что лучше отражает лазерный луч
Пять вариантов работы с лазерным нивелиром на улице при плохой видимости лазерного луча
Ни для кого не секрет, что с каждым годом лазерные уровни да и лазерный инструмент в целом, всё больше и больше проникают в нашу повседневную жизнь, заменяя собой устаревшие приборы, при работе с которыми надо иметь определённые знания и умения.
Для работы с лазерным нивелиром не требуется ни каких определённых навыков и умений, с ним с лёгкостью сможет работать даже самый неподготовленный человек.
Многие счастливые обладатели лазерных нивелиров уже оценили неоспоримые преимущества этих приборов при проведении работ по разметке в помещениях.
Решение проблем с дневным и солнечным светом
Рано или поздно у каждого пользователя лазерного уровня, возникает необходимость провести разметку на улице, это может быть любое строительство на приусадебном участке, в ландшафтном дизайне земельного участка или при строительстве гаража.
И вот в час «Х» Вы включаете прибор на улице в дневное время, и с досадой обнаруживаете, что луча совершенно не видно уже на 5 метрах, при чём абсолютно не важно, дорогие это или дешёвые лазерные уровни. Да увы, солнечный дневной свет самый губительный для лазера этого класса, но есть несколько выходов из данной ситуации, смотрите их ниже.
В этом случае Вам несомненно поможет приёмник лазерного луча! У большинства лазерных нивелиров есть клавиша, которая переводит прибор в специальный пульсирующий режим, при котором линии начинаю гореть тусклее. Именно эта функция позволяет работать с лазерным уровнем на улице при любой степени освещённости.
Приёмники идут в комплекте практически с каждым ротационным лазерным нивелиром, это нивелиры предназначенные для работы на большие расстояния до 1000 метров!
Приёмник лазерного излучения имеет специальный встроенный фотоэлемент, который улавливает лазерный луч и показывает его местоположение визуальным и звуковым сигналом, в тот момент, когда луча человеческим глазом не видно.
Диапазон работы с приёмником у каждого лазерного уровня (имеющего данную функцию) разный, но минимум начинается от 30 метров! Смотрите технические характеристики в обзорах приборов.
Но есть и другие способы помимо непосредственно самого детектора, который позволяет поработать днём на улице с лазерным уровнем. Полноценной альтернативой приёмнику можно назвать не все способы, но есть один действительно очень схожий и доступный вариант. Давайте рассмотрим каждый из методов по подробнее.
Это использовать какой-нибудь предмет с отражающей поверхностью, лучше всего подходит простая металлическая линейка. Если её повернуть под определённым углом, то лазерная линия будет хорошо видна.
2. Второй вариант подходит только тем, у кого приборы имеют дополнительные лазерные точки, к примеру, как у недорогого китайского нивелира KaiTian KT-M451B (на фото точка именно этой модели). Дело в том, что концентрация пучка в точке намного больше, чем в линии, поэтому лазерную точку отчётливо видно днём на улице на расстоянии до 15 метров в одну сторону.
3. Способ подходит всем, с любой моделью нивелира. Как вы наверное уже догадались, это разметка в тёмное время суток, и чем темнее это время, тем дальше будет виден лазерный луч.
Поэтому, если Вы задумались или собрались приобрести лазерный уровень, рекомендую перед покупкой сразу определить для себя, потребуется ли производить какие-либо работы на улице при дневном освещении, исходя из этого рассматривать нивелир с функцией или без функции «работы с приёмником».
4. Самый интересный метод определения местоположения лазерного луча на больших расстояниях. Причём разметку можно делать на гораздо большем расстоянии, чем с приёмником, если таковой режим в вашем нивелире есть.
Да, надо отметить, что этот способ работает абсолютно с каждым лазерным построителем плоскостей, не важно есть у него режим работы с приёмником или нет!
Итак, чтобы произвести разметку на улице, к примеру на 100 метрах нам понадобится простой сотовый телефон с фронтальной камерой, который на сегодняшний день есть практически у каждого.
Далее для обнаружения лазерной линии включаем фронтальную камеру телефона и начинаем сканировать участок, где предположительно проходит линия. При точном попадании лазерного луча на фронтальную камеру, на экране телефона будет видна яркая точка, которая при небольшом смещении телефона вверх или вниз будет угасать.
В тот момент, когда на экране свечение точки будет самым ярким, мы и делаем отметку ровно на против глазка камеры.
Таким образом Вы получаете разметку с минимальной погрешностью, с таким же принципом работы, как и лазерный приёмник.
Для лучшего представления метода, рекомендуем посмотреть следующие видео:
Видео работы с лазерным нивелиром на улице
Приёмники Firecore
Рекомендуемые обзоры и статьи
Обзор лазерного уровня SHIJING 7359 3D Green
Обычное зеркало с алюминиевым покрытием отражает примерно 95% падающего излучения, причём его эффективность сильно зависит от длины волны.
