2.11.2009 LASERTURVALLISUUS Kari Jokela.

Esitys aiheesta: "2.11.2009 LASERTURVALLISUUS Kari Jokela."— Esityksen transkriptio:

1 LASERTURVALLISUUS Kari Jokela

2 Sisältö Lasersäteen radiometriaa Vaikutukset silmään ja ihoon
Turvallisuusstandardit

3 Lasersäteen malli Gaussin säteellä (1 muotolaser)
d63 kuvaa sitä osaa säteestä, jonka sisällä kulkee 63 % tehosta. d63/2 etäisyydellä irradianssi E=1/e E0 Vastaavasti d87 halkaisija rajaa 87 % tehosta ja d87/2 on 1/e2 irradianssin vaimennusetäisyys Säteilyturvallisuuslaskuissa käytetään d63 halkaisijaa tai sitä vastaavaa divergenssi- kulmaa Ф

4 Lasersäteen irradianssi
[W/m2] P0 = lasersäteen teho (W) r = etäisyys (m) a = lähikentän etäisyys (m) Ф = 63 % divergenssikulma (mrad) μ = ilmakehän vaimennuskerroin (yleensä μ =0) Pulssienergiatiheys [J/m2] tpw= pulssinkesto (ms)

5 Vyötärö, lähikenttä ja divergenssi (Gaussin säde)
z0 w0 Ф Rayleigh etäisyys (säteilylähikentän etäisyys) divergenssi (keilanleveys) w säteen vyötärö (antennin säteilypinnan säde) Vrt. mikroaaltopeiliantenni

6 Tehotihentymät lasersäteessä
värähtelymuodot säteen epäsäännöllinen taipuminen yksimuoto (gaussinen) monimuoto Tehotihentymien takia irradianssi voidaan kertoa varmuuskertoimella K=2,5

7 Hajaantuva lasersäde Kollimoitu lasersäde

8 Peiliheijastus Hajaheijastus P=teho 2R ρ=heijastuskerroin
heijastuspisteen pintairradianssi radianssi P=teho 2R P ρ=heijastuskerroin

9 Lasersäteen vahvistuminen kiikarissa
dob lasersäde doc silmä Eoc= irradianssi silmän sarveiskalvolla Eob= irradianssi kiikarin objektiivilinssin etupinnalla

10 Silmän rakenne verkkokalvon poikkileikkaus

11 Optisen säteilyn tunkeutuminen silmään

12 UV-säteilyn tunkeutuminen silmän eri osiin

13 Optisen säteilyn absorptio ja läpäisy silmässä

14 Silmä optisena järjestelmänä
dr dp ds 2Θ säteilylähteen halkaisija dr pupillin läpi menevä teho verkkokalvon irradianssi järjestelmän geometrinen vuo pupillin pinta-ala verkkokalvokuvan pinta-ala väliaineen vaimennus ≈1 näkyvällä alueella

15 Lasersäteen aiheuttaman verkkokalvoirradianssin (Er) suhde sarveiskalvoirradianssiin (Ec)
dr=verkkokalvokuvan koko

16 Lyhyen laserpulssin vaikutuksia silmään näkyvän valon ja IR-A:n alueella
pulssinkesto alle 1 μs

17 Lasersäteilyn aiheuttaman verkkokalvovaurion kynnystaso pulssinkeston funktiona
IR-A näkyvä

18 Keskeisimmät laserturvallisuusstandardit
IEC (2007) Safety of laserproducts. Part 1:Equipment classification, requirements and user’s guide IEC TR (2004) Safety of laser products. Part 14: A user’s guide Altistumisrajat Turvallisuusluokitus Luokkakohtaiset suojalaitteet,- varusteet ja - merkinnät Luokkakohtaiset ohjeet käyttäjille Suomessa EN standardin altistumisrajat vahvistettu asetuksella 2002/294 (väestön altistuminen ionisoimattomalle säteilylle

