Уникальные свойства лазерного излучения, к кото­рым относятся: монохроматичность, непосредственно связанная с высокой степенью когерентности, мощность (энергия) и направленность, непрерывно расширя­ют сферу его использования. В зависимости от того, какие свойства лазерного излучения используются для достижения поставленной цели, можно условно выде­лить три направления его применения. Первое направление предусматривает использование энергетичес­ких характеристик излучения, благодаря которым излучение вызывает нагрев облучаемого материала и в необходимых случаях приводит к изменению его агре­гатного состояния. Второе направление предусматривает использование таких свойств излучения, как про­странственная и временная когерентность, монохрома­тичность и стабильность частоты. Третье направление предусматривает использование направленности из­лучения. По мере развития лазерной техники и техно­логии наблюдается тенденция увеличения энергети­ческих и расширение частотных характеристик лазерного излучения. Цель использования лазера (назначе­ние) определяет выбор основных технических характе­ристик лазера и требования к его конструкции.

При работе с лазерной техникой на обслуживающий персонал может воздействовать комплекс опасных и вредных производственных факторов. Количественные и качественные характеристики неблагоприятных производственных факторов зависят от физико-химических свойств обрабатываемого материала и простран­ственно-энергетических характеристик лазерного излучения.

Опасные и вредные производственные факторы, определяющие условия труда операторов лазерных установок, условно разделяют на первичные и вторич­ные. К первичным относят факторы, источником образования которых является непосредственно лазер­ная установка, к вторичным — факторы, образующиеся при воздействии лазерного излучения на обрабатывае­мый материал.

При эксплуатации и разработке лазерных изделий необходимо учитывать также возможность взрывов и пожаров при попадании лазерного излучения на горючие материалы.

Для лазерных технологических установок наиболее значимыми из неблагоприятных производственных факторов являются отраженное лазерное излучение, импульсный шум и загрязнение воздуха вредными веществами, образующимися при нагревании и разруше­нии (испарении) обрабатываемого материала.

Шум лазерных установок имеет широкий частотный спектр; эквивалентный уровень звука лазерных устано­вок на 15...20 дБА ниже уровня звука в импульсе; уровни звукового давления в отдельных импульсах длительнос­тью порядка миллисекунды могут достигать 100...120 дБ. Основное количество вредных веществ поступает в воздух рабочей зоны в виде аэрозольных частиц с аэродинамическим диаметром меньше 10 мкм, представ­ляющих наибольшую опасность для органов дыхания.

При проведении ремонтно-профнлактических и пусконаладочных работ можно ожидать наличия дополнительных неблагоприятных факторов, характе­ристики которых зависят от конструктивных особеннос­тей лазерного оборудования.

В табл. 1 приведены основные опасные и вредные производственные факторы, источники их возникнове­ния и нормативно-техническая документация (НТД), регламентирующая воздействие опасного или вредного производственного фактора.

Наибольшую опасность лазерное излучение представ­ляет для глаз и кожи. Вместе с тем лазерное излучение может вызывать в организме человека различные патологические изменения, функциональные рас­стройства центральной нервной, сердечно-сосудистой и вегетативной систем, а также влиять на различные внутренние органы.

Таблица 1

Опасные и вредные производственные факторы, источники их возникновения и НТД, регламентирующая их воздействие

Основным документом, регламентирующим требова­ния безопасности при эксплуатации лазерных установок, являются "Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров" № 5804—91 (СанПиН-лазер). Этот документ устанавливает:

• предельно допустимые уровни (ПДУ) лазерного излучения в диапазоне длин волн 180...10⁵ нм при различных условиях воздействия на человека;

• классификацию лазеров по степени опасности генерируемого ими излучения;

• требования к устройству и эксплуатации лазеров;

• требования к производственным помещениям, размещению оборудования и организации рабочих мест;

• требования к персоналу;

• контроль за состоянием производственной среды;

• требования к применению средств защиты;

• требования к медицинскому контролю.

Предельно допустимые уровни (ПДУ) лазерного излучения установлены для двух условий облучения - однократного и хронического в трех диапазонах длин волн: I - от 180 до 380 нм; II -св. 380 до 1400 нм; III - св. 1400 до 10⁵.

Нормируемыми параметрами лазерного излучения являются энергетическая экспозиция Н и облученности Е, усредненные по ограничивающей апертуре.

Для определения предельно допустимых уровней энергетической экспозиции Н_ПДУ и облученности Е_ПДУ при воздействии лазерного излучения на кожу усредне­ние производится по ограничивающей апертуре диамет­ром 1,1 х10^-3  м (площадь апертуры S_а = 10^-6 м²).

Для определения предельно допустимых уровней Н_ПДУ и Е_ПДУ при воздействии на глаза лазерного излучения в диапазонах I и III усреднение производится по ограничивающей апертуре диаметром 1,1х10^-3 м, а в диапазоне II — по апертуре диаметром 7х10^-7 м.

