Sabancı Üniversitesi Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi. Lazerle Çalışmalarda İş Güvenliği El Kitabı

Transkript

1 Sabancı Üniversitesi Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi Lazerle Çalışmalarda İş Güvenliği El Kitabı Kasım 2014

2 Amaç Sabancı Üniversitesi Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi (MDBF) laboratuarları lazer çalışmalarında lazer sistemlerinin/cihazlarının oluşturabileceği tehlikelere göre sınıflandırılması ve dikkat edilmesi gereken temel güvenlik prensiplerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Kapsam MDBF laboratuarlarında kullanılan tüm lazer sistemlerini ve cihazlarını kapsamaktadır. Tanımlar-Kısaltmalar Görünür ışık: İnsan gözüyle seçilebilen elektromanyetik ışınım nm arası dalga boyuna takabül eder. Lazer cihazı: Lazer veya lazer sistemi Lazer sistemi: Elektriksel, mekanik ve optik kompenentlerini de içeren lazer/ler takımı Sorumlular Bu prosedürün uygulanmasından Fakülte Yönetimi, Laboratuar Sorumluları, Öğretim Üyeleri ve Laboratuar İş Güvenliği Uzmanı sorumludur. İlgili Dokümanlar Laser Warning Signs&Equipment Labels_ENG Self Assessment Checklist_ENG ANSI Z136.1 Safe Use of Lasers OSHA Technical Manual (OTM)-Laser Hazards 1

3 İçindekiler Genel Prensipler... 3 Lazerle Çalışmada Tehlikeler... 3 Işın Kaynaklı Tehlikeler... 4 Işın Kaynaklı Olmayan Tehlikeler... 5 Lazer Tehlike Sınıflandırılması... 6 Eğitim... 7 Göz Muayenesi... 7 Lazer Tehlike Hesaplamaları... 7 İzin Verilebilir Maksimum Işın Dozu (Maximum Permissible Exposure)... 7 Optik Yoğunluk (Optical Density)... 7 Nominal Tehlike Alanı (Nominal Hazard Zone)... 8 Kişisel Korunma... 8 Göz Korunması... 8 Cilt Korunması... 9 Lazerle Yapılan Çalışmalarda Alınması Gereken Tedbirler... 9 Genel Emniyet Kuralları... 9 Mühendislik Kontrolleri... 9 İdari (Administrative) Kontroller Lazer Sınıfları Bazında Kontrol Önlemleri Sağlık ve Güvenlik İşaretleri Şekil 1. Elektromanyetik spektrumda lazer ışımasının yer aldığı dalga boyları... 3 Şekil 2. Dalga boyuna göre ışının göz içinde absorpsiyonu... 4 Şekil 3.Lazer ışını biyolojik etkileri... 5 Şekil 4.Lazer devrede görsel uyarı işareti Şekil 5.Lazer sağlık ve güvenlik işaretleri Tablo 1.Lazer tehlike sınıflandırması... 6 Tablo 2.Kontrol Önlemleri Tablosu (Engineering Control Measures For The Four Laser Classes)

4 Genel Prensipler Lazer ışını iyonlaştırıcı olmayan radyasyon türüdür. Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (uyarılmış radyasyon salınımı yoluyla ışığın şiddetlendirilmesi) teriminin ilk harfleri kullanılarak türetilmiştir. Lazer kaynakları çok şiddetli, tek renk ve kohorent özelliklere sahip ışınlar üretilmesinde kullanılır. Lazer ışığı Şekil.1 de görüldüğü gibi spektrumda farklı dalga boylarında ve renkte üretilebilir. Lazer ışınlarının ayırt edici özellikleri aşağıdaki gibi sıralanabilir: Monokromatik (monochromatic): Tek dalga boyuna sahiptir Kohorent (coherent): Işın partikülleri/fotonları aynı yönde birlikte hareket eder Yönlü (Directional): Lazer ışınları tek yönde ilerler Şekil 1. Elektromanyetik spektrumda lazer ışımasının yer aldığı dalga boyları Ultraviolet-mor ötesi (UV) ( nm) Görünür ışık ( nm) Infrared-kızılötesi (700nm - 1mm) Lazerle Çalışmada Tehlikeler Lazerle çalışmalarda potansiyel tehlikeler genellikler 2 kategoriye ayrılır: 1. Işın kaynaklı: Göz veya deri tahribatına sebep olabilecek tehlikeler 2. Işın kaynaklı olmayan: Sistem, cihaz, ortam veya malzeme kaynaklı tehlikeler 3

5 Işın Kaynaklı Tehlikeler Lazer ışınları göz veya deri yoluyla absorbe edildiğinde, dokuların kimyasal dengesini bozabilir, dokuda sıcaklık artmasına bağlı deformasyonlara sebep olabilir. Gözün yapısına bakıldığında ışınlar kornea tabakasından geçerek iç kısımlara ulaşmaktadır. Işının dalga boyuna göre göz içinde ulaşabildiği nokta ve zarar derecesi değişmektedir. Gözün koruma mekanizması kırpma refleksi ile göz korunsa da yüksek enerjili veya direkt göze gelen ışınlar dokulara zarar verebilir. Şekil 2. de görülebileceği gibi görünür ve yakınkızıl ötesi ışınların retinaya ulaşarak daha ciddi zarara sebep olmaktadır. Retinanın zararlı ışına maruz kalması zamanla körlüğe sebep olabilir. Gözde oluşan lazer yanığı belirtileri maruziyetten sonra baş ağrısı, gözlerin aşırı sulanması ve görme alanında uçuşan noktalar oluşmasıdır. Küçük kornea yanıklarında göze yabancı cisim kaçmış hissi oluşur. Gözde oluşan zararın derecesi ışının dalga boyu, göz bebeği büyüklüğü veya melanin (UV ışını absorbe eden biyolojik pigment) pigmentasyonuna bağlı olarak değişir. Şekil 2. Dalga boyuna göre ışının göz içinde absorpsiyonu 4

6 Deri yoluyla absorbe edilen ışınlar fotokimyasal veya termal yanıklara sebep olabilir. Işının dalga boyuna göre deride farklı tabaka seviyelerinde absorbe edilebilir. Lazerin çeşidi, çıkış gücü ve maruziyet süresine göre zarar verme derecesi değişebilir. Şekil 3. de lazer ışının gözde ve deride biyolojik etkileri özetlenmiştir. Şekil 3.Lazer ışını biyolojik etkileri Işın Kaynaklı Olmayan Tehlikeler Lazer çalışmalarında harici gaz kullanılıyorsa ortam havalandırması yeterli olmalıdır ve gaz sızıntı olmadığından emin olunmalıdır. Gazlar kategorilerine (toksik, alevlenebilir, inert vb) uygun depolanmalıdır. Basınçlı tüpler devrilmeye karşı emniyeti alınmış şekilde zincirle sabitlenerek muhafaza edilmelidir. Gaza uygun regülatör seçilmelidir. Lazer cihazları elektrik çarpması tehlikesinden dolayı sadece yetkili kişiler tarafından açılmalıdır. Kurulum, arıza, bakım gibi koruyucuların deaktive edildiği durumlarda eğitim almış yetkili teknik kişiler müdahaleyi gerçekleştirmelidir. Su soğutma sistemi, filtre kullanılan lazerlerin periyodik bakımları düzenli olarak yaptırılmalı ve takip edilmelidir. Kullanım esnasında su sızıntısı veya yoğuşma fark edildiğinde; cihaz çalışıyorsa derhal durdurularak kablosu fişten çekilmeli ve teknik servise haber verilmelidir. 5

7 Lazer Tehlike Sınıflandırılması Lazerler ve lazer sistemleri IEC 825 ve ANSI Z136.1 standartlarına göre dört ayrı tehlike sınıfına ayrılır. Tablo 1. de oluşturulan sınıflandırmada, göze/deriye verilebilecek potansiyel zarar ile ışına veya yansımalarından ötürü potansiyel yangın tehlikesi dikkate alınmıştır. Tablo 1.Lazer tehlike sınıflandırması Sınıfı Tehlikesi Enerji Prosedür 1 Göze zarar vermez Gerekli değil 2 Göz refleksi korumaya yeterlidir < 1mW Gerekli değil 3R Odaklanmadığı sürece tehlikeli değildir 1-5 mw Gerekli değil 3B Korumasız bakıldığında göze zarar verir mw Gerekli 4 Kırınımsız ışın ve yansınalar göze ve deriye zarar verir. Yangın tehlikesi > 500 mw Gerekli Sınıf 1 (Class 1): Normal çalışma koşullarında zarar verici ışın yaymayan ve kapalı sistemler içinde de kullanılan lazerlerdir. Ör: Lazer yazıcı Sınıf 1M (Class 1M): Işınlara optik aletlerle (teleskop, büyüteç vb.) bakılmadığı sürece normal çalışma koşullarında zarar verici ışın yaymayan lazerlerdir. Sınıf 2 (Class 2): Görülebilir dalga boyunda ( nm) ışın yayan 1mW gücündeki lazerlerdir. Uzun süre direkt ışına maruz kalınmadığı sürece göz refleksi (0.25 sn) potansiyel zararlardan gözü korur. Ör: Helyum-Neon, Lazer pointer (Düşük Güçlü Lazer) Sınıf 2M (Class 2M): Görülebilir dalga boyunda ( nm) ışın yayan 1mW den düşük güce sahip lazerlerdir. Çıplak gözle bakıldığında göz refleksi potansiyel zararlardan gözü korur ancak optik aletlerle (teleskop, büyüteç vb.) bakıldığında göze zararlı olabilir. (Düşük Güçlü Lazer) Sınıf 3R (Class 3R): 1,0-5,0 mw gücündeki lazerlerdir. Normal şartlarda hasara sebebiyet verme olasılığı düşüktür ancak direkt ve düzgün yansımalar doğrudan göze geldiğinde zararlı olabilir. Yangın ve dağınık yansıma tehlikesi yoktur.(orta Güçlü Lazer) Sınıf 3B (Class 3B): mw arası orta güce sahip lazerlerdir. Doğrudan ışın demetine veya düzgün yansımalara maruz kalındığında zararlıdır. Dağınık yansıma oluşturmazlar.(orta Güçlü Lazer) Sınıf 4 (Class 4): 500 mw üzeri güce sahip lazerlerdir. Işın demetlerinin direkt, düzgün veya dağınık yansımaları göze ve deriye zarar verir. Potansiyel yangın tehlikesi (ışıma gücü > 2 W/cm 2 için tutuşma tehlikesi) vardır.(yüksek Güçlü lazer) *Lazer tehlike sınıfları, üreticiler tarafından belirlenir ve sistem/cihaz üzerinde etiketlenir. 6

8 Eğitim Lazerin bulunduğu odaya girmeye yetkili olan kişiler lazer emniyeti konusunda temel bilgilere sahip olacak şekilde eğitilmelidir. Lazerle çalışmaya başlamadan önce sistem/cihazla iş güvenliği eğitimleri (lazerle çalışmada tehlikeler, korunma yöntemleri, sınıflandırma, kişisel korunma) alınması gerekmektedir. 3b ve 4 sınıflarına sahip cihazlarla çalışmaya başlamadan önce kullanma talimatları üzerinden eğitim alınması gerekmektedir. Göz Muayenesi Lazerle çalışan kişiler sağlık ve güvenlik riskleri dikkate alınarak sağlık gözetimine tabi tutulur. Sınıf 3b ve 4 kapsamına giren cihaz/sistemle öalışan kişilerin göz muayenesi yapılmalıdır: a) Çalışmaya başlamadan önce b) Çalışma tamamen sona erdiğinde c) Işımaya maruz kalınması veya şüphesi halinde Lazer Tehlike Hesaplamaları İzin Verilebilir Maksimum Işın Dozu (Maximum Permissible Exposure) İzin Verilebilir Maksimum Işın Dozu (MPE); biyolojik olarak gözün veya derinin hasara uğramadığı veya herhangi bir zarar görmediği maksimum lazer radyasyon seviyesini (W/cm 2 veya J/cm 2) ifade eder. ANSI Z136.1 standardı, belirli dalga boyları ve maruziyet süreleri için MPE değerlerinin tablolarını içermektedir. Optik Yoğunluk (Optical Density) Optik Yoğunluk (OD); lazere karşı kullanılan koruyucu gözlüklerin belirlenmesinde kullanılır. Belirli bir dalga boyundaki iletim değeridir. Emniyetli minimum optik yoğunluk değeri aşağıdaki formül ile belirlenir: OD = log 10 (H 0 / MPE) H 0: Gözlüğe gelebilecek lazer ışının maksimum güç yoğunluğu MPE: İzin verilebilir maksimum ışın dozu Veya, 7

9 OD = log 10 (1 / T) T: İletim Gözlüğün optik yoğunluk değeri 3 olması, ışının binde birinin geçtiği gösterir. OD değeri 5 ise ışının milyonda biri geçiyor demektir. Nominal Tehlike Alanı (Nominal Hazard Zone) Nominal Tehlike Alanı (); ışınlama miktarının izin verilebilir maksimum ışın dozunun aşıldığı alan olarak tanımlanır. sınırlarından öteye ulaşan direkt, yansıyan veya dağılan ışınların oluşturduğu alanda maruziyet seviyesi MPE nin altındadır. Formülasyonu aşağıdaki gibidir: çıkan ışının sapması (Radyan) ışıma gücü (Watt) a ışın demetinin çapı (santimetre) Kişisel Korunma Göz Korunması 3b ve 4 Sınıfı lazer ile çalışırken direkt ve yansıyan ışın demetlerinin maruziyetini azaltmak için koruyucu gözlük takmak gereklidir. Uygun koruyucu gözlüğü seçerken aşağıdaki faktörlere dikkat edilir. Gözlük üzerinde dalga boyu ve OD bilgisi yazılı olmalıdır. Lazer çıkışının dalga boyu: Göze ulaşabilecek ışının dalga boyuna özgü koruma sağlanmalıdır Optik yoğunluk Lazerin kullanılacağı ortam şartları, Çalışma şekli: Sürekli dalga veya darbeli lazer ışını demeti Yansıyabilecek ışın demetinden oluşabilecek en fazla güç yoğunluğu, Maruziyet süresi Rahat ve kullanışlı olması 8

10 Cilt Korunması Ultraviyole ışın maruziyetleri yanıklara (güneş yanığı etkisi) sebep verebilir ve kanser riskini artırabilir. Koruyucu perdeler ile ışınların etkisi azaltılamıyorsa yüz koruyucuları veya laboratuar önlüğü, eldiven ile deri korunması sağlanmalıdır. Bunun yanı sıra, yüksek enerji gücüne sahip lazer ışın demetleri veya açık sistemlerde çalışma deri için tehlike oluşturabilir. Deri korunması sağlanmadan çalışılmamalıdır. Lazerle Yapılan Çalışmalarda Alınması Gereken Tedbirler Lazerle yapılan çalışmalarda göz ve cilt maruziyetini önlemek için gerekli tedbirler alınmalıdır. Mevcut tehlike ve risklere karşı önlem alırken mühendislik kontrollerine öncelik verilmelidir. Genel Emniyet Kuralları Lazer ışın demetleri veya optik yolları yönü kapıya ve pencereye dönük olmamalıdır. Işın yolları göz seviyesinden aşağıda veya yukarıda konumlandırılmalıdır. Camlar, pencereler opak materyallerle kaplanmalıdır. Lazer ışın demetine ve yansımalarına doğrudan bakmaktan kaçınılmalıdır. Gücü ne kadar düşük olursa olsun ışın demetlerinin göze gelmesinden her durumda kaçınılmalıdır Işın demetlerine veya yansımalara maruz kalmamak için koruyucu bariyer, zırh veya kapalı kabin sistemler kullanılmalıdır. Lazer cihazı kapalı bir odada çalıştırılıyorsa, odanın kapısı kapalı tutulmalı ve kapı üzerine uyarıcı bir levha asılmalıdır. Lazerin kullanıldığı odada ayna veya lazer cihazının ürettiği dalga boyunda yansıtıcı olabilecek bir yüzey bulunmamalıdır. Çalışmaya başlamadan önce saat, yüzük, bilezik veya küpe gibi ışığı yansıtabilecek takı ve aksesuarları çıkarılmalıdır. Sadece gerekli eğitimi almış yetkili kişiler tarafından lazer kullanılmalıdır Mühendislik Kontrolleri Lazerler; zararlı ışınları MPE seviyesinin altında kalmasını sağlayacak koruyucu kapalı kabin sistemler (protective housing) içinde muhafaza edilmelidir. Sınıf 3b ve 4 lazer cihazları koruyucularının otomatik kilidi (interlock) olmalıdır. Kapak açılmasına karşı otomatik lazer kapatma switchli (anahtar) sisteme sahip olmalıdır. Interlockların devre dışı bırakılması halinde sesli veya görsel uyarıcı ikaz sistemleri yapılabilir. 9

11 Sınıf 3b ve 4 lazer cihazları lazer ünitesinde harici anahtar kilit (master switch) elemanı bulunmalıdır. Anahtar devre dışı bırakıldığında sistem çalıştırılamamaktadır. Yüksek güçlü lazerlerin (Sınıf 3b ve 4) bulunduğu ortamın kapısı veya lazer cihazının kapağı, lazer cihazı çalışırken açılacak olursa, cihazın ürettiği lazer ışın demetini kesen sisteme sahip olmalıdır. Sınıf 3b ve 4 lazer cihazlarında deney/çalışma göze zararlı ışın gelmeyecek şekilde yerleştirilmiş görüş portalından (viewing portal) izlenmelidir Açık ışın demetleriyle yapılan 3b ve 4 sınıfı lazerlerde odaya giren kişilerin zarara uğramaması için kapılar açıldığında ışını kesen otomatik kilit sistemi veya girişe lazer perdesi kurulmalıdır. Gerektiğinde kapı girişlerine lazerin çalıştığını gösteren ışıklı görsel tabelalar konulabilir. Sınıf 2,3 ve 4 lazerlerde ışımaya maruz kalmamak için ışın demetleri kapalı sistem içine alınabilir, demet durdurucu ve zayıflatıcılar kullanılabilir. Lazerlerin kapalı sistem içine alınamadığı durumlarda kontrollü giriş-çıkışlar, koruyucu kapak/paravan/perde, alan kontrolleri, göz koruması, eğitim, prosedürel kontroller ile güvenlik önlemleri alınmalıdır. Işın demetlerinin kapalı sistem içinde olmadığı durumda kontrollü alan oluşturulmalıdır (laser-controlled area). hesaplanmalı ve izin verilebilir maksimum ışın dozunu aşan alanlarda uygun uyarı işaretlemesi, yetkili personel girişi ve alan kontrolü sağlanmalıdır. İdari (Administrative) Kontroller Her sınıfa (2,3,4 için) uygun uyarı işaretleri laboratuar kapılarında veya sistemin/cihazın bulunduğu alanda asılı olmalıdır. Lazer sistemi ile ilgili kurulum, kullanma, bakım ve temizlik ile ilgili prosedürler hazırlanmalıdır. Göz ve cilt koruması için gerekli kişisel koruyucu donanımlar giyilmelidir. Lazer odasının kapısı daima kilitli tutulmalıdır. Lazer kullanımı yanında başka çalışmaların da yapıldığı ortak laboratuarlarda alan kişilerin lazer alanından geçmeyeceği şekilde planlanmalıdır. Herhangi bir yaralanmaya veya acil duruma karşı laboratuarda tek kişi çalışılmamalıdır. Çalışmaya başlamadan önce veya bir kaza durumunda göz muayenesine gidilmelidir. Öz değerlendirme kontrol listesi (Self Assessment Checklist_ENG) üzerinden mevcut durum analizi yapılıp varsa eksiklikler ve alınması gereken aksiyonlar belirlenmelidir. 10

12 Lazer Sınıfları Bazında Kontrol Önlemleri Lazerin kullanıldığı ortamda potansiyel tehlike ve risklere yönelik gerekli güvenlik önlemleri alınmalıdır. Yukarıda bahsedilen mühendislik ve idari kontrollerin, kişisel korunmanın yanı sıra, ANSI Z136.1 standardında dört tehlike sınıfı için alınması gereken kontrol önlemleri Tablo 2. de belirtilmiştir. Tablo 2.Kontrol Önlemleri Tablosu (Engineering Control Measures For The Four Laser Classes) Control Measures Classification Engineering Controls 1 1M 2 2M 3R 3B 4 Protective Housing X X X X X X X Without protective housing Laser Safety Officer establishes alternative controls Interlocks on protective X X housing Service Access Panel X X Key Control X Viewing Portals Assure viewing limited < MPE Collecting Optics Totally Open Beam Path X X Limited Open Beam Path X Enclosed Beam Path None required if protective housing and interlocks in place Remote Interlock X Connector Beam Stop or Attenuator X Activation Warning X Systems Indoor Laser Controlled X Area Class 3B Indoor Laser X -- Controlled Area Class 4 Laser Controlled Area Outdoor Control Measures Laser in Navigable Airspace X X MPE Temporary Laser Controlled Area MPE MPE MPE MPE MPE Controled Operation Equipment Labels X X X X X X X X MPE 11

13 Laser Area Warning Signs X X X Administrative and Procedural Controls 1 1M 2 2M 3R 3B 4 Standard Operating X Procedure Output Emission Limitations Education and Training -- X X Authorized Personnel -- * -- * -- X X Alignment Procedures X X Protective Equipment -- * -- * -- X Spectator -- * -- * -- X Service Personnel X X Demonstration with Public -- * X * X X X Laser Fiber Optic Systems MPE MPE MPE MPE MPE X X Laser Robotic Installation X LSO Determines Protective Eyewear MPE Window Protection X X X X MPE Protective Barriers and Curtains Skin Protection X X MPE Warning