ЭФФЕКТИВНЫЕ СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ ГЛАЗ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Солопова Валентина Александровна1, Алистратова Анна Геннадьевна2, Шеина Виктория Валерьевна3
1Оренбургский государственный университет, кандидат технических наук, доцент кафедры безопасности жизнедеятельности
2Оренбургский государственный университет, студентка 1 курса магистратуры Института наук о Земле
3Оренбургский государственный университет, студентка 3 курса Института наук о Земле

Аннотация
Данная статья посвящена обзору средств индивидуальной защиты глаз, повышающих эффективность безопасности использования лазерных установок. Приведено обоснование, позволяющее утверждать, что изготовление лазерных защитных очков из полимерной линзы с покрытием Брегга имеет существенные преимущества. Особое внимание уделяется очкам с RFID- метками, а также программному обеспечению LaserSafe.

Ключевые слова: , , , , , , ,


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Солопова В.А., Алистратова А.Г., Шеина В.В. Эффективные средства защиты глаз от воздействия лазерного излучения // Современные научные исследования и инновации. 2022. № 3 [Электронный ресурс]. URL: https://web.snauka.ru/issues/2022/03/97945 (дата обращения: 13.03.2024).

Многие типы лазерных устройств и систем, имеющие широкий спектр применения в медицине, промышленности, в коммуникационной и вычислительной технике, становятся все более известными и коммерчески доступными.

Зачастую, лазеры, используемые во многих из этих устройств и системах, способны производить мощное, потенциально опасное как для людей, так и для оборудования излучение. Коммерческие авиалинии и частные пилоты ежегодно сообщают о тысячах случаев умышленного ослепления лазером. В рамках программы сбора данных об инцидентах Федерального управления гражданской авиации США. (В 2009 г. произошло 1 527 инцидентов, в 2010 г. – 2 836, а в      2011 г. – 3 591, в 2019 г. – 5663). Эти инциденты могут быть опасными для жизни, особенно если они происходят на критических этапах полета, таких как взлет или посадка. Для предотвращения опасного воздействия лазера были разработаны и продолжают развиваться многие типы устройств безопасности для использования в сочетании с лазерным оборудованием, а также стандарты, разработанные для обеспечения безопасной эксплуатации лазерного оборудования [1].

Лабораторные исследователи и техники, медицинский персонал и пациенты, а также работники фабрик и промышленных предприятий используют защитные очки для многих задач, связанных с использованием лазерного оборудования. Новые лазерные технологии нуждаются в новом оборудовании для обеспечения безопасности, поэтому по мере того, как промышленные лазеры становятся все более мощными и предлагают более короткие импульсы с более высокой энергией, системы безопасности должны адаптироваться соответствующим образом.

Благодаря стремительным темпам развития научно-технического прогресса в мире создаются все более широкие возможности улучшения условий труда работников, в том числе и повышение эффективности средств защиты.

Так как поток лазерного излучения может иметь не только прямое направление, а может отражаться от поверхностей, при совершенствовании юстировочных очков создали боковые защитные вставки, чтобы отраженное излучение также не попадало в глаза.  В области каждой височной части оправы этих очков имеют боковой щиток, соединенный с боковым рычагом, причем этот боковой щиток опирается на соответствующий глазной край оправы в открытом состоянии. На боковых щитках располагаются отверстия для вентиляции [2].

Или другим способом является создание  голографического козырька над очками. Конструкция таких очков позволяет создать голографическую отражающую дифракционную решетку, которую можно поместить на козырек пилота и которая будет отклонять 99,9 % определенной длины волны видимого лазера и при этом иметь 90 % светопропускания. Данная конструкция обеспечит максимальное отражение лазерного излучения голограммами, имеющими ограниченный диапазон угловой эффективности.

Когда мы носим лазерные защитные очки, некоторые длины волн спектра, которые обычно достигают наших глаз блокируются. Если мы блокируем свет от видимой области, это неизбежно меняет наше восприятие окружающей среды. Во-первых, наблюдается искажение  передачи  окружающей среды, в результате чего возникает эффект затемнения, аналогично солнцезащитным очкам. Во-вторых, блокируются определенные длины волн, что несомненно, меняет наше восприятие цвета.

Поэтому были созданы очки с улучшенными фильтрами с сохранением способности пользователя различать и распознавать цвета и обеспечением приятного цвета общей цветопередачи. В данных очках используется селективный оптический фильтр, содержащий несколько красителей для получения четких диапазонов режекторной фильтрации примерно в синем, зеленом и инфракрасном спектрах света, а также дополнительные красители для цветового баланса, чтобы регулировать общий цвет фильтра, делая его более приятным к восприятию. Другими словами, оптический фильтр эффективно снижает передачу лазерной энергии в выбранных диапазонах, сохраняя при этом защиту пользователя.

Срок хранения и эксплуатации защитных очков от лазерного излучения, скорее всего, будет отличаться в зависимости от того, изготовлены ли линзы из полимерного или минерального стекла. Минеральное стекло обычно используется для защиты от более высоких мощностей, но предпочтительнее полимерные линзы, потому что они легче и благодаря этому удобны в ношении.