19 Lasersäteilyn altistumisrajoja
IEC (2007) 25 W/m2, kun t=0.25s Irradianssi-ja energiatiheysarvot ovat keskiarvoja aallonpituudesta riippuvassa mittausaukossa, jonka halkaisija näkyvällä alueella on 7 mm

20 Silmän väliaineen vaimennuksen huomioiva korjauskerroin
IR-A alueella ( nm)

21 Altistumisrajat silmään osuvalle laserpulssille
näkyvä valo

22 EUROOPAN PARLAMENTIN JA NEUVOSTON
DIREKTIIVI 2006/257EY terveyttä ja turvallisuutta koskevista vähimmäis-vaatimuksista työntekijöiden suojelemiseksi altistumiselta fysikaalisista tekijöistä (optinen säteily) aiheutuville riskeille. Annettu v. 2006 Perustuu ICNIRPin (International Commission on Non-ionizing Radiation) ohjearvoihin, jotka eivät juuri poikkea IEC altistumisrajoista. Pantava voimaan jäsenmaissa v mennessä

23 Optisen säteilyn direktiivi
Altistumisrajat epäkoherentille säteilylle (UV,näkyvä, IR) ja lasersäteilylle Silmä ja iho Rajoja ei saa ylittää suojaamatta Rajoja ei sovelleta auringon säteilyyn Ulkotyön riskit kuitenkin arvioitava ja minimoitava

24 Optisen säteilyn tunkeutu- minen ja vaikutukset iholla
fotokem. 30 J/m2 fotok. lämpeneminen 2000 W/m2

25 Epäkoherentin UV- säteilyn raja-arvot iholle ja silmälle

26 Painotusfunktio laajakaistaiselle UV-säteilylle
Eri aallonpituuksilla tulevat UV-annokset painotetaan tällä ja lasketaan yhteen Efektiivisen energia-tiheyden (annos) raja-arvo on 30 J/m2

27 Laserien turvallisuusluokat LUOKKA 1 Ei vaaraa
Hyvin pienitehoisia tai suljettuja laitteita LUOKKA 1M, 0,5 W Fokusoivan tai keräävän optiikan käyttö voi olla vaarallista Varoitusmerkintä LUOKKA 2 Säteeseen tuijottaminen vaarallista Silmän sulkeutumisrefleksi (0,25 s) suojaa silmää LUOKKA 2M, vain näkyvä, yläraja 0,5 W Tuijottaminen vaarallista Vilkaisu fokusoivan tai keräävän optiikan läpi vaarallista LUOKKA 3R Emissiorajat viisinkertaisia luokkiin 1 ja 2 verrattuna Säteeseen katsominen voi olla teoriassa vaarallista LUOKKA 3B Suora säde tai peiliheijastus vaarallinen Silmien suojaus, avainlukko, kaukokäyttömahdollisuus, varoitussignaali, peiliheijastukset pois LUOKKA 4 Myös hajaheijastunut säde vaarallinen Käyttötila tarkasti valvottu, paloturvalliset materiaalit Laserien turvallisuusluokat

28 Lasereiden turvallisuusluokituksen perusteet
Teho, pulssienergia Aallonpituus Pulssinkestoaika Realistinen altistumisaika (pulssinkesto, 0,25 s, 100 s) Kotelointi Piste vai pintalähde Säteen hajonta ja muoto Luokitustaulukot ovat samantapaisia kuin altistumisrajataulukot. Irradianssi ja energiatiheys on vain muunnettu vastaaviksi tehoiksi ja energioiksi mittausaukossa.

29 Lasereiden käyttöturvallisuus määräytyy
turvallisuusluokasta laitekohtaisista suojavarustuksista käyttöympäristöstä käyttöhenkilöstön pätevyydestä turvatoimista (suojalasien käyttö ym.)

30 Luokkakohtaiset varusteluvaatimukset

31 Luokkakohtaisia varotoimia

32 Lasereiden varoitusmerkit
Yleinen laservaaran merkki yhdistettynä turvallisuusluokan mukaiseen varoitustekstii