Лазерная указка зеленая и зрение

Sam s Laser FAQ - Лазерная Безопасность


водонагреватель на шлаколитую стену
English/Russian
Sam's Laser FAQ, Copyright © 1994-2010, Samuel M. Goldwasser, All Rights Reserved.
Со мной можно связаться через Sci.Electronics.Repair FAQ Email Links Page.

Русский перевод: © 2010, Алексей "Gall" Галахов

Содержание главы


Введение в лазерную безопасность

Лазеры уникальны своей опасностью, в частности для того, чем вы особенно дорожите - для вашего зрения. Если опасность огнестрельного оружия и взрывчатки очевидна для большинства здравомыслящих людей, то возможность, что поток невесомых фотонов даже от маломощного лазера может привести к немедленному и необратимому повреждению зрения и даже к полной слепоте - нечто, на чем надо вновь и вновь акцентировать внимание. Для мощных лазеров существует и опасность пожара. Во многих лазерах, даже в маленьких, есть потенциально смертельные напряжения. Могут быть и другие источники опасности. Если даже вы не читаете другие части Sam's Laser FAQ, прочтите внимательно этот материал, а также более специфичную информацию по безопасности в главах про каждый отдельный тип лазеров. Посетите различные сайты, посвященные лазерной безопасности, чтобы узнать, как серьезные организации относятся к лазерной безопасности. Можно работать с лазером безопасно, это не требует серьезных научных знаний - но безопасность не появится сама.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Информация в этой главе НЕ должна считаться заменой полноценного курса лазерной безопасности. Небрежное чтение и здравый смысл могут быть достаточными для работы с маломощными видимыми лазерами непрерывного излучения, но будут совершенно бесполезны для всего, что мощнее нескольких милливатт и для невидимых или импульсных лазеров, потому что будут несчастные случаи. И если под несчастным случаем понимать луч лазера в вашем глазу, повреждение скорее всего будет необратимым. Вечным. Часть зрения поврежденного глаза (глаз) пропадет навсегда. Только занятия с преподавателем при лаборатории лазеров могут выработать соответствующие навыки, которые будут полезны при работе с различным лазерным оборудованием.

У вас только одна пара глаз?

Лазеры считаются шикарным устройством, популярным у любителей, домашних экспериментаторов, устроителей шоу и у серьезных исследователей. Однако, за исключением самых маломощных лазеров - тех, чья мощность луча меньше десятых долей мВт - они представляют ряд уникальных опасностей, в частности в виде немедленного и пожизненного поражения глаз.

Здесь мы обсудим только вопросы безопасности, относящиеся ко зрению. Есть и другие вопросы безопасности - например, высокие напряжения, используемые в некоторых типах лазеров. Они рассматриваются позднее в этой главе и более детально описываются в главах, посвященных тем типам лазеров, к которым они относятся. Есть несколько причин, по которым маленькие лазеры, неспособные что-либо прожечь, могут повредить глаза мгновенно и навсегда:

  • Луч большинства лазеров - практически параллельный (сильно коллимированный) пучок, что означает не только то, что энергия сконцентрирована на небольшой площади, но и то, что хрусталик глаза сфокусирует ее в микроскопической области на сетчатке, мгновенно испаряя ткани, гораздо быстрее моргания глаза. Коллимированный пучок представляет лучи от бесконечно удаленного предмета, так что, если ваш глаз сфокусирован на удаленные предметы, луч лазера тоже сфокусируется. Даже распространенный гелий-неоновый лазер без внешней оптики будет выглядеть как точечный источник в 0,5 м и более за выходным окном лазера. Если вы работаете в маленьком помещении, приблизительно это расстояние скорее всего и будет тем, на котором сфокусированы ваши глаза. Хоть буквоеды и будут утверждать, что линза глаза неидеальна и не даст пятна на сетчатке с размерами в дифракционном пределе, это не спасет ваше зрение! Плотность энергии в этом неидеальном пятне все равно может быть астрономической.

    Дешевая ("китайская 50-рублевая" - прим. перев.) лазерная указка тоже создает сильно коллимированный пучок.

    Даже при уровнях мощности, считающихся относительно безопасными, не следует тем не менее смотреть в пучок ни при каких условиях. Для таких относительно слабых лазерах пожизненная травма не так вероятна, но зачем испытывать судьбу? Смотреть на пятно на белой поверхности от такого лазера совершенно безопасно.

    Лампа на 100 Вт производит примерно 5-7 Вт видимого света и еще 35-40 Вт в ближней инфракрасной области, что также важно, поскольку это излучение проходит сквозь стекло, воду и внешние слои глаза и может фокусироваться на сетчатке. Остальное - средне- и длинноволновое ИК-излучение и небольшое количество ультрафиолета - в расчет можно не принимать. Все это излучение более-менее равномерно распределяется по всем направлениям. Однако на любом разумном расстоянии от лампочки плотность потока энергии (Вт/мм2), попадающая в глаз, будет гораздо меньше, чем от параллельного луча лазера даже на небольшой мощности. И достаточно трудно сделать действительно параллельный пучок от такого неточечного источника, каким является хотя бы нить накала лампочки с прозрачным стеклом. Для матовой лампочки нужно поделить еще примерно на 1000 :) Без коллимации даже те самые дополнительные 30-40 Вт ближнего ИК, та их часть, которая попадает в глаз, не может причинить вред. А у гелий-неонового лазера коллимация такова, что весь пучок (полная выходная мощность лазера) будет достаточно тонким, чтобы целиком войти в глаз даже на расстоянии в несколько метров.

    Для примера, в 10 см от 100-ваттной лампочки (что будет весьма неприятным местом хотя бы просто из-за жара) плотность излучения видимого света (считая полную мощность равной 5 Вт) будет всего 0,05 мВт/мм2. На расстоянии 1 м останется всего 0,0005 мВт/мм2 или 500 мВт/м2. На основании таких расчетов "на обороте конверта", лазер мощностью 5 мВт, расширенный в круглое пятно диаметром 0,1 м (например, расходимость 1 мрад на расстоянии 100 м - без дополнительной оптики) будет выглядеть ярче, чем лампочка 100 Вт на расстоянии 1 м! А вблизи самого лазера луч будет всего 1 мм в диаметре и поэтому в 10000 раз более мощным! (И заметим, что остальное невидимое излучение, проходящее в глаз, все еще несравнимо безопаснее луча от лазера 1 мВт, поскольку оно не собирается хрусталиком глаза в одну маленькую точку.)

  • В качестве другого сравнения, полуденное Солнце на экваторе Земли в ясный день создает плотность энергии излучения около 1 кВт/м2 или около 1 мВт/мм2. Не потребуется много времени, чтобы выжечь глаза, глядя на Солнце! (Да, я знаю, некоторые люди заявляют, что делали это без всякого вреда - но что выявит потом проверка зрения?) Дополнительные сравнения приведены ниже.

В главе "Laser Safety Sites" приведены ссылки на много дополнительной информации по лазерной безопасности и на сайты организаций, отвечающих за лазерную безопасность.

Поскольку лазерные указки сейчас, похоже, есть всюду, предположим: Если хорошо сфокусировать, всего 5 или 6 мВт от лазера достаточно, чтобы выжечь следы на черной изоленте и создать дым. Представьте, что аналогичные уровни мощности могут сделать с нежными тканями в ваших глазах! Хотя лазерные указки сами по себе далеко не так опасны, как вас иногда пытаются убедить некоторые люди (и политики), учтите, что такие макроскопические эффекты могут иметь место при таких относительно небольших мощностях являются хорошей демонстрацией повреждений, могущих возникнуть просто при неблагоприятном стечении обстоятельств.

В лазерной индустрии популярна мрачная шутка: "Не смотрите в пучок оставшимся глазом". И другая: "Сколько раз я могу посмотреть в пучок лазера?" Ответ: "Дважды, один раз левым глазом и один - правым". Или по ссылке "Peer Pressure in the Laser Lab" из "Doctor Fun Archive" (David Farley). Шутки шутками, но с лазерной безопасностью шутки плохи.

Сравнение интенсивностей 1-милливаттного лазера и Солнца

Ниже приведено сравнение максимальной интенсивности на сетчатке от Солнца и от луча гелий-неонового лазера на 1 мВт. (Из лекций по оптике Simon Waldman).

Солнце (стандартно):

  • Максимальная интенсивность солнечного света на уровне земли (прямо над головой, без смога и т.д.) = 1 кВт/м2 или 1 мВт/мм2.
  • Предполагаем, что диаметр зрачка 2 мм (т.е., радиус 1 мм), площадь примерно 3 мм2. Итак, мощность солнечного света через зрачок = 3 мВт.
  • Фокусное расстояние глаза = примерно 22 мм. Угловой размер Солнца = 0,5 градуса = 0,9 мрад. Таким образом, диаметр сформированного изображения = 22 мм x 9 мрад = 0,2 мм, а площадь изображения = 0,03 мм2.
  • Интенсивность Солнца на сетчатке (мощность/площадь) = 3 мВт/0,03 мм2 = 100 мВт/мм2.

Типичный гелий-неоновый лазер на 1 мВт (или лазерная указка):

  • Мощность (P) = 1 мВт, длина волны (l) = 633 нм, радиус луча (w) = 1 мм, фокусное расстояние глаза (f) = 22 мм. Итак, диаметр пятна = (2 x f x l)/(w x pi) = 9 x 10-3 мм, а площадь пятна = 6 x 10-5 мм2.
  • Плотность мощности гелий-неонового лазера на сетчатке = 1 мВт/(6 x 10-5 мм2) = 16667 мВт/мм2 = 16,667 Вт/мм2.

Итак, лазер на 1 мВт имеет возможность создать интенсивность на сетчатке в 167 раз больше, чем прямой солнечный свет! Но есть много других факторов, которые надо учитывать, чтобы определить реальный риск повреждения. В дополнение к замечаниям ниже, фактический фокус при взгляде на лазер с близкого расстояния не будет расположен на сетчатке, так что размер пятна скорее всего будет гораздо больше, чем дифракционный предел из расчета. Даже если пятно мало, естественное движение глаза или движение источника (напр., если какой-то идиот размахивает лазерной указкой) приведет к тому, что в каждую точку сетчатки излучение лазера попадает на меньшее время, чем излучение Солнца (которое, как правило, перемещается с небольшой скоростью).

Но, как минимум, надеюсь, что вы прониклись немного большим уважением к маленькому гелий-неоновому лазеру и к лазерной указке!

(Прислано: Jim Webb ().)

Основная проблема в рассуждениях - то, что предполагается, что плотность энергии - значимый фактор в механизме термического повреждения. Способность сетчатки отводить тепло зависит не от площади, а от периметра облучаемой области! Кровеносные сосуды находятся в сетчатке, а не в склере (слое под сетчаткой) - именно ток крови рассеивает тепло и он действует только на краю, а не в середине облучаемой области. При рассмотрении периметра соотношение падает до 1:7. Кроме того, поскольку пятно больших размеров рассеивает тепло менее эффективно, действующее значение энергии, привнесенной лазерным лучом, всего примерно в 2 раза больше, чем пятна, сформированного Солнцем.

Почему гелий-неоновый лазер на 1 мВт все еще ярок за милю

На расстоянии в 1 милю (1609 метров) луч типичного гелий-неонового лазера (который является довольно хорошо коллимированным источником) расширится в диаметре примерно до 4 футов (48 дюймов, 1,3 м). Однако, он все еще кажется достаточно ярким. Почему же?

(Частично прислано: Don Klipstein ().)

Часть луча, входящая в глаз для луча большого диаметра, есть площадь зрачка, деленная на площадь пучка.

Предполагая, что диаметр зрачка 1/4 дюйма (6,3 мм, относительно расширен, но не совсем адаптирован к темноте, когда он может достигнуть 1 см). Часть луча, входящая в глаз, будет квадратом от (1/4)/(48), то есть примерно 27 миллионным долям целого. Поскольку луч 4-футов в диаметре неоднороден, а тускнее у краев, я бы сказал, что глаз получит примерно 35 миллионных вблизи центра луча, или же 35 нановатт (35 нВт).

Заметим, что вблизи лазера размер зрачка больше диаметра луча (который обычно меньше 1 мм), и зрачок больше такого диаметра не будет влиять на максимально возможную мощность, входящую в глаз, хотя он и будет определять вероятность, что это произойдет. (Одним из рекомендуемых методов безопасности является яркое освещение лазерной лаборатории, чтобы сделать зрачки меньше. Хотя это и совершенно не ослабляет последствия в худшем случае, маленькая "мишень" понижает вероятность, что это произойдет.)

Однако, если диаметр пучка больше или равен диаметру зрачка, разница в диаметре зрачка между глазом, адаптированным к свету и к темноте будет весьма значительна - более чем 30-кратная разница в мощности, приходящейся на глаз в этом анализе.

Я рассчитал, что луч 1-милливаттного пучка 632,8 нм кажется таким же ярким, как 100-ваттная лампочка, удаленная на 88 футов.

Хотя 35 нановатт определенно безопасны для глаз, они могут казаться очень яркими по сравнению с темным окружением, особенно если глаз полностью адаптируется к темноте (зрачок сильно расширен и общая чувствительность сетчатки и нервов на максимуме, как бывает через некоторое время, если выйти ночью) и могут быстро привести к заметному изображению-"следу". Этот эффект вероятно может быть усилен знанием, что источником света является лазер, потенциально опасный для зрения.

А что же случится, если расходимость луча в этом примере будет уменьшена в 10 раз так, что пучок станет всего 5 дюймов в диаметре? Тогда лазер на расстоянии 1 мили покажется гораздо более ярким, чем 100-ваттная лампочка на расстоянии менее 1 фута! Причина, почему он покажется более ярким, в том, что лазер будет выглядеть как точечный источник, а лампочка на 100 Вт займет значительную площадь. Представьте себе точечный источник света с такой же полной оптической мощностью, как 100-ваттная лампочка.

В качестве замечания на полях, 1710 люменов типичной 100-ваттной лампы накаливания - это примерно столько же, сколько 10 Вт света 632,8 нм.

См. также главу: How Much Light Does a 5 W Laser Really Produce?.

Проблемы определения безопасных границ

Поскольку вы скорее всего получили только одну (1) стандартную пару глазных яблок, а замена в настоящее время недоступна (или не входит в вашу страховку!), определение, опасен ли луч для глаз, путем взгляда в пучок является весьма и весьма неудачной идеей. Многие факторы могут привести к тому, что будет слишком поздно, когда вы обнаружите, что ваше зрение повреждено.

Заметим, что даже если длина волны считается безопасной для глаз, как 1500 нм (1,5 мкм), она безопасна лишь тем, что свет не проникает внутрь глаза и не фокусируется на сетчатке. Большая плотность энергии все равно может повредить и роговицу, и хрусталик!

(Прислано: Paul Mathews ().)