Из всех материалов, показанных на графике, самый высокий коэффициент отражения у алюминия, который отнюдь не является тугоплавким материалом. Если при облучении маломощным излучением зеркало будет нагреваться незначительно, то при попадании мощного излучения материал зеркального покрытия быстро придёт в негодность, что приведёт к ухудшению его отражающих свойств и дальнейшему лавинообразному нагреву и разрушению.
При длине волны менее 200 нм эффективность зеркал резко падает, т.е. от ультрафиолетового или рентгеновского излучения (лазер на свободных электронах) такая защита не будет работать вообще.
Существуют экспериментальные искусственные материалы со 100%-ным отражением, но они работают только для определённой длины волны. Также зеркала могут покрываться специальными многослойными покрытиями, увеличивающими их отражающие способности до 99.999%. Но и этот метод работает только для одной длины волны, причём падающей под определённым углом.
Выход из контейнера сразу подвергнет зеркальную поверхность воздействию окружающей среды – атмосферы и теплового воздействия. Если зеркальная поверхность не будет покрыта защитной плёнкой, то это сразу приведёт к ухудшению её отражающих свойств, а если её покрыть защитным напылением, то оно само будет ухудшать отражающие свойства поверхности.
В какой-то степени поможет способ «размазывания» тепловой энергии лазерного луча по корпусу путем обеспечения вращательного движения летательного аппарата (ЛА), вокруг собственной продольной оси. Но этот способ подходит лишь для боеприпасов и в ограниченной степени для беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), в меньшей степени он будет эффективен при облучении лазером в переднюю часть корпуса.
На некоторые типах защищаемых объектов, например, на планирующих авиабомбах, крылатых ракетах (КР), или противотанковых управляемых ракетах (ПТУР), атакующих цель при пролёте сверху, такой способ также применить не удастся. Невращающимися, по большей части, являются миномётные мины. Сложно собрать данные по всем невращающимся ЛА, но уверен, что их очень много.
В любом случае, вращение ЛА лишь незначительно снизит влияние лазерного излучения на цель, т.к. тепло, передаваемое мощным лазерным излучением корпусу будет передаваться на внутренние конструкции и далее по всем компонентам летательного аппарата.
Применение дымов и аэрозолей в качестве мер по противодействию лазерному оружию также имеет ограниченные возможности. Как уже говорилось в статьях серии, применение лазеров против наземной бронированной техники или кораблей возможно только при использовании против средств наблюдения, к защите которых мы ещё вернёмся. Прожечь корпус БМП/танка или надводного корабля лазерным лучом в обозримой перспективе нереально.
Разумеется, невозможно применить дымовую или аэрозольную защиту против ЛА. Из-за высокой скорости ЛА дым или аэрозоль всегда будут сдуваться назад встречным напором воздуха, у вертолётов их будет сдувать воздушный поток от винта.
— на вооружении будет стоять большая номенклатура лазеров различных производителей, работающих на разных длинах волн;
— фильтр, предназначенный для поглощения или отражения определённой длины волны, при воздействии мощного излучения скорее всего выйдет из строя, что приведёт либо к попаданию лазерного излучения на чувствительные элементы, либо выходу из строя самой оптики (помутнение, искажение изображения);
— некоторые лазеры, в частности, лазер на свободных электронах, могут изменять рабочую длину волны в широком диапазоне.
Если на крупных носителях установка защитных экранов и дублирующих средств оптической и тепловизионной разведки вполне реализуема, то на высокоточном оружии, особенно компактных размеров, это сделать гораздо сложнее. Во-первых, существенно ужесточаются массогабаритные требования к защите, во-вторых, воздействие лазерного излучения высокой мощности даже при закрытой заслонке, может вызвать, перегрев компонент оптической системы из-за плотной компоновки, что приведёт к частичному или полному нарушению её работы.
Абляционная защита (от латинского ablatio – отнятие, унос массы) основана на уносе вещества с поверхности защищаемого объекта потоком горячего газа и/или на перестройке пограничного слоя, что в совокупности значительно уменьшает теплопередачу к защищаемой поверхности. Иными словами, поступающая энергия тратится на нагрев, расплав, и испарение защищающего материала.
В настоящий момент абляционная защита активно используется в спускаемых модулях космических аппаратов (КА) и в соплах реактивных двигателей. Наибольшее применение получили обугливающиеся пластмассы на основе фенольных, кремнийорганических и других синтетических смол, содержащих в качестве наполнителей углерод (в том числе графит), двуокись кремния (кремнезем, кварц), найлон.
Абляционная защита – одноразовая, тяжелая и объёмная, поэтому использовать её на летательных аппаратах многоразового использования (читай не всех пилотируемых, и большей части беспилотных ЛА) нет смысла. Единственное её применение – это на управляемых и неуправляемых снарядах. И здесь основной вопрос в том, какой толщины должна быть защита для лазера мощностью, например, 100 кВт, 300 кВт и т.д.
Под вопросом находятся неуправляемые боеприпасы, поскольку неравномерное разрушение абляционной защиты от лазерного излучения может изменить внешнюю баллистику, вследствие чего боеприпас отклонится от цели. Если абляционная защита уже где-то применяется, например, в гиперзвуковых боеприпасах, то придётся наращивать её толщину.
