4С4
От 1050	Дж/м2 ср	—	—	5С7	5С7	10С8	—	—
до 1400	Вт/м2 ср	—	5×1011	—	—	—	3.2×104	3.2×104
От 1400	Дж/м2	—	100	С1	—	—	—
до 106	Вт/м2	—	1011	—	—	103	103	103

С₁=5.6×10³(Dt)^0.25; T₁=10^{0.8(l-295)-15};