Есть много проблем при определении безопасных уровней оптического излучения при попадании в глаз. Вот некоторые:

  1. Жертвы обычно не подозревают о повреждении сетчатки, пока на одном из глаз в области обзора не появятся "слепые участки". Система зрения хорошо работает, создавая нам иллюзию идеального зрения, несмотря на нарушения. В большинстве случаев почти или совсем ничего не чувствуется.
  2. Есть индивидуальные различия в чувствительности.
  3. Поглощение энергии зависит от длины волны.
  4. Для видимых источников срабатывает моргательный рефлекс.
Если вы умный, вы не будете пялиться на Солнце, и вы не будете пялиться на другие яркие источники света - видимые и невидимые. Если вы занимаетесь разработкой устройств, освещающих глаза, проконсультируйтесь с экспертами. Посмотрите сайт Laser Institute of America для получения дальнейшей информации. Дополнительные ссылки имеются здесь: Laser Safety Sites (Может также содержать другую информацию о лазерной безопасности)

Онлайн-калькулятор лазерной безопасности

Сайт Laser Safety Training by Laser Professionals имеет бесплатное веб-приложение для вычисления максимальной дозы излучения, оптической плотности требуемых очков и других параметров безопасности, исходя из характеристик лазера. Нажмите на "EASYHAZ". (Javascript должен быть включен).

Проблемы безопасности любительских лазеров

Лазеры малой, средней и большой мощности

Наиболее распространенные типы лазеров, в принципе доступные любителям - лазерные диоды из CD-проигрывателей, лазерные диоды видимого излучения, лазерные указки, небольшие гелий-неоновые лазеры - все имеют класс II или IIIa. См. раздел Laser Safety Classifications. Лазеры класса II не должны представлять значительной опасности, если приняты хотя бы минимальные меры предосторожности. напротив, лазеры класса IIIa должны расцениваться с гораздо большей серьезностью, если луч хорошо сколлимирован - так, как у лазерных указок и гелий-неоновых лазеров.

Когда вы перейдете к лазерам большей мощности (например, аргоновых ионных) класса IIIb и выше, добавляются вполне реальные опасности как мгновенного повреждения зрения, так и (для лазеров класса IV) опасность прожигания или воспламенения частей тела и всевозможных предметов. Самый маленький лазер на CO2 будет иметь класс IV!

Лазерные диоды большой мощности (больше 5 мВт) становятся все более доступными - как в продаже, так и вынутые из оптических приводов или скоростных лазерных принтеров, и не по самым заоблачным ценам - даже новые. Их маленькие размеры могут привести к предположению, что диодные лазеры не могут быть опасны. НЕВЕРНО! 100-милливаттный лазерный диод, работающий от батарейки, прожжет дыру в вашей сетчатке с той же легкостью, с какой это сделает 100-милливаттный аргоновый лазер, потребляющий столько же энергии, сколько электрообогреватель! К тому же, мощные лазерные диоды скорее всего будут инфракрасными (ИК) и невидимыми - и тем самым еще более опасными, поскольку вы не отведете глаза - вы не будете подозревать, что ваше зрение разрушают, до тех пор, пока не будет слишком поздно! (Лазеры на CO2 тоже инфракрасные, но из-за более длинноволнового излучения они лишь испарят поверхность вашего глаза, поскольку луч не пройдет через роговицу).

Вдобавок ко своим опасностям для зрения, газовые лазеры обычно используют высокое напряжение или сетевые источники питания, так что прибавляется еще и опасность электрического удара от случайного прикосновения к неизолированным частям. Прочитайте главу Safety Guidelines for High Voltage and/or Line Powered Equipment, прежде чем работать с любым видом оборудования, использующим сеть или создающим высокое напряжение. (В случае с лазерными диодами вы можете легко спалить сам диод, но низковольтные источники питания обычно не представляют опасности).

  • Маленькие гелий-неоновые лазеры (скажем, менее 5 мВт) по крайней мере требуют небольшого тока (несколько мА), так что опасность электрического поражения от заводского высоковольтного источника относительно невелика, но есть опасность от напряжения сети, а также могут быть травмы от рефлекторного сокращения мышц при электрическом ударе. Но самодельные источники питания могут использовать компоненты, слишком мощные для данного применения (из-за их доступности) - скажем, 15-киловольтовый 400-ваттный трансформатор для питания неоновой рекламы, хотя для питания вполне было бы достаточно 10 Вт (мы определенно НЕ рекомендуем такой подход). Напротив, любые источники питания больших He-Ne-лазеров могут быть вполне смертельны.
  • Маленькие ионные лазеры на Ar/Kr работают при сравнительно невысоких напряжениях - от 100 до 110 В постоянного напряжения на трубке, но из-за больших токов (до 10 А) обычно напрямую соединены с сетью (не изолированы от сети), из-за чего их источники питания весьма опасны.
  • Маленькие лазеры на CO2 определенно используют высокое напряжение и, возможно, много больший ток, чем He-Ne-лазеры - такой, что трансформаторы для неоновой рекламы будут оправданы - и смертельны!
Заметим, что некоторые из этих "маленьких" лазеров на самом деле малы только по сравнению со своими более мощными братьями, и "маленький" не то же самое, что "безопасный"!

Кроме того, вы можете столкнуться с действительно мощным лазером на CO2 или ионах аргона, или даже со 100-милливаттной гелий-неоновой трубкой. Такие лазеры, относящиеся к верхней части класса IIIb или к классу IV, представляют еще более значительную опасность необратимого повреждения глаз даже от мимолетных отражений от блестящих (рассеивающих) поверхностей, а также реальную угрозу пожара. Возможность электротравмы от их источников питания также выше. Вы должны обращаться с такими лазерами правильно в целях безопасности вас, людей вокруг вас и окружающих предметов.

Смотрите соответствующие главы про каждый из названных типов лазеров для получения дополнительной информации об опасности и мерах безопасности. Обратите внимание, что другие люди рядом с вами с большей вероятностью попадут под луч. В чем причина? Вы знаете, на что НЕ СЛЕДУЕТ смотреть, они же будут смотреть в направлении действия, не имея представления о том, чего ожидать! Не испытывайте судьбу.

Следующие очень большие числа придуманы, чтобы произвести впечатление. Плотность мощности луча лазера на 1 милливатт при фокусировке в пятно около 2 мкм в диаметре (чего нетрудно достичь с помощью обычной двояковыпуклой линзы) составляет примерно 250 000 000 Вт/м2! Не позволяйте такому пятну быть на вашей или чьей-то еще сетчатке глаза!

Будьте исключительно осторожны, работая с любым лазером!

(Прислал: Mike Poulton ().)

Лазерный диод мощностью 1 мВт, скорее всего, не вызовет повреждений, если вы кратковременно посмотрите на него, но я не советую вам пробовать это. Хоть это скорее всего и не приведет ни к чему плохому, нехорошо привыкать проверять работу лазера с помощью взгляда в него. Если вы любитель, некоторое время имеющий дело с лазерами, рано или поздно вы найдете немаркированный лазерный диод. Он может излучать любую длину волны с любой мощностью, и его яркость, когда вы им светите на что-то, не имеет ничего общего с его уровнем мощности. Взгляд в немаркированный диод просто потому, что его луч кажется слабым, может привести (и, скорее всего, приведет) к разрушительным результатам. У меня есть лазерный диод на 808 нм 1 Вт, и он кажется гораздо темнее, чем луч 670 нм 0,5 мВт при фокусировке в пятно диаметром 0,2 мм. При такой фокусировке он легко выжигает по пластмассе и прожигает бумагу и дерево (и кожу людей). Тот факт, что лазер выглядит тусклым, не означает, что он не ослепит вас немедленно.

(Прислал: Daniel P. B. Smith ().)

Учтите, что травма глаза, сосредоточенная в небольшой области, не особенно заметна. Например, только немногие люди замечают наличие большого слепого пятна в месте, где зрительный нерв входит в глаз, хотя оно и достаточно велико (10 градусов или что-то вроде) и не так далеко от центра зрения. Лазер не обязательно сделает вас совершенно слепым; он может лишь проделать маленькую дырочку тут и маленькую дырочку там. Этот тип повреждения очень коварен: каждый раз, когда вы говорите "Ого! Это было ярко! Как хорошо, что я не ослеп!" - вы раз за разом, медленно и необратимо теряете зрение...

Общие правила лазерной безопасности

Это правила для защиты вас и тех, кто вокруг вас. Лазеры представляют уникальный набор опасностей, которого нет в другом оборудовании на работе и дома. И, да, некоторые из этих правил справедливы даже для тех самых лазерных указок за $9.95!
  • Никогда не смотрите в пучок никакого лазера. Ну ладно, можно сделать исключение, если вы абсолютно уверены, что луч достаточно ослаблен или рассеян, чтобы быть совершенно безопасным для глаз. Например, луч из оптической головки DVD-плеера безопасен для зрения под косым углом с расстояния хотя бы 6 дюймов, поскольку он сильно расходится; луч из сканера штрих-кодов в супермаркете безопасен, потому что он быстро движется; а луч от лазерного дальномера, работающего на 1,5 мкм, может быть безопасным при достаточно малой плотности мощности, поскольку он не проникает через роговицу и хрусталик. Только расстояние не дает гарантий - некоторые лазеры создают тонко сколлимированный пучок на расстоянии в сотни футов и больше. ИК-лазеры могут быть невидимыми, но все равно могут повредить зрение; они еще более опасны, чем видимые лазеры, поскольку рефлексы моргания и отведения глаз не работают, если вы не видите луч. Зеркальные отражения (от блестящих поверхностей вроде стекла и металла) могут быть настолько же опасными, как и сам луч. Взгляд на отражение от диффузной поверхности вроде бумаги гораздо безопаснее, но для мощных лазеров, даже если бумага не вспыхивает, отражение все равно может быть невыносимо ярким.
  • Ношение пары правильных противолазерных очков - хорошая идея при работе с любым лазером, но особенно с теми, которые классифицируются как IIIb и выше. Каждый тип лазеров требует свои собственные средства защиты, в зависимости от его длины волны и мощности/энергии. То, что у вас есть кусочек цветного стекла или темные очки от костюма сварщика не означает, что вы защищены от луча лазера! Использование очков может быть важно и при работе с совершенно безопасным для глаз лазером. Почему? Потому что вырабатываются правильные навыки, то есть вы автоматически будете защищены, когда у вас появится лазер гораздо более высокой мощности - в предположении, что вы используете подходящую защиту для глаз!

    (Частично из присланного: Lynn Strickland ().)

    Кроме производителей лазерного оборудования и средств защиты, крупные продавцы подержанной лазерной техники также часто имеют небольшой выбор очков лазерной безопасности, но и имеющееся у них в наличии скорее всего покроет все типы лазеров, которые вы используете. Однако, у них может не быть сертификатов соответствия - одной из тех вещей, которые поднимают цену! :) Также будьте внимательны к тому, предназначены ли очки лишь для рассеянного луча или же выдерживают и прямое попадание лазера. Знайте, что покупаете - нет ничего хуже, чем думать, что вы защищены, когда на самом деле - нет. Или же если вас настолько задолбает ухудшение видимости от плохих или неподходящих очков, что вы в результате решите не пользоваться ими вовсе!

  • Знайте длины волн и мощности своего лазера (лазеров). 100-ваттный CO2-лазер и 100-милливаттный аргоновый ионный сильно отличаются и требуют разных наборов приемов безопасности, но никакой из них нельзя назвать более опасным, чем другой. Особые классификации и приемы безопасности зависят как от длины волны, так и от мощности.
  • Всегда прерывайте лазерный луч светопоглощающим материалом или диффузным экраном. Не позволяйте ему просто лететь куда-то по комнате, кончаясь черт знает где.

    Настраивая или размещая лазер со снятыми крышками, опасайтесь отражений от всех оптических поверхностей. Внутри резонатора лазера плотности энергии будут гораздо выше, чем в выходном пучке, что делает даже небольшой процент отражения значительным. Например, аргон-ионный лазер, выдающий несколько сотен мВт, может давать лучи мощностью 10 или 20 мВт в каждом из отражений от каждого из окон Брюстера в обоих направлениях. Они могут быть незначительны или слабы поначалу, но внезапно появиться, как только вы повернете винты настройки. Риск еще более велик для лазера, создающего невидимый луч. Всегда, когда возможно, надевайте защитные втулки на окна Брюстера и блокируйте отражения от других оптических деталей, когда внутренности лазера обнажены.

  • Четко отмечайте путь луча и предусматривайте барьеры для предотвращения случайного контакта с глазами (для всех лазеров) и другими частями тела (для мощных лазеров).
  • Следуйте всем требуемым нормам электробезопасности в отношении сечения проводов, заземления техники и правильных подключений, а также установки необходимых предохранителей и выключателей, УЗО и прочих защитных устройств. Изолируйте или блокируйте доступ ко всем контактам, соединенным с сетью или высоким напряжением.
  • Установите выключатель-"вырубатель" в доступном месте вдали от лазера и его луча на случай, если вам потребуется срочно все выключить.
  • Разместите соответствующие знаки лазерной и электрической безопасности вблизи апертуры излучения лазера и в других местах на пути луча, на лазере, на частях источника питания.
  • Никогда не направляйте лазер случайным образом в окно. Собственно, ваша лазерная лаборатория или мастерская должна иметь жалюзи или шторы на всех окнах, чтобы предотвратить случайное попадание луча туда. Кто-нибудь на другой стороне улицы может, ничего не подозревая, посмотреть в луч. А специально направлять лазер на летательное средство не только исключительно глупо, но и весьма противозаконно (в США - прим. перев.) - пилоты особенно серьезно относятся к своему зрению! Существуют определенные применения лазеров или эксперименты, которые требуют использования лазеров на улице (профессиональные лазерные шоу, лазерная связь, зондирование, LIDAR и т.д.), но каждое из них имеет свои собственные правила безопасности и регулирующее законодательство.
  • Обучите всех людей вашего окружения опасностям лазерного излучения и убедитесь, что они поняли все правила безопасности. Те, кто рядом с вами, могут быть в БОЛЬШЕЙ опасности, поскольку они будут смотреть в направлении действия и не знать, чего ждать.
Прочитайте также дополнительные комментарии ниже и более специфичную информацию по безопасности в главах про те лазеры, которые вы используете.

Безопасность лазерных указок

Некоторое время назад было несколько статей (в основном в Великобритании) относительно повреждений глаз, причиненных безответственным или вредительским использованием распространенных лазерных указок. В США было много сообщений в новостях, могущих заставить среднего человека думать, что конец человеческой цивилизации наступит из-за распространения этих устройств. Хотя возможные травмы глаз - это то, про что вспоминают в первую очередь, когда думают о лазере, другие возможные побочные эффекты - или сопутствующие повреждения - то, что может произойти вследствие направления лазера на кого-либо, - являются как минимум столь же вероятной причиной для этой волны паники.

Помните, что то, что пишут в популярных изданиях, не совсем то, что можно назвать тщательно проверенным на научную достоверность. И если выясняется, что результат был не совсем таким, как сообщалось вначале, поправки к статье на первой странице обычно оказываются напечатанными мелким шрифтом и погребенными на странице 17! Настоящие конкретные случаи долговременных или пожизненных изменений зрения в результате кратковременного или случайного попадания под луч лазерной указки - или даже от длительного целенаправленного свечения - все оказываются несуществующими. Временная слепота ВОЗМОЖНА, но она временна и проходит сама собой.

Вышесказанное относится к лазерным указкам, произведенным и протестированным в соответствие со стандартом лазерной безопасности CDRH по ограничениям класса IIIa или ниже. Заметим, что если эти устройства произведены в странах с менее строгим контролем качества или если можно подкрутить внутренний регулятор тока или при использовании при низких температурах, когда лазерный диод развивает большую мощность, риск повреждения глаз от целенаправленного злоупотребления может по меньшей мере увеличиться.

