MSDS; инженер по технике безопасности; химические эксперты;

ГОСТ 12.1.004-85.

6.3 Образование аэрозолей

Лазерный импульс, направленный на твердое тело или жидкость, может образовывать тонкодисперсное вещество, которое хотя и образуется в малом количестве при одном лазерном импульсе, может накапливаться после многих импульсов вплоть до токсических уровней. Например, при действии, одного лазерного импульса с энергией 100 мДж на металлический бериллий высвобождается 10 нг материала. Бериллий, который признан высокотоксичным при этих условиях, токсичен более или менее по сравнению с другими материалами, которые могут быть использованы в экспериментах по ЛИЭС. Следовательно, очевидно, что при постановке и проведении измерений ЛИЭС следует проявлять крайнюю осторожность.

Предельно допустимые концентрации токсичных веществ в воздухе рабочей зоны в зависимости от класса опасности (ГОСТ 12.1.007-76) приведены ниже:

1. Чрезвычайно опасные……………………………......Менее 0

2. Высокоопасные……………………………………….0.1-1.01

3. Умеренно опасные……………………………………1.2-10.0

4. Малоопасные………………………………………….более 10.0

Предельно допустимые концентрации некоторых цветных металлов и их вредных соединений в воздухе рабочей зоны (ГОСТ 12.1.005) приведены в табл.1.

Таблица 6.2 ПДК цветных металлов и их соединений в воздухе рабочей зоны (ГОСТ 12.1.005)

Хотя считается, что воздействие веществ в концентрациях, соответствующих пороговому пределу, не может вызвать серьезного нарушения здоровья, следует стремиться поддерживать концентрации всех загрязняющих воздух веществ максимально низкими. Следовательно, при постановке и проведении измерений ЛИЭС следует проявлять крайнюю осторожность.

6.4 Расчет лазерно-опасных зон

Согласно приложению 1 ГОСТ 12.1.040-83 под лазерно-опасной зоной понимается часть пространства, в пределах которого уровень лазерного излучения превышает предельно допустимый. Для расчета лазерно-опасной зоны в лаборатории необходимо узнать предельно допустимый уровень излучения, т.е. плотность мощности излучения в исследуемой точке помещения, который не вызовет никаких органических изменений у персонала. Предельно допустимые уровни лазерного излучения, яркости света импульсных ламп накачки и газоразрядных трубок устанавливают в соответствии с требованиями «Санитарных норм и правил устройства и эксплуатации лазеров» № 5804-91. Характер ЛОЗ, создаваемой прямым лазерным излучением с равномерным распределением интенсивности представлен на рис. 5.1 , на котором 1 - лазер, 2 - глаз.

Рис. 5.1. Характер лазерно-опасной зоны, создаваемой прямым излучением

Исходные данные для расчета:

­ Длина волны излучения лазера, мкм

­ Энергия в импульсе лазера, мДж

­ Длительность лазерного импульса, нс

­ Начальный диаметр пучка,мм

­ Угол расходимости луча,мрад

Для коллимированных пучков излучения в диапазоне 1400 < 105 нм, представляющих наименьшую опасность для сетчатки глаз, предельно допустимые параметры задаются в терминах энергии и мощности излучения, проходящего через ограничивающую апертуру диаметром м [48]. Учитываем, что у нас импульсный лазер с частотой следования импульсов 10 Гц), поэтому будем определять ПДУ для серий импульсов.

Предельно допустимые уровни при воздействии на глаза серий импульсов излучения в спектральном диапазоне III (1400 < 105 нм) установлены для случаев, когда длительность отдельного импульса в серии не превышает 10 с (у нас 6 нс), а частота следования импульсов превышает 1,7·10-3 Гц (временной интервал между отдельными импульсами меньше 10 минут). В таком случае, значение предельно допустимой энергии серии импульсов излучения длительностью t при воздействии на глаза равно меньшему из двух значений энергий и ,

Значение предельно допустимой энергетической экспозиции серии импульсов коллимированного или рассеянного лазерного излучения определяется как меньшее из двух значений H1 и H2, заданных формулами:

Hпду - предельно допустимое значение энергетической экспозиции лазерного излучения.

Hпду (и) - предельно допустимое значение энергетической экспозиции импульса лазерного излучения длительностью и.

число импульсов в серии;

- параметр, характеризующий нестабильность энергии импульсов в серии. Его значение известно из спецификации нашего лазера: .

Длительность лазерного воздействия выбираем из соображения, что она определяется временем взаимодействия лазерного излучение с исследуемым образцом - 1с. Из таблицы 3.7 [43], при однократном воздействии на глаза коллимированного лазерного излучения в спектральном диапазоне III длительностью воздействия 1 с (ограничивающая апертура м) для спектрального интервала 1400 < 1800 нм и длительности облучения с предельно допустимый уровень равен:

тогда:

Определим второе значение энергии. В этом случае используем значение длительности одиночного импульса. Оно определяется параметрами источника излучения и равно для нашего лазера 6 нс. Тогда предельно допустимы уровень энергии смотрим для диапазона длительности облучения с:

Значение энергии тогда:

где количество импульсов в серии равно:

Подставим в уравнение (6.4):

Сравнивая два значения, получаем:

Среднее значение предельно допустимой энергетической экспозиции одного импульса из серии определяется делением на число импульсов в серии N.