Другой способ защиты – конструктивное покрытие или исполнение корпуса несколькими защитными слоями из тугоплавких материалов, устойчивых к внешним воздействиям.
Если проводить аналогию с космическими аппаратами, то можно рассмотреть тепловую защиту многоразового КА «Буран». На участках, где температура поверхности составляет 371 – 1260 градусов Цельсия, применялось покрытие, состоящее из аморфного кварцевого волокна 99,7 %-ной чистоты, к которому добавляется связующее – коллоидная двуокись кремния. Покрытие изготавливается в виде плиток двух типоразмеров толщиной от 5 до 64 мм.
На внешнюю поверхность плиток наносится боросиликатное стекло, содержащее специальный пигмент (белое покрытие на основе окиси кремния и блестящей окиси алюминия), для получения малого коэффициента поглощения солнечной радиации и высокого коэффициента излучения. На носовом обтекателе и носках крыла аппарата, где температуры превышают 1260 градусов, применялась абляционная защита.
Необходимо учитывать, что при длительной эксплуатации может быть нарушена защита плиток от влаги, что приведёт к утрате теплозащитой своих свойств, поэтому она не может напрямую быть использована в качестве противолазерной защиты на многоразовых ЛА.
В настоящий момент разрабатывается перспективная абляционная теплозащита с минимальным износом поверхности, обеспечивающая защиту летательных аппаратов от температуры до 3000 градусов.
Группа учёных из Института Ройса при Университете Манчестера (Великобритания) и Центрального южного университета (Китай) разработала новый материал с улучшенными характеристиками, который без структурных изменений выдерживает температуру до 3000°C. Это керамическое покрытие Zr0.8Ti0.2C0.74B0.26, которое накладывается на матрицу углерод-углеродного композита. По своим характеристикам новое покрытие значительно превосходит самую лучшую высокотемпературную керамику.
Химическая структура термостойкой керамики сама по себе выполняет роль защитного механизма. При температуре 2000°C материалы Zr0.8Ti0.2C0.74B0.26 и SiC окисляются и превращаются в Zr0.80T0.20O2, B2O3 и SiO2, соответственно. Zr0.80Ti0.20O2 частично расплавляется и формирует относительно плотный слой, а оксиды с низкой температурой плавления SiO2 и B2O3 испаряются. При более высокой температуре 2500°C кристаллы Zr0.80Ti0.20O2 сплавляются в более крупные образования. При температуре 3000°C формируется почти абсолютно плотный внешний слой, в основном состоящий из Zr0.80Ti0.20O2, титаната циркония и SiO2.
В мире ведутся разработки и специальных покрытий, предназначенных для защиты от лазерного излучения.
Представитель Народно-освободительной армии Китая еще в 2014 году заявлял, что американские лазеры не представляют особой опасности для китайской военной техники, обшитой специальным защитным слоем. Остаются только вопросы, от лазеров какой мощности, защищает это покрытие, и какую имеет толщину и массу.
Наибольший интерес представляет покрытие, разработанное американскими исследователями из Национального института стандартов и технологий и университета Канзаса – аэрозольный состав на основе смеси углеродных нанотрубок и специальной керамики, способный эффективно поглощать свет лазеров. Нанотрубки нового материала однородно поглощают свет и передают тепло в близлежащие области, снижая температуру в точке контакта с лучом лазера. Керамические высокотемпературные соединения обеспечивают защитному покрытию высокую механическую прочность и стойкость по отношению к разрушениям от высокой температуры.
В процессе испытаний тонкий слой материала нанесли на поверхность меди и после высыхания сфокусировали на поверхности материала луч длинноволнового инфракрасного лазера, лазера, который используется для резки металла и других твердых материалов.
Анализ собранных данных показал, что покрытие успешно поглотило 97.5 процентов энергии луча лазера и без разрушения выдержало уровень энергии в 15 кВт на квадратный сантиметр поверхности.
По данному покрытию возникает вопрос: на испытаниях защитное покрытие было нанесено на медную поверхность, которая сама по себе является одной из самых сложных материалов для обработки лазером, из-за её высокой теплопроводности, неясно как оно поведёт себя такое защитное покрытие с другими материалами. Также возникают вопросы о её максимальной температурной стойкости, стойкости к вибрационно-ударным нагрузкам, воздействию атмосферных условий и ультрафиолета (солнце). Не указано время, в течении которого проводилось облучение.
Ещё один интересный момент: если двигатели ЛА также будут покрыты веществом с высокой теплопроводностью, то от них равномерно будет нагрет весь корпус, что максимально демаскирует ЛА в тепловом спектре.
В любом случае, характеристики вышеуказанной аэрозольной защиты будут находиться в прямой зависимости с размерами защищаемого объекта. Чем больше защищаемый объект и площадь покрытия, тем больше энергии может быть рассеяно по площади и отдано в виде теплового излучения и охлаждения набегающим потоком воздуха. Чем меньше защищаемый объект, тем толще придётся делать защиту, т.к. малая площадь не позволит отвести достаточно тепла и будут перегреты внутренние конструктивные элементы.