Что касается непосредственной угрозы, возможность повреждения зрения - единственное, что правдоподобно, так как излучение неопасно, а в луче 5 мВт недостаточно мощности, чтобы что-то зажечь. Однако, из общественных норм и правил на самом деле следуют три проблемы, которые надо принимать во внимание.

  1. Временное ослепление или окончательное повреждение зрения от длительного целенаправленного опасного воздействия. Лазерные указки обычно имеют класс IIIa и ниже, что означает, что мощность достаточно мала, чтобы глаз мог сам себя защитить от пожизненного повреждения сужением зрачка и рефлексами моргания и отведения глаз.
  2. Отвлечение внимания и следующая за ним травма - вы разбиваете машину оттого, что кто-то направил на вас лазерную указку, когда вы за рулем.
  3. Неправильная трактовка намерений - вас убивает кто-то с БОЛЬШОЙ пушкой, подумав, что вы целитесь в него с лазерным прицелом. Или же вас задерживают и сажают в "обезьянник" за направление лазерной указки на ментов (это недавно произошло (в США - прим. перев.)).

Я за то, чтобы принять строгие законы, делающие (2) и (3) преступлением и требующие как минимум полного возмещения (может быть даже в 2- или 3-кратном размере) всего причиненного ущерба в дополнение к административной ответственности или тюремному заключению. Подобное поведение нельзя терпеть. Однако, в остальной части этого раздела я действительно хочу коснуться только опасностей для зрения (1).

Хотя я совершенно согласен, что специально направлять лазер любого типа в чьи-либо глаза совершенно глупо (за исключением лазерной хирургии глаз), нужно быть осторожным в плане интерпретации смысла сообщений в прессе, которые описывают случаи, когда моментальное попадание луча лазерной указки, которой размахивали в аудитории, привело к немедленному и полному пропаданию зрения во всех трех глазах. Нужно было бы направить луч в зрачок на маленьком расстоянии на несколько секунд или более без каких-либо движений как глаза, так и указки, без морганий и дерганий. Расстояние важно как потому, что даже у лазерной указки луч расходится (особенно у дешевой), то есть в зрачок глаза сможет войти тем меньше энергии, чем дальше источник от него, так и потому, что труднее/менее вероятно сохранить неподвижность и попадание в такую цель размером всего в несколько миллиметров. Это на самом деле невозможно по случайности и трудно даже устроить специально за счет естественного сужения зрачков, рефлексов моргания и отведения глаз, что не позволит лучу сфокусироваться на сетчатке в одной точке с большой концентрацией энергии более чем на мгновение - слишком мало для того, чтобы случилась травма. Нужно, чтобы жертва подыграла - но трудно защитить людей от их собственной глупости. Это означает, однако, если это до сих пор еще не стало очевидно - лазерные указки надо беречь от маленьких детей - точка, и от детей вообще, если они не под присмотром взрослых. Взрослые скорее всего не станут смотреть на яркий источник света, а некоторые могут даже прочитать наклейку с предупреждением!

Хотя мгновенное попадание луча и может привести ко временной слепоте, дезориентации, многим фантомным изображениям и головной боли, эти эффекты, не умаляя их важности, вряд ли будут постоянными. С увеличением расстояния между глазом и лазерной указкой их серьезность и длительность значительно уменьшается. Следует предположить, что любое длительное повреждение глаза от луча лазерной указки на той стороне футбольного поля просто невероятно.

На самом деле, несмотря на большое количество упоминаний в прессе - и как следствие, попыток законодателей в некоторых местах запретить продажу лазерных указок детям (или всем), имеется лишь очень немного подтвержденных заявлений о непроходящем повреждении глаз, связанном с этими вещами. Безответственное направление лазерной указки на человека, приводящее к трагическим последствиям из-за отвлечения внимания или неправильного понимания намерений - гораздо более вероятная проблема в современном мире, и это действительно так.

Производители и продавцы лазерных указок делают заявления всех видов относительно их мощности, и могут быть как целенаправленные (мощность, помимо всего прочего - основная особенность), так и случайные (из-за плохого контроля качества) продажи устройств, мощность которых далеко за пределами разрешенной требованиями безопасности, и это тем более опасно. Однако, простое применение существующего законодательства могло бы намного понизить такую возможность. Но, разумеется, цены заметно возросли бы, если бы потребовались более сложные цепи управления мощностью лазеров, а каждый экземпляр подвергался бы полному тестированию, настройке и сертификации.

Для дальнейшего понижения шансов повредить зрение, я считаю, максимального уровня мощности в 1 мВт более чем достаточно для большинства задач с новыми 635-нанометровыми указками. Они кажутся в 5-7 раз ярче, чем старые 670-нанометровые модели, а зеленые лазерные указки (которые стали доступными по приемлемым ценам - меньше $50) кажутся еще ярче раз в 5. Взгляд на полуденное солнце приведет к тому же уровню мощности сфокусированного излучения на сетчатке, как и лазерная указка на 1 мВт, и мы даже не думаем законодательно ограничивать ЭТО! :)

Не поймите меня неправильно - я совершенно НЕ рекомендую считать лазерные указки игрушками и давать их каждому ребенку во дворе как приз на празднике. Они все еще могут быть опасны или хотя бы вредны, даже если травма глаз не есть основной риск. Я полностью согласен с тем, что любое использование подобного устройства, подвергающее людей риску - хотя бы небольшому риску - достаточная причина для конфискации и серьезных дисциплинарных взысканий.

С этой точки зрения, как получилось, что никто не запретил газовые зажигалки или спички? :-) Они дешевле, более доступны и приводят к гораздо более тяжелым последствиям, смертям и разрушениям в руках детей, чем лазерные указки! Или, как насчет сигарет.... Извините, я сейчас избавлюсь от своей мыльницы....... Нет, я не жду ответа. :-)

Обратите внимание, что при одном и том же уровне выходной мощности - скажем, 5 мВт, поскольку это разрешенный законом предел в США - есть куча различий между красными и зелеными лазерными указками. Поскольку зеленая длина волны 532 нм кажется гораздо ярче, чем даже 635 нм красный (самая короткая длина волны диодного лазера, а большая часть красных лазерных указок ближе к 650 нм), вы скорее всего отведете глаза быстрее, чем от красного. Однако, короткая длина волны фокусируется в меньшее пятно, создавая больший уровень плотности мощности, а рецепторы глаза могут быть более поглощающими на зеленых длинах волн.

Однако, если сравнивать указки безотносительно их конкретной выходной мощности, красные указки не могут дать заметно больше 5 мВт, как бы вы ни старались. Они просто сгорят, если попытаться повысить их мощность сильно за 5 мВт.

Но зеленые лазерные указки, использующие драйверы с постоянным током, могут производить гораздо больше 5 мВт зеленого, даже если на них написано всего 5 мВт, поскольку повышение тока повышает мощность - возможно, значительно. Это может произойти даже случайно из-за плохого заводского контроля качества - что встречается очень часто. Производители теперь переходят на драйверы постоянной (оптической) мощности и добавляют защиту от (оч)умелых ручек, так что в будущем это станет менее вероятным.

Ниже приводится сообщение относительно разрешенных (5 мВт) зеленых лазерных указок. (Copyright: NEWSWIRE.)

Зеленые лазерные указки могут повредить глаза

РОЧЕСТЕР, Миннесота, 9 мая (AScribe Newswire) -- офтальмологи клиники Mayo Clinic обнаружили, что имеющиеся в продаже зеленые лазерные указки класса 3A могут привести к видимому вреду для сетчатки глаза при экспозициях всего лишь в 60 секунд. Исследования были опубликованы в майском номере Archives of Ophthalmoloyg.

Деннис Робертсон (Dennis Robertson), доктор медицины, офтальмолог клиники Mayo Clinic, провел исследования с зеленой лазерной указкой, направленной в глаз пациенту; глаз подлежал удалению в связи со злокачественной опухолью. Зеленый лазер повредил пигментный слой сетчатки, хотя и не привел к заметному понижению зрительных функций глаза пациента. Доктор Робертсон считает, однако, что более долгое воздействие способно повредить зрение. Он также предупреждает относительно опасности зеленых лазерных указок большей мощности.

"При использовании лазерных указок, которые мощнее пяти милливатт, скорее всего произойдет повреждение имеющегося зрения", -- говорит он. "Функциональные нарушения могут возникнуть за несколько секунд."

Доктор Робертсон не противник использования зеленых лазерных указок, а противник их неправильного использования. "Зеленые лазерные указки в настоящее время не представляют угрозы здоровью нации, но некоторые люди должны быть аккуратнее", -- говорит он. "Я поднимаю вопрос о том, что люди должны быть осторожны при использовании зеленых лазерных указок и не направлять их на чей-либо глаз или лицо. Это подобно тому, как вы используете нож -- осторожно."

Указывая на опасности зеленых лазерных указок, он добавляет: "Есть потенциальная угроза глазам людей, но она редко становится реальной опасностью, поскольку рефлексы отведения глаз, имеющиеся у нас от природы, заставляют человека моргать или отворачиваться от лазерного излучения."

Зеленые лазеры продаются в магазинах и в Интернете, как утверждает доктор Робертсон. "Дети могут купить их", -- говорит он. "Они не регулируются законом строго."

Он добавляет, что зеленые указки класса 3A все больше используются астрономами-любителями для указания на объекты в ночном небе и преподавателями архитектуры и строительства для указания деталей на зданиях при дневном свете.

Доктор Робертсон провел исследование экспозиции глаза лазером с согласившимся пациентом за две недели до удаления глаза из-за опоясывающей меланомы. Зрение пациента было 20/20, а сетчатка выглядела здоровой.

Доктор Робертсон подверг сетчатку пациента свету от продаваемого в магазинах зеленого лазера класса 3A с измеренной мощностью меньше 5 мВт: 60 секунд в желтое пятно, центр резкого зрения, 5 минут в точку на 5 градусов ниже желтого пятна, и 15 минут в точку на 15 градусов выше.

Доктор Робертсон сделал цветные фотографии глаза до и после воздействия лазера.

Доктор Робертсон исследовал глаз пациента через 24 часа после облучения лазером. Он обнаружил повреждения сетчатки, характеризующиеся желтоватым обесцвечиванием, затрагивающим пигментный слой за желтым пятном и в стороне 15-минутного воздействия над желтым пятном. Каждое из этих мест в течение шести дней образовало зернистую структуру. Исследования глаза под микроскопом также подтвердили повреждения в пигментном слое в области воздействия лазера.

Доктор Робертсон интересовался воздействием света на глаз человека в течение всей своей карьеры, исследуя микроскопы в операционных, лампы, используемые в клинике, красные лазерные указки, а теперь и зеленые лазерные указки.

Ранее он нашел, что красные лазерные указки относительно безопасны. "Я изучал различные мощности вплоть до 5 мВт и не смог создать обнаружимого повреждения в глазу человека с помощью красных лазерных указок", -- объясняет он. "Таким образом, как минимум временное облучение лазерной указкой представляет лишь минимальную причину для беспокойства."

Доктор Робертсон приписывает разницу в риске между красными и зелеными лазерами длине волны. "Мы знаем, что сетчатка гораздо чувствительнее к коротким длинам волн", -- говорит он. "Зеленые лазеры кажутся гораздо более яркими для человеческого глаза, поскольку у них меньше длина волны, и они могут причинить вред."

Доктор Робертсон утверждает, что исследования в Mayo Clinic однозначно продемонстрировали, что зеленые лазерные указки могут привести к необратимым повреждениям пигментного слоя сетчатки.

И для сторонников полного запрета (в том числе и полезные ссылки):

Также смотрите ссылки в следующем разделе: Laser Safety Sites.

(Прислал: Gregory Makhov ().)

Как председатель комитета лазерной безопасности ILDA (Internatinal Laser Display Assotiations), я внимательно следил за веткой обсуждения лазерной безопасности (в группе новостей sci.optics - искать с помощью Google Groups, чтобы узнать полную историю). Я видел большую часть статей о несчастных случаях с лазерами в Великобритании. Если у вас есть источник фактических доказательств относительно этих "повреждений", я был бы весьма рад получить эту информацию. Мой собственный опыт показывает, что уровни мощности в 5 милливатт и менее как правило не приводят к повреждениям глаз, если только их не направлять себе в глаза на значительное время (несколько секунд). Я говорю "себе", поскольку крайне маловероятно, чтобы кто-либо мог направить лазер аккуратно в чужой глаз на более-менее значительном расстоянии. Практически немедленно после первоначального попадания зрачок сужается до очень маленького размера (несколько миллиметров), что невообразимо маленькая мишень для освещения даже с расстояния всего в несколько метров.

Однако, если есть любые медицинские свидетельства таких повреждений и любые документальные описания того, как это произошло (тип лазерной указки, расстояние, длительность, и т.п.) - я особенно заинтересован в них.

Безопасность сканеров штрих-кода

Источник света в используемом в супермаркете или другом обычном сканере UPC (Universal Product Code) - либо гелий-неоновый лазер мощностью от 0,5 до 3 мВт (оранжево-красный 632,8 нм), либо диодный лазер от 1 до 5 мВт (чаще всего около 670 нм, красный). Таким образом, хотя луч и может казаться ярким, пока он сканирует, нет риска для зрения или чего-либо еще. (Средняя мощность на ваших глазах, вероятно, менее 10 микроватт). И, как и в случае лазерных указок, вам действительно должно не повезти, чтобы была возможности каких-либо повреждений, даже если луч был неподвижен из-за неисправности сканера.

Вы можете найти разницу между типами сканеров по цвету излучения. Луч сканера на основе диодного лазера выглядит гораздо более темным красным, чем луч устройства на основе He-Ne-лазера. (Если вы интересуетесь лазерами, это так сказать один из "обрядов посвящения" - пройтись по местным магазинам и супермаркетам!) Разумеется, другой способ определить - если магазин установил сканеры на кассах еще тогда, когда штрих-код был новейшей технологией, и с тех пор не обновлял оборудование, эти сканеры почти наверняка основаны на гелий-неоновых лазерах. (Сканеры штрих-кода всех типов, форм и размеров часто появляются в магазинах подержанной техники и на онлайн-аукционах, подобных eBay. За свою цену они представляют собой прекрасный источник лазеров и оптических компонентов - даже если вы не хотите использовать их по прямому назначению.)

Как длина волны влияет на безопасность лазера?

Опасности лазера и классификация лазеров по безопасности связаны с длиной волны, но не только потому, что некоторые цвета видны лучше, чем другие.

Для длин волн в пределах видимого диапазона спектра и ближнего ИК, в котором роговица, хрусталик и стекловидное тело прозрачны, 1 мВт - одинаковая мощность вне зависимости от того, это ближний ИК, красный или зеленый. Имеется слабая зависимость порога повреждения от длины волны (размер пятна на сетчатке, степень поглощения), но в целом зеленый не более опасен, чем красный, милливатт к милливатту, если луч достигает задней части глаза. Поскольку зеленый 555 нм кажется примерно в 30 раз ярче, чем красный 670 нм, зеленый лазер может представлять на самом деле несколько меньшую опасность, поскольку вы скорее всего отреагируете на него быстрее (и в частности, в случае лазерных указок достаточно будет устройства меньшей мощности).