Классификация лазера по степени опасности генерируемого им излучения

Определение класса лазера основано на учете его выходной энергии (мощности) и предельно допустимых уровней при однократном воздействии генерируемого излучения.

По степени опасности генерируемого излучения лазеры подразделяются на четыре класса.

1. К лазерам I класса относят полностью безопасные лазеры, то есть такие лазеры, выходное коллимированное излучение которых не представляет опасности при облучении глаз и кожи.

2. Лазеры II класса - это лазеры, выходное излучение которых представляет опасность при облучении кожи или глаз человека коллимированным пучком; диффузно отраженное излучение безопасно как для кожи, так и для глаз.

3. К лазерам III класса относятся 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. Этот класс распространяется только на лазеры, генерирующие излучение в спектральном диапазоне II.

4. Четвертый (IV) класс включает такие лазеры, диффузно отраженное излучение которых представляет опасность для глаз и кожи на расстоянии 10 см от отражающей поверхности.

Класс опасности лазерного изделия определяется классом используемого в нем лазера.

Энергия, выделившаяся за серию импульсов в течение одной секунды

Для лазера II класса безопасности, работающего в данном диапазоне длин волн в режиме генерации серии импульсов, должно выполняться соотношение

180.6Дж

Из этого следует что лазер, используемый в качестве источника образования плазменной искры для анализа по методу ЛИЭС, относится ко II-му классу безопасности, и следовательно, не требуются какие-либо дополнительные средства защиты для глаз от воздействия лазерного излучения, так как ввиду технологической конструкции прибора исключен прямой контакт непосредственно с коллимированным пучком лазерного излучателя.

6.5 Безопасность при работе с системой ЛИЭС

Разрабатываемый лазерно-искровой эмиссионный спектроанализатор снабжается сигнальными устройствами, работающими с момента начала генерации и до ее окончания. Лазер следует маркировать знаком лазерной опасности в соответствии с ГОСТ 12.1.040-96

Во избежание получения ожогов, запрещается помещать открытые участки кожи на трассе «лазер - исследуемый образец» при непосредственном проведении анализа по методу ЛИЭС (во время лазерной абляции).

Лазерные импульсы, используемые в ЛИЭС, образуют горячую плазму, которая обычно содержит столь малое количество энергии, что не представляет сильного источника воспламенения для большинства горючих материалов. Количество теплоты будет минимальным, исключая лазеры с высокой частотой повторения. Большинство материалов при воздействии этих лазерных импульсов будет иметь видимые повреждения, но они будут в целом минимальны. Очевидно, что в некоторых операциях ЛИЭС не следует использовать при обычных условиях работы. Примером служит дистанционный анализ открытой поверхности в подземных шахтах, в которых могут присутствовать горючие газы (например, метан). Другим примером является запыленная атмосфера. Эти приложения следует оценивать критически, поскольку наличие взрывоопасного вещества может привести к катастрофическим результатам. Установить наличие такой потенциально опасной ситуации может быть не всегда просто. Например, фильтры из ацетилцеллюлозы при облучении лазерным лучом, разрушаются под действием лазерного импульса незначительно. Лазерный импульс испаряет лишь малую часть поверхности фильтра. Однако тот же стать горючим, что даст в результате подобие вспыхнувшей бумаги.

Некоторые исследуемые по методу ЛИЭС образцы могут содержать частицы тяжелых металлов и других опасных для здоровья человека веществ, поэтому после проведения анализа исследуемый образец следует утилизировать согласно тем требованиям, которые изложены в сертификате безопасности материала.

Список используемой литературы

1. Кремерс Д., Радзиемски Л. Лазерно-искровая эмиссионная спектроскопия. М.: Техносфера, 2009. 360 с.(D.A.Cremers, L. J. Radziemski Handbook of laser-Induced breakdown spectroscopy. John Wiley & Sons, Ltd. 2006. 293 p.).

2. Васильев В.П. Аналитическая химия. Т.2 Физико-химические методы анализа. М.: Дрофа, 2003. 384 с.

3. Методы спектрального анализа металлов и сплавов. Киев:Техника, 1988. 215с.

4. Кузяков Ю.Я., Семененко К.А., Зоров Н.Б. Методы спектрального анализа. М.: Изд-во МГУ, 1990. 213 с.

5. Сухов Л.Т. Лазерный спектральный анализ. Новосибирск: Наука, 1990. 143с.

6. Менке Г., Менке Л. Введение в лазерный эмиссионный микроспектральный анализ. М.: Мир, 1968. 250 с.

7. Шмидт В. Мир физика и техники. М.: Техносфера, 2007. 368 с.

