مقدمة للسلامة من الليزر: لماذا لا تعد قيمة الكثافة الضوئية (OD) هي العامل الوحيد في الحماية؟

المقدمة: وهم الأمان 'المحترق' 

في أدراج العديد من مختبرات الليزر أو ورش المعالجة، توجد بعض نظارات الليزر التي تحمل علامة OD 6+ أو OD 7+. يعتبر العديد من المشغلين أنه نظرًا لأن هذه النظارات يمكن أن تخفف أكثر من 99.9999% من طاقة الليزر، فإن ارتدائها آمن تمامًا. ومع ذلك، من وجهة نظر مسؤول سلامة الليزر (LSO)، قد يشكل ذلك خطرًا كبيرًا على السلامة. تخيل هذا السيناريو: أثناء معايرة ليزر الألياف بالكيلووات، ضرب الشعاع نظارتك عن طريق الخطأ. 

إذا كانت النظارات ذات قيمة OD عالية فقط ولكنها مصنوعة من مادة راتنجية منخفضة التكلفة وغير مكلفة، فقد تتفحم أو حتى تذوب خلال 0.1 ثانية. في مثل هذه الحالة، حتى مع أعلى معدل توهين للعدسة، فإن الليزر سيخترق العين مباشرة من خلال الثقب المحروق، مما يسبب تلفًا لا رجعة فيه في الشبكية.
'حجب الضوء لا يعني مقاومة الحرارة.' ولهذا السبب، عند تفسير الحماية بالليزر، يجب علينا تجاوز الكثافة الضوئية البسيطة (OD)  واعتماد التصنيف الأكثر صرامة EN 207 L. معيار

أعد تعريف قيمة OD: نطاق الحماية

تقيس قيمة OD (الكثافة البصرية، الكثافة البصرية) 'قدرة الحجب' للعدسة على طول موجة محدد من الليزر.

• الجوهر المادي: وهي نسبة لوغاريتمية. OD 6 يعني نفاذية (T) 10 ^-6، وهو ما يعني أن واحدًا فقط من المليون من الطاقة الضوئية يمر عبره.

• السيناريوهات القابلة للتطبيق: قيمة OD مناسبة جدًا لوصف الحماية ضد الضوء ال~!phoenix_var142_1!~~!phoenix_var142_2!~

عادةً ما يتم إجراء اختبار قيم OD ضمن نطاق خطي منخفض الطاقة. إنه يخبرك فقط 'مدى قتامة هذا الزجاج أو البلاستيك'، لكنه لا يخبرك 'مقدار الحرارة اللحظية التي يمكن أن تتحملها هذه المادة'.

فهم EN 207 والفئة L: سمك الحماية

على عكس معيار ANSI Z136 في أمريكا الشمالية (الذي يركز على قيم OD)، يفرض معيار EN 207 الأوروبي متطلبات أكثر صرامة على أجهزة الليزر عالية الطاقة من الفئتين 3B و4. إنها تقدم الفئة L (رقم المقياس)، وهي الاختبار النهائي للمتانة الهيكلية للنظارات.

10 قاعدة البقاء الثانية 

ينص المعيار EN 207 على أن معدات الحماية يجب أن تحافظ على خصائصها الوقائية وتتجنب الأضرار الهيكلية عند تعرضها للإشعاع المباشر لمدة 10 ثوانٍ (للموجة المستمرة) أو 100 نبضة (لليزر النبضي) بكثافة طاقة محددة.

المعنى البديهي للمستوى L

المستوى L (على سبيل المثال، LB1 إلى LB10) هو مؤشر ثابت تدريجي.
LB1: حماية أساسية، مصممة للتعامل مع كثافات الطاقة المنخفضة.
LB7: يشير إلى أن النظارات يمكنها تحمل أشعة الشمس المباشرة المستمرة التي تصل إلى 107 وات/م2 دون أن تنكسر.
LB10: تصنيف طاقة عالي جدًا، لا يمكن تحقيقه عادةً إلا باستخدام طبقات خاصة أو عدسات زجاجية مركبة.

ممارسات الصناعة: وهم السلامة في سيناريوهات مختلفة

لفهم سبب عدم كفاية قيمة OD فقط بشكل أفضل، دعنا نتفحص سيناريوهات العالم الحقيقي من صناعتين نموذجيتين:

الحالة أ: لحام الألياف الصناعية بالليزر (ليزر مستمر عالي الطاقة) 

السيناريو : مصنع لقطع غيار السيارات يستخدم ليزر ألياف مستمر بقدرة 6000 واط (1064 نانومتر).

المفهوم الخاطئ : قام مسؤول المشتريات بشراء نظارات واقية غير مكلفة من مادة البولي كربونات (PC) تحمل علامة OD 7+ @ 1064 نانومتر.

المخاطر : تتميز أجهزة الليزر الصناعية بأحجام نقطية صغيرة للغاية وكثافة طاقة عالية. في حالة حدوث أخطاء تشغيلية أو اختلال في محاذاة الشعاع مما يؤدي إلى التعرض المباشر، يمكن أن تذوب طاقة 6000 واط على الفور من خلال عدسة الكمبيوتر الشخصي مثل 'سكين ساخن في الزبدة'.

توصية LSO:

 في هذا السيناريو، من الضروري تحديد نظارات واقية تلبي أو تتجاوز تصنيف D 1064 LB7. يشير LB7 إلى أن مادة العدسة خضعت لتعزيز خاص لتحمل الصدمات الحرارية المستمرة الناجمة عن كثافة الطاقة العالية للغاية، مما يوفر للمشغل 'وقتًا حرجًا لإغلاق العين أو التهرب'.

الحالة ب: المعالجة الدقيقة بالليزر فائقة السرعة (ليزر بيكو ثانية/فيمتوثانية) 

السيناريو: مختبر أشباه الموصلات يستخدم ليزر فيمتوثانية 515 نانومتر لتقطيع الرقاقات.

الاعتقاد الخاطئ: الاعتقاد بأن نظارات الحماية العادية من الليزر الأخضر كافية طالما أن قوة (W) ليست عالية.
المخاطر: على الرغم من أن متوسط ​​قوة الليزر فائق السرعة منخفض، إلا أن ذروة كثافة الطاقة مرتفعة بشكل مذهل بالنسبة للإنسان العاقل . وفي غضون أجزاء من الثانية، يتم إطلاق كمية هائلة من الطاقة على الفور، مما يؤدي إلى 'تأثيرات غير خطية' في المواد. قد 'يفشل' الطلاء المضاد للتشتت الموجود في العدسات العادية على المستوى المجهري، مما يسمح لليزر بالاختراق مباشرة.
توصية LSO: 

من الضروري استخدام نظارات واقية تحمل تصنيف M (مقترن بالوضع)، مثل M 515 LB5. تم تصميم 'M' في معيار EN 207 خصيصًا للنبضات فائقة السرعة، مما يضمن عدم تعرض النظارات لفشل عابر في ظل قمم النبض العالية للغاية.

منطق الاختيار لضباط السلامة بالليزر

كمقالة افتتاحية لهذه السلسلة، علينا أن نتذكر الصيغة الأساسية: 

حماية إيجابية من الليزر = قيمة OD كافية (التوهين البصري) + لليزر=

هل أنت على استعداد للغوص في الحوسبة المتشددين؟ في المقالة التالية سنكشف عن: كيف يجب أن تفسر 'مخطط المقارنة على المستوى L' الموجود على مكتب مسؤول السلامة من الليزر؟