За пределами видимости - ИК и УФ - есть другие особенности. УФ-излучение лазера, точно так же, как и солнечное УФ-излучение, может, разумеется, иметь действие, связанное не только с плотностью мощности излучения. К счастью, непохоже, что в ближайшее время появятся ультрафиолетовые лазерные указки, даже если для них нашлось бы применение (флюоресцентные маркерные доски?)! :-) Большая часть других УФ-лазеров (эксимерные, гелий-кадмиевые, АИГ с учетверением частоты и т.д.) не настолько распространены (по крайней мере, не среди тех, которые имеет типичный любитель). Однако, если вы решите строить лазер на азоте (один из простейших самодельных лазеров), учтите, что его излучение соответствует 337,1 нм, то есть ближнему УФ-диапазону (А-ультрафиолету).

Ближний ИК, вероятно, наиболее опасен, поскольку он все хуже виден, начиная примерно с 1/250 видимости по отношению к 555 нм и кончая 3E-14 видимости (вычислено) для 1064 нм. Здесь, пока не далеко за пределами этого диапазона (вероятно, около 1500 нм), свет все еще может проходить через передние структуры глаза, достигая сетчатки и фокусируясь в достаточно резкое пятно, хоть и невидимое. Рефлексов моргания или отведения глаз не будет, так что травма возможна на умеренной мощности без всяких немедленных симптомов. Только позднее станут видны замечательные рисунки, выжженные на вашей сетчатке (как только мозг начнет пытаться заполнить их и замаскировать их эффекты). И они не пройдут - никогда!

В диапазоне среднего ИК луч все еще может проникнуть в хрусталик и нагреть его, что может привести к катаракте. Дальний-дальний ИК, такой как 10,6 мкм (10600 нм) от лазера на углекислом газе (CO2) эффективно поглощается и блокируется роговицей глаза - и роговица может быть повреждена аналогичным образом. Так как почти все CO2-лазеры вырабатывают большую мощность (от нескольких Вт до десятков кВт), они также опасны в отношении прожигания вещей (включая другие виды живых тканей), а также устраивания пожаров.

Короче говоря, существует порог мощности лазера, который будет опасен тем или иным образом на КАЖДОЙ длине волны, и ни один лазер не может считаться абсолютно безопасным, пока не даны точные спецификации самого лазера и оптической системы.

Генерация гармоник и лазерная безопасность

Многие лазеры генерируют выходное излучение, которое не является основной длиной волны рабочего тела, такого как Nd:YVO4 или Nd:YAG на 1064 нм. Наиболее распространена длина волны 532 нм, как создаваемая зелеными лазерными указками. Нелинейный кристалл внутри лазерного резонатора использует нелинейный процесс, называемый генерацией второй оптической гармоники (SHG, Second Harmonic Generation), чтобы удвоить 1064 нм до 532 нм. Другие (обычно научные или индустриальные) лазеры могут использовать генерацию третьей (THG) или четвертой (FHG) оптических гармоник, или же другие процессы, такие как суммарное или разностное смешение частот для получения других длин волн.

Если ваш лазер не настроен на генерацию гармоник, в выходном луче не будет излучений более высоких частот. Единственным случайным источником гармоник, который может представлять опасность, является прохождение луча мощного импульсного (скорее всего, он должен быть с модулированной добротностью) лазера через нелинейный материал с хорошим оптическим качеством И отражение от какой-либо поверхности для попадания в глаз. Направление луча на обычные пластики, стекла и кристаллы не приведет к значительной генерации гармоник, если вообще приведет. Нахождение бытового материала, действующего так, было бы важным открытием. :)

Чтобы быть вдвойне уверенным, вы можете купить очки, защищающие как от основной, так и от удвоенной частот (например, 1064 и 532 нм, гармоники выше SHG практически невозможны). Но они темнее, чем очки просто для основной частоты, и потому менее рекомендуемы. Они также и более дороги. Но если вы собираетесь экспериментировать с SHG и т.п. или приобрести такой лазер, подобные очки будут ценным приобретением.

Важным в лазерной безопасности является хорошая практика работы (описанная в других местах этой главы). Очки - просто последний рубеж обороны, когда все остальное не сработало. Однако для импульсных лазеров, где не весь путь луча заключен внутри, они действительно необходимы.

Флюоресценция и лазерная безопасность

Флюоресценция - это процесс, когда фотон большей энергии поглощается материалом, испускающим затем фотон меньшей энергии. Например, направление зеленого лазера на знак DayGlow(tm) или часто на на ярко-оранжевые наклейки "Fragile" на упаковках приведет к яркому желтому свечению в точке, куда попадает луч. Интенсивность может быть от 25 до 50% и более от падающего луча. Однако в результате флюоресценции не образуется луч, только рассеянное свечение, так что обычно нет риска повреждения глаз от отражений флюоресценции и даже от прямого наблюдения, разве что лазер очень мощный (несколько Вт или больше).

Предупреждение относительно использования нейтральных фильтров для защиты

(Прислал: Don Klipstein ().)

В процессе перебирания нескольких наборов образцов гелевых фильтров я выяснил, что существуют нейтрально-серые фильтры - и что в действительности они не вполне нейтральны. И фильтры фирмы Gam, и Rosco относительно нейтральны вплоть до примерно 700 нм, но становятся более прозрачными с увеличением длины волны до середины 700-нанометрового диапазона. Они практически прозрачны выше приблизительно 750 нм.

У них также есть маленький пик пропускания на 380 нм, где они чуть более прозрачны, чем для видимого света. Пропускание на 380 может превышать среднее пропускание видимого света у более темных серых фильтров.

Это происходит потому, что фильтры сделаны серыми с помощью заплаток из разных красок, а не из того, что было бы в действительности нейтрально-плотным. Они также неодинаково ослабляют разные видимые длины волн; у них пики пропускания в районе 480 (зелено-голубой) и 600 (оранжевый) и пики поглощения в районе 450 (средне-синий) и середине диапазона 500 (желто-зеленый). Разные фирмы могут иметь как некоторые отличия, так и много общего. У них, вероятно, одинаковы некоторые, но не все краски.

Я не знаю, является ли инфракрасная прозрачность неизбежным следствием покраски пластиков или гелей, или же делается специально для уменьшения нагрева фильтров. Я знаю, что цветные гелевые фильтры также практически прозрачны для верхней части 700-нанометрового диапазона (а иногда и нижней его части), но как минимум до 1500 нм.

Поэтому темные комбинации гелевых фильтров, вероятно, небезопасны для прямого рассматривания Солнца, и вероятно небезопасны для попыток защиты глаз от инфракрасных лазеров.

Если вы решили НЕ использовать подходящие очки

Я понимаю, что что бы ни говорилось, многие люди не хотят тратиться на очки для защиты от лазера. Ладно, пусть будет так. Однако, есть вещи, с помощью которых можно минимизировать риск повреждений глаза как минимум лазером класса IIIb. (С лазерами класса IV работайте на свой страх и риск!) В любом случае, мы не отвечаем за последствия!

Многое, если не большая часть, безопасности рядом с лазерами связана с навыками работы. Очки против лазера только последний рубеж обороны.

  • Полностью прикройте ту часть пути луча лазера, где он относительно хорошо сфокусирован, таким образом, что ничьи глаза не смогли бы оказаться на пути луча. Крышка может быть прозрачной (например, оргстекло), проволочной сеткой или чем-либо еще, лишь бы она не пропускала глаза. Луч также должен быть безопасно прекращен. Коллимированный луч особенно опасен, поскольку он может быть сфокусирован в микроскопическую точку на сетчатке. Сильно расходящийся пучок - даже большой мощности - гораздо менее опасен, если только в непосредственной близости от источника ничего нет.
  • Помещайте ограничители луча всюду, где могут быть случайные отражения (как от оптики на пути луча, даже если она с противобликовым покрытием), что особенно важно, если отражения выходят за пределы плоскости установки.
  • Всегда располагайте лазеры и пути лучей значительно ниже уровня глаз. (Выше уровня глаз тоже можно, но я не представляю, чтобы это могло быть удобным!) Это означает, что нельзя работать сидя, разве что лазеры стоят на детском столике! Это разместит ваши глаза выше области опасности. Простите. Я знаю, это плохо для спины, но спина заживает, а сетчатка - нет. Всегда, когда возможно, работайте в стороне от пути лазерного луча, не перед лазером и не за лазером, по тем же причинам.
  • У лазеров регулируемой мощности или при наличии аттенюатора работайте на малом уровне мощности при всей наладке, пока возможно.
  • Используйте непрямые способы наблюдения, если требуется настройка вблизи для потенциально опасных лазеров (см. ниже).

Если ничто из этого невозможно - как при использовании зеленых лазерных указок для идентификации астрономических объектов в небе, все, что я могу предложить - это использовать столько мер безопасности, сколько вообще возможно. Используйте только указку, которая имеет обычный моментальный выключатель-кнопку, так что она сразу выключится, если ее уронить, и убедитесь, что все наблюдатели знают об опасностях лазеров класса IIIb и не будут делать никаких глупостей. Даже мгновенное попадание под луч лазера высокой мощности, которые часто используются для таких задач - особенно если глаза привыкли к темноте - может привести к повреждению зрения навсегда.

Непрямое наблюдение лазеров для максимальной безопасности

Наиболее безопасный способ видеть луч или объекты, освещенные лазером от видимого до ближнего ИК-диапазона - непрямым образом с помощью видеокамеры и монитора. Невозможно, чтобы луч лазера просочился сквозь линзу камеры и попал вам в глаз, разве что отражением от камеры! Современные видеокамеры используют ПЗС-датчики изображения, реагирующие на излучение от глубокого фиолетового (и, может быть, ближнего УФ) и до ближнего ИК вплоть до 1100 нм. Это покрывает большую часть лазеров, интересующих любителей и экспериментаторов, кроме CO2-лазера. Однако на некоторых камерах потребуется удалить встроенный ИК-фильтр, чтобы получить приемлемую реакцию на ИК. Обратите внимание, что на цветном мониторе ИК далеко за пределами красной границы спектра - скажем, 800 нм - будет скорее всего белым, а не красным, как можно было бы ожидать. Это может быть из-за того, что цветные фильтры в датчике изображения - это дихроичные покрытия, оптимизированные под видимый диапазон, и все три (RGB) имеют большое пропускание на ИК.

У меня есть одна из 50-долларовых камер, которые продаются в большинстве магазинов электроники. Конкретно эта предназначена для ИК и оснащена четырьмя ИК-светодиодами для освещения (которые я снял). Она прекрасно работает, за исключением того, что нет способа блокировать встроенную автоматику регулировки усиления, которая сходит с ума от очень ярких источников света вроде лазеров. Мне также дали очень хорошую цветную ПЗС-камеру с цифровым управлением. У нее есть интерфейс для Windows и полное управление усилением, сдвигом и другими параметрами. Для лазеров малой мощности ее можно использовать без объектива для прямого наблюдения луча. Если же есть риск повреждения ПЗС, луч можно проецировать на экран.

(Прислал: Dave ().)

Я использую ПЗС-видеокамеру со специальными фильтрами, чтобы выровнять чувствительность к лазерным линиям (т.е. 808 нм накачки, 1064 нм ИК-луча лазера и 532 нм зеленого луча) и закрепил ее снаружи картонной коробки (шлема) с 9-дюймовым плоским ЖК-дисплеем внутри. С этой хреновиной на голове я все прекрасно вижу, не волнуюсь о возможных повреждениях глаз и имею обе руки свободными. В первоначальном варианте был цифровой фотоаппарат с автофокусом в коробке, но его экран слишком мал для долговременной работы.

Комментарии о защите глаз от лазеров большой мощности

(Прислал: Paul M. Brinegar, II ().)

Надо сказать, что правильная защита глаз гораздо важнее, чем любой компонент лазерной системы. Это нельзя недооценивать. Были интересные демонстрации воздействия мощного излучения на мясо (представьте много дыма и огонь). Те, что я видел, были эффектны и более чем достаточны, чтобы убедить меня, что правильная блокировка луча и защита глаз/тела необходимы.

Если сомневаетесь, защищайтесь с запасом.

У вас должно быть достаточно пар лазерных очков для каждого в вашей лаборатории лазеров! Помимо всего прочего, какой толк в лазере, если им нельзя похвастаться перед друзьями? ;)

Теперь немного о защитных очках и их оптической плотности.

Оптическая плотность - достаточно понятная величина. Чтобы определить, какая часть излучения пройдет через материал с оптической плотностью D, поделите 1 на 10 в степени D. Или же, если D - целое число, просто напишите 0, запятую, еще D-1 нулей и единицу. Умножьте на 100, если вы хотите в процентах.

Для наших очков с оптической плотностью (optical density, O.D.) 5+, это означает, что не более 1/100000 падающего излучения пройдет через очки, остальное отразится или поглотится. Для 100-ваттного лазера с пучком в 1 квадратный сантиметр (плотность энергии 100 Вт/см2), прошедшее излучение будет составлять 0,001 Вт/см2 (или 1 мВт на квадратный сантиметр). Надо посмотреть в таблицах правил безопасности, какие допустимые пределы для нахождения под лучом 10,6 мкм при плотности меньше 1 мВт/см2. Подозреваю, что кожа и глаза в безопасности, но без хорошего справочника я не стал бы ставить на карту свои части тела. ;)

Помните, что O.D. определяется НА ОПРЕДЕЛЕННОЙ ДЛИНЕ ВОЛНЫ ИЛИ В ДИАПАЗОНЕ ДЛИН ВОЛН! Отклонения от этих длин волн приведут к совсем другим значениям оптической плотности. Если очки имеют интерференционное покрытие какого-то рода, то на некоторых длинах волн эффективность покрытия будет НУЛЕВОЙ, что значит, что они будут совершенно прозрачны. Не надейтесь, что очки для CO2 защитят вас от луча аргонового лазера.

Когда очки для защиты от лазера - это плохо

Теперь нижесказанное должно уже быть интуитивно понятным, но никогда не повредит повторить это еще раз. Хотя очки для защиты от лазера очень рекомендуются в большинстве ситуаций при работе с лазерами, они могут причинить больше вреда, чем пользы. Это возможно, если:
  • Когда они неправильного типа: Средства защиты глаз от лазера, использующие полосно-заграждающие фильтры, хороши только для определенных длин волн. Комплект, предназначенный для Nd:АИГ на 1064 нм скорее всего не принесет пользы для длины волны рубина 694 нм, разве что сколько-то защитит от взорвавшейся лампы-вспышки!
  • Когда они слишком хороши: Если ослабление на длине волны лазера настолько велико, что вообще ничего не проходит, вы не сможете делать настройки, которые потребуют некоторой видимости того, куда попадает луч. Лучшие очки, вероятно, те, которые ослабляют луч только до безопасного уровня, не на 100%. Например, оптическая плотность 4 для лазера 1 Вт, так что прошедшая мощность будет 100 мкВт или меньше. Вы не захотите пялиться на такой луч специально, но он или его отражения будут весьма видны, если это произойдет случайно. Или, если очки делают слишком темным все и вы не видите, что делаете - точка. Новые очки или очки высокого качества (и цены, вероятно) в этом отношении лучше, так как в них более избирательные краски или покрытия. Обратите внимание на спецификации. Очки сварщика - не решение!
  • Если вы смотрите поверх их или снимаете их, чтобы посмотреть, что вы делаете: снимайте их медленно! Тогда блик даст вам подсказку относительно местоположения луча, особенно если он рядом с вашим глазом!
  • Когда они делают вас слишком спокойными по отношению к опасностям от лазера: Лазерные очки не защищают от высокого напряжения :) Или же от повреждений других частей тела лазером класса IV.
  • Когда только вы в очках и у вас гости: Вы можете стремиться делать вещи, которые были бы безрассудными без очков, но другие люди рядом могут не знать, чего именно надо избегать.

