2.11.2009 LASERTURVALLISUUS Kari Jokela

Sisältö Lasersäteen radiometriaa Vaikutukset silmään ja ihoon Turvallisuusstandardit

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

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)

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

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

Hajaantuva lasersäde Kollimoitu lasersäde

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

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

Silmän rakenne verkkokalvon poikkileikkaus

Optisen säteilyn tunkeutuminen silmään

UV-säteilyn tunkeutuminen silmän eri osiin

Optisen säteilyn absorptio ja läpäisy silmässä

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

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

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

Lasersäteilyn aiheuttaman verkkokalvovaurion kynnystaso pulssinkeston funktiona IR-A näkyvä

Keskeisimmät laserturvallisuusstandardit IEC 60825-1 (2007) Safety of laserproducts. Part 1:Equipment classification, requirements and user’s guide IEC TR 60825-14 (2004) Safety of laser products. Part 14: A user’s guide Altistumisrajat Turvallisuusluokitus Luokkakohtaiset suojalaitteet,- varusteet ja - merkinnät Luokkakohtaiset ohjeet käyttäjille Suomessa EN 60825-1 standardin altistumisrajat vahvistettu asetuksella 2002/294 (väestön altistuminen ionisoimattomalle säteilylle

Lasersäteilyn altistumisrajoja IEC 60825-1 (2007) 25 W/m2, kun t=0.25s Irradianssi-ja energiatiheysarvot ovat keskiarvoja aallonpituudesta riippuvassa mittausaukossa, jonka halkaisija näkyvällä alueella on 7 mm

Silmän väliaineen vaimennuksen huomioiva korjauskerroin IR-A alueella (700-1400nm)

Altistumisrajat silmään osuvalle laserpulssille näkyvä valo

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 60825-1 altistumisrajoista. Pantava voimaan jäsenmaissa v. 2010 mennessä

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

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

Epäkoherentin UV- säteilyn raja-arvot iholle ja silmälle

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

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

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.

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

Luokkakohtaiset varusteluvaatimukset

Luokkakohtaisia varotoimia

Lasereiden varoitusmerkit Yleinen laservaaran merkki yhdistettynä turvallisuusluokan mukaiseen varoitustekstii