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激光器安全標(biāo)準(zhǔn)與激光防護(hù)鏡的選擇

2025年01月02日 13:10:53      來源:杭州秋籟科技有限公司 >> 進(jìn)入該公司展臺(tái)      閱讀量:5

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激光器安全標(biāo)準(zhǔn)

激光器安全標(biāo)準(zhǔn)有美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ANSI 136.1,歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN207/EN208/EC60825。

一、美國(guó)激光安全標(biāo)準(zhǔn)ANSI 136.1

激光器根據(jù)ANSI Z136.1標(biāo)準(zhǔn)分類為以下幾個(gè)類別。

等級(jí)

定義

要求

1

無(wú)危險(xiǎn)

無(wú)需護(hù)目鏡

1M

眼睛安全可見波長(zhǎng)激光器(400-700nm),使用時(shí)無(wú)放大鏡光學(xué)系統(tǒng)

無(wú)需護(hù)目鏡除非具有放大鏡光學(xué)系統(tǒng)

2

眼睛安全可見波長(zhǎng)激光器(400-700nm),(眨眼反射0.25秒內(nèi)可防止損傷)

無(wú)需護(hù)目鏡

2M

眼睛安全可見波長(zhǎng)激光器(400-700nm),(眨眼反射0.25秒內(nèi)可防止損傷),使用時(shí)無(wú)放大鏡光學(xué)系統(tǒng)

建議使用護(hù)目鏡

3R

間接觀察光束可能不安全。允許曝光(MPE)可見光class 2激光器為5次,不可見光class1激光器為5

對(duì)眼睛有害,建議使用護(hù)目鏡

3B

間接觀察光束對(duì)眼睛有害,漫反射也會(huì)有害

對(duì)眼睛有害,建議使用護(hù)目鏡

4

直接和漫反射曝光對(duì)眼睛和皮膚有害。有燃燒和燒傷危害

需要眼睛防護(hù)和其他人身安全防護(hù)

Class 1激光器,在所有正常使用條件下都是安全的。意味著當(dāng)使用裸眼或使用典型放大光學(xué)系統(tǒng)(望遠(yuǎn)鏡或顯微鏡)觀察激光時(shí),都不會(huì)超過允許曝光值(MPE)。為了驗(yàn)證該標(biāo)準(zhǔn),標(biāo)準(zhǔn)了孔徑和相對(duì)裸眼的距離,使用典型望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)準(zhǔn)直光束,使用典型顯微鏡觀測(cè)發(fā)散光束。必須認(rèn)識(shí)到,某些特定激光器被歸類為Class 1,但是在使用具有非常大孔徑的望遠(yuǎn)鏡或顯微鏡,仍有可能產(chǎn)生損傷。例如,高功率激光器,具有很大的準(zhǔn)直光束或高度發(fā)散光束,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)定義,通過孔徑的功率比Class 1激光器的輻射極限(APL)低,或許會(huì)歸類到等級(jí)1激光器,但是在使用大口徑的放大鏡會(huì)聚集不安全的功率值。

Class 1M激光器,除了通過顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡等放大光學(xué)系統(tǒng)外,在其他所有條件下使用都是安全的。Class 1M激光器產(chǎn)生大直徑或發(fā)散光束。Class 1M激光器,通常不會(huì)超過MPE,除非使用聚焦或成像光學(xué)系統(tǒng)壓縮光束。如果光束重新聚焦,Class 1M激光器的危險(xiǎn)將會(huì)上升,激光器等級(jí)會(huì)改變。如果通過裸眼瞳孔的功率比Class 1激光器的輻射極限(APL)低,該激光器可以歸類為Class 1M,但是,使用典型放大光學(xué)系統(tǒng)會(huì)將功率收集進(jìn)眼中,超過等級(jí)1激光器的AEL,低于等級(jí)3BAEL。

Class 2激光器,是安全的,因?yàn)檎Q鄯瓷鋾?huì)限制曝光不超過0.25秒。只適用于可見光激光器(400-700nm)。Class 2激光器,功率限制在連續(xù)為1mW,或在輻射時(shí)間低于0.25秒時(shí)功率更高,或光不是空間相干光。故意抑制眨眼反射會(huì)導(dǎo)致眼睛傷害。很多激光指示器和測(cè)量?jī)x器是Class 2激光器.