Доктор Роланд Майерхофер из компании Laservision отметил, что существует тенденция к использованию полимерных линз по сравнению со стеклянными версиями. Британский производитель оптических фильтров, компания Brinell Vision, начинает наносить сложное покрытие из брэгговской решетки на пластик, что до сих пор было возможно только на стекле. Адам Бриерли из фирмы представил технологию на ежегодном общем собрании AILU в апреле. Так называемое «зеркало Брэгга» представляет собой набор покрытий с высоким и низким показателем преломления, который создает интерференцию. Путем периодического изменения показателя преломления в последовательных слоях внутри линзы создаются определенные наиболее эффективно отфильтрованные частоты лазерного излучения, проходящего через линзу.

Было доказано,  что выбирая правильные материалы и правильный процесс нанесения покрытия, поглощающие свойства линз могут быть снижены до долей процента, например, менее 0,1 % поглощения. Это дает почти 100-процентное зеркальное покрытие. Таким образом, увеличивается предпочтение полимерных фильтров.

Возможность нанесения зеркального покрытия Брэгга на полимеры появилась благодаря достижениям в процессе нанесения покрытий. Высокотемпературное осаждение может быть использовано для покрытия стеклянных подложек, но этот метод не подходит для работы с пластмассами.

Нанесение покрытий на пластиковые линзы дает дополнительные преимущества, такие как улучшение пропускания видимого света и цветового баланса, что делает очки более удобными в использовании. Пластиковые защитные очки также гораздо удобнее носить, чем очки из тяжелого минерального стекла, что особенно важно, если пользователь носит защитные очки в течение длительного периода времени, как это бывает у хирургов или операторов машин [3].

Компания Laservision разработала демонстрационный продукт, использующий RFID метку для сопоставления защитного оборудования с лазером, который компания продемонстрировала на выставке Lasys в Штутгарте, Германия.

RFID – способ автоматической идентификации объектов, в котором посредством радиосигналов считываются или записываются данные, хранящиеся в так называемых транспондерах, или RFID-метках. Защитные очки с транспондером представлены  на рисунке 1.

Рисунок 1. Защитные очки с RFID меткой

Laservision продемонстрирует на выставке Lasys несколько очков, оснащенных RFID-метками. Пользователи могут сканировать с помощью приложения для смартфона RFID-метку, чтобы просмотреть различные характеристики продукта, включая уровни защиты от лазерного излучения, руководство пользователя, рекомендации по уходу и список запасных частей или аксессуаров. Вторая метка может быть помещена на лазерное устройство и содержать его характеристики, чтобы можно было проще подобрать правильные защитные очки, в зависимости от того, какой лазер будет использоваться.

Программное обеспечение LaserSafe для персонального компьютера от компании Lasermet предназначено для оценки опасностей и уровня защиты, необходимого для лазерной установки [4].

Самое главное в обеспечении безопасности – это иметь возможность убедиться, что все риски учтены без тестирования каждого из них. Вот здесь-то и проявляется ценность хорошего программного обеспечения для расчета лазерной безопасности.

Хорошее программное обеспечение позволяет ответственным за лазерную безопасность принимать обоснованные решения в отношении лазерной безопасности после того, как им будет предоставлена необходимая информация о защите от лазерного излучения, соответствующая определенному стандарту защиты. Например, это стандарты IEC/EN 60825 для Европы (EN207 только для лазерных очков) и ANSI Z 136 или CDRH 21 CFR 1040-10 для США.

Программные расчеты хороши настолько, насколько достоверны исходные данные, которые вводит пользователь.

Программное обеспечение LaserSafe PC дает результаты по всем основным стандартам, оно предлагает рекомендации по выбору средств защиты органов зрения, классификацию продуктов в соответствии с указанным стандартом, рекомендации по маркировке оборудования на основе требуемого стандарта, а также предоставляет всю необходимую документацию.

Таким образом, для  повышения эффективности защиты от лазерного излучения необходимо создавать высокоэффективные средства защиты, закрывающие органы зрения со всех сторон возможного попадания лазерного луча, с улучшенной цветопередачей, с использованием программного обеспечения, позволяющего подобрать средства с оптимизированными по международным стандартам характеристиками.

Несмотря на то, что очки имеют решающее значение, их следует рассматривать после другого защитного оборудования, и ни в коем случае нельзя полагаться исключительно на них, при использовании мощных промышленных лазерных систем.


Библиографический список
  1. Трегер, Ф. Справочник лазеров и оптики / Ф. Трегер. – Нью-Йорк: Изд-во Springer, 2007. – 332 с.
  2. Айхлер, Ю.И. Лазеры. Исполнение, управление, применение / Ю.И. Айхлер, Г.И. Айхлер. – Москва: Изд-во Техносфера, 2018. – 442 с.
  3. Гигиена труда и профилактика профпатологии при работе с лазерами /В.П. Жохов, АА. Комарова, Л.И. Максимова и др. –  Москва: Медицина, 2019.  - 308 с.
  4. Sensor_msgs/LaserScan Message // ROS. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://docs.ros.org/en/api/sensor_msgs/html/msg/LaserScan.html – 15.01.2022.


Количество просмотров публикации: Please wait

Все статьи автора «Шеина Виктория Валерьевна»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться:
  • Регистрация