Применение защиты от лазерного излучения, неважно абляционной или конструктивной теплоизолирующей, может переломить тенденцию к уменьшению размеров управляемых боеприпасов, существенно уменьшить эффективность как управляемых, так и не управляемых боеприпасов.
Все несущие поверхности и органы управления – крылья, стабилизаторы, рули, придётся делать из дорогих и сложно обрабатываемых тугоплавких материалов.
Отдельно возникает вопрос по защите радиолокационных средств обнаружения. На экспериментальном космическом аппарате «БОР-5» испытывалась радиопрозрачная теплозащита – стеклопластик с кремнеземным наполнителем, но её теплозащитные и массогабаритные характеристики мне найти не удалось.
Пока неясно, может ли в результате облучения мощным лазерным излучением обтекателя радиолокационных средств разведки, пусть и с защитой от теплового излучения, возникнуть высокотемпературное плазменное образование, препятствующее прохождению радиоволн, вследствие чего цель может быть потеряна.
Внедрение противолазерной защиты неизбежно приведёт к росту стоимости и массогабаритных характеристик управляемых и неуправляемых боеприпасов, а также пилотируемых и беспилотных летательных аппаратов.
В заключение можно упомянуть об одном из разрабатывающихся способов активного противодействия лазерной атаке. Компания Adsys Controls, расположенная в Калифорнии, разрабатывает защитную систему Helios, которая должна сбивать наведение лазера противника.
При наведении боевого лазера противника на защищаемый аппарат Helios определяет его параметры: мощность, длину волны, частоту импульсов, направление и дальность до источника. В дальнейшем Helios мешает лазерному лучу противника фокусироваться на цели, предположительно путём наведения встречного низкоэнергетического лазерного луча, который сбивает с толку систему наведения противника. Детальные характеристики системы Helios, стадия её разработки и её практическая работоспособность пока неизвестны.
Лазерная безопасность наглядно, или почему не стоит смотреть в лазерный луч
Сегодняшняя статья будет несколько занудной, поскольку поднимает те вопросы, которые обычно никто обсуждать не любит. И речь в ней пойдет об основных, наиболее важных вопросов связанных с ТБ по работе с лазерами. Я постараюсь рассказать об этой неприятной, но очень важной теме с минимумом нудных букв и цифр, которые так любят приводить в разных «справочниках по правилам безопасной эксплуатации», разобрав основные вопросы с помощью наглядных и доступных примеров в духе «что будет, если». Какую опасность таит в себе лазер, все ли лазеры одинаково опасны? Будем разбираться.
ВНИМАНИЕ: Данная статья может содержать ошибки и неточности, так как я не специалист в медицинских вопросах.
Как известно, основное свойство лазера – это очень высокая направленность и монохроматичность излучения, значительная мощность светового потока сконцентрирована в очень тонком пучке. В свою очередь каждый из нас снабжен очень чувствительным аппаратом для восприятия света – нашими глазами. Глаза, напротив, спроектированы так, чтобы использовать самые малые уровни интенсивности света для обеспечения их хозяина необходимой зрительной информацией. Уже становится понятно, что сочетание высококонцентрированного и мощного светового пучка с чувствительным зрительным органом уже слабосовместимо, соответственно такой пучок будет представлять опасность. Это, в общем-то, очевидно, если на Солнце нельзя смотреть дольше нескольких секунд, то в луч мощного лазера, который прожигает дырки в бумаге – и подавно. Но не всё так просто. Опасность лазерного излучения сильно зависит от его характера (импульсное или непрерывное), мощности, длины волны. Также очень многие установки основанные на газовых или твердотельных\жидкостных с ламповой накачкой лазерах содержат цепи и элементы, находящиеся под высоким напряжением – трансформаторы, радиолампы, коммутационные разрядники и тиратроны, мощные конденсаторы, которые являются источником электрической опасности. Но на них я заострять внимание не буду, об электробезопасности написана масса литературы и это набившая оскомину тема среди тесластроителей. Здесь я ограничусь лишь рассмотрением опасности только оптической – которую несет непосредственно лазерное излучение.
При варьировании параметров лазера будут также варьироваться механизмы повреждения глаза, которые детально описаны в специализированной литературе. Эффекты, производимые лазерным излучением, безотносительно его мощности описаны на картинке:
Эти данные не стоит принимать за истину в последней инстанции, это лишь версия одной из книг. Описанные эффекты могут комбинироваться в любых соотношениях, в зависимости от остальных параметров – мощности и длины волны. Строго говоря импульсный режим работы лазера можно разделить ещё на два – импульсный режим свободной генерации и импульсный режим с модулированной добротностью. Во втором случае лазер переводится в т.н. «режим гигантского импульса», когда вся накопленная при накачке энергия из рабочей среды выбрасывается коротким (единицы-десятки наносекунд) импульсом. Мощность в импульсе при этом достигает многих десятков и сотен мегаватт при скромных субджоульных энергиях. При воздействии «гигантского импульса» повреждения имеют в первую очередь взрывной механизм, так как образовавшееся при поглощении тепло не может отвестись никуда за столь короткое время. При действии импульса свободной генерации повреждения идут больше по термическому механизму, поскольку тепло частично успевает отводиться и распределиться в толще поглощающего слоя, так как импульс имеет меньшую пиковую мощность из-за сравнительно большой длительности (миллисекунды).