В реальности, если вы когда-нибудь будете работать с видимыми лазерами класса II и ниже, использование защитных очков может быть перестраховкой. Однако, надевая очки и относясь с осторожностью даже к лучу малой мощности, вы вырабатываете навыки, которые смогут защитить вас, если вы перейдете к более мощным лазерам. Как в рекомендации в некоторых лекциях по лазерной безопасности считать каждый лазерный луч - даже луч лазерной указки - таким, как будто он легко разрежет вас на ломтики, и никогда не позволять лазерному лучу пересекаться с любой частью тела (см. следующие две главы), что может сделать работу с лазером мощностью 100 Вт на АИГ безопаснее, чем с гелий-неоновым на 1 мВт!

Еще о мерах лазерной безопасности

Есть прекрасная статья в мартовском номере "Photonics Spectra" за 2005 год, описывающая 5 несчастных случаев с лазерами большой мощности, некоторые из которых привели к пожизненному серьезному ухудшению зрения у ученых, которые, казалось бы, должны знать безопасность лучше всех.

(Прислал: Richard Alexander ().)

В первом триместре курса о лазерах, задолго до того, как студентов допустили хотя бы к гелий-неоновому лазеру, им показали "обезьяний фильм". Это один из фильмов, который мог бы заставить действовать общество защиты животных. Все, что вы видите - это глаз, который, как нам сказали, принадлежит обезьяне, которая связана и анестезирована. Нам сказали, что включен инфракрасный пучок определенной мощности, и он попадает в глаз. Спустя некоторое время (через секунду или две) в нижней части глазного яблока появилось маленькое пятно. Затем пятно быстро расширилось, образуя язву, покрывающую большую часть низа обезьяньего глаза. Я не знаю, была это замедленная съемка или нет.

Мы также читали сводки с полей о несчастных случаях. Один техник, работавший с исключительно мощным лазером, снял защитные очки и пошел по комнате. Слабенькое зеркальное отражение попало ему в один глаз, мгновенно повредив его навсегда. Он не потерял все зрение этим глазом, но часть поля зрения пропала.

С первого момента, как студенты стали работать с He-Ne-лазерами, от них требовали, чтобы они считали луч смертельным. НИ при каких условиях им не разрешалось прерывать луч любыми частями тела. Наши маленькие гелий-неоновые лазеры не могли привести к повреждениям кожи, но мы должны были работать так, как если бы они отрезали нам руки. Студент также отвечал за то, чтобы убедиться, что он знает, куда идут все части луча, и соответственно заблокировать их.

Лаборатория гелий-неоновых лазеров имела занавески на дверях, которые мы закрывали перед началом экспериментов. Лаборатории аргон-ионных и Nd:АИГ-лазеров имели цельные двери, и на дверях были датчики, которые отключали питание лазеров при открывании двери. Еще был красный сигнальный фонарь, который включался, когда лазеры работали.

Комментарии об эффектах лазеров различной мощности

(Прислал: Steve Quest ().)

Обычно в мире лазерных шоу вы имеете дело с повреждениями глаз лазерами до примерно 5 Вт, но обычно всего в несколько сотен мВт. Несколько сотен мВт на вашей коже просто "выглядят круто", а 30 Вт быстро прожгут дырку прямо сквозь всю руку и выйдут с другой стороны! Самое плохое в этом - то, что это совершенно безболезненно. Не черная обугленная кожа, а белая испаряемая. Прожигает дырку прямо насквозь, не оставляя даже дыма. Вы не чувствуете боль от такого ранения еще много минут ПОТОМ, это мучительно! Я даже не хочу предполагать, что будет, если направить 30 Вт прямо в глаз. Также многие из нас видели яркие лазерные пятна на белых поверхностях (экранах для проекторов) вблизи и знают, какие они "ослепительно яркие", а еще то, что лучи в чистом воздухе невидимы. А теперь представьте себе лазер, у которого больно смотреть на идущий по чистому воздуху луч! :) Пятно от него на поверхности будет таким ярким, что осветит комнату как в яркий солнечный день (но зеленым), при условии, что его расширят до примерно 30 мм, иначе оно просто прожжет дырку.

Несчастные случаи бывают

(Прислал: Кто-то, пожелавший остаться неизвестным).)

Несколько лет назад была длинная тема в группе новостей USENET rec.guns, где люди рассказывали свои истории обо всех несчастных случаях с огнестрельным оружием, которые знали. Это были бы вроде бы интеллигентные люди вроде программистов, ученых и инженеров. И все равно, имея несложное устройство с несколькими рычажками, они как-то умудрились, рано или поздно, стараясь при этом соблюдать все правила безопасности, прострелить дырку в чем-то или в ком-то. Это было весьма познавательное чтение.

Была действительно хорошая история, рассказанная на sci.optics. Какой-то чувак работал с лазером, снял защитные очки и выжег себе один глаз. Тупо. Так вот, вместо того, чтобы понять, что очки не защищают, если их не носить, он решил не носить их вообще, но быть Действительно Очень Осторожным. Это называется "Люди, Которые Не Учатся На Своих Ошибках". Будем надеяться, что он не возьмет в руки огнестрельное оружие.

Когда вы в очках (предполагаем, что очки правильного типа, а вы должны чертовски быть уверенными в этом), вы очень хорошо защищены от потери зрения. Когда вы их снимаете, то нет. Движение зеркала, линзы или дефлектора может привести к зеркальному отражению, полному внутреннему отражению или преломлению прямо вам в глаз. Это не что-то предсказуемое - потому оно и называется несчастным случаем. Даже если принимать меры предосторожности, несчастные случаи все равно могут происходить.

Представьте, что вы работаете с выключенным лазером, настраиваете какие-то зеркала, очки сняты, и вы проливаете кофе на выключатель лазера. Упс. Отправляйтесь за страховкой.

Лазерная безопасность и авиация

Это первый черновик раздела по данной теме. Комментарии, дополнения и исправления приветствуются.

Если вы пользователь лазера, есть только одно правило: Ни при каких обстоятельствах НИКАКОЙ лазер не должен направляться в сторону, в которой он может попасть на летательное средство. Точка. Для исследовательских целей и лазерных шоу имеются специальные бюрократические процедуры, гарантирующие, что луч, направленный в небо не окажется рядом с самолетом.

Если вы пилот, вам следует принять во внимание последние известия о несчастных случаях, связанных с лазерами, направленными на самолеты коммерческих авиалиний с земли. Но как отличить факты от лжи и преувеличений?

Для дальнейших рассуждений будем рассматривать самолет с неподвижными крыльями. Вертолеты, воздушные шары и другие типы летательных средств, могущие зависать или медленно двигаться, являются более привлекательными целями, так как наведение на них легче, а луч можно дольше продержать в области кабины. Однако, большинство сообщений в прессе относится к самолетам коммерческих линий - пока что. К тому же, зависание и медленное движение работает на обе стороны - легче опознать источник любого лазерного луча и сообщить его местоположение властям.

Пока что сказанное будет относиться только к непрерывным лазерам. Этот тип лазеров в настоящее время с наибольшей вероятностью может быть задействован в подобных инцидентах. Некоторые зеленые лазерные указки квазинепрерывны - они создают луч, который прерывается с частотой от 500 до 5000 Гц, но они не создают большую пиковую мощность, как настоящие импульсные лазеры. То есть, приводимая информация все еще применима к ним.

Имеется много параметров, которые надо учитывать, чтобы отличить факт от выдумки. В их числе:

  • Длина волны лазера: Это первое, что следует учесть. Для целей настоящей дискуссии она может быть разделена на четыре диапазона: УФ. видимый, ближний ИК и дальний ИК.
    • УФ (ниже примерно 400 нм): Доступность УФ-лазеров, особенно с мощностью излучения выше нескольких мВт, очень ограничена. Хотя и существуют относительно мощные УФ-лазеры (мощность выше 100 мВт), они большие, прожорливые к энергии, дорогие и в целом существуют лишь в исследовательских лабораториях, на заводах полупроводников и в клиниках лазерной хирургии зрения. Вероятность, что кто-то попытается использовать такой лазер для направления на самолет, весьма мала. Ни один из них даже не близок к портативному.
    • Видимые (от 400 до 800 нм): Это включает спектральные цвета от фиолетового до красного. Хотя учебники обычно называют этот диапазон от 400 до 700 нм, большинство людей все еще чувствует что-то до 800 нм, кто-то до 900 нм. Но чувствительность так мала, что для получения хотя бы средне заметной яркости требуется очень большая мощность.

      Видимые лазеры есть всех цветов. Но в настоящее время наиболее вероятны для направления на самолет красный и зеленый - от недорогих лазерных указок. Почему? Потому что наиболее вероятные обвиняемые - глупые дети, получившие лазерную указку в подарок. Хотя некоторые сообщения в прессе относились к лазерам большой мощности и продолжительному ведению луча вместе с самолетом, большая часть из них относится скорее к подозрениям и непроверяема. Другие возможные источники - ошибочные лучи от лазерных шоу или рекламных бутафорий, которые по какой-то причине не были правильно зарегистрированы в органах надзора.

      Все лазерные указки законодательно ограничены мощностью 5 мВт. Лазерные диоды, применяемые в красных указках, просто не могут производить мощность значительно больше 5 мВт без необратимых поломок.

      Разрешенные зеленые лазерные указки также ограничены 5 мВт. До последнего времени зеленые лазеры были очень дороги ($300 было типичной ценой всего два-три года назад) и потому даже близко не столь распространены, как красные указки, которые иногда можно достать буквально за $1. Но за последний год или около того цены упали ниже $50, делая указки много более распространенными. Так что неудивительно, что частота лазерных инцидентов с зелеными указками увеличилась. Кроме того, поскольку используется технология твердотельного лазера с диодной накачкой (DPSS), очень легко значительно увеличить выходную мощность многих моделей лазерных указок без модификации. На самом деле это случалось даже по несчастью, так как многие продаваемые лазерные указки могут создавать больше 5 мВт просто из-за флуктуаций питания, начинающихся с прогревом.

      Инциденты с зелеными лазерными указками с большей вероятностью будут очевидны, поскольку ощущаемая яркость зеленого (532 нм) по сравнению с красным (635-680 нм) в 4-15 раз больше. Из-за этого зеленый скорее будет сильнее отвлекать. Однако по той же причине он с меньшей вероятностью наносит непреходящую травму глаз, так как рефлексы моргания/отведения более выражены.

      Так как многие зеленые указки сравнительно легко поддаются поднятию выходной мощности до 50 мВт и более (и на многих веб-сайтах продаются уже на стероидах), есть потенциал для более серьезных несчастных случаев, хотя постоянное нарушение зрения и даже временная слепота весьма маловероятны на высотах и скоростях, характерных для самолетов с неподвижным крылом.

      Однако, многие другие типы видимых лазеров имеются на вторичном рынке, eBay и в других местах. Хотя они могут давать очень высокие мощности (ватты), опять же, все связано с ценой, размером, весом и требованиями к питанию.

    • Ближний ИК (от 750 нм до 3 мкм): Большая часть таких лазеров - либо лазерные диоды, работающие на длинах волн от 790 до 990 нм, либо твердотельные лазеры, работающие почти исключительно на 1064 нм. Хотя и существуют лазеры с более длинными волнами ближнего ИК, они не столь распространены.

      Хотя и возможно направить на самолет лазер большой мощности ИК, это потребует определенный опыт, поскольку не существует распространенных лазеров, которые можно использовать так без переделки, и вообще нет ручных лазеров.

    • Дальний ИК (более примерно 3 мкм): Единственный распространенный лазер в этом диапазоне - на углекислом газе с длиной волны от 9,6 до 10,6 мкм. Хотя они имеют большую мощность (10 Вт и более) и имеются на вторичном рынке, длина волны 10,6 мкм не проникает через стекло и пластик, так что, если вы летите не на биплане Первой мировой с открытой кабиной, стекла кабины надежно защитят вас. На достаточно больших уровнях мощности стекла могли бы быть разрушены, но это происходит только на мощностях правительственного лазерного оружия - в киловаттном диапазоне, где требуется большой грузовик для перевозки установки и обеспечения питания.
  • Мощность лазера: Лазер большой мощности очевидно представляет большую угрозу, чем малой, но расходимость луча, расстояние до самолета и прочие факторы не менее важны.
  • Расходимость луча: Большая расходимость позволяет легче навести луч и поддерживать его на цели, но понижает плотность мощности. Можно уменьшить расходимость большинства лазеров с помощью простой оптики - половинка перевернутого бинокля уменьшит расходимость на его увеличение (например, 7x50 уменьшит ее до 1/7 первоначальной).
  • Непрерывный, квазинепрерывный или импульсный лазер: До сих пор мы рассматривали только непрерывные лазеры, поскольку они наиболее распространены в подобных инцидентах. Некоторые лазерные указки квазинепрерывны, но они не имеют большой пиковой мощности, поэтому приведенная информация верна и для них.
  • Расстояние до летательного средства: Это влияет на размер пятна за счет расходимости и на возможность наведения лазера.
  • Угол места (над горизонтом): Это ограничивает дистанцию, на которой лазер может пройти в кабину не на вираже. Слишком близко к самолету угол будет слишком крутым.

Имеются три типа эффектов, которые следует рассмотреть:

  • Отвлечение внимания: Это пока что наиболее вероятный результат попадания луча лазера в кабину летательного средства, особенно ночью. Привыкшее к темноте зрение необходимо для безопасного управления самолетом, особенно во время взлета и посадки. Любое отвлечение во время глиссады или на крутом вираже может иметь разрушительные последствия. Неожиданная короткая вспышка от разрешенной (<5 мВт) лазерной указки на расстоянии в 1000 футов может быть достаточно для дезориентации. Для отвлечения внимания не требуется никакой особый лазер.

    Пример: Типичная зеленая лазерная указка 5 мВт имеет диаметр луча 1 мм и расходимость около 1 миллирадиана - луч расширяется в отношении 1 часть на 1000. Значит, если навести его на самолет на заходе на посадку с расстояния 100 футов, луч будет около 1 фута в диаметре (1/1000 раз 1000 футов). Плотность мощности полученного 1-футового пятна составит около 8 микроватт на квадратный сантиметр. Это значительно выше, чем мощность, которая считается отвлекающей для глаза, адаптированного к темноте. Яркость сравнима со 100-ваттной лампочкой в 10 футах - что покажется исключительно ярким, если произойдет как вспышка в почти полной темноте.

    Тем не менее, это на порядки меньше, чем требуется, чтобы произошла травма глаз или хотя бы появились остаточные изображения.