8. Фельске А., Хагена В.-Д., Лаква К. Оптический спектральный анализ с лазерным источником света // Успехи физических наук. 1972. Т. 106. Вып. 3. С. 549-562.

9. Зейдель А.Н., Калитеевский Н.И., Липис Л.В., Чайка М.П. Эмиссионный спектральный анализ атомных материалов. Л., М..: Физмат, 1960, 688 с.

10. Букин О.А., Большакова Е.Н., Свириденков Э.А., Сушилов Н.В., Майор А.Ю., Холодкевич О.И. Смещение эмиссионных линий алюминия в лазерной плазме, гененрируемой на поверхности твердой мишени в атмосфере // Письма в ЖТФ. 1997. Т.23. № 23. С. 31-35.

11. Букин О.А., Зинин Ю.А., Свириденков Э.А., Сушилов Н.В., Эдуардов С.Л. Определение макросостава морской воды методом лазерной искровой спектроскопии // Оптика атмосферы и океана. 1992. Т. 5. № 11. С. 1213-1216.

12. Букин О.А., Алексеев А.В., Ильин А.А., Голик С.С., Царев В.И., Бодин Н.С. Использование лазерной искровой спектроскопии с многоимпульсным возбуждением плазмы для мониторинга качества морской воды и состояния фитопланктона // Оптика атмосферы и океана. 2003. Т. 16. № 1. С. 26-32.

13. Gottfried J.L., Harmon R.S., LaPointe A. Progress in LIBS for Landmine Detection // Proc. of SPIE. 2009. V. 7303. P. 73031F-1 - 73031F-11.

14. Bugio L., Cristoforetti G., Legnaioli S., Palleschi V., Pardini L., Savletti A., Tognoni E. Quantitative LIBS analysis of samples from a Le Sueur bronze // Proc. of SPIE. 2006. V. 6162. P. 616206-1 - 616206-7.

15. Andrassy L., Nemet B., Vihar L. Theoretical and practical problems of application of lase-induced plasma emission spectroscopy in geological prospecting // Proc. of SPIE. 1998. V. 3537. P. 343-346.

16. Jandaghi M., Parvin P., Torkamany M.J., Sabbaghzadeh J. Measurement of the composition change in Al5754 alloy during long pulsed Nd:YAG laser welding based on LIBS // Journal of Physics D: Applied Physics. 2009. V. 42. 205301. P.-

17. Ostrowski R., Skrzeczanowski W., Marczak J., Sarzynski A. LIBS identification of pigment from Aula Leopoldina Vault // Proc. of SPIE. 2009. V. 7391. P. 73910Q-1 - 73910Q-12.

18. Liangying Y., Jidong L., Wen C., Ge W., Kai S., Wei F. Analysis of Pulverized Coal by Laser-Induced Breakdown Spectroscopy // Plasma Science & Technology. 2005. V. 7. N 5. P.3041-3044.

19.Справочник конструктора оптико-механических приборов под ред. В. А. Панова. -- Ленинград: Машиностроение, 1980. - 742 с.

20.Тищенко О. Ф., Валединский А. С. Взаимозаменяемость,стандартизация и технические измерения. - М. : Машиностроение, 1977.

21.Бардин А.Н. Сборка и юстировка оптических приборов. М.Высш.шк.,1968. 325 с

22.Оптико-электронные системы экологического мониторинга природной среды: Учеб. пособие для вузов / В. И. Козинцев, М. Л. Белов, В. М. Орлов и др.; под ред. В. Н. Рождествина. - М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002. -528 с.: ил. - (Электроника)

23.Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров N 5804-91 ГОСТ Р 50723-94 «Лазерная безопасность. Общие требования безопасности при разработке и эксплуатации лазерных изделий»

24.Федеральный закон Российской Федерации от 22 июля 2008 г. N 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».

25.ГОСТ 12.1.005-88 «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны».

26.Сажин Ю. Б., Самохин С. В. Методическое пособие по выполнению организационно-экономической части дипломных проектов по разработке и использованию программных продуктов: Учебное пособие. - М.: Издательство МГТУ, 2004.

27.Ипатов М. И., Скворцов Ю. В., Савченко Н. Н. и др. Организационно-экономическая часть дипломных проектов конструкторского профиля: Учебное пособие. - М.: Издательство МГТУ, 1991.

28.Смирнов С. В., Степанов В. В., Лилейкина Г. А. и др. Организационно-экономическая часть дипломных проектов исследовательского профиля: Учебное пособие. - М.: Издательство МГТУ, 1989.

29.Грачева К. А., Колобов А. А. и др. Организационно-экономическая часть дипломных проектов технологического профиля: Учебное пособие. - М.: Издательство МГТУ, 1988.

30.ГОСТ 2.103-68 ЕСКД. Стадии разработки.

31.ГОСТ 15.013-94 Система разработки и постановки продукции на производство. Медицинские изделия

32.Башин М.Л. Планирование НИР и ОКР. - М.: Экономика, 1973.

Размещено на Allbest.ru