Особенно характерна роль длины волны, поскольку прозрачность глазных сред неодинакова для разных длин волн. В качестве отступления от темы отмечу, что для рентгеновского или гамма-излучения принято считать, что биологический эффект не зависит от длины волны, меняется только проникающая способность. И в целом в профильной литературе на вопросах защиты от рентгеновского излучения задерживаются лишь на нескольких страницах, тогда как вопросам, связанным с безопасностью при работе с лазерным излучением могут посвящать целые разделы. Но вернемся к зависимости эффектов от длины волны. Тут обратимся к ещё одной таблице из той же книжки. В ней описаны механизмы повреждения в зависимости от длины волны, опять же безотносительно мощности.
Понятно, что наиболее очевидной будет опасность излучения видимого диапазона, так как именно оно достигает сетчатки и воспринимается ей. Но если это очевидно – это не значит что наиболее опасно. В том-то и дело, что луч видимого диапазона можно заметить, да и мигательный рефлекс глаза в этом случае работает безотказно, в ряде случаев он может сильно уменьшить повреждения. Тогда как луч из ближнего инфракрасного диапазона уже заметить нельзя, но он тоже достигнет сетчатки и мигательного рефлекса нет. Именно сетчатка является наиболее чувствительной деталью глаза к повреждениям, и что самое печальное – неспособной к регенерации.
Таким образом, если известны режим излучения и длина волны, остается последний, по сути, решающий фактор – это мощность излучения. Именно она решает, сгорят у Вас глаза под лучом полностью, частично или не сгорят совсем. В зависимости от длины волны меняется лишь величина этой мощности, если луч непрерывный, или энергии импульса, если луч импульсный.
Именно по мощности излучения было принято разделение лазеров на существующие сейчас классы опасности. Рассмотрим их подробнее, заглянув на сайт Sam’s Laser FAQ. Для удобства приводится русский перевод с английского, выполненный модератором форума laserforum.ru Gall’ом. А кто найдет ошибку на картинке – тот молодец.
Итак, классы опасности.
• Лазерные изделия класса I
Нет известных биологических угроз. Излучение закрыто от любого возможного рассматривания человеком, а лазерная система имеет блокировки, не позволяющие включить лазер в открытом состоянии. (Большие лазерные принтеры, такие как DEC LPS-40, работают на гелий-неоновых лазерах в 10 мВт, являющихся лазерами класса IIIb, но принтер имеет блокировки для исключения любого соприкосновения с открытым лазерным пучком, поэтому устройство не представляет биологической опасности, хотя собственно лазер относится к классу IIIb. Это же относится и к проигрывателям CD/DVD/Blu-ray и маленьким лазерным принтерам, так как они являются лазерными изделиями класса I).
• Лазерные изделия класса II
Выходная мощность до 1 мВт. Такие лазеры не считаются оптически опасными устройствами, так как рефлексы глаз предупреждают любое происходящее повреждение. (Например, когда в глаз попадает яркий свет, веко автоматически моргает или человек поворачивает голову так, чтобы яркий свет пропал. Это называется рефлекторным действием или временем реакции. Лазеры класса II не создают повреждений глаза за такое время. Также никто не захочет смотреть на него в течение более продолжительного времени.) На лазерном оборудовании должны быть размещены предупреждающие знаки (желтые). Нет известных опасностей воздействия на кожу и нет пожарной опасности.
• Лазерные изделия класса IIIa
Выходная мощность от 1 мВт до 5 мВт. Такие лазеры могут приводить к частичной слепоте при определенных условиях и к другим повреждениям глаз. Изделия, содержащие лазер класса IIIb, должны иметь индикатор лазерного излучения, показывающий, когда лазер работает. Они также должны иметь знак «Danger» («опасность») и знак, показывающий выходное отверстие лазера, закрепленные на лазере и/или оборудовании. СЛЕДУЕТ установить выключатель питания в виде замка с ключом, чтобы предотвратить несанкционированное использование. Нет известных опасностей для кожи и пожарной опасности.
• Лазерные изделия класса IIIb
Выходная мощность от 5 мВт до 500 мВт. Такие лазеры считаются определенно угрозой для зрения, особенно на больших мощностях, которые ПРИВЕДУТ к повреждению глаз. Такие лазеры ОБЯЗАНЫ иметь замок с ключом против несанкционированного использования, индикатор наличия лазерного излучения, задержку включения от 3 до 5 секунд после подачи питания, чтобы оператор мог успеть уйти с пути луча, и механический затвор, позволяющий перекрывать луч во время использования. Кожа может быть обожжена на больших уровнях выходной мощности, а кратковременное направление на некоторые материалы может приводить к возгоранию. (Я видел аргоновый лазер на 250 мВт, воспламеняющий кусок красной бумаги менее чем за 2 секунды воздействия!) Красный знак «DANGER» («ОПАСНОСТЬ») и знак выходного отверстия ОБЯЗАНЫ быть размещены на лазере.
