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    激光安全等級綜述

    FDA/CDRH要求

           器械和放射健康中心 (CDRH) 是美國聯邦食品和藥物管理局 (FDA) 下屬的一個監管局。國會授權 CDRH激光產品的性能安全進行標準化管理。所有在1976年8月2日之后生產并進入市場的激光產品都必須符合法規規定。
           該法規被稱為聯邦激光產品性能標準 (FLPPS),被標識為21CFR分章第 1040.10(通用要求)和1040.11(特殊要求)部分。FLPPS將激光分為四大危害等級,具體取決于激光輻射造成生物體損傷的可能性和危害后果。
           I類激光產品
          指激光產品在操作過程中,任何時候人類接觸激光輻射水平不超過21 CFR Subchapter J Part 1040.10表I中規定發射限制。I類級別的激光輻射不被認為是危險的。
           II類激光產品 
          指激光產品在操作過程中,任何時候人類接觸的可見激光輻射水平超過了21 CFR Subchapter J Part 1040.10表II-A中包含輻射限制,但未超過 21 CFR Subchapter J Part 1040.10的表II中包含的激光輻射水平。II 級激光輻射被認為是一種具有慢性觀看危害激光。
          IIIa類激光產品
         指激光產品在操作過程中,任何時候人類接觸的可見激光輻射水平超過了21 CFR Subchapter J Part 1040.10表II中包含的輻射限制,但未超過21 CFR Subchapter J Part 1040.10表III-A中的輻射發射限制。根據輻照度,IIIa光激光輻射被認為是急性光束內觀察危險或慢性觀察危險,如果直接用光學儀器觀察,則認為是急性觀察危險。
          IIIb類激光產品
         指激光產品在操作過程中,任何時候人類接觸的可見激光輻射水平超過了21 CFR Subchapter J Part 1040.10表III-A中包含的輻射限制,但未超過21 CFR Subchapter J Part 1040.10表III-B中的輻射發射限制。IIIb級激光輻射被認為是直接輻射對皮膚和眼睛的急性危害。IIIb類激光產品可能具有可拆卸面板,當這些面板移位時,可接觸激光等級可能處于??II類到IV類的激光輻射水平。
         IV 類激光產品 
        指激光產品在操作過程中,任何時候人類接觸的可見激光輻射水平超過了21 CFR Subchapter J Part 1040.10表III-B中包含的輻射限制。IV 級激光輻射被認為是直接輻射和伴隨輻射對皮膚和眼睛的急性危害。IV 類激光產品可能具有可拆卸面板,當這些面板移位時,可接觸激光等級可能處于??II類到IV類的激光輻射水平。
     

    職業安全與健康管理局(OSHA)要求

         勞工部設有職業安全與健康管理局 (OSHA),負責確保工作場所的安全。目前,OSHA 沒有全面的激光安全標準。OSHA政策一直依賴于普遍接受的行業激光標準ANSI Z136.1和 FDA/CDRH激光性能標準的要求。
     

    國際電工委員會要求(含中國)

         國際電工委員會 (IEC) 是一個全球性組織,為所有電氣、電子和相關技術制定和發布國際標準。IEC 60825-1 是激光產品安全性的主要標準(國內的GB 7247.1即采標了IEC 60825)。分類基于測量后計算并結合AEL確定,以及 IEC標準還包含查看條件:
         1類激光 
         風險較低,并且“在合理可預見的使用下是安全的”,包括使用光學儀器進行光束內觀察。
         1M類激光
         波長在302.5nm到4000nm之間,除非與光學輔助設備(例如雙筒望遠鏡)一起使用,否則是安全的。
         2類激光
         波長在400nm到700nm之間,不允許可接觸輻射超過2類AEL輻射水平的激光。該波長范圍之外的任何發射都必須低于1類AEL。
         2M類激光
         波長在400nm到700nm之間,用光學儀器觀察時具有潛在危險。該波長范圍之外的任何輻射都必須低于1M類AEL。
         3R類激光 
         波長范圍在302.5 nm和106 nm之間,具有潛在危險,但風險低于3B 類的激光。對于400 nm和700 nm之間的波長,可達輻射限值在2類 AEL的5倍以內,對于該區域以外的波長,在1類AEL的5倍以內。
         3B類激光 
         直接觀察光束條件下通常是危險的,但在觀察漫反射時通常是安全的。
         4類激光
         在光束內和漫反射觀察條件下都是危險的??赡軐е缕つw受傷,并且是潛在的火災隱患。
     

