В современной оргтехнике все больше распространение получают полупроводниковые лазеры. Они являются основой построения таких устройств, как CD-ROM, лазерные принтеры, цифровые копировальные аппараты, системы передачи информации. Кроме того, очень широко распространены лазерные указки, используемые на различных презентационных мероприятиях и в наших дворах, где с ними балуются дети. Тема опасности (безопасности) этих лазеров обрастает различными слухами, подпиткой которых является недостаток информации, а также всем известный инженер по фамилии Гарин со своим гиперболоидом. Итак, что же является правдой, а что является слухами, что опасно, а что не очень, как вести себя при ремонтных работах выше перечисленных устройств расскажет данная статья.

Лазерное излучение представляет собой электромагнитное излучение, которое может быть как видимым, так и невидимым. Видимость (невидимость) лазера определяется длиной волны его излучения. Длина волны лазеров практически соответствует длине волн видимого света, а также инфракрасного диапазона волн.

Лазер – оптический квантовый генератор, а само слово является аббревиатурой слов английской фразы Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation – усиление света в результате вынужденного усиления.

Нам кажется, что свет (например, от лампы) непрерывен, но на самом деле он состоит из множества фотонов со случайной длиной волны и случайной фазой. Это приводит к тому, что излучение, образуемое этими фотонами, распространятся в разные стороны, в результате чего оно имеет незначительную интенсивность, убывающую в пространстве, и свет является «белым», т. е. в нем присутствуют самые различные волны. К особенностям же лазерного излучения можно отнести его интенсивность, направленность, когерентность и узкий диапазон длин волн. Для темы нашего разговора определяющими будут первые два свойства лазерного излучения. Рассмотрим эти свойства лазеров.

1. Интенсивность. Свет от обычной лампы рассеивается в большой области пространства, и его интенсивность убывает, по мере удаления от источника излучения. Лазерный же луч так сильно сфокусирован, что значительное количество фотонов одновременно попадает в незначительную по размерам точку. И поскольку сечение лазерного луча очень мало, в этой области концентрируется огромная энергия. Таким образом, даже незначительный по мощности источник света создает высочайшую плотность энергии в малом объеме пространства, а, значит, луч лазера обладает высокой интенсивностью.

2. Направленность. Направленность лазерного луча создается оптической системой, точнее сказать двумя зеркалам, образующими оптический канал. Чаще всего в лазерах имеется два зеркала: полностью отражающее и полупрозрачное, между которыми находится источник света и возбужденная среда. Лазерный луч проходит через возбужденную среду лазера, его амплитуда увеличивается при сохранении синфазности излучения, попадает на полностью отражающее зеркало и меняет свое направление на обратное. Отраженный луч снова проходит через возбужденную среду, еще больше усиливаясь. Далее попадает на полупрозрачное зеркало, и так как интенсивность луча пока еще незначительная, отражается от полупрозрачного зеркала, снова проходит через возбужденную среду и т. д. Когда луч будет достаточно усилен, и его мощность станет высокой, полупрозрачное зеркало пропускает луч наружу, после чего он может проходить значительные расстояния без особой потери энергии, так как лучи являются практически параллельными.

Особенности лазерного излучения приводят к тому, что луч лазера по–особому воздействует на сетчатку человеческого глаза. Вся энергия лазерного луча фокусируется в одну точку, в то время как свет от обычного некогерентного источника воздействует на относительно большую площадь сетчатки (рис. 1). Поэтому источник лазерного излучения с мощностью в десяток милливатт может привести к разрушению сетчатки и полной потере зрения, в то время как свет от лампы мощность в сотню Ватт (в тысячу раз мощнее лазерного источника) спокойно переносится человеком.

Рис. 1

В современной электронной технике применяются в основном полупроводниковые лазеры. Их световой поток может быстро переключаться с высокой частотой без прекращения вынужденного излучения, что делает их пригодными и особенно удобными для применения в средствах связи, в средствах считывания информации и в печатающих устройствах. Все эти области применения лазеров характеризуются высокими частотами повторения световых импульсов.

В принципе, лазеры применяются в самых различных отраслях человеческой деятельности: медицине, электронике, металлургии, телекоммуникациях, в военной области. Каждая область применения лазера накладывает свои отпечатки на требуемые характеристики и параметры лазерных излучателей. Ввиду того, что физические особенности лазерного излучения приводят к возникновению опасности получения человеком травм различной тяжести, разнообразные правительственные агентства, службы сертификации и санитарного контроля разрабатывают системы классификации и нормативы безопасности при работе с лазерами.

Наиболее известной и чаще используемой является классификация, состоящая из четырех классов безопасности лазерных систем.