• Лазерные изделия класса IV
Выходная мощность >500 мВт. Такие лазеры МОГУТ повредить и ПОВРЕДЯТ глаза. Мощности уровня IV-го класса МОГУТ зажечь и ЗАЖГУТ горючие материалы при попадании, в том числе обожгут кожу и прожгут одежду. Такие лазерные изделия ОБЯЗАНЫ иметь:
Замок с ключом для предотвращения несанкционированного использования, блокировки для предотвращения использования системы со снятыми крышками, индикаторы наличия излучения, показывающие, что лазер работает, механические затворы для блокировки луча и красные знаки «DANGER» («ОПАСНОСТЬ») и знаки выходного отверстия, закрепленные на лазере.
Отраженный луч должен считаться таким же опасным, как первоначальный луч. (И снова, я видел 1000-ваттный лазер на CO2, прожигающий дыру в стали, так что представьте, что он сделает с вашим глазом!)
Примечание: да, мои лазеры в основном относятся к 4ому классу опасности, и не содержат многих аппаратных мер защиты, поскольку с ними имею дело только я. Поэтому попрошу воздержаться в комментариях от вопросов, почему нет замка-выключателя или крышек с блокировками на моих лазерах. Указанные требования относятся в первую очередь к коммерчески выпускаемым установкам.
Более крупным планом:
И в разных плоскостях:
Из текста предоставленных мне документов стало известно, что курс лечения длился 10 дней, по ходу которого решался вопрос об операции, в случае отслоения сетчатки. В качестве оперативного вмешательства по устранению возможной отслойки и закрытия разрыва предлагалась пневморетинопексия (ПРП). Консервативное лечение было направлено на рассасывание отека и предотвращение воспалительного процесса. По ходу наблюдения делалось также несколько фотографий глазного дна, а по окончанию курса было решено, что операция не понадобится, так как разрыв самостоятельно закрылся и зарос рубцовой тканью.
Фотографии глазного дна размещены в хронологическом порядке.
В кучке этих же документов лежала ещё одна распечатка оптической когерентной томографии после окончания лечения.
Как можно видеть, канал пробоя исчез, а края того места, которое было центральной ямкой приняли более сглаженные формы. На момент травмы острота зрения по табл. Сивцева составляла 0%, после окончания лечения было достигнуто улучшение до 30%. На мой вопрос, как это воспринимается субъективно, мне показали ещё одну картинку, на которой наглядно показано, что такое «центральная скотома». Это слепое пятно, из которого просто выпадает часть изображения. Мозг же способен «закрасить» его под цвет окружающего фона, но никаких деталей изображения видно не будет, так как нечем их видеть – светочувствительные клетки в этом месте уничтожены. Для данной статьи картинка взята из гугла. Также мне объяснили, что при наличии второго здорового глаза это слепое пятно не влияет на качество жизни.
Позже, мне удалось раскопать ещё одну таблицу со сравнительными клиническими данными, где рассматриваются исходы лазерных травм в зависимости от типа лазера и режима его работы. Как можно видеть, наиболее неблагоприятные исходы – в случае травм от лазеров, работавших в режиме модулированной добротности, так как повреждение сетчатки шло по взрывному механизму, тогда как лазерный импульс в режиме свободной генерации приводит только к термическому ожогу, который до некоторых пределов обратим, не смотря на гораздо большую энергию излучения. Строго говоря, локализация повреждения играет бОльшую роль, нежели параметры лазера, повреждение центральной ямки во всех случаях необратимо.
Вот ещё пример фотографии глазного дна с лазерным ожогом сетчатки, вызванным импульсом лазера на красителях. Лазеры на красителях сопоставимы с импульсными лазерами с модуляцией добротности по длительности импульса и энергии.
А теперь давайте посмотрим, как это происходит в динамике. Yun Sothory провел эксперимент «что будет если посмотреть в лазер», использовав в качестве подопытной жертвы дешевую веб-камеру, а в качестве лазера – самодельный лазер на растворе красителя, который накачивался самодельным азотным лазером. Результат на видео. И это при том, что у неё совершенно неживая и дубовая кремниевая «сетчатка». Что будет с глазами вполне очевидно.
Вот ещё один пример пострадавшей матрицы фотоаппарата — на 1:06 появляется линия выжженых пикселей вверху во время сценического лазерного шоу. Кстати, безопасность лазерных шоу это отдельная очень холиварная тема, о которую было сломано очень много копий в СНГ и на западе. Мощность лазерного излучателя до оптической системы разбивки и развертки луча порой достигает десятков Ватт.
Разберем теперь вопрос, а все ли лазеры одинаково опасны?
