Классификация лазеров по степени опасности

С практической точки зрения, эксплуатация лазеров связана с определёнными рисками, обусловленными высокой плотностью мощности излучения, которая может вызвать термические, фотохимические или механические повреждения тканей глаза и кожи, а также повлиять на элементы оптических и электронных систем. Поэтому была введена формализованная система классификации лазеров по степени опасности, основанная на международных стандартах, в частности на документах IEC 60825-1 и ANSI Z136. Эта классификация лежит в основе проектирования, маркировки и безопасной эксплуатации лазерных устройств.

Основные принципы классификации

Классификация лазеров осуществляется с учётом следующих параметров:

длина волны излучения;
выходная мощность или энергия импульса;
режим работы (непрерывный, импульсный);
длительность импульсов (в наносекундах, пикосекундах и т.д.);
геометрия пучка;
расходимость и фокусировка излучения;
расстояние до облучаемого объекта;
время экспозиции;
наличие естественных защитных механизмов (например, рефлекс мигания глаза).

Цель классификации — установить максимально допустимый уровень излучения (Maximum Permissible Exposure, MPE), при котором не происходит повреждений тканей за определённое время экспозиции, и соотнести реальные параметры лазера с этим уровнем.

Класс 1 (Class 1) — Безопасные лазеры

Описание: Лазеры этого класса не представляют опасности при нормальной эксплуатации, включая длительное и прямое наблюдение. Интенсивность излучения ниже порога повреждения тканей даже при случайном или продолжительном воздействии.

Примеры применения:

Лазерные принтеры;
CD/DVD-проигрыватели;
Волоконно-оптические телекоммуникационные системы (внутри корпусов приборов).

Особенности:

Не требуют специальных мер безопасности при эксплуатации;
Часто содержат внутри более мощные лазеры, излучение которых экранировано (класс 1M может быть опасен при использовании оптических инструментов).

Класс 1M (Class 1M) — Безопасны без оптических средств

Описание: Безопасны при наблюдении невооружённым глазом, но могут быть опасны при использовании увеличительных оптических приборов (лупы, телескопа).

Характерно:

Расширенный лазерный пучок с низкой плотностью энергии;
Возможна передача по волокну;
Применение ограничено специальными условиями.

Класс 2 (Class 2) — Низкоэнергетические видимые лазеры

Описание: Излучение в видимом диапазоне (400–700 нм) с мощностью до 1 мВт. Безопасность обеспечивается естественным автоматическим защитным рефлексом — миганием, который ограничивает экспозицию временем менее 0,25 с.

Примеры:

Указки;
Сканеры штрих-кодов.

Особенности:

Опасность при длительном и преднамеренном взгляде на пучок;
Не допускается целенаправленное облучение глаза.

Класс 2M (Class 2M) — Опасны при фокусировке

Описание: Аналогичны классу 2, но опасны при использовании оптических инструментов. Имеют более широкий пучок, что снижает опасность при обычном наблюдении.

Применение:

Некоторые устройства позиционирования и измерения;
Дальномеры.

Класс 3R (Class 3R) — Умеренно опасные лазеры

Описание: Излучение мощностью до 5 мВт (видимый диапазон) или соответствующее MPE для других диапазонов. При кратковременном воздействии вероятность повреждения невелика, но потенциально опасны при направленном длительном облучении глаза.

Примеры:

Лазерные указки повышенной яркости;
Некоторое научное и учебное оборудование.

Особенности:

Допускается ограниченное использование в образовательных учреждениях;
Требуют осторожности при работе, но не требуют комплексных защитных мер.

Класс 3B (Class 3B) — Опасные для глаз

Описание: Излучение мощностью от 5 мВт до 500 мВт. Опасны для глаза при прямом и отражённом попадании пучка, но не вызывают мгновенного воспламенения кожи.

Опасности:

Серьёзные повреждения сетчатки при кратковременном облучении;
Возможность отражения от зеркальных поверхностей;
Потенциальный риск для зрения даже при рассеянном свете при длительном воздействии.

Требования:

Защитные очки;
Предупреждающие знаки;
Блокировка пуска лазера;
Ограничение доступа в зону действия.

Применение:

Научные лаборатории;
Медицинские установки;
Промышленная маркировка.

Класс 4 (Class 4) — Высокоопасные лазеры

Описание: Любые лазеры с мощностью выше 500 мВт. Представляют высокий риск для глаз и кожи даже при рассеянном излучении. Могут вызывать пожары, воспламенение тканей, разрушение материалов.

Примеры:

Хирургические и косметологические лазеры;
Лазеры в металлургии (резка, сварка, пайка);
Научные установки высокой энергии.

Основные риски:

Поражение глаз и кожи;
Опасные лазерные отражения;
Побочные эффекты (ультрафиолетовое и инфракрасное излучение, парогазовые выбросы при абляции материалов).

Меры безопасности:

Экранирование;
Системы блокировки излучения;
Автоматическое отключение при открытии защитных кожухов;
Только квалифицированный персонал;
Противопожарная защита.

Сводная таблица по классам лазеров:

Класс	Мощность	Опасность для глаз	Опасность для кожи	Требования безопасности
1	< MPE	Нет	Нет	Не требуется
1M	< MPE	Только с оптикой	Нет	Предупреждение
2	≤ 1 мВт	При длительном взгляде	Нет	Минимальные
2M	≤ 1 мВт	С оптикой — опасны	Нет	Ограничения по приборам
3R	≤ 5 мВт	При длительном воздействии	Нет	Осторожность
3B	5–500 мВт	Да	Умеренная	Защита глаз, контроль доступа
4	> 500 мВт	Да	Да	Всеобъемлющие меры

Международные стандарты и маркировка

Для унификации подхода к безопасности лазерных систем приняты следующие документы:

IEC 60825-1 — международный стандарт классификации лазеров;
ANSI Z136 — американский стандарт по безопасности при работе с лазерами;
ГОСТ IEC 60825-1-2013 — российский эквивалент международного стандарта.

Все лазеры, подлежащие продаже и установке, обязаны иметь:

маркировку класса;
предупреждающие символы и пиктограммы;
инструкцию по безопасной эксплуатации;
указание на максимальную выходную мощность и длину волны.

Практические аспекты безопасного обращения

Не направлять луч в глаза людям или животным;
Использовать защитные экраны и фильтры;
Контролировать зеркальные отражения;
Обучать персонал безопасной работе с лазерами;
Применять соответствующие СИЗ (средства индивидуальной защиты), особенно защитные очки;
Следить за техническим состоянием оборудования;
Регламентировать зоны доступа в лабораториях и промышленных зонах.

Классификация лазеров по степени опасности представляет собой критически важный элемент всей системы лазерной безопасности. Она позволяет проводить точную оценку риска, разрабатывать адекватные средства защиты и обеспечивает ответственную эксплуатацию лазеров в самых различных отраслях науки, техники, медицины и промышленности.