Класс безопасности I (лазеры сверхмалой мощности). Лазеры этого класса считаются полностью безопасными для человека. К этому классу относятся лазеры и лазерные системы, которые ни при каких условиях облучения, присущих данному лазерному прибору, не могут излучать световой поток c уровнем, превышающим предельные величины облучения для глаз, т. е. лазерные системы класса I не могут причинить вреда человеку. К этому классу относятся лазеры мощностью менее 0.39 мВт. Но стоит обратить внимание на то, что приборам класса безопасности I могут соответствовать изделия, в которых используются лазеры с большей мощностью. В этом случае более опасный лазер размещают в защитном корпусе, который проектируется таким образом, что опасное излучение ни при каких условиях не должно выйти за пределы этого корпуса. Так, например, если просмотреть руководство пользователя или технические характеристики лазерных принтеров, можно найти ссылку, что данное изделие (лазерный принтер) относится к устройствам класса I. В то же самое время при описании характеристик блока лазера указывается, что данное изделии соответствует классу IIIB. Вот такое противоречие, которое объясняется довольно легко. Сам лазер относится в группе IIIB, а весь блок лазера к группе I. Это возможно, так как лазер находится внутри модуля и закрыт различными блокировочными крышками. Однако во время проведения ремонтных работ крышки блока лазера могут быть удалены, что приводит к возможности облучения сервисного инженера лазером класса IIIB, что может привести к определенным травмам. Подавляющее большинство разработчиков устройств на основе лазеров проектируют свои изделия таким образом, чтобы они относились к классу I. Но при ремонте, когда специалисты, производящие работы получают доступ непосредственно к лазеру, вся безопасность системы нарушается, и устройство смело можно относить уже к другой, более опасной, группе.

Класс безопасности II (лазеры малой мощности). Лазеры и лазерные системы этого класса должны генерировать видимый лазерный луч, слишком яркий для того, чтобы можно было смотреть на него (пусть даже короткий период времени). Не считается опасным мгновенный взгляд на луч. Если луч лазера этого класса попадает в глаз, то, быстро закрыв глаз, можно избежать любого, даже малейшего повреждения зрения. Мощность лазеров этого класса составляет менее 1 мВт. Как правило, при попадании лазерного луча в глаз человек инстинктивно стремится закрыть глаза, что в случае лазеров класса II защитит от травм. Однако если намеренно продолжать смотреть на лазер, то луч класса безопасности II может вызвать повреждение зрения (обычно временное).

Хочется сказать, что большинство лазерных указок, свободно продаваемых на прилавках детских игрушек относится именно к лазерам этого класса. Так что стоит присматривать за детьми, играющими с такими далеко не безопасными игрушками.

Класс безопасности III (лазеры средней мощности). Лазеры и лазерные системы этого класса могут излучать любые длины волн, но не могут создавать опасное рассеянное отражение (отражение во многих направлениях), если только они не сфокусированы или их действие не наблюдается в течение продолжительного времени в ограниченной области. Эти лазеры и лазерные системы не считаются пожароопасными и не опасны для кожного покрова человека. Мощность лазеров класса III составляет менее 0.5 Вт. Смотреть прямо на луч опасно

Класс безопасности III разделяется на два подкласса: IIIA IIIB. К подклассу IIIA относятся лазеры и лазерные системы, которые при обычных условиях не представляют опасности, если смотреть на них без защиты только мгновенно. Они могут представлять опасность, если смотреть не них через оптические фокусирующие системы. К подклассу IIIB относятся лазеры и лазерные системы, которые могут вызвать травмирование зрения при прямом взгляде на луч. Травму может вызвать и направленное отражение луча, например от зеркала. Как уже говорилось выше, подавляющее большинство лазеров для лазерных принтеров относится именно к этому классу безопасности.

Класс безопасности IV (лазеры большой мощности). Лазеры этого класса создают прямую опасность здоровью человека как при направленном, так и при рассеянном отражении луча. Кроме того, лазеры этого класса могут быть пожароопасными и могут вызывать ожоги кожного покрова человека.

Мощность лазеров каждого класса представлена в итоговой таблице 1.

Кроме обычных требований безопасности при работе и техническом обслуживании оборудования, использующего лазеры, в некоторых странах существуют правительственные (национальные) правила безопасности и нормативы. Эти нормативы предписывают определенную систему предупреждения персонала о возможной опасности, систему знаков и профессионального инструктажа, определенные правила работы и проч. Существуют ли такие нормативы в России автору статьи неизвестно. Что же касается правил безопасной эксплуатации лазерных систем, установленных правительством Соединенных Штатов Америки, то они устанавливают, что учрежденческое или коммерческое оборудование, использующее лазер, должно относится к классу безопасности I для всех видов эксплуатации и технического обслуживания оператором.

