Увод у безбедност ласера: Зашто вредност оптичке густине (ОД) није једини фактор заштите?

Увод: Илузија безбедности „Прогорела“ 

У фиокама многих ласерских лабораторија или радионица за обраду леже неке ласерске наочаре означене са ОД 6+ или ОД 7+. Многи оператери узимају здраво за готово да, пошто ове наочаре могу да пригуше преко 99,9999% ласерске енергије, њихово ношење је апсолутно безбедно. Међутим, из перспективе службеника за ласерску безбедност (ЛСО), ово би могло представљати значајну опасност по безбедност. Замислите овај сценарио: док калибришете киловатни ласер са влакнима, зрак случајно удари у ваше наочаре. 

Ако наочаре имају само високу спољашњу вредност, али су направљене од јефтиног смолног материјала малог отпора на пламен, могу се карбонизирати или чак истопити у року од 0,1 секунде. У том случају, чак и са највећом стопом слабљења сочива, ласер би продро директно у око кроз изгорену рупу, узрокујући неповратно оштећење мрежњаче.
„Блокирајућа светлост не значи отпорност на топлоту.“ Због тога, када тумачимо ласерску заштиту, морамо да превазиђемо једноставну оптичку густину (ОД)  и усвојимо строжи ЕН 207 Л. стандард

Редефинишите ОД вредност: ширина заштите

ОД вредност (оптичка густина, оптичка густина) мери „способност блокирања“ сочива на одређену таласну дужину ласера.

• Физичка суштина: То је логаритамски однос. ОД од 6 значи пропусност (Т) од 10 ^-6, што значи да само један милионити део светлосне енергије пролази.

• Применљиви сценарији: ОД вредност је веома погодна за описивање заштите од распршене светлости или дифузне рефлексије. У свакодневним операцијама, обезбеђује да заостало светло које улази у људско око буде испод „максимално дозвољеног нивоа изложености“ (МПЕ, Максимално дозвољено излагање ).

Тестирање ОД вредности се обично спроводи унутар линеарног опсега мале снаге. То вам само говори 'колико је тамно ово стакло или пластика', али вам не говори 'колико тренутне топлоте овај материјал може да издржи'.

Разумевање ЕН 207 и класе Л: дебљина заштите

За разлику од северноамеричког стандарда АНСИ З136 (који наглашава ОД вредности), европски стандард ЕН 207 намеће строже захтеве за ласере велике снаге класе 3Б и класе 4. Уводи класу Л (број на скали), врхунски тест структуралне издржљивости наочара.

10 друго правило преживљавања 

ЕН 207 прописује да заштитна опрема мора да задржи своја заштитна својства и да избегне структурно оштећење када је изложена директном зрачењу у трајању од 10 секунди (за континуирани талас) или 100 импулса (за импулсни ласер) при одређеној густини снаге.

Интуитивно значење Л нивоа

Л ниво (нпр. ЛБ1 до ЛБ10) је постепени чврст индикатор.
ЛБ1: Основна заштита, дизајнирана за рад са нижим густинама снаге.
ЛБ7: означава да наочаре могу да издрже континуирану директну сунчеву светлост до 107 В/м2 без ломљења.
ЛБ10: Супер висока снага, обично достижна само са специјалним премазима или композитним стакленим сочивима.

Индустријска пракса: илузија безбедности у различитим сценаријима

Да бисмо боље разумели зашто је само вредност ОД недовољна, хајде да испитамо реалне сценарије из две типичне индустрије:

Случај А: Индустријско ласерско заваривање влакана (континуирани ласер велике снаге) 

Сценарио : Фабрика аутомобилских делова која користи ласер са континуалним влакнима од 6000В (1064нм).

Заблуда : Службеник за набавку је купио јефтине заштитне наочаре од поликарбоната (ПЦ) означене као ОД 7+ @ 1064нм.

Ризик : Индустријски ласери имају изузетно мале величине тачке и велику густину енергије. У случају грешака у раду или неусклађености зрака које доводе до директног излагања, енергија од 6000 В може се тренутно истопити кроз сочиво рачунара као „врући нож кроз путер“.

Препорука ЛСО:

 За овај сценарио, обавезно је одабрати наочаре које задовољавају или премашују Д 1064 ЛБ7 рејтинг. ЛБ7 указује да је материјал сочива подвргнут специјалном ојачању да би издржао дуготрајни топлотни удар од изузетно велике густине снаге, пружајући оператеру критично „време затварања очију или избегавања“.

Случај Б: Ултрабрза ласерска прецизна обрада (пикосекундни/фемтосекундни ласер) 

Сценарио: Лабораторија за полупроводнике која користи фемтосекундни ласер од 515 нм за резање вафла.

Заблуда: Веровање да су обичне зелене ласерске заштитне наочаре довољне све док снага (В) није велика.
Ризик: Иако је просечна снага ултрабрзих ласера ​​ниска, вршна густина снаге је запањујуће висока за Хомо сапиенса . У року од микросекунди, огромна количина енергије се тренутно ослобађа, изазивајући 'нелинеарне ефекте' у материјалима. Премаз против дисперзије обичних сочива може „пропасти“ на микроскопском нивоу, дозвољавајући ласеру да директно продре.
Препорука ЛСО: 

Неопходно је користити заштитне наочаре означене ознаком М (Моде-цоуплед), као што је М 515 ЛБ5. „М“ у стандарду ЕН 207 је посебно дизајниран за ултрабрзе импулсе, осигуравајући да наочаре не доживе пролазни квар под екстремно високим импулсима.

Логика избора за службенике за ласерску безбедност

Као уводни чланак ове серије, морамо запамтити основну формулу: 

Позитивна ласерска заштита = довољна ОД вредност (оптичко слабљење) + одговарајући Л ниво (отпорност на изгоревање).

Да ли сте спремни да зароните у хардцоре рачунарство? У следећем чланку ћемо открити: Како треба да тумачите „табелу поређења нивоа Л“ на столу службеника за ласерску безбедност?