Можно однозначно сделать вывод, что наиболее опасными являются лазеры, работающие в импульсном режиме с малой длительностью импульса видимого и ближнего ИК-диапазона, особенно последние. И это действительно так. Однако, правила которые обычно пишутся занудным тоном для малоподговтоленных людей, заявляют что опасны все без исключения лазеры и любой лазер нужно жестко огораживать, запихивать под землю и никого к нему не подпускать. Тут нужны некоторые оговорки, поскольку все должно быть в пределах разумного. Не все лазеры одинаково опасны. Есть те, которые более опасны, есть те, которые менее опасны. Дальше следует моё жёсткое ИМХО, которое не претендует на истинность. А именно, оно состоит в том, что с любым лазером любой длины волны, кроме ближнего ИК-диапазона можно работать без средств защиты, если он работает в непрерывном или квазинепрерывном режиме, его средняя мощность не превышает 10-20 миллиВатт, и если не пялиться в луч. А если хочется пялиться, если есть риск попадания луча в глаза, например при визуальной настройке оптических систем, то абсолютный верхний предел мощности – 0.5-1 мВт, как написано в описании 2 класса опасности. Можно удовлетворить свое любопытство заглянув на 1-2 секунды в луч маленького гелий-неонового или диодного лазера мощностью 1 мВт и понять что это крайне неприятно, сравнимо с взглядом на Солнце. Но это мой личный опыт. Я бы все же рекомендовал никогда не пренебрегать средствами защиты глаз во всех случаях обращения с лазерами. Особняком среди мощных лазеров 4го класса стоят, опять же, лазеры на парах меди, так как из-за очень широкого пучка, энергетическая плотность у них маленькая. Так, к примеру, для моего лазера мощностью 5 Вт, плотность мощности в пучке составляет 16 мВт\мм2. Если предположить случайное попадания такого луча в глаз, то повреждения будут сравнимы с таковыми от вполне рядовой лазерной указки на 100 мВт, при условии что диаметр зрачка на этот момент будет порядка 3 мм. Но это лишь мои предположения, никому не советую проверять на практике. Средства защиты глаз при работе с таким лазером совершенно необходимы.
Если снова обратиться к таблице зависимости повреждений от длины волны, показанной в начале статьи, то может создаться впечатление, что для лазеров с излучением вне видимого и ближнего ИК-диапазонов защита не нужна, так как излучение не достигнет сетчатки, поскольку глазные среды непрозрачны на длинах волн короче 400 нм и длиннее 3 мкм. Отчасти это правильно. Действительно, сетчатка не пострадает, так как излучение с длиной волны больше 3 мкм поглощается слезной пленкой, и при небольших мощностях\энергиях это не опасно. Именно поэтому маломощные лазерные источники вроде лазерных дальномеров как раз переводят на длину волны порядка 3 мкм (эрбиевые лазеры). С другой стороны, есть серьезный риск сжечь роговицу, если мощность будет достаточной. При воздействии УФ излучения большой мощности повреждения идут в основном по фотохимическому механизму, а в случае дальнего ИК – по термическому. Но мощность нужна большая, на порядки бОльшая чем для лазеров видимого диапазона. Фигурально выражаясь, лазеры можно сравнивать с разными видами змей, среди которых есть ядовитые, убивающие одним своим кратким укусом, и удавы, убивающие с помощью большой и грубой силы долго и нудно, пока жертва не задохнется. Лазеры из невидимых УФ и дальних ИК-диапазонов можно сравнить именно с удавами, так как их мощность и есть та самая «грубая сила», особенно это касается СО2-лазеров излучающих сотни и тысячи Вт на длине волны 10.6 мкм. Вот пример ожога роговицы излучением СО2 лазера.
С вопросом «кто виноват» разобрались, теперь переходим к вопросу «что делать». Или, какие меры защиты стоит выбирать при работе с лазерным излучением. Основной мерой защитой от лазерного излучения является в первую очередь ограждение пути движения луча, ограничение его распространения поглотителями в конце оптического пути. Если ограждение организовать невозможно – то обязательно нужны защитные очки для глаз. Лучше когда обе меры защиты дополняют друг друга. Тем не менее, универсальных защитных очков не существует, кроме, разве что, таких. Посему прежде чем выбирать очки нужно точно знать, с какими лазерами предстоит иметь дело.
Все защитные очки проектируются для защиты от конкретных длин волн излучаемых лазерами, и для хороших очков всегда нормируется оптическая плотность на каждой длине волны. Оптическая плотность это коэффициент ослабления очков, в англоязычных стандартах он называется OD-X, где Х – цифра обозначающее количество порядков ослабления. Так, например, OD-6 означает, что очки ослабляют излучение на 6 порядков, т.е. в 1000000 раз на данной длине волны. Ослабление в 1000 раз будет обозначаться как OD-3 итд. Хорошие очки всегда имеют инструкцию к ним, в которой написано от каких длин волн излучения они защищают, и какие OD для каждой длины волны. Также, хорошие очки всегда имеют закрытую конструкцию и плотно прилегают к лицу, чтобы блики от излучения не могли пройти под очками, минуя фильтры. Вот примеры действительно ХОРОШИХ очков. Например, советские ЗНД-4-72—СЗС22—ОС23—1, которыми пользуюсь я. Это пример попытки сделать более-менее универсальные очки, рассчитанные на работу с распространенными типами лазеров. Для этого они имеют два вида светофильтров. Очки сделаны из мягкой резины, хорошо прилегающей к лицу, и имеют инструкцию.