Наряду с энергетической экспозицией и облученнос­тью нормируемыми параметрами являются также энергия W и мощность P излучения, прошедшего через указанные ограничивающие апертуры.

Н_ПДУ  = W_ПДУ / S_а,   E_ПДУ = P_ПДУ / S_а

где: W_ПДУ и Р_ПДУ – предельно допустимые уровни соответственно энергии и мощности.

Параметры Н_ПДУ, E_ПДУ и W_ПДУ, Р_ПДУ могут использоваться каждый в отдельности в соответствии с решаемой задачей.

Лазерное излучение с длиной волны 380...1400 нм наибольшую опасность представляет для сетчатой оболочки глаза, а излучение с длиной волны 180...380 нм и св. 1400 нм - для передних сред глаза. Повреждение кожи может быть вызвано лазерным излучением любой длины волны рассматриваемого спектрального диапазо­на (180...10⁵ нм).

В СанПиН-лазер приведе­ны соотношения для определения ПДУ при однократном воздействии на глаза и кожу одиночных импульсов коллимированного или диффузного лазерного излуче­ния, а также поправки для учета хронического воз­действия повторяющихся импульсов и углового размера источников диффузного излучения.

Инструментом, позволяющим определять основные направления работы по нормализации условий труда операторов лазерных установок, является классифика­ция лазеров по степени опасности генерируемого ими излучения. Определение класса опасности основано на учете его выходной энергии (мощности) и предельно допустимых уровней при однократном воздействии генерируемого излучения. Лазеры по степени опасности подразделяют на четыре класса.

К лазерам I класса относят полностью безопасные лазеры, т.е. такие лазеры, выходное (коллимированное) излучение которых не представляет опасности при облучении глаз и кожи.

Лазеры II класса - это лазеры, выходное излучение которых представляет опасность при облучении глаз или кожи человека коллимированным пучком (опасность при облучении кожи существует только в I и III спек­тральных диапазонах). Диффузно отраженное излучение безопасно как для кожи, так и для глаз во всех спек­тральных диапазонах.

К лазерам III класса относят такие лазеры, выходное излучение которых представляет опасность при облуче­нии глаз не только коллимированным, но и диффузно отраженным излучением на расстоянии 10 см от отража­ющей поверхности и (или) при облучении кожи коллими­рованным излучением. Диффузно отраженное излучение не представляет опасности для кожи. К этому классу относят лазеры, генерирующие излучение в спектраль­ном диапазоне II.

Лазеры IV класса включают такие лазеры, диффузно отраженное излучение которых, представляет опасность для глаз и кожи на расстоянии 10 см от отражающей поверхности.

Лазеры классифицирует предприятие-изготовитель по выходным характеристикам излучения расчетным методом.

Класс опасности лазерного изделия определяется классом используемого в нем лазера.

В табл. 2 показана ориентировочная связь наличия опасных и вредных факторов, сопутствующих работе лазерных изделий, с классом лазера в соответствии с ГОСТ 12.1.040-83.

Таблица 2

Опасные и вредные производственные факторы, ожидаемые при эксплуатации лазеров различных классов

Лазеры и лазерные изделия любого класса должны иметь маркировку в соответствии с требованиями СанПиН-лазер.

Безопасность на рабочих местах при эксплуатации лазерных изделий должна обеспечиваться конструкцией изделия. В пределах рабочей зоны уровни воздействия лазерного излучения и других неблагоприятных произво­дственных факторов не должны превышать значений, установленных действующими нормативными докумен­тами.

При изменении потребителями технических парамет­ров лазерного изделия, влияющих на характер его работы или выполняемые им функции, лицо или органи­зация, осуществляющие эти изменения, несут ответствен­ность за проведение повторной классификации и изменение надписей на лазерном изделии.

Лазерные изделия 111—IV классов до начала их эксплуатации должны быть приняты комиссией, назна­ченной администрацией учреждения, с обязательным включением в ее состав представителей санитарного надзора. Комиссии должна быть представлена следую­щая документация:

• паспорт на лазерное изделие;

• инструкция по эксплуатации и технике безопаснос­ти;

• утвержденный план размещения лазерных изделий;

• санитарный паспорт.

В паспорте (формуляре) на лазерное изделие должно быть указано;

• длина волны излучения;

• выходная мощность (энергия);

• длительность импульса;

• частота следования импульсов;

• длительность серии импульсов;

• начальный диаметр пучка излучения по уровню ехр(-2);

• расходимость пучка излучения по уровню ехр(-2);

• класс опасности лазера;

• максимальный уровень излучения в рабочей зоне;

• безопасные расстояния (граница лазерно-опасной зоны);

• используемые средства защиты;

• сопутствующие опасные и вредные факторы.

Дозиметрический контроль (дозиметрия) лазерного излучения должен оценивать те характеристики излуче­ния, которые определяют его способность вызывать неблагоприятные биологические эффекты на основе сопоставления их с нормируемыми величинами.

Различают две формы дозиметрического контроля: предупредительный (оперативный) и индивидуальный.