  • Кратковременное ослепление: Выше плотности мощности примерно в несколько десятков мкВт/см2 начинается понижение зрительной чувствительности и, возможно, остаточные изображения на время от секунд до многих минут после события. Это временное явление, но в случае, если рядом нет второго, не подвергнувшегося действию пилота, который сможет управлять самолетом в эти несколько минут, это может все испортить.
  • Постоянное повреждение глаз: На мощностях выше нескольких десятков милливатт для кратковременной вспышки или 5-10 милливатт длительно действующего луча возможны необратимые, пожизненные эффекты. Они приводят к изменениям на сетчатке, видимым с помощью подходящих техник, таких как так называемая флюоресцеиновая ангиограмма. Визуальные эффекты включают в себя искажения, волнистость, а также дырки в области видимости. Следует заметить, что если такие эффекты происходят не в зоне центрального зрения, они могут быть не обнаружены сразу, так как мозг достаточно хорошо восполняет недостающую информацию. Как только происходит подобная травма, полное выздоровление подверженных областей маловероятно, хотя может произойти некоторое улучшение в течение недель или месяцев лечения.

Защита пилотов:

Так как в большей части инцидентов скорее всего будут задействованы зеленые лазеры, и особенно зеленые лазерные указки, наличие очков с узкополосным фильтром, имеющим большое поглощение в области 523 нм, позволило бы достигнуть отличной защиты практически без влияния на цветное зрение. Также можно добавить фильтрацию ИК и УФ длин волн с наименьшим воздействием на процент пропускания света. Такие очки защитили бы как от раздражающих вспышек лазера, так и от гораздо менее вероятных мощных лазеров, могущих привести к травме.

Хотя это не касается других видимых длин волн, самыми распространенными являются различные красные волны от 630 до 68 нм. Лазерные указки в этом диапазоне длин волн ограничены законом мощностью 5 мВт (как в США, так и в России - прим. перев.), но гораздо важнее, насколько их мощность ограничена технологией. В отличие от зеленых лазерных указок, мощность которых относительно легко поднять, иногда всего лишь поворотом потенциометра внутри, лазерные диоды в красных указках просто сгорят, если их "разогнать" значительно выше 5 мВт. Хотя и возможно заменить 5-милливаттные диоды более мощными - сейчас существуют мощностью свыше 100 мВт - это требует значительного уровня подготовки. Хотя существуют красные лазеры средней мощности, они не столь распространены, и многие из них не портативны.

Как было замечено выше, защита от дальнего ИК (свыше нескольких мкм) обеспечивается автоматически стеклом или пластиком кабины.

Вероятности:

Важно не стать параноиком. Представьте себе шансы: как много взлетов и посадок происходит в США, в мире, каждый день? Как много было сообщений о несчастных случаях? Почему кто-то может захотеть навести луч на самолет? Если это вас не убедит, достаньте себе пару высококачественных противолазерных очков для многих длин волн, как рекомендуется выше. Это недорого стоит. Вам не надо будет носить очки все время, просто держите их под рукой - скорее всего, будут заранее видны признаки, что кто-то пытается навести луч на ваш самолет. Очки защитят от 99,9% лазеров, которые могут быть использованы.

Разумеется, вы можете волноваться по поводу ИК-лазеров большой мощности или лазерного оружия. Но с большей вероятностью вы засосете гуся в турбину. Вы также можете быть сбиты автобусом, когда переходите дорогу, и это гораздо более вероятно, чем получить лазером в глаз во время полета!

(Прислал: L. Michael Roberts ().)

Патрик Мэрфи, который был вовлечен в дискуссии, приведшие к современным правилам организации уличных лазерных шоу, сообщил следующее:

Исследования на симуляторе FAA в июне 2004: Влияние лазерного излучения на способность пилотов видеть и действовать во время захода на посадку - "The Effects of Laser Illumination on Operational and Visual Performance of Pilots During Final Approach".

Исследование FAA затрагивает такие моменты, как то, что попасть под кратковременное, подобное вспышке воздействие не так опасно, как под непрерывное, продолжительное излучение. А также, могут ли быть пилоты временно ослеплены светом, который в 10-100 раз слабее, чем то, что мы считаем временно ослепляющим светом.

Для тех, кто хочет пропустить подробности, приводим выводы:

Даже однократное, длительностью в 1 секунду воздействие очень слабым светом (полмикроватта на квадратный сантиметр) может иметь умеренный негативный эффект на способность пилота управлять самолетом при заходе на посадку. На этом уровне, которая в 5000 раз слабее, чем лимит класса IIIa в 2.5 мВт на см2, 18% пилотов почувствовали временное ослепление, а 13% видели остаточные изображения. На мощности в 10 раз выше, непрерывных 5 мкВт на см2, 21% пилотов отказались или готовы были отказаться от посадки.

Это исследование не идеально, но это лучшие из имеющихся данных. Оно показывает, что пилоты считают посадку нарушенной теми уровнями мощности, которые большая часть специалистов по лазерам считает допустимой, так как они очень коротки (менее 1 секунды) и очень малы (в 50-5000 раз меньше, чем допустимый для класса IIIa предел). Субъективные оценки лазерщиков, что какой-либо уровень мощности допустим, не подходит для всех людей - и особенно для пилотов, которые сосредоточены на посадке авиалайнера.


Классификация опасности лазеров

Ассортимент сокращений

Существуют стандарты ANSI, OSHA, FDA (CDRH), NRPB и военный. CDRH (Center for Devices and Radiological Health) - подразделение Food and Drug Administration - является наиболее важной организацией в США, связанной с коммерческими и научными лазерами. Полный набор документов CRDH можно найти по адресу: Performance Standard for Light Emitting Products

На момент лета 2007 года вышел обновленный документ "ANSI Z136.1 (2007) Safe Use of Lasers", который помимо всего прочего заменяет класс 3A на класс 3R, вводит классы 1M и 2M, изменяет некоторые из правил измерений и терминологию, и так далее. Но ничего революционного. Я пока не видел полную копию. Однако есть сокращенная статья в июньском номере "Photonics Spectra" за 2007 год. Краткое слайд-шоу изменений представлено в "Laser Institute of America ANSI Z.136.1 Presentation". Но без подробностей или доступа к полному документу это в лучшем случае прекрасное лекарство от бессонницы. :)

Наилучшее рассмотрение различных классификаций и общее исследование вопроса имеется в книге Sliney and Wolbarsht, "Safety with Lasers and Other Optical Sources", Plenum Press, New York. Хотя классификации и согласуются друг с другом в большинстве вопросов, некоторые различия приводят к изменению классов отдельных лазеров в зависимости от того, какой стандарт используется. Основные критерии описаны ниже.

Замечание: я могу использовать класс 1 и класс I, класс 2 и класс II, класс 3 и класс III, класс 4 и класс IV вперемешку. Они означают одно и то же.

Дальнейший текст основан на материалах "University of Waterloo - Laser Safety Manual".

Все лазеры классифицируются изготовителем и оснащаются соответствующими знаками опасности. Любая модификация существующего лазера или неклассифицированный лазер подлежат классификации ответственным за лазерную безопасность перед вводом в эксплуатацию. Для классификации лазеров используются следующие критерии:

  1. Длина волны. Если лазер предназначен для излучения различных длин волн, классификация основывается на наиболее опасной длине волны.
  2. Для непрерывных или импульсных с повторяющимися импульсами лазеров рассматриваются средняя мощность (в ваттах) и заложенное в конструкции ограничение времени воздействия.
  3. Для импульсных лазеров рассматриваются полная энергия в импульсе (в джоулях), длительность импульса, частота повторения импульсов и доза излучения полученного пучка.

Лазеры в основном классифицируются и законодательно регулируются по следующим критериям:

  • Лазеры класса I - Лазеры, которые неопасны при непрерывном рассматривании или лазеры, устроенные так, чтобы полностью преградить доступ человека к излучению. Они содержат маломощный лазер или мощный лазер внутри закрытого устройства (например, лазерные принтеры).
  • Видимые лазеры класса II (от 400 до 700 нм) - Лазеры, излучающие видимый свет, который за счет нормального отведения глаз человеком не представляет, как правило, опасности для зрения, но может представлять, если смотреть прямо в пучок в течение длительного времени (как большая часть обычных ярких источников света).
  • Видимые лазеры класса IIa (от 400 до 700 нм) - Лазеры, излучающие видимый свет, не предназначенные, чтобы на них смотрели и при нормальном использовании не приводящие к повреждениям глаз, если смотреть прямо на них менее 1000 секунд (например, сканеры штрих-кода).
  • Лазеры класса IIIa - Лазеры, которые как правило не повреждают зрение, если смотреть на них короткое время, но могут, если делать это с помощью собирающей оптики (волоконной оптики, лупы, телескопа).
  • Лазеры класса IIIb - Лазеры, представляющие опасность для глаз и кожи, если смотреть прямо на них. Это включает как прямое наблюдение луча, так и зеркальные отражения. Лазеры класса IIIb не создают опасных диффузных отражений, разве что на очень малом расстоянии.
  • Лазеры класса IV - Лазеры, представляющие опасность для глаз от прямого, зеркального и рассеянного отражения. Кроме того, такие лазеры представляют пожарную опасность и создают ожоги кожи.

Вот другое описание, переписанное из курса CORD "Intro to Lasers". (Cord CommunicationsLasers) Оно описывает классификацию лазеров обычных типов и видов мощности:

  • Класс I - НЕПОДКОНТРОЛЬНЫЕ ЛАЗЕРЫ, считающиеся 'неопасными' при взгляде в луч. Луч видимый.

    Максимальная мощность менее 0,4 мкВт для долговременной экспозиции (больше 10000 секунд). Взгляд на лазер класса I не приведет к повреждению глаз, даже если весь луч попадает в зрачок, и на него смотрят непрерывно.

    Лазер может также иметь класс I, если он полностью закрыт и недоступен без разборки устройства с помощью инструментов. Так, DVD-резак с лазерным диодом 150 мВт (относящимся к классу IIIb) все еще должен считаться изделием класса I.

  • Класс II - ВИДИМЫЕ МАЛОМОЩНЫЕ НЕПРЕРЫВНЫЕ ИЛИ ЧАСТЫЕ ИМПУЛЬСНЫЕ ЛАЗЕРЫ, не повреждают глаз при кратковременном взгляде. Видимый луч.

    Максимальная мощность менее 1 мВт для гелий-неонового лазера.

  • Класс IIIa - ЛАЗЕРЫ СРЕДНЕЙ МОЩНОСТИ, сфокусированный луч может повредить глаз.

    Мощность от 1,0 до 5,0 мВт для гелий-неонового лазера.

  • Класс IIIb - ЛАЗЕРЫ СРЕДНЕЙ МОЩНОСТИ, диффузное отражение неопасно, не представляют пожарной опасности.

    Мощность видимого луча от 5,0 до 500 мВт для лазера на аргоне.

  • Класс IV - ЛАЗЕРЫ БОЛЬШОЙ МОЩНОСТИ, диффузные отражения опасны и/или пожарная опасность.

Классификация зависит и от длины волны и, как было замечено, могут быть дополнительные требования к каждому классу в зависимости от того, какая организация устанавливает правила. Например, NPRB (Великобритания) добавляет требование к лазерам класса IIIa, что плотность видимого лазерного излучения не должна превышать 25 Вт/м2, что повышает некоторые лазерные указки с тонко сфокусированным пучком из класса IIIa до класса IIIb. Дополнительно о безопасности лазерных указок и классификации NRPB читайте NRPB Laser Pointer Article.

В США начните с Center for Devices and Radiological Health (CDRH), подразделения Food and Drug Administration (FDA). Читайте раздел Regulations for Manufacturers of Lasers and Laser Based Equipment для того, чтобы выбрать правильный регулирующий документ.

Ниже приведена таблица классификации CDRH и требований к маркировкам коммерческих лазерных изделий:

Класс Макс. мощн. (мВт) Шильдик Текст предупреждающей надписи ----------------------------------------------------------------------------- I <,= 0,39 Не требуется Не требуется IIa > 0.39 до 1,0 Не требуется Не требуется (экспозиц. < 1 000 с) II <,= 1 CAUTION Laser Radiation - Do not stare into beam IIIa <,= 5 CAUTION Laser Radiation - Do Not (Освещен-ть < 2,5 mW/cm2) Stare into Beam or View Directly with Optical Instruments CAUTION Laser Radiation - Avoid (Освещен-ть >,= 2,5 mW/cm2) Direct Eye Exposure IIIb <,= 500 DANGER Laser Radiation - Avoid Direct Exposure to Beam IV > 500 DANGER Laser Radiation - Avoid Eye or Skin Exposure to Beam

Дополнительную информацию о лазерной безопасности и классификации лазеров ищите в разделе: Laser Safety Sites (May Also Include Other Laser Information).

Вот выдержки из требований CDRH 21 CFR 1040.10 и 21 CFR 1040.11, стандартная классификация лазеров приведена в точности с дополнительными комментариями Wes Ellison ():

  • Лазерные изделия класса I

    Нет известных биологических угроз. Излучение закрыто от любого возможного рассматривания человеком, а лазерная система имеет блокировки, не позволяющие включить лазер в открытом состоянии. (Большие лазерные принтеры, такие как DEC LPS-40, работают на гелий-неоновых лазерах в 10 мВт, являющихся лазерами класса IIIb, но принтер имеет блокировки для исключения любого соприкосновения с открытым лазерным пучком, поэтому устройство не представляет биологической опасности, хотя собственно лазер относится к классу IIIb. Это же относится и к проигрывателям CD/DVD/Blu-ray и маленьким лазерным принтерам, так как они являются лазерными изделиями класса I).

  • Лазерные изделия класса II

    Выходная мощность до 1 мВт. Такие лазеры не считаются оптически опасными устройствами, так как рефлексы глаз предупреждают любое происходящее повреждение. (Например, когда в глаз попадает яркий свет, веко автоматически моргает или человек поворачивает голову так, чтобы яркий свет пропал. Это называется рефлекторным действием или временем реакции. Лазеры класса II не создают повреждений глаза за такое время. Также никто не захочет смотреть на него в течение более продолжительного времени.) На лазерном оборудовании должны быть размещены предупреждающие знаки (желтые). Нет известных опасностей воздействия на кожу и нет пожарной опасности.

  • Лазерные изделия класса IIIa

    Выходная мощность от 1 мВт до 5 мВт. Такие лазеры могут приводить к частичной слепоте при определенных условиях и к другим повреждениям глаз. Изделия, содержащие лазер класса IIIb, должны иметь индикатор лазерного излучения, показывающий, когда лазер работает. Они также должны иметь знак "Danger" ("опасность") и знак, показывающий выходное отверстие лазера, закрепленные на лазере и/или оборудовании. СЛЕДУЕТ установить выключатель питания в виде замка с ключом, чтобы предотвратить несанкционированное использование. Нет известных опасностей для кожи и пожарной опасности.

  • Лазерные изделия класса IIIb

    Выходная мощность от 5 мВт до 500 мВт. Такие лазеры считаются определенно угрозой для зрения, особенно на больших мощностях, которые ПРИВЕДУТ к повреждению глаз. Такие лазеры ОБЯЗАНЫ иметь замок с ключом против несанкционированного использования, индикатор наличия лазерного излучения, задержку включения от 3 до 5 секунд после подачи питания, чтобы оператор мог успеть уйти с пути луча, и механический затвор, позволяющий перекрывать луч во время использования. Кожа может быть обожжена на больших уровнях выходной мощности, а кратковременное направление на некоторые материалы может приводить к возгоранию. (Я видел аргоновый лазер на 250 мВт, воспламеняющий кусок красной бумаги менее чем за 2 секунды воздействия!) Красный знак "DANGER" ("ОПАСНОСТЬ") и знак выходного отверстия ОБЯЗАНЫ быть размещены на лазере.