Кроме того, такие правила требуют, чтобы представители обслуживающей организации знали о мерах безопасной работы с лазерами. И, как говорится, – в знании наша сила – именно эти знания и должны защитить сервисного инженера при работе. Меры безопасности включают наличие предупреждающих знаков, меры защиты и обучение технике безопасности при работе с лазерами. Такие правила требуют наличия предупреждающих знаков и надписей на самом оборудовании, представляющем определенную опасность. Предупреждающие знаки должны быть продублированы и в технической документации, описывающей процедуры ремонта и настройки лазерных систем.

В иностранных руководствах по работе с лазерными устройствами сервисным инженерам рекомендуется придерживаться следующих правил и положений.

1. Проводить техническое обслуживание оборудования, содержащего лазерную систему должны только специалисты, прошедшие обучение по курсу техники безопасности при работе с лазерами.

2. Ремонт и регулировка лазерной системы должны производиться строго в соответствии с процедурами, приведенными в документации и в руководстве по обслуживанию.

3. При работе сервисный инженер не должен отключать различные блокировки и защиты, предусмотренные конструкцией аппарата.

4. Сервисный инженер при работе не должен пользоваться зеркалами, оптическими приборами и инструментами с отражающей поверхностью.

5. Желательно все работы по ремонту (или их большую часть) осуществлять при выключенном питании аппарата.

6. Никто не должен смотреть прямо в лазерный луч или на предмет, его отражающий.

7. Сервисный инженер не должен допускать выхода луча лазера из ремонтируемого устройства.

8. Сервисный инженер должен быть уверен, что никто не смотрит прямо в лазерный луч.

9. Если представитель обслуживающей организации узнает, что кто-либо мог получить облучение лазером (прямым лучом или отраженным), то он должен незамедлительно проинформировать об этом руководство обслуживающей организации. При этом руководитель организации должен будет составить протокол происшествия, в котором будут отражены все детали подобного ЧП.

В лазерных принтерах, относящихся к классу лазерной безопасности I, но содержащих лазеры класса IIIB, производителями должны соблюдаться определенные правила, которые позволят сервисным службам обеспечить максимально безопасную работу. Вот эти правила (разработанные в США, – а использование их другими странами – дело доброй воли).

1. Мощность лазера должна быть насколько это возможно малой, естественно при соблюдении функциональности системы.

2. Во время работы, т. е. и до и после снятия крышек, дающих доступ к лазерному лучу, должны быть видны соответствующие предупреждающие знаки.

3. Все предупреждающие знаки должны быть продублированы в соответствующих разделах сервисной документации.

4. Процедуры технического обслуживания не должны содержать требования смотреть на лазерный луч.

5. Процедуры технического обслуживания не должны содержать требования выполнить такие действия, в результате которых лазерный луч может выйти за пределы устройства.

6. В документации по техническому обслуживанию должно содержаться следующее предупреждение: «Применение иных процедур управления и регулировки, чем те, которые указаны в данном руководстве, может привести к опасному облучению».

7. Если при выполнении процедур регулировки мощность лазера может быть изменена, лазерная система должна классифицироваться для наихудшего варианта установки регулировок. Например, если лазер в принтере настроили так, что он имеет выходную мощность 0.9 мВт (что соответствует классу II), но с помощью переменных резисторов его мощность можно довести до 2 мВт (что соответствует классу III), то в описании лазерной системы должен быть указан класс безопасности II.

8. На регулировочных элементах, позволяющих изменять мощность лазера, должно быть указано направление увеличения мощности.

9. Снятие блока лазера не должно приводить к прямому выходу луча из блока.

Правда, похоже на то, что этим правилам не соответствует ни один лазерный принтер. Автору статьи ни в одном из принтеров Hewlett Packard, Canon, Хerox не довелось столкнуться с указанными предупреждающими знаками, ссылками в руководстве и обозначениями на регулировочных элементах.

Этикетки с сообщениями об опасности облучения лазером являются одним из методов защиты. На системах, содержащих лазер, должны размещаться знаки, показанные на рис. 2.

Рис. 2

Предупреждающий знак «DANGER» (Опасно) (рис. 2а) красного цвета указывает на то, что лазерный луч может повредить зрение при попадании его в глаз непосредственно, через оптические приборы или при отражении.

Предупреждающий знак «CAUTION» (Предостережение) желтого цвета указывает, что при попадании лазерного луча в глаза немедленное закрывание глаз защитит от повреждения зрения.

Большинство лазерных систем имеет возможность регулировки выходной мощности лазера. При этом регулировочные элементы (обычно переменные резисторы) размещают таким образом, чтобы регулировки можно было проводить без снятия крышек блока лазера. Этим также пытаются достигнуть большей защиты сервисного инженера при проведении работ по техническому обслуживанию.