Class 2M激光器,是安全的,如果不直接觀察光學(xué)儀器,眨眼反射會(huì)避免傷害。與Class 1M激光器一樣,激光光束具有大直徑,或大發(fā)散角,光通過瞳孔的量不能超過Class 2的限制。

Class 3R激光器,在小心使用時(shí)是安全的,光束觀察受限制。使用Class 3R激光器,可能會(huì)超過MPE,但是產(chǎn)生傷害的可能性較小??梢娺B續(xù)Class 3R激光器限制為5mW。其他波長(zhǎng)和脈沖激光器,受其他條件限制。

Class 3B激光器,如果眼睛直接暴露會(huì)有危險(xiǎn),但是從紙張或其他粗糙表面的漫反射沒有危險(xiǎn)。連續(xù)激光器的AEL,波長(zhǎng)范圍從315nm到遠(yuǎn)紅外為0.5W400-700nm脈沖激光器限制為30mJ。其他波長(zhǎng)或超短脈沖激光器適用其他限制。直接觀察class 3B激光束時(shí)需要佩戴防護(hù)眼鏡。class 3B激光器必須安裝鑰匙開關(guān)和安全內(nèi)鎖。class 3B激光器用在CDDVD刻錄機(jī)內(nèi)部,但是刻錄機(jī)是class 1,因?yàn)榧す獠粫?huì)從刻錄機(jī)單元射出。

Class 4激光器,是和最危險(xiǎn)的激光器,包括所有超過Class 3B AEL的激光器。Class 4激光器可以灼燒皮膚,直接、漫反射或或間接觀察光束,會(huì)造成毀滅性的或的眼睛傷害。這些激光器可能會(huì)引燃可燃材料,會(huì)有火災(zāi)隱患。這些危險(xiǎn)也適用間接或非鏡面反射光束,甚至從明顯的粗糙表面——這就意味著在控制光路時(shí)必須非常小心。Class 4激光器必須安裝鑰匙開關(guān)和安全內(nèi)鎖。大多數(shù)工業(yè)、科研、軍事、醫(yī)療激光器為Class 4激光器。

ANSI Z136.1標(biāo)準(zhǔn)需要光學(xué)密度(OD)的參數(shù),可以計(jì)算標(biāo)稱危險(xiǎn)區(qū)域(NHZ),超出的可以使用護(hù)目鏡觀察漫反射。

光學(xué)密度(OD)是通過濾光片能量衰減的測(cè)量值。OD值越高,衰減越高,防護(hù)等級(jí)越高。也就是說,OD值是激光能量通過濾光片的測(cè)量值。

OD是透過率對(duì)數(shù)的倒數(shù),OD = -log10 T,T為透過率。

OD

透過率%

衰減系數(shù)

0

99%

1

1

10%

10

2

1%

100

3

0.10%

1,000

4

0.01%

10,000

5

0.00%

100,000

6

0.00%

1,000,000

7

0.00%

10,000,000

二、歐洲激光安全標(biāo)準(zhǔn)EN207/EN208/EC60825

歐洲激光安全標(biāo)準(zhǔn)EN 207/EN208,在決定激光安全要求時(shí),考慮光學(xué)密度和激光器的功率/能量密度。與ANSI Z136.1相似,激光安全防護(hù)鏡必須提供足夠的光學(xué)密度來減小激光功率,達(dá)到或低于允許曝光值(MPE),也必須提供損傷閾值保護(hù)。根據(jù)EN207,激光安全護(hù)目鏡必須免受激光器直接內(nèi)部光束曝光。

EN207標(biāo)準(zhǔn)需要護(hù)目鏡貼有防護(hù)等級(jí)標(biāo)簽,并詳細(xì)說明它們的損傷閾值,(例如10600D L5L5表示在10600nm 10秒內(nèi)直接照射功率密度為100MW/cm2)。

EN207 L比率為防護(hù)鏡材料的損傷閾值,也就是說防護(hù)鏡承受的功率密度,并且需要激光器穩(wěn)定測(cè)試至少10秒(CW)或100個(gè)脈沖(脈沖模式)。

工作模式:激光工作在不同模式具有不同的功率密度特性,需要不同的防護(hù)眼鏡。

模式

定義

脈沖寬度

D

連續(xù)(CW)恒定功率

>0.25s

I

脈沖:短單個(gè)或周期能量輻射

> 1 us to 0.25 s

R

大量脈沖:很短單個(gè)或周期能量輻射

1 us to 1 ns

M

鎖模

< 1 ns (皮秒和飛秒)

標(biāo)度從L1L10,數(shù)字是光學(xué)密度的下限,Ln是指OD>n,或T<10^-n),T為透過率。對(duì)于給定激光器最小標(biāo)度取決于工作模式和波長(zhǎng)。

工作模式

波長(zhǎng)范圍

激光功率密度

給定功率最小防護(hù)等級(jí)*

D (連續(xù))

180–315 nm

1×10n-3 W/m2

log(P) + 3

315–1400 nm

1×10n+1 W/m2

log(P) - 1

1400 nm–1000 μm

1×10n+3 W/m2

log(P) - 3

I,R (脈沖)

180–315 nm

3×10n+1 J/m2

log(E/3) - 1

315–1400 nm

5×10n-3 J/m2

log(E/5) + 3

1400 nm–1000 μm

1×10n+2 J/m2

log(E) - 2

M (超短脈沖)

180–315 nm

1×10n+10 W/m2

log(P) - 10

315–1400 nm

1.5×10n-4 J/m2

log(E/1.5) + 4

1400 nm–1000 μm

1×10n+11 W/m2

log(P) - 11

*P in W/m2, E in J/m2.

Level numbers should be rounded upwards.

舉例:

1、1064nm激光器,脈寬10ns,100mJ/cm2103 J/m2)?,F(xiàn)在有一個(gè)防護(hù)眼鏡標(biāo)稱為DIR 1064 L5。激光脈寬表明應(yīng)該選R模式,標(biāo)度n=5,激光功率密度上限為5×102J/m2,表明這款不適合防護(hù)這種激光器。

2、780nm激光器,連續(xù),功率密度50 mW/cm2P = 500 W/m2),表面需要D模式,最小防護(hù)等級(jí)為log(500)-1=1.69,約等于2,這時(shí),安全防護(hù)眼鏡等級(jí)最小為D 780 L2。

從這個(gè)標(biāo)度可以推測(cè)對(duì)應(yīng)n=0的功率密度,在沒有防護(hù)眼鏡時(shí)是安全的。

的選擇

五個(gè)選擇要素:

一、激光參數(shù)和使用條件

需要咨詢激光器生產(chǎn)商對(duì)激光器防護(hù)的要求。

計(jì)算OD和功率密度要求,基于波長(zhǎng)、功率(對(duì)于脈沖激光器,需要知道波長(zhǎng)、能量、脈寬、重頻),使用激光安全軟件進(jìn)行計(jì)算,軟件例如Lazan,LaserSafePCEasy Haz LIA's LaserHazard Evaluator Software。

需要考慮:是否有激光曝光工程控制限制?在對(duì)齊可見光束時(shí),是否要求有部分光束可見?間接光束曝光是否需要保護(hù),或主要防護(hù)漫反射或散射能量?對(duì)于醫(yī)療應(yīng)用,是否需要考慮醫(yī)生和患者使用不同的防護(hù)眼鏡(對(duì)于可見光透過(VLT),全眼球覆蓋,重量等)?濾光片顏色/色彩還原是否影響使用?使用時(shí)是否有多個(gè)激光系統(tǒng),或防護(hù)眼鏡針對(duì)單個(gè)激光設(shè)計(jì)?

以上這些,需要詢問激光安全防護(hù)眼鏡生產(chǎn)商。

二、濾光片OD值,損傷閾值,可見光透過率(VLT)等要求。

需要保證濾光片會(huì)將能量降低到許可曝光(MPE)值以下。

檢查濾光片的可見光透過率(VLT)。VLT是可見光透過濾光片的百分比,和眼睛對(duì)日光的光譜靈敏度對(duì)比。VLT越高越好。VLT低于20%,應(yīng)該在很高光照條件下才可以使用。

考慮吸收或干涉濾光片。吸收濾光片材料是聚合物+染料或者玻璃,作用是吸收激光能量。干涉濾光片使用反射材料薄層提供保護(hù)。或者混合兩種技術(shù)。

聚合物濾光片,重量輕,具有不同的可見光透過率,對(duì)UV、可見和近紅外具有中等水平激光損傷閾值,對(duì)紅外具有低水平激光損傷閾值。聚合物濾光片性價(jià)比高,佩戴方便,具有的耐沖擊性。

玻璃濾光片,重量比較重,具有更高的可見光透過率,在更高曝光時(shí)具有更高的激光損傷閾值,鍍有介質(zhì)膜,同時(shí)具有的可見光透過率和的損傷閾值(某些能量沒有被吸收而是被反射),價(jià)格也比較高。

三、鏡架:樣式和佩戴模式

選擇鏡架要求:

1、舒適:如果防護(hù)眼鏡不舒服,用戶就會(huì)不想使用。

2、美觀:用戶可以選擇樣式美觀的防護(hù)眼鏡。

NOIR很多鏡架設(shè)計(jì)適合與處方近視眼鏡同時(shí)佩戴,有些是通用的,佩戴與不佩戴處方眼鏡都可以。

需要確保選擇的鏡架佩戴時(shí)面部匹配,沒有縫隙。具有邊緣防護(hù)的型號(hào)增加環(huán)境光,方便使用。

聚合物濾光片適用大部分的鏡架,通常具有的視場(chǎng)和全角度覆蓋。

四、適合:可調(diào)性,舒適、美觀

1、如果防護(hù)鏡不合適,用戶就不愿意佩戴

2、用戶不會(huì)佩戴不適合或他們不喜歡的。

五、要素:額外考慮因素

只有在佩戴時(shí)才有防護(hù)眼睛的功能,如果不使用,就沒有防護(hù)功能。

如果防護(hù)眼鏡太重,非常不匹配,設(shè)計(jì)很糟糕,或可見光透過率太低,用戶就會(huì)不去佩戴防護(hù)眼鏡。

濾光片的技術(shù)數(shù)據(jù),包括批量數(shù)據(jù),吸收特性,測(cè)試報(bào)告、CE證書,合格文件。


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