  • Лазерные изделия класса IV

    Выходная мощность >500 мВт. Такие лазеры МОГУТ повредить и ПОВРЕДЯТ глаза. Мощности уровня IV-го класса МОГУТ зажечь и ЗАЖГУТ горючие материалы при попадании, в том числе обожгут кожу и прожгут одежду. Такие лазерные изделия ОБЯЗАНЫ иметь:

    Замок с ключом для предотвращения несанкционированного использования, блокировки для предотвращения использования системы со снятыми крышками, индикаторы наличия излучения, показывающие, что лазер работает, механические затворы для блокировки луча и красные знаки "DANGER" ("ОПАСНОСТЬ") и знаки выходного отверстия, закрепленные на лазере.

    Отраженный луч должен считаться таким же опасным, как первоначальный луч. (И снова, я видел 1000-ваттный лазер на CO2, прожигающий дыру в стали, так что представьте, что он сделает с вашим глазом!)

  • Регистрация лазерных систем в США

    Любая лазерная система, имеющая выходную мощность более 5 мВт, ДОЛЖНА быть зарегистрирована в FDA и в Center for Devices and Radiological Health, если она имеет открытый пучок, скажем, для развлечения (лазерные шоу) или для медицинского использования (хирургия), когда кто-то, кроме оператора, может попасть под него. (Это называется "variance", я заполнял и отправлял это, и это НА САМОМ ДЕЛЕ государственная боль пониже спины!)

Время от времени вы можете наткнуться на узел лазерной установки, на которой имеется наклейка вроде "не соответствует 21 CFR". Это означает лишь то, что поскольку лазер стоял внутри другой установки и не открывался кроме как для техобслуживания, он не соответствует требованиям CDRH, таким как электрические блокировки, задержка включения и затвор луча. Этот знак не означает, что этот лазер хоть сколько-то опаснее другого лазера с аналогичными характеристиками, при условии, что соблюдаются подходящие меры безопасности - такие, как добавление недостающих средств защиты в случае использования лазера для других целей!

(Прислал: Johannes Swartling ().)

Классификация назначается не лазеру самому по себе, а всей лазерной системе. Система, построенная на основе очень мощного лазера, все еще может обозначаться как класс I, если нет угрозы для здоровья при использовании системы при нормальных условиях. Например, проигрыватели CD часто относятся к классу I, хотя их инфракрасные лазерные диоды сами по себе могут быть достаточно мощными, чтобы повредить глаза. Проигрыватели CD устроены так, чтобы излучение лазера не могло выйти за пределы корпуса.

Когда речь заходит о лазерной безопасности и уровнях экспозиции, законы становятся слишком запутанными, и я не хочу углубляться в детали. В общем, существуют таблицы с 'безопасными' уровнями экспозиции. Экспозиция должна вычисляться определенным способом, который в каждом случае свой, в зависимости от множества вещей: мощности лазера, расходимости луча, расстояния, длины волны, длительности импульса, пиковой мощности, времени экспозиции... Хотя и верно, что лазеры ближнего ИК-диапазона более опасны, чем видимые, поскольку вы не видите их излучения, неверно говорить, что они должны быть, например, класса III. Уровень экспозиции может быть таким низким, что лазер будет относиться к классу I (обратите внимание, однако, что лазеры класса II всегда видимые, так что инфракрасные лазеры бывают либо класса I, либо класса III и выше).

(Прислал: John Hansknecht ().)

"OSHA STD-01-05-001 - PUB 8-1.7 - Guidelines for Laser Safety and Hazard Assessment" является "открытым" изданием стандарта ANSI Z136.1-1986. Он не настолько современен, как действующий ANSI (ANSI Z136.1-2010), но он близок. Стандарт ANSI считается авторитетной инструкцией по безопасной работе и будет лучшим источником информации, чем университетские правила безопасности. Ключевой момент, который следует понимать, - это то, что если несчастный случай все-таки произойдет и начнется суд, адвокаты будут проверять, действовала ли лаборатория согласно "наилучшим из известных методам работы".

Laser Safety Systems LLC, производитель продуктов лазерной безопасности, имеет хорошую страницу со введением для каждого, кто всерьез хочет соответствовать стандартам ANSI, по адресу "A Practical Guide to Laser Class 4 Entryway Control Requirements".

Любительские конструкции и классификация опасности лазеров

Хотя многие из узлов и готовых схем в настоящем документе могут быть и были использованы в фирменных лазерных устройствах, важное оборудование для безопасности зачастую опускается для упрощения описания. Имеются в виду устройства от простейших знаков предупреждений для маломощных лазеров (классов I, II и IIIa) и до замков с ключами и блокировок корпуса, индикаторов наличия луча и других электрических и механических систем безопасности для лазеров большей мощности. Лазерная безопасность весьма серьезно рассматривается регулирующими организациями. Каждый класс имеет свой собственный набор требований.

Следующая краткая сводка предназначена лишь для использования как руководство для собственных конструкций и экспериментов (некоммерческого использования) - специфика каждого класса лазеров может быть еще более строгой:

  • Для диодных лазеров и гелий-неоновых лазеров, выдающих 5 мВт или меньше (классы I, II и IIIa) требуется конструкция, уменьшающая шансы случайного попадания под луч, и стандартные предупреждающие знаки.
  • Когда корпус может быть открыт без использования инструментов, необходимы выключатели блокировки, отключающие луч, чтобы предотвратить случайное попадание под пучок (класс IIIа и выше). Их срабатывание также должно снимать питающее напряжение и разряжать все опасные напряжения (ВСЕ гелий-неоновые и аргоновые/криптоновые лазеры).
  • Индикатор наличия луча очень рекомендуется для лазеров, излучающих невидимый ИК (или УФ).
Помимо необходимой функции безопасности, предупреждающие знаки-наклейки ДОБАВЛЯЮТ кое-что в области имиджа профессионализма и высоких технологий. Компании, продающие аксессуары для лазеров, скорее всего предлагают настоящие, подтвержденные CDRH наклейки. Если вы продаете лазерное оборудование, они вам потребуются (и много чего еще). Для любителя в следующем разделе предлагается несколько полустандартных неофициальных образцов.

Знаки и шильдики лазерной безопасности

Я подготовил несколько примеров шильдиков для распространенных лазеров. С небольшими модификациями они пригодны для вашего лазера или лазеров!

Замечание: я не утверждаю, что эти знаки соответствуют требованиям CDRH по шрифту или стилю, но похоже, что единого реального стандарта нет - судя по виду коммерческих лазерных устройств!

  • Class I Caution Label - Enclosed Laser (Invisible Wavelength)
  • Class I Caution Label - Enclosed Laser (Visible Wavelength)
  • Class II Caution Label - Diode Laser, 1 mW Maximum Output at 635-670 nm
  • Class II Caution Label - Helium-Neon Laser, 1 mW Maximum Output at 632.8 nm
  • Class IIIa Danger Label - Diode Laser, 5 mW Maximum Output at 670 nm
  • Class IIIa Danger Label - Helium-Neon Laser, 5 mW Maximum Output at 632.8 nm
  • Class IIIb Danger Label - Helium-Neon Laser, 25 mW Maximum Output at 632.8 nm
  • Class IIIb Danger Label - Argon Ion Laser, 50 mW Maximum Output at 488 nm
  • Class IIIb Danger Label - Argon Ion Laser, 100 mW Maximum Output at 455-529 nm (multiline)
  • Class IV Danger Label - Carbon Dioxide Laser, 100 W Maximum Output at 10.6 um (CW)
  • Class IV Danger Label - Carbon Dioxide Laser, 1200 W (CW); 1.2 J, 100 us (Pulsed) Maximum Output
  • Class IV Danger Label - Diode Laser, 5 W Maximum Output at 780-980 nm
  • Class IV Danger Label - DPSS Laser, 1 W Maximum Output at 532 nm
  • Class IV Danger Label - Excimer Laser, 1 J, 100 PPS Maximum Output at 157-351 nm
  • Class IV Danger Label - Krypton Ion Laser, 10 W Maximum Output at 530-647 nm (multiline)
  • Class IV Danger Label - Nd:YAG Laser, 5 J, 20 PPS Maximum Output at 1064 nm

Отредактируйте знаки под ваш конкретный лазер, если требуется. Если ваш прибор - это лазер, а не что-то, содержащее лазер, уберите слово 'product'. Знаки созданы в MSPAINT. Мне нравится использовать LVIEWP для преобразований формата (например, .gif->.bmp и обратно), фильтрации и другой простой обработки чертежей и картинок. (Версия LVIEWP, которую я использую, условно-бесплатная, но может быть больше недоступна для скачивания с большинства сайтов. Сейчас есть более продвинутый платный продукт, который я не пробовал.) Шрифт Arial Bold. Каждая картинка имеет размер 800 x 525 пикселов. Результат будет примерно 1,33 x1,87 дюйма на цветном принтере 600 dpi или 2,66 x 1,74 дюйма на 300 dpi. Чтобы использовать принтер низкого разрешения для печати наклеек, обработка изображений усредняющим фильтром 2x2 и затем субсэмплирование (уменьшение или масштабирование) 2:1 работает достаточно хорошо.

Это универсальный знак для помещения рядом с выходной апертурой лазера:

И для тех, кто делает свои собственные блоки питания или полные лазерные установки - пара знаков высоковольтной безопасности, которые могут быть отредактированы под ваши нужды:

Есть несколько других веб-сайтов, предоставляющих множество образцов знаков лазерной безопасности, а также таблички "лазер" и другие таблички предупреждений:

Многие лазерные фирмы и некоторые лазерные организации продают наклейки предупреждения, опасности и апертуры для лазеров. Один из примеров: Laser Institute of America на их Laser Area Warning Signs and Equipment Labels Page.

Coherent, Inc. в настоящее время предлагает бесплатные персонализированные знаки безопасности класса IV, если вы просто зайдете на их страницу Danger Sign Request Page и заполните форму запроса. (Если эта ссылка не работает, зайдите на главную страницу Coherent, "Products", "Lasers", и там должна быть ссылка.) Конечно очень хорошо пользоваться этим, но не злоупотребляйте возможностью и не заказывайте слишком много! Я попросил одну, и она пришла через 6 недель - довольно красивая табличка 8 на 11 дюймов, ламинированная пластиком - прекрасное дополнение к любой лазерной лаборатории!

Или, если вам действительно хочется, чтобы люди поняли, попробуйте Big Scary Laser Warning Sign. С данной картинкой вы можете отредактировать текст, заменив его на что-то вроде "Не позволяйте лазеру попадать на оставшиеся в целости части тела". :)

Законодательное регулирование частного владения, передачи и продажи лазеров и основанного на лазерах оборудования

(Прислал: Steve Roberts ().)

Я не юрист, но вот что я узнал, устраивая лазерные шоу в течение некоторого времени.

Не выдвигайте идеи насчет законности. Продажи лазеров не регулируются, за исключением медицинских и установок для лазерных шоу, а также небольшого количества систем, попадающих под экспортный контроль. Для всех остальных систем, вы должны зарегистрироваться как производитель и поддерживать список, что кому было изначально продано, на случай, если потребуется отозвать продукцию. Ничто в федеральных законах (США - прим. перев.) не препятствует продаже, если только изделие:

  • Не удовлетворяет требованиям безопасности (в России тоже - прим. перев.).
  • Использована импортная система, не соответствующая требованиям и не зарегистрирована или не имеющая разрешения на импорт от таможни и CDRH. Лазеры, импортированные таким образом, должны быть уничтожены или возвращены в страну-производитель, когда более не требуются.
  • Медицинская лазерная установка.
  • Военный лазер, особенно военный лазер, не попадающий под юрисдикцию CDRH по разрешению Секретаря Безопасности. Такие лазеры должны быть выведены из строя после списания. Все эти дальномеры, появившиеся на рынке в последнее время, не соответствуют требованиям и должны были бы быть раздавлены.
  • Я могу продать вам лазерную систему для публичных шоу, но вы не можете использовать ее на публике без специального разрешения (в России тоже - прим. перев.). Замечу, что лазер не считается лазером для шоу, если он не встроен в проектор и не заявлен производителем как таковой в регистрации производителя или в техническом паспорте.

Если лазер произведен в США и сертифицирован как гражданский лазер любого класса, вы можете им владеть, и неважно, что это. Нарушением является использование его для публичной демонстрации или лазерного шоу (в России тоже, см. СанПиН - прим. перев.), а лазер имеет класс выше IIIa. Я могу легально купить мегаваттный лазер, если он произведен по отработанной технологии, а если нет - тогда производителю потребуется имя первоначального покупателя для процедуры отзыва и модификаций, чтобы удовлетворить требования безопасности, других бумаг не требуется, за исключением 4 штатов, где регистрация нужна - Техас, Нью-Йорк, Нью-Джерси и Массачусетс. (В России не требуется - прим. перев.) Я потом могу продать свой мегаваттный лазер кому угодно, даже маленькому ребенку. Никого ставить в известность тоже не надо. Я могу выбросить его в мусорный бак или разобрать. Я могу сделать любые прототипы, какие хочу, но лишь при условии, что я не торгую ими. (В России подобная торговля иногда может классифицироваться как продажа товаров, не удовлетворяющих требованиям безопасности, со всеми вытекающими последствиями - прим. перев.) Производитель продает мне лазер с удовлетворенными всеми требованиями CDRH, и что я с ним делаю - мое личное дело, при условии, что я не продаю его в качестве коммерческого изделия.

Если кто-либо хочет послать прототип своего лазера в США, он может сделать это законно, при условии, что: (1) он сам и получатель заполнят документ, фиксирующий, что лазер не соответствует требованиям, предназначен для тестирования, должен находиться у получателя так, как если бы он не пересекал таможенную границу, тестироваться получателем и затем вернуться туда, откуда был прислан. Он будет отслеживаться таможней и CDRH, и нужно будет заплатить пошлины. Он не может быть использован в устройстве для публичной демонстрации в течение этого времени. Он здесь для технических тестов и испытаний, и точка!

Или же он может просто зарегистрироваться как производитель, заполнить документы, что лазер создан по требованиям 21 CFR 1040 (CFR - код федеральной регистрации), потом назначить ему серийный номер, поддерживать требуемые записи и продать лазер как лазерное изделие. Это потребует от 3 до 6 месяцев бюрократии, но выльется всего лишь в стоимость пересылки форм и документов. Автор сможет продать столько, сколько захочет, при условии, что он ведет документы. Если после начала торговли он будет подвергнут проверке и будут найдены нарушения, он должен будет озвучить список своих покупателей и схемы, как модифицировать, исправить или отозвать изделие. Бюрократия здесь не такая плохая, это всего лишь немного времени для заваленного работой федерального агентства, чтобы оно исполнило свои обязанности. Как только вы получите разрешение или номер регистрации на основании документов, при условии, что выполнены все технические требования, вы можете начать продажи.

Если у вас уже есть устройство, которое имеет номер сертификата или регистрации, все прекрасно. Все остальные устройства должны всего лишь иметь наклейку "OEM" на них, утверждающую, что они предназначены только для использования только как часть сертифицированного устройства. Употребление их для личных экспериментов не является проблемой.

Если вы продаете устройство или рекламируете его для продажи, вы обязаны предоставить копию предупреждающей наклейки в вашем буклете или на веб-сайте, даже если лазер класса I или класса II, предупредить потенциального покупателя о его опасностях в письменной форме и предоставить инструкции и прочие средства защиты, предназначенные для этого лазера.

Вы также должны проверять ваши компоненты на соответствие CDRH раз в год или в момент покупки и исправлять найденные проблемы, но вы не должны отчитываться в этом.

Таким образом, в основном нет правил ни для чего, что не медицинское, не военное и не заграничное.

ТЕПЕРЬ про то, как дерьмо попадает в вентилятор в отдельных штатах. Нью-Йорк записывает серийные номера всех лазеров и требует лицензии на пользование ими, а передача лазера свыше класса II в Нью-Йорке без его перерегистрации считается правонарушением. Перевозка лазера через Нью-Йорк или продажа за пределы Нью-Йорка, однако, нарушением не является. Техас и Аризона имеют налог на пользование лазерами, идущий на государственные программы радиологической безопасности и т.д. Друг рассказал мне, что в Аризоне достаточно крутые цены, порядка 1500 долларов за большой промышленный лазер в год, и что Аризона достаточно тщательно проверяет лазерные шоу. В других штатах может быть иначе, но в целом, пока злоупотребление лазерными указками не стало проблемой, волноваться не о чем, кроме как в Аризоне и Нью-Йорке. Владение не запрещено, и в этих штатах не отклоняют заявки на регистрацию. Но могут дисквалифицировать человека, который не сдаст экзамены.

Что касается национальных правил пожарной безопасности, есть одна строчка в них, которая требует испытаний лазерной системы, показывающих, что луч не прерывается ничем, что может гореть и привести к пожару.

Я уверен, что в некоторых других штатах есть свои законы, но в большинстве нету, а у властей есть гораздо лучшее применение своему времени, если только дело не касается чего-то медицинского, что неправильно эксплуатируется или неисправно, употребления чего-либо в качестве оружия или небезопасным способом в общественном или на рабочем месте, использования в уличном лазерном шоу и светящем в воздушное пространство или экспорте за границу, где оно могло бы усилить их оборонные и технологические программы.

При всех ее прелестях Нью-Йоркская система лицензирования содержит одну фиговину программы безопасности, включающую в себя фотографии сетчатки операторов лазеров большой мощности в качестве части испытания безопасности. Я сомневаюсь, что их волнует, что вы делаете у себя в подвале, при условии, что вы единственный, кто подвергается облучению лазером.

Пока вы не используете лазер для публичных демонстраций или лазерных шоу и помещаете его там, где обычные люди могут получить доступ к большему, чем лимит интенсивности класса безопасности I, не делаете ничего, что несет риск попадания луча на самолет или другое транспортное средство и не практикуете медицину (включая общую хирургию и стоматологию!) с его помощью, вам Бог судья. Вы можете легально использовать некоторые лазеры класса II и некоторые лазеры класса IIIa на публике, пока вы следуете инструкциям безопасности, прилагаемым к устройству. Это для США. Однако, если вы захотите устраивать лазерные шоу, к вам предъявляются другие требования. Смотрите разделы, начиная с Some Basic Info on Light Show Lasers.

Так что наслаждайтесь и не волнуйтесь, пока вы не направляете это на улицу, не устраиваете лазерных шоу, не играете в доктора и не экспортируете.

Законодательное регулирование производителей лазеров и лазерного оборудования

Если вы планируете предложить ваш продукт на рынке, есть очень особенные требования - и столь же серьезные штрафы за несоответствие им!

(Прислал: Steve Roberts ().)

"У CDRH есть зубы, и они кусаются. У меня есть друг, который продал блок питания от гелий-неонового лазера без наклеек, сертификации и регистрации. Одни только расходы на делопроизводство составили 8000 долларов, и лучше даже не знать, какой громадный штраф заплатила его компания."

CDRH охотно пришлет вам полный экземпляр правил производства лазерных систем, совершенно бесплатно, если вы только попросите. Попросите еще добавить информацию о лазерных шоу, чтобы было еще интереснее читать. Бумажная копия правил CDRH содержит таблицы экспозиции, правила расчета MPE и так далее. Это бесплатно для всех граждан США и скорее всего бесплатно для зарубежных корпораций.

Многие, если не все эти документы доступны теперь онлайн (хотя некоторые из них всего лишь отсканированные бумажные документы в формате .pdf). Зайдите на страницу "CDRH Guidance on Electronic Products which Emit Radiation". Она содержит все категории излучающих устройств, и некоторые не относящиеся к делу пути могут показаться интересными. Если у вас достаточно дисциплины, чтобы проигнорировать их, щелкните на "Lasers, Including Light Shows", что приведет вас на страницу "Laser Products, Including Laser Light Shows and Displays" со списком имеющихся документов. Тот, с которого вы скорее всего захотите начать - это "Performance Standard - Lasers and Products Incorporating Lasers". Он содержит ту самую весьма популярную информацию о классификации лазеров! Различные анкеты и формы есть на странице "FDA Forms Distribution Page for CDRH" вместе с контактной информацией для каждого из них - в большинстве случаев непосредственно с координатами ответственного лица (да, настоящего живого человека!).

Для более интерактивного опыта, потратьте вечер (или около того), начав со страницы "CDRH Device Advice". Как утверждает их реклама, "Device Advice заполнено страницами, которые описывают нужные процедуры и отсылают вас к соответствующим документам на веб-странице CDRH, таким, как инструкции, базы данных и руководства, которые и помогут вам удовлетворить требования к торговле, и ответят на многие вопросы, которые могли возникнуть у вас."

Также смотрите главы 'Control Measures в инструкциях по лазерной безопасности на сайте "Laser Safety Links" и другие ссылки по лазерной безопасности в главе этого документа "Laser Information Resources".

Разъяснения CDRH относительно правил CDRH

Ниже приведены несколько ответов CDRH на часто задаваемые вопросы по правилам лазерной безопасности, особенно относительно публичных лазерных шоу и демонстраций в аудиториях. Хотя они могут показаться истиной в высшей инстанции, вы должны принять их с частицей кристалла лазера (то есть "с крупицей соли" - с долей скептицизма - прим. перев.). В конце концов, устные заявления не имеют большой силы, и вы в результате можете понести ответственность, если окажется, что информация была не совершенно точной.

(Нижеследующее было впервые отправлено на группу новостей USENET: alt.lasers.)

(Прислал: Adam Burns ().)

Предупреждение: Ниже следует длинное сообщение. Я не работаю на CDRH. Я не имею секретных указаний восхвалять или чехвостить правительство. Я не эксперт в области лазеров. Не читайте это сообщение во время управления машинами и механизмами. Не предназначено для детей до 3 лет. За что купил, за то и продаю.

Со всеми дискуссиями про правила CDRH относительно лазеров в школах, лазерных шоу для целей демонстрации и т.п., я решил позвонить прямо в CDRH. (Зловещая музыка!) Я позвонил 1-800-638-2041 и был соединен с Walter Snefko по добавочному 120. К сожалению, он не понял моих вопросов или загрузился ими и отправил меня к настоящим гуру лазерных устройств, с которыми можно было связаться только по обычному, небесплатному номеру. (Представьте только!).

Не обращая внимания на стоимость дневных междугородних вызовов, я последовал его совету и набрал 1-240-276-0120. Имея информацию от Уолтера, я спросил Jerry Dennis по добавочному 135. Джерри был на месте и УДИВИТЕЛЬНО услужлив. Мы говорили примерно 15 минут, и меня попросили позвонить еще раз, если у меня появятся новые вопросы. Он также назвал двух других людей в офисе, Dale Smith (добавочный 147) и Frank Mackson (добавочный 135), которые еще лучше знакомы с правилами CDRH в отношении лазерных шоу. Он сказал, в частности, что Дейл Смит обладает особо ценными знаниями.

Хорошо, вот что я спросил:

  1. Вопрос: Если лазерное шоу имеет выходную мощность менее 5 мВт, нужно ли получать разрешение? (Я знаю, мы говорили уже об этом, но раз уж я был уже с высшей инстанцией, мне показалось уместным спросить это!)

    Ответ: Нет. Если у вас меньше 5 мВт, вы НЕ должны получать разрешение и можете делать что хотите. (Это верно было замечено раньше здесь на alt.lasers). Однако, он ПРЕДУПРЕДИЛ меня, напомнив, что 5 мВт все равно могут представлять опасность для глаз. В целом он велел избегать посылки неподвижных лучей в аудиторию. Я стал выспрашивать про сканирующие лучи, и он стал юлить. Я понял, что он знал, что у них на самом деле нет юрисдикции здесь из-за низкой мощности, но он хотел тем не менее отговорить меня от делания глупостей.

  2. Вопрос: Если лазер выдает более 5 мВт, но за счет использования делителей пучка, дифракционных решеток, фильтров или других устройств результирующие лучи на выходе проектора оказываются слабее 5 мВт КАЖДЫЙ, считается ли шоу все еще "до 5 мВт" и тем самым не требует разрешения?

    Ответ: Да. Пока все лучи, исходящие из устройства (проектора, корпуса и так далее) каждый меньше 5 мВт, и лучи достаточно разделены между собой, чтобы несколько лучей не могли войти в один и тот же зрачок, все устройство освобождается от получения разрешения. То есть, вы можете иметь лазер на 20 мВт, выпускающий, скажем, 8 лучей из дифракционной решетки, и пока каждый из лучей менее 5 мВт, все устройство не требует лицензии.

    С другой стороны, он ушел в значительные детали, такие как как именно следует измерять интенсивность этих лучей. Основной стандарт есть использование стандартизированного диаметра зрачка (описанного в главном документе CDRH - я забыл записать, в каком), а мощность должна измеряться в 20 см (!) от соответствующего источника лазерного излучения (например, окна корпуса проектора, апертуры сканирующей головки, или же выходного зеркала лазера, если два других требования неприемлемы). Размер зрачка, используемый в расчете, меняется, если будет вероятно, что сидящие в аудитории могут использовать бинокли. "Бинокли?!?" - спросил я. - "Да, как в большом театре - люди обычно приносят их, чтобы лучше видеть, что происходит на сцене." Он задавил меня этим утверждением, но это важно, если вы подумали об этом.

  3. Вопрос: Как обращаться с лазерными демонстрациями, особенно в классной комнате? Они попадают под правила CDRH?

    Ответ: Нет. Правила CDRH относятся только к коммерческим продуктам: либо лазерным системам, которые собраны для продажи населению, либо лазерным шоу, сделанным для того, чтобы "продаваться" как "продукт" для аудитории. Лазерные шоу, которые не являются частью коммерции, НЕ попадают под юрисдикцию CDRH, какие бы мощности там ни использовались. Это было ВЕЛИКОЛЕПНО слышать, так как это относится практически ко всему, что я слышал и читал там и тут, поэтому я долго расспрашивал Джерри об этом.

В основном он говорил, что существуют белые области, черные области и серые области. Белая - это то, что вы делаете у себя в подвале для себя, своих друзей, членов семьи и соседей. В эту категорию попадают и учебные классы (см. ниже). Черные - это когда вы устраиваете шоу для местной аудитории и берете плату за вход. Серые области - когда вы демонстрируете что-то, что должно было бы считаться коммерческим по своей природе, даже если вы не берете плату за вход. В число примеров входит демонстрация лазерного шоу на каком-либо мероприятии бесплатно, когда обычно за вход на такие мероприятия платят. Однако он объяснил, что для того, чтобы CDRH имела законные права, в ситуации должна быть задействована та или иная КОММЕРЦИЯ. То есть, добровольная демонстрация вашего лазера IV-го класса в подвале церкви после закрытия (назовите это вашим субботним вечерним лазерным клубом?) будет не подлежащим лицензированию лазерным шоу.

Демонстрации в классных комнатах были случаем, про который я спросил отдельно. Я спросил про случай, когда частное лицо на добровольных началах делает шоу для класса, а также когда учитель демонстрирует классу опыты. В каждом из случаев, поскольку это не имеет отношения к коммерции, CDRH не имеет юрисдикции и лицензирование не требуется, ВНЕ ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТОГО, КАКОЙ ЛАЗЕР ИСПОЛЬЗУЕТСЯ.

Теперь, прежде чем вы начнете думать, что это ширящаяся дыра в законодательстве, Джерри проинформировал меня, что существует совершенно другой набор правил, которые обычно относятся к классным комнатам.

Американский Национальный Институт Стандартов выпустил документ относительно того, что считается допустимыми практиками для использования лазеров в учебных заведениях. Это стандарт ANSI Z 136.5, и очевидно, что его можно получить в Американском Институте Лазеров за символическую плату. (Нет, я пока не проверял). Практически любые учебные заведения, работающие с лазерами классов IIIB и IV должны следовать этим стандартам, как утверждает Джерри. (Аналогичный стандарт прописан в российском СанПиН 5804-91 - прим. перев.)

Он также отметил, что соответствие стандартам ANSI не требуется CDRH. (Однако оно может требоваться в учебном заведении или согласно местному законодательству, касающемуся лазеров). Это просто пример того, что законный суд признает "разумным стандартом действия" для безопасной работы с лазерами в условиях учебного класса. (Перевод: если вы не следуете стандарту, никто из CDRH не заткнет вас, не оштрафует и не посадит в тюрьму, но если кто-нибудь вдруг пострадает и решит засудить вас, у него будет гораздо больше шансов выиграть иск, если вы не следовали правилам, указанным в стандарте.) Короче говоря, я как минимум посмотрю на этот стандарт, прежде чем брать любой из моих лазеров в класс.

Я должен признать, что я немного беспокоился относительно звонка в CDRH. Я не знал, найдут ли они время на то, чтобы разговаривать с "энтузиастом", который на самом деле не имеет особых целей и даже не занимается коммерческой деятельностью. Еще я немного боялся, что меня примут за буйного просто за то, что я задаю такие вопросы.

Что я выяснил, так это то, что люди там ОЧЕНЬ доброжелательны. Я не шучу, этот Джерри Деннис - отличный парень! Он потратил время на то, чтобы ответить на мои вопросы с кучей подробностей, и всегда обращал внимание, что даже если какое-то обстоятельство не попадает под контроль CDRH, все равно будет глупо игнорировать правила безопасности, которые они предлагают. С ним действительно было легко говорить, и он во многом поддерживал мое хобби. Несмотря на то, что он очевидно привык разговаривать с инженерами и кандидатами наук относительно физики лазеров, он был способен разговаривать на моем уровне обо всем, о чем мы говорили. Он также имел кое-какую ценную информацию относительно лазерной безопасности. (Как это вам? Правительственный чиновник, обеспечивающий прекрасный сервис!) Я обязательно позвоню ему (и может быть Дейлу Смиту) еще раз в будущем.


Sam's Laser FAQ, Copyright © 1994-2010, Samuel M. Goldwasser, All Rights Reserved.
Со мной можно связаться через Sci.Electronics.Repair FAQ Email Links Page.

Русский перевод: © 2010, Алексей "Gall" Галахов

Источник: http://laserfaq.ru/sam/lasersaf_ru.htm



© 2014 Давление