Синие светофильтры предназначены для защиты от лазеров, работающих на длине волны 0.69 мкм и 1.06 мкм (рубиновый и неодимовый лазеры). На этих длинах волн гарантируется плотность OD-6. Эти же фильтры дают защиту от излучения в диапазоне длин волн 630-680 нм (гелий-неоновый, криптоновый лазеры) и в диапазоне 1.2-1.4 мкм, для них заявлено OD-3. Оранжевые фильтры дают защиту от длин волн в диапазоне от 400 до 530 нм (синие и зелёные лазеры) с OD-6 и также в диапазоне 1.2-1.4 мкм с OD-3. Сами по себе оранжевые фильтры не могут дать никакой защиты от излучения красных лазеров – для них нужны синие фильтры. Для удобства синие фильтры сделаны откидывающимися.
Такие очки я всегда использую при работе со всеми своими мощными лазерами, и они могут гарантировать защиту, при условии соблюдения инструкции. К сожалению, они имеют брешь для жёлтых лазеров, т.е. не дают гарантированной инструкцией защиты и ввиду этого полной универсальностью не обладают. У этих очков есть в продаже современный аналог, но он менее универсален, так как не имеет оранжевых фильтров.
Вот ещё один пример ХОРОШИХ очков иностранного производства. Они имеют сплошное прямоугольное стекло, не затрудняющее обзор, и прямо на корпусе очков отлит текст с параметрами по длинам волн и OD на них.
Теперь глянем не примеры ПЛОХИХ очков, которые я КАТЕГОРИЧЕСКИ не рекомендую. Это весь тот пластиковый китайский шлак, продаваемый на алиэкспрессе за 1-2-10 долларов. Эти очки не имеют ни полного прилегания к лицу, ни инструкций с заявленной оптической плотностью на разных длинах волн, ни сертификатов, ничего. И сделаны они из довольно нежного пластика. Готовы ли Вы доверить сохранность своих глаз какому-то безымянному китайцу, работающему за тарелку риса? Я не готов. Не покупайте китайский шлак, показанный ниже.
Единственное исключение – СО2 лазеры. Их излучение, вообще говоря, «тепловое» — длина волны слишком большая, и не проходит даже через простое прозрачное стекло и через простой прозрачный пластик. Т.е. показанные выше ХОРОШИЕ очки пригодны и для защиты от СО2 лазеров. Показанные здесь ПЛОХИЕ очки тоже обеспечат достаточную защиту от рассеянного излучения СО2 лазера, но не более того. Я бы все же рекомендовал стеклянные, так как прямой луч такого лазера просто прожжет пластик.
Отдельно я бы хотел остановиться на мерах безопасности, к которым прибегают производители лазерных технологических установок. В принципе, в случае если на нашем лазерном станке стоит СО2 лазер, то защита, полностью закрывающая поле обработки не обязательна при небольших уровнях мощности, типа до 50 Вт. А так достаточно ограждения из обыкновенного стекла или пластика. В принципе даже на лазерных станках с СО2 лазером мощностью на много киловатт не всегда можно встретить ограждение от рассеянного излучения, так как оно не представляет большой опасности, так как это излучение тепловое и воспринимается просто как поток тепла, когда Вы смотрите на открытую спираль электроплитки или ИК-обогревателя. Чувствуется дискомфорт – можно и отойти подальше. Отсутствие защиты на станках с СО2 лазерами вполне допустимо. Но оно категорически запрещено на установках с получающими большое распространение волоконными лазерами! Волоконный лазер работает на длине волны порядка 1 мкм, которое, как говорилось выше, легко достигает сетчатки, на уровнях мощности уже в единицы Вт рассеянное излучение очень опасно для глаз, и для таких лазерных установок ограждение рабочего поля с блокировкой ОБЯЗАТЕЛЬНО. Вот пример, где это сделано правильно. Все рабочее поле этих станков для резки закрыто стеклом, которое не пропускает рассеянное излучение.
Лазерные маркировщики, граверы также должны иметь обязательно закрытое поле, так как это тоже или волоконные лазеры, или неодимовые лазеры, работающие в режиме модуляции добротности, очень опасные для глаз. Пример, как это должно быть правильно.
А теперь, наглядная картинка как китайцы относятся к нашему здоровью. За такое исполнение лазерного гравера нужно бить по голове палкой, выписывать многомиллионный штраф и лишать права производить эти станки. Ведь покупатель, увидев такой станок без защиты рабочего поля, решит что она и не нужна, раз производитель её не установил. При работе все рассеянное и отраженное излучение, особенно во время гравировки по металлу будет лететь ему прямо в глаза. Если конечно он не надел очки. А я не уверен, что он их наденет. И если он при работе с таким станком получит повреждение сетчатки – то будет иметь полное право подавать иск в суд на производителя и запросто выиграет его, слупив большую сумму денег.
Так что, не покупайте китайский шлак, пользуйтесь правильными средствами защиты и не смотрите в луч оставшимся глазом!
При написании статьи были использованы материалы из следующих источников, помимо бездонных глубин интернетов: