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高功率CO2激光器设计和使用要求

上传时间:2021年01月12日 浏览次数:

大功率CO2激光器波长一般为10.6uM,属于4类危险等级的激光器;为了保护人员在使用激光器时避免受到激光的辐射损害及使用激光时造成安全隐患而定以下相关规范(主要以高压直流放电的轴快流为基准)

1:安全警告

        

大功率CO2激光器的危险等级为4类,它的直接辐射和漫反射辐射可对皮肤、特别是眼睛造成伤害。大功率CO2激光器的辐射波长多为10.6μm,不为人眼所见。

易燃物、易燃气体或蒸气在激光照射下很易被点燃,点燃的塑料会释放出有毒的烟气。在操作激光器时要严格遵守有关的安全制度。

激光器中存在着激光器运转所需的高达30kV左右的高压。

在未切断电源前绝对不得触摸高压电源中的任何元件。

为安全起见,在触摸带有高压的部件前,用高压表测量高压器件上的电压以判断该高压器件是否已放电。

 由于激光谐振腔镜片的调节需在激光器运转时进行,当移去该防护板后必须十分注意不要触及到放电管的阴极。

 有些在激光器安全防护措施一定要去除时才能进行的工作必须由专业的受过专门培训的人员予以实施。

 

2:设计、生产原则

 

在设计、生产与使用时,特别要求每一个参加安装、操作、维修激光设备的人都必须阅读和完全理解激光器说明书中的各项内容。

 

激光产品的生产和使用必须符合国家标准局198729日发布的GB724787《激光产品的辐射安全、设备分类、要求和用户指南》;国家技术监督局19881230日发布的GB1032088《激光设备和设施的电气安全》;卫生部1989224日发布的GB1043589《作业场所激光辐射卫生标准》等三个国家标准。按照GB724787国家标准,高功率 CO2激光器属四类激光产品。

与这个类别激光器相关的潜在危险可归纳为下列四个方面:

  激光辐射的危险

  火灭的危险

  烟雾和蒸气的危险

  高压危险

 

2.1.激光辐射的危险

 

2.1.1潜在危险

         

激光器产生的是一束具有单一波长的高方向性光学辐射光。它与普通光源产生的光完全不同。激光的光能量包含在一束很细的光束中,尽管投射到很远的远处也不会改变。普通光源的光是发散的,投射到远处会照亮相当大的区域。由于激光器产生的光束直径较小,因此激光器也被认为是一个能产生高功率密度光束的设备。

 高功率 CO2激光器产生的光束波长在光谱系列中处于远红外波段,尽管它等同于热能,但不能为人眼所见。就象刚燃烧完的灰烬,只感觉到热,不见火光。

 任何强烈的光源或热源,对眼睛都是一种潜在的伤害。如将皮肤直接暴露于激光束的辐照中,会引起严重的烧伤。另外,由于光束很容易在裸金属表面发生反射,则二次反射或散射光也会对安全构成威胁。

 

2.1.2设计要要求

2.1.2.1机台标识

要求每台激光器都必须贴有明显的警示标记,如下图:

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2.1.2.2输出窗标识

要求每台激光器输出窗都必须贴有明显的警示标记,如下图

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2.1.2.3设计安全措施

为避免激光产品的出射光束或其镜反射以漫反射而引起的损伤,或造成可能的火灾等,还应该采取以下相关控制措施:

1、 将光路设计成封闭:在激光器运行只允许戴有防护要求的,或相关专业人员才能进入激光操作区。

2、 对于四类激光器宜采遥控控制:而避免工作人员直接进入工作区。

 

3、 设计激光光束终止器:在激光工作末端最好选择带有充分冷却的金属或石墨吸收体。

4、 光路中各元器件的准直情况应进行初始检查和周期性检查。

2.1.3 警告

  

在对您的激光器进行安装、操作、维修保养过程中的每时每刻,避免受到激光的直接或间接辐照。

高功率 CO2激光器中装有半导体同光路指示选件。该激光器件产生一束与CO2光束同轴的红光,它的输出能量较低,属于二类激光产品。该半导体激光器对人的皮肤不构成任何危险,可作为安全的指示工具。但由于它的波长在可见光波段,能被人眼所聚焦,因此迎面凝视可能会对眼睛造成严重的伤害。

 

2.1.4 安全指南

 

下面是一些防止激光辐照所采取的技术措施:

 ---绝不在激光束光路中迎面凝视激光束;

 ---避免所有不必要的直接辐照或二次辐照(反射);

 --在激光光束附近必须随时佩戴合适的带有防护边的防护眼镜;

 ---不管是否可能,用防护管将激光束从激光器出光口到加工工件处封闭起来。

 

2.2火的危险

 

2.2.1 潜在危险

  

当一束激光照射到某一物体上时可能会出现三种不同的情况:

第一种情况是:光能连续不断地通过这一物体。如我们周围的空气和一些经选择的特殊晶体(如用作激光器窗口的那种材料)都属于这类被称为透射体的材料。

第二种情况是:某些材料具有能把照射到它表面的所有激光能量几乎都反射掉的特性。这种材料被称为反射体。我们常利用这些材料经特殊磨光精制的表面作为镜片去转折或改变光路。

 第三种情况是:激光能量不能透过也不能在其表面发生反射,这类材料被称为为吸收体。对CO2激光能量来讲,大多数的材料都是好的吸收体。

 从安全的角度出发,一些吸收体具有积极的意义。激光器发射的未经聚焦的原始光束,宁可让它打到一片石墨或射入水中,让它们吸收掉也不愿让它到处传播。这些材料能够将射到它们上的热量吸收掉而不会产生危险,可以作为有效的光束接收器。不过也有一些吸收体,如易燃溶剂等在激光照射下极易被点着,纸和油布等极易燃烧产生明火。

 

2.2.2 安全指南

         

在对材料进行激光加工过程中可以采用许多措施避免火的危险。下面是其中几种:

---将灭火器放在随手可及的地方;

---不加工时关掉激光器或光闸;

---划定工作区域,特别注意不得让激光切割产生的熔渣从底部或边缘溅出;

---不要在未加防护的激光束光路附近放置纸张、布或其他易燃物。

 

2.3 烟雾和蒸汽的危险

 

2.3.1 潜在危险

 

 由于激光束的能量是以热的形式出现的,激光加工(切割、焊接、热处理)可被认为是一种受控的加热或燃烧过程。它类似于火焰加工但加工效果要比其好得多。

有一些材料在加热或燃烧时,会发生化学分解,形成气体或粒子蒸汽,存在潜在危险。这样的材料有PVC,及一些种类的合成玻璃纤维。在试图对这些材料进行加工前请先查阅有关手册或与材料生产厂家联系弄清它们的特性。

 

2.3.2 安全指南

  

 防止烟雾或蒸汽危险的方法有下面几种:

 ---在未弄清某一材料是否能安全地用激光照射或加热前不要用激光对其加工。

  ---用一风罩收集烟气和蒸汽,并将其抽走排出。

2.4 高压危险

 

2.4.1 潜在危险

 

为产生激光输出,一般情况下我们用电能激励激光工作气体,三相交流380伏输入到产生激光输出的激光器中。

在激光器正常运转时,所有的高压线和高压部件、零件均封闭在护套和有联锁防护门、盖的机柜中。只有当出于维修目的去掉联锁防护装置时,才有可能接触到高压。

 

2.4.2 危险

        

无论何时,当不得不进入高压区域时,必须特别小心。避免接触高压元件。这种高压是致命的,只有经过严格电气培训的被认可的人员方可进入此区域!

 

2.4.3高压安全警示

在带有高压部位、或由于打开机盖、机箱而有可能接触到高压的部位在设计、生产都必须贴上安全标识如图

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2.4.4 安全指南

  

下面是一些能有效防止激光器中的高压对人体可能造成伤害的技术性措施。只有对激光器的电子、电气系统十分熟悉的受过专门培训的合格的人员方可进入该区域。

 激光器中高压区域的门都带有钥匙门锁,确保这些门都是锁着的,只有经过培训的合格人员方可掌握这些钥匙。

 ---在对高压区域元器件进行维修、调试前,确保切断电源;

 ---不要试图一个人单独去检修激光器,要两人以上方可;

 ---避免过度疲劳时、服药后或酒后维修激光器;

 ---接受如何救助遭电击人员的培训;

 ---在对激光器内部进行维修保养时,请特别小心;

 ---不要去除电源柜门联锁开关;

 ---在去除激光头门联锁时(为了调节、准直谐振腔),确信有高压防护板已经安装妥当。

 

以上激光器在开发与运用时的基本准则,具体还应以激光器的使用说明书为准。