    M類的解釋

         當按條件1和2測量結果都未超過對應1類或2類AEL時(即使當測量可能使用光學儀器誤操作觀測時),激光產品才能被歸類為“非M”類,即測量的功率低于對應AEL(低于人眼MPE)。
         如果根據條件1或條件2測得的功率值之一大于AEL,則該產品不再屬于“非 M”類別,也即不能為1類或2類激光。
         但當在距參考點10cm距離處使用7mm孔徑光闌測量的功率或能量低于對應等級AEL時,屬于相應等級的M類激光(條件3)。
         也即雖然條件1或條件2測量結果大于Class1或Class2的AEL,但當使用條件3測量結果小于Class1或Class2的AEL時,屬于Class1M或Class2M。
         距離參考點10 cm處使用7 mm孔徑光闌的測量結果能確保肉眼暴露于M類激光的輻射低于眼睛的MPE,即只要不使用光學儀器觀測 , Class 1M與Class 1一樣安全, Class 2M與Class 2一樣安全。
         使用光學儀器誤操作觀測時,1M和2M類的可獲得發射值可能會顯著增加。如在距參考點最近處使用3.5mm直徑光闌測得最大功率或能量大于3B級AEL,則應在激光產品標記和用戶資料中加注可能造成人體損傷的警告。
         例如,10 mW準直光束的HeNe激光(632.8 nm),光束直徑為40mm。在距離激光2 m處使用7 mm孔徑光闌測量的功率約為0.3 mW。而當距參考點最近處使用3.5mm直徑光闌測得時測得10 mW的功率,但該激光仍歸類為1M級(1M級點光源的AEL為0.39mW),但須在標記和用戶資料中加注可能造成人體損傷的警告。
         此處概述的概念有助于實際的風險管理,并使對特定類別產品的使用限制設置更簡單、更靈活。例如,當不太可能接觸光學觀測儀器時,使用Class 1M和Class 2M將代表相應較小的傷害風險。對于M類激光,用戶實際使用過程中主要考慮兩個測量條件中的是哪一個測量結果未滿足對應類別AEL。即如果(條件1或條件2)測量結果超過1類的AEL,則應考慮用戶使用過程中預期可能通過光學儀器進行激光觀測。
         實際應用場景來說,在交通控制中使用1M類激光的測速儀時,不太可能用雙筒望遠鏡觀測,就相關風險(即受傷概率)而言是可接受的。另一方面,當產品因為在條件2下超過相應類別AEL而被歸為M級時,通過雙筒望遠鏡或望遠鏡于產品輻射通常是安全的,而使用放大鏡或放大鏡的輻射會增加危險??赡懿环蠗l件2的產品示例是LED 和各種基于光纖的激光源(發散光束)。
         條件1:準直大直徑(不滿足條件1望遠鏡鏡觀測增加危害)
         條件2:發散(不滿足條件2顯微鏡觀測增加危害)
     

    分類等級比較

     激光等級 IEC 60825(GB 7247.1) 美國FDA/CDRH
    1類 任何激光器或包含激光器的激光系統,在正常操作期間不會發出可能導致眼睛或皮膚傷害的水平的激光輻射。
    不適用于使用期間移除1類外殼后可能包含更高類別的激光。
    1M類 除非使用光學器件觀察,否則不會對眼睛或皮膚造成傷害。 不適用。
    2a類 不適用 基于1000秒的最大曝光時間,不用于直接觀看并且在操作過程中不會對眼睛或皮膚造成任何可能傷害的可見激光。
    2類 可見激光,被認為無法在人眼厭惡反應的時間段(0.25秒)內發出可能會導致皮膚或眼睛受傷的激光輻射。
    2M類 除非使用光學器件觀察,否則不會在人眼厭惡反應的時間段(0.25秒)內造成眼睛或皮膚損傷。 不適用
    3a類 不適用 類似于2類激光器,但不能使用光學器件直接觀察光束
    (此類別僅為可見光)
    3R類 最高不能超過2類限值的5倍(可見光),最高不能超過1類限值的5倍(某些不可見光)。 不適用
    3b類 中等功率激光器(可見或不可見區域),在光束內(直接)或鏡面(如鏡子)條件下接觸會對眼睛造成潛在危害。
    除了在某些波長區域工作的高功率3b類激光器外,3b類激光器不存在漫反射(散射)危害或顯著的皮膚危害。
    4類 高功率激光(可見或不可見),在直接(光束內)和散射(漫反射)條件下接觸對眼睛和皮膚都有潛在的急性危害。
    還要考慮加工目標或接觸材料的火災(引燃)危害和伴隨輻射的潛在危害。
     


    激光安全等級綜述

    等級 激光類型 意義 與MPE的關系 危險區域 CW型激光的典型AEL
    1類 超低功率激光器或封裝激光器 安全 不超過 MPE,即使是長時間曝光(100秒或 30000秒),即使使用光學儀器觀測 無危險區 (NOHA) 40µW藍光波段激光
    1M類 極低功率激光;準直大光束直徑或高度發散型 肉眼安全,使用光學儀器觀測時有潛在危險 不會超過人眼MPE,即使是長時間曝光。但使用光學儀器可能會超過人眼MPE 無人肉眼危險區,但有光學儀器觀測危險區(擴展NOHA) 同Class 1,區別在于于測量方式
    2類 可見光低功率激光器 對于意外暴露是安全的,應避免長時間凝視 眨眼反應曝光持續時間限制為標稱0.25秒。即使使用光學儀器觀測,MPE也不會超過0.25 秒的測量值。 基于意外暴露(0.25秒暴露持續時間)時無危險區域 1mW激光
    2M類 可見光低功率激光器;準直大光束直徑或高度發散型 與 Class 2 相同,但在使用光學儀器觀測時具有潛在危險 肉眼觀測不超過 0.25秒的MPE。但使用光學儀器觀測可能會超過MPE。 基于意外暴露(0.25 秒暴露持續時間)時肉眼沒有危險區域。但使用光學儀器觀測有危險區域(擴展 NOHA) 同Class 2,區別在于于測量方式
    3R類 低功率激光器 小心處理是安全的。
    意外接觸只有很小的潛在危險。
    肉眼和光學儀器觀測的輻射值可能會超過MPE的5倍。 紫外和紅外:1類限值的5倍。
    可見光:2類限值的5倍。如5mW
    紫外和紅外:1類限值的5倍。
    可見光:2類限值的5倍。如5mW
    3B類 中功率激光器 眼睛暴露時有危險。在NOHA 內佩戴護目鏡。通常對皮膚沒有危害。漫反射通常是安全的。 肉眼和光學儀器觀測可能超過眼鏡MPE的5倍。通常不超過皮膚MPE。 眼睛危險區域 (NOHA),皮膚無危險區域。 500mW
    4類 高功率激光器 對眼睛和皮膚有害,漫反射也可能有害。需要保護眼睛和皮膚。防止火災危險。 超過眼部和皮膚 MPE,漫反射超過眼部MPE 眼睛和皮膚的危險區,漫反射的危險區。 無限制

     

    測量條件總結:

      時基 等級 M類
    Class1、1M類AEL 100秒或 30000 秒 總體安全,即使是故意暴露、肉眼和光學儀器觀測 即使是故意用肉眼暴露也是安全的。使用光學儀器暴露有潛在危險。
    Class 2、 2M類AEL 0.25秒 對意外暴露、肉眼和光學儀器觀測都是安全的 意外暴露安全。使用光學儀器暴露有潛在危險。
    測量條件:
    功率 < AEL
      條件 1 條件 2  
    考慮可能的使用情況 雙筒望遠鏡、望遠鏡 小型放大鏡、放大鏡 肉眼
    通常限制條件為 大直徑準直光束 發散光束
    光闌孔徑 50毫米 7毫米 7毫米
    距離 2米 14毫米 10厘米

    (點擊此處查看中為檢驗技術激光實驗室)

     
     

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