СанПиН 5804-91Ю.Д. Березин, В.В. Лазо; от Одесского НИИ глазных болезней им. В.И. Филатова: Л.А. Липник, А.И. Привалов; от Одесского государственного университета: Н.И. Малюта; от Белорусского политехнического института: В.К. Пустовалов; от Всесоюзного НИИ оптико-физических измерений: В.Т. Кибовский.
ВВЕДЕНИЕ
Настоящие "Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров" (в дальнейшем - Правила) разработаны на основании результатов научных исследований и следующих документов: 1. Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров № 2392-81; 2. Стандарт Международной электротехнической комиссии (МЭК), публикация 825, издание первое, 1984 - "Радиационная безопасность лазерных изделий, классификация оборудования, требования и руководство для потребителей"; 3. Изменения к стандарту МЭК, публикация 825 (1987 г.). Правила являются обязательными для всех предприятий, государственных, кооперативных, совместных, арендных и др. организаций всех министерств и ведомств (далее в тексте - предприятий), которые проектируют, изготовляют и эксплуатируют лазерные изделия. Ответственность за выполнение Правил возлагается на руководство предприятий. Министерства и ведомства (ассоциации, концерны, межотраслевые государственные объединения и др.) должны осуществлять контроль за выполнением требований настоящих Правил на подведомственных предприятиях во взаимодействии с обществами, союзами, федерациями потребителей, местными организациями. На основе настоящих Правил могут разрабатываться нормативно-технические документы для отдельных видов работ с применением лазеров. Правила вводятся в действие с момента их утверждения, и с их изданием утрачивают силу "Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров" № 2392-81, а также все нормативно-методические документы, разработанные на их основе.
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Настоящие Правила устанавливают: - предельно допустимые уровни (ПДУ) лазерного излучения в диапазоне длин волн 180-105 нм при различных условиях воздействия на человека; - классификацию лазеров по степени опасности генерируемого ими излучения; - требования к устройству и эксплуатации лазеров; - требования к производственным помещениям, размещению оборудования и организации рабочих мест; - требования к персоналу; - контроль за состоянием производственной среды; - требования к применению средств защиты; - требования к медицинскому контролю. 1.2. В зависимости от типа, конструкции и целевого назначения лазеров и лазерных установок (далее по тексту - лазерных изделий) на обслуживающий персонал могут воздействовать следующие опасные и вредные факторы: - лазерное излучение (прямое, отраженное и рассеянное); - сопутствующие ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное излучения от источников накачки, плазменного факела и материалов мишени; - высокое напряжение в цепях управления и источниках электропитания; - электромагнитное излучение промышленной частоты и радиочастотного диапазона; - рентгеновское излучение от газоразрядных трубок и других элементов, работающих при анодном напряжении более 5 кВ; - шум; - вибрация; - токсические газы и пары от лазерных систем с прокачкой, хладагентов и др.; - продукты взаимодействия лазерного излучения с обрабатываемыми материалами; - повышенная температура поверхностей лазерного изделия; - опасность взрыва в системах накачки лазеров. При эксплуатации и разработке лазерных изделий необходимо учитывать также возможность взрывов и пожаров при попадании лазерного излучения на горючие материалы. 1.3. Уровни опасных и вредных производственных факторов на рабочем месте не должны превышать значений, установленных действующими нормативными документами (см. Приложение 1) и настоящими Правилами. 1.4. Биологические эффекты воздействия лазерного излучения на организм определяются механизмами взаимодействия излучения с тканями (тепловой, фотохимический, ударно-акустический и др.) и зависят от длины волны излучения, длительности импульса (воздействия), частоты следования импульсов, площади облучаемого участка, а также от биологических и физико-химических особенностей облучаемых тканей и органов. 1.5. Лазерное излучение с длиной волны от 380 до 1400 нм наибольшую опасность представляет для сетчатой оболочки глаза, а излучение с длиной волны от 180 до 380 нм и свыше 1400 нм - для передних сред глаза. 1.6. Повреждение кожи может быть вызвано лазерным излучением любой длины волны рассматриваемого спектрального диапазона (180-105 нм).
2. ТЕРМИНЫ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ И УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
2.1. Апертура - отверстие в защитном корпусе лазера, через которое испускается лазерное излучение. 2.2. Блокировка и сигнализация - системы, информирующие о работе лазерного изделия, режиме его работы и препятствующие доступу персонала в лазерно опасную зону и к электрическим цепям высокого напряжения. 2.3. Диаметр пучка лазерного излучения - диаметр поперечного сечения пучка лазерного излучения, внутри которого проходит заданная доля энергии или мощности. 2.4. Длительность воздействия (облучения) - длительность импульса, серии импульсов или непрерывного излучения, попадающего на тело человека. 2.5. Диффузно отраженное лазерное излучение - излучение, отраженное от поверхности, соизмеримой с длиной волны, по всевозможным направлениям в пределах полусферы. 2.6. Дозиметрия лазерного излучения - комплекс методов определения значений параметров лазерного излучения в заданной точке пространства с целью выявления степени опасности и вредности для организма человека. 2.7. Закрытые лазерные установки - установки с экранированным пучком лазерного излучения, при работе которых исключено воздействие на человека лазерного излучения любых уровней. 2.8. Защитный корпус (кожух) - часть лазерного изделия, предназначенная для предотвращения доступа человека к лазерному излучению и высокому электрическому напряжению. 2.9. Зеркально отраженное лазерное излучение - излучение, отраженное под углом, равным углу падения. 2.10. Импульсное излучение - излучение, существующее в ограниченном интервале времени, меньшем времени наблюдения. 2.11. Коллимированное лазерное излучение - лазерное излучение, заключенное в ограниченном телесном угле. 2.12. Коэффициент пропускания - отношение потока излучения, прошедшего сквозь тело, к потоку излучения, упавшего на него. 2.13. Лазер - генератор электромагнитного излучения оптического диапазона, основанный на использовании вынужденного излучения. 2.14. Лазерное изделие - лазер и установка, включающая лазер и другие технические компоненты, обеспечивающие ее целевое назначение. 2.15. Лазерная безопасность - совокупность технических, санитарно-гигиенических, лечебно-профилактических и организационных мероприятий, обеспечивающих безопасные и безвредные условия труда персонала при использовании лазерных изделий. 2.16. Лазерно опасная зона (ЛОЗ) - часть пространства, в пределах которого уровень лазерного излучения превышает предельно допустимый. 2.17. Лазерно безопасное расстояние для глаз - наименьшее расстояние, на котором энергетическая экспозиция (энергия) не превышает ПДУ для глаза. 2.18. Непрерывное лазерное излучение - излучение, существующее в любой момент времени наблюдения. 2.19. Облученность - отношение потока излучения, падающего на малый участок поверхности, содержащий рассматриваемую точку, к площади этого участка. 2.20. Ограничивающая апертура - круглая диафрагма, ограничивающая поверхность, по которой производится усреднение облученности или энергетической экспозиции. 2.21. Однократное воздействие лазерного излучения - случайное воздействие излучения с длительностью не превышающей 3·104 с. 2.22. Оптическая плотность - десятичный логарифм величины, обратной коэффициенту пропускания. 2.23. Открытые лазерные установки - установки, конструкция которых допускает выход излучения в рабочую зону. 2.24. Предельно допустимые уровни лазерного излучения при однократном воздействии - уровни излучения, при воздействии которых существует незначительная вероятность возникновения обратимых отклонений в организме работающего. То же - для предельной однократной суточной дозы излучения в диапазоне 180 < l £ 380 нм (1). 2.25. Предельно допустимые уровни лазерного излучения при хроническом воздействии - уровни излучения, воздействие которых при работе установленной продолжительности в течение всего трудового стажа не приводит к травме (повреждению), заболеванию или отклонению в состоянии здоровья работающего в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующего поколений. То же - для предельной суточной дозы излучения в диапазоне 1. 2.26. Предельный угол - соответствует угловому размеру источника, при котором последний может рассматриваться как точечный. 2.27. Протяженный источник - источник лазерного излучения, угловой размер которого больше предельного угла. 2.28. Рабочая зона - пространство высотой до 2-х метров над уровнем пола или площадки, на которой находятся рабочие места постоянного или временного пребывания работающих. 2.29. Рассеяние - изменение пространственного распределения пучка лучей, отклоняемых во множестве направлений поверхностью или средой без изменения длины волны излучения. 2.30. Рассеянное лазерное излучение - излучение, рассеянное от вещества, находящегося в составе среды, сквозь которую проходит излучение. 2.31. Расходимость лазерного излучения - плоский или телесный угол, характеризующий ширину диаграммы направленности лазерного излучения в дальней зоне по заданному уровню углового распределения энергии или мощности лазерного излучения, определяемому по отношению к его максимальному значению. 2.32. Угловой размер источника излучения (видимый) - величина, которая в общем случае определяется по формуле:
где S 0 - площадь источника, l - расстояние от точки наблюдения до источника, q - угол между нормалью к поверхности источника и направлением визирования. 2.33. Хроническое воздействие лазерного излучения - систематически повторяющееся воздействие, которому подвергаются люди, профессионально связанные с лазерным излучением. 2.34. Частота следования импульсов лазерного излучения - отношение числа импульсов лазерного излучения к единичному интервалу времени наблюдения. 2.35. Энергетическая экспозиция - физическая величина, определяемая интегралом облученности по времени. 2.36. Юстировка лазера - совокупность операций по регулировке оптических элементов лазерного изделия для получения требуемых пространственно-энергетических характеристик лазерного излучения.
3. ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫЕ УРОВНИ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ НА ГЛАЗА И КОЖУ
3.1. Общие положения
Предельно допустимые уровни (ПДУ) лазерного излучения устанавливаются для двух условий облучения - однократного и хронического для трех диапазонов длин волн: I 180 < l £ 380 нм II 380 < l £ 1400 нм III 1400 < l £ 105 нм Нормируемыми параметрами лазерного излучения являются энергетическая экспозиция H и облученность E, усредненные по ограничивающей апертуре. Для определения предельно допустимых уровней Hпду и Епду при воздействии лазерного излучения на кожу усреднение производится по ограничивающей апертуре диаметром 1,1·10-3 м (площадь апертуры Sa = 10-6 м2). Для определения предельно допустимых уровней Hпду и Епду при воздействии на глаза лазерного излучения в диапазонах I и III усреднение производится также по апертуре диаметром 1,1·10-3 м, а в диапазоне II - по апертуре диаметром 7·10-3 м. Наряду с энергетической экспозицией и облученностью нормируемыми параметрами являются также энергия W и мощность P излучения, прошедшего через указанные ограничивающие апертуры. При оценке воздействия на глаза лазерного излучения в диапазоне II (380 < l £ 1400 нм) нормирование энергии и мощности лазерного излучения, прошедшего через ограничивающую апертуру диаметром 7·10-3 м, является первостепенным. Указанные выше энергетические параметры связаны соотношениями:
Параметры Нпду, Епду и Wпду, Рпду могут использоваться независимо в соответствии с решаемой задачей (см. Приложение 2).
3.2. ПДУ лазерного излучения в диапазоне 180 < l £ 380 нм при однократном облучении глаз и кожи
3.2.1. ПДУ для одиночных импульсов Соотношения для определения Нпду, Епду и Wпду, Рпду при однократном воздействии на глаза и кожу одиночных импульсов коллимированного или рассеянного лазерного излучения в спектральном диапазоне I (180 < l £ 380 нм) при ограничивающей апертуре 1,1·10-3 м приведены в таблице 3.1 и иллюстрируются графиками на рис.3.1 и 3.2. 3.2.2. ПДУ для серий импульсов Для определения предельно допустимых уровней лазерного излучения в диапазоне 180 < l £ 380 нм при воздействии на глаза и кожу серий импульсов необходимо руководствоваться следующими требованиями: а) Энергетическая экспозиция Hi или облученность Ei поверхностей роговицы и кожи при воздействии любого отдельного импульса из рассматриваемой последовательности не должны превышать предельно допустимых значений для одиночных импульсов, определяемых пунктом 3.2.1: Hi £ Hпду (t и); Ei £ Епду (t и) (3.2) Если временный интервал между облучениями отдельными импульсами меньше 600 с, значения Нпду (Епду) и Wпду (Рпду) определяются согласно рекомендациям пункта 3.8.2 по формулам (3.14) и (3.16). б) Так как воздействие на биологические ткани излучения в диапазоне 180 < l £ 380 нм обладает свойством аддитивности, при условии выполнения предыдущего требования однократная суточная доза H S(3·104) не должна превышать значений, определяемых в таблице 3.2:
3.2.3. ПДУ лазерного излучения для пучков малого диаметра Если излучение концентрируется на коже или роговице глаза в области, наименьший размер которой равен или меньше диаметра ограничивающей апертуры 1,1·10-3 м, максимальное значение облученности Е и энергетической экспозиции Н не должно превышать значений Епду и Нпду, определяемых пунктами 3.2.1 и 3.2.2.
3.3. ПДУ лазерного излучения в диапазоне 180 < l £ 380 нм при хроническом облучении глаз и кожи
Для определения предельно допустимых значений Нпду и Епду, Wпду и Рпду, a также предельных суточных доз
3.4. ПДУ лазерного излучения в диапазоне 380 < l £ 1400 нм при однократном облучении глаз
3.4.1. ПДУ при воздействии на глаза коллимированного лазерного излучения Соотношения для определения Wпду и Рпду при воздействии на глаза коллимированного лазерного излучения (наблюдении прямого или зеркально отраженного пучка) в диапазоне 380 < l £ 1400 нм приведены в таблицах 3.3, 3.4 и иллюстрируются графиками на рис.3.3. 3.4.2. ПДУ при воздействии на глаза неколлимированного лазерного излучения Если источником неколлимированного (рассеянного или диффузно отраженного) излучения является протяженный объект, предельно допустимые значения энергии Значения
Значения B определяются формулой:
Здесь B 1 - вспомогательный коэффициент, зависящий от длительности облучения. Значения a пред и аналитические соотношения для расчета величины B даны в таблице 3.5. В случае воздействия серии импульсов поправочный коэффициент B принимает значение, соответствующее длительности отдельного импульса в серии. Зависимость произведения B1·a2 от угла a при различных длительностях облучения приведена на рис.3.6. 3.4.3. ПДУ при воздействии на глаза серий импульсов коллимированного лазерного излучения Предельно допустимые уровни при воздействии на глаза серий импульсов коллимированного излучения в спектральном диапазоне II (380 < l £ 1400 нм) установлены для случаев, когда длительность отдельного импульса в серии t и не превышает 0,25 с, а частота следования импульсов в серии Fи больше 0,005 Гц (интервал между отдельными импульсами в серии меньше 200 с). Если Fи £ 0,005 Гц, воздействие на глаза отдельных импульсов излучения считается независимым. При этом нормируется значение энергии импульса, имеющего максимальную амплитуду:
Если Fи > 0,005 Гц, значение предельно допустимой энергии серии импульсов излучения длительностью t при воздействии на глаза
где Wпду (t) и Wпду (t и) - предельно допустимые значения энергий одиночных импульсов длительностью t и t и, соответственно, для коллимированных потоков излучения (п.3.4.1); x - определяется отношением максимальной энергии отдельного импульса в рассматриваемой серии к среднему значению:
В тех случаях, когда x неизвестно, следует считать x = 1.
Предельно допустимое среднее значение энергии одного импульса из серии при этом равно
Когда длительность серии импульсов превышает 1 с, целесообразно определять значение предельно допустимой средней мощности. Предельно допустимая средняя мощность серии импульсов лазерного излучения при облучении глаз коллимированным пучком
где Рпду (t) - значение предельно допустимой мощности импульса длительностью t для коллимированного излучения (п.3.4.1).
Если источником излучения является протяженный объект, предельно допустимые значения энергии серии импульсов
3.5. ПДУ лазерного излучения в диапазоне 380 < l £ 1400 нм при хроническом воздействии на глаза
Для определения предельно допустимых значений Wпду и Рпду коллимированного или рассеянного лазерного излучения в диапазоне II (380 < l £ 1400 нм) при хроническом воздействии на глаза необходимо уменьшить в 10 раз соответствующие предельные значения для однократного воздействия, приведенные в п.3.4.
3.6. ПДУ лазерного излучения в диапазоне 380 < l £ 1400 нм при однократном облучении кожи
Соотношения для определения значений Нпду и Епду, а также Wпду и Рпду при однократном воздействии на кожу коллимированного или расссянного лазерного излучения в спектральном диапазоне 380 < l £ 1400 нм приведены в таблице 3.6 и иллюстрируются графиками на рис.3.7 и 3.8. Диаметр ограничивающей апертуры равен 1,1·10-3 м. Предельно допустимые уровни при облучении кожи сериями импульсов определены в п.3.8.2.
3.7. ПДУ лазерного излучения в диапазоне 380 < l £ 1400 нм при хроническом облучении кожи
Для определения предельно допустимых значений Нпду, Епду и Wпду, Рпду при хроническом воздействии на кожу коллимированного или рассеянного лазерного излучения в диапазоне II (380 < l £ 1400 нм) необходимо уменьшить в 10 раз соответствующие предельные значения, приведенные в п.3.6.
3.8. ПДУ лазерного излучения в диапазоне 1400 < l £ 105 нм при однократном облучении глаз и кожи
3.8.1. ПДУ лазерного излучения для одиночных воздействий Соотношения для определения Нпду, Епду и Wпду, Рпду при однократном воздействии на глаза и кожу импульсного или непрерывного коллимированного или рассеянного излучения в диапазоне III (1400 < l £ 105 нм) приведены в таблице 3.7 и иллюстрируются графиками на рис.3.9 и 3.10. 3.8.2. ПДУ лазерного излучения для серий импульсов Предельно допустимые уровни энергетической экспозиции и облученности при воздействии на глаза и кожу серий импульсов лазерного излучения в диапазоне III (1400 < l £ 105 нм) устанавливаются для случаев, когда длительность отдельного импульса в серии не превышает 10 с, а частота следования импульсов превышает 1,7·10-3 Гц (временной интервал между отдельными импульсами меньше 10 минут). Диаметр ограничивающей апертуры равен 1,1·10-3 м. Значение предельно допустимой энергетической экспозиции серии импульсов
Параметр x определен в п.3.4.3.
Среднее значение предельно допустимой энергетической экспозиции одного импульса из серии определяется делением Если длительность серии импульсов превышает 1 с, целесообразно определять значение предельно допустимой средней облученности. Предельно допустимая средняя облученность серии импульсов
Во всех случаях
Если частота следования импульсов Fи меньше 1,7·10-3 Гц, то воздействие на глаза и кожу отдельных импульсов излучения считается независимым. При этом нормируется значение энергетической экспозиции для импульсов, имеющих максимальную амплитуду:
Приведенные выше формулы применяются и при рассмотрении: - воздействия на глаза серий импульсов лазерного излучения спектрального диапазона I (180 < l £ 380 нм); - воздействия на кожу серий импульсов лазерного излучения спектральных диапазонов I, II (180-1400 нм).
3.9. ПДУ лазерного излучения в диапазоне 1400 < l £ 105 нм при хроническом воздействии на глаза и кожу
Для определения значений Нпду, Епду и Wпду, Pпду при хроническом воздействии на глаза и кожу коллимированного или рассеянного лазерного излучения в спектральном диапазоне III (1400-105 нм) необходимо уменьшить в 5 раз соответствующие предельные значения для однократного облучения, приведенные в п.3.8.
3.10. ПДУ при одновременном воздействии на глаза и кожу лазерного излучения с различными длинами волн
Ниже рассмотрены правила определения предельно допустимых уровней при одновременном воздействии на глаза и кожу монохроматического излучения нескольких различных источников. Эти источники в общем случае могут иметь различные характеристики: - спектральные (два или несколько типов лазеров, генерация нескольких длин волн одним лазером, генерация гармоник); - временные (режимы - непрерывный, импульсный, непрерывный с модуляцией мощности и т.д.); - пространственные (коллимированный пучок, диффузно отраженное или рассеянное излучение). Степень опасности при одновременном действии излучения различных источников является аддитивной в следующих случаях: - воздействие на кожу излучения любых длин волн в диапазоне 180 < l £ 105 нм; - воздействие на передние среды глаза излучения в диапазонах длин волн 180 < l £ 380 нм и 1400 < l £ 105 нм; - воздействие на сетчатку глаза излучения в диапазоне длин волн 380 < l £ 1400 нм. Для каждого из перечисленных трех случаев предельно допустимые уровни устанавливаются независимо. Например, при одновременном воздействии на глаза излучения аргонового лазера (основные длины волн 488 и 514 нм) и лазера - на углекислом газе (10600 нм) устанавливаются ПДУ для совместного действия компонент излучения с длинами волн 488 и 514 нм и отдельно - ПДУ для излучения с длиной волны 10600 нм, так как объектом воздействия в первом случае является сетчатка, а во втором - роговицы глаза (см. также Приложение 2). Предельно допустимая суммарная энергия или мощность излучения от нескольких источников, действие которых является аддитивным, определяется следующими формулами:
где n - число источников излучения, действие которых аддитивно; i - условный порядковый номер источника;
Ci - относительный энерговклад каждого источника, определяемый как отношение энергии (мощности) источника с порядковым номером i к суммарной энергии (мощности) всех источников
Формулы (3.17), (3.18) применимы в тех случаях, когда длительность экспозиции или импульсов излучения рассматриваемых источников имеют один и тот же порядок. При проведении практических расчетов значения энергии (мощности) могут быть заменены эквивалентными значениями энергетической экспозиции (облученности).
3.11. ПДУ излучения лазеров, используемых в театрально-зрелищных мероприятиях, для демонстраций в учебных заведениях и медицинской аппаратуре
При использовании лазеров в театрально-зрелищных мероприятиях и для демонстраций в учебных заведениях предельно допустимые уровни для всех участников (зрители, актеры, студенты, школьники, преподаватели, обслуживающий персонал и др.) устанавливается в соответствии с нормами для хронического облучения (пункты 3.3, 3.5, 3.7). При использовании лазеров как элементов оптических медицинских приборов для подсветки, формирования прицельных меток и других целей, не связанных непосредственно с лечебным действием излучения, предельно допустимые уровни для глаз и кожи пациентов, врачей и обслуживающего персонала устанавливаются в соответствии с нормами для хронического облучения (пункты 3.3, 3.5, 3.7).
Таблица 3.1
Соотношения для определения Нпду, Епду и Wпду, Pпду при однократном воздействии на глаза и кожу коллимированного или рассеянного лазерного излучения в диапазоне I (180 < l £ 380 нм). Ограничивающая апертура – 1,1·10-3 м.
|
,
; 
(3.1)
и мощности 
зависят от видимого углового размера a этого источника.
; 
(3.4)
(3.5)
(3.6)
(3.7)
(3.8)
(3.9)
.
равна меньшему из двух значений мощности P 1 и P 2, определяемых формулами:
(3.10)
(3.11)
, энергии одного импульса в серии 
определяются умножением предельных значений, заданных формулами (3.9) и (3.11), на поправочный коэффициент B, приведенный в п.3.4.2:
(3.12)
(3.13)
(3.14)
равна меньшему из двух значений Е 1 и Е 2, определяемых формулами:
(3.15)
(3.16)
(3.17)
, 
- предельно допустимые значения энергии (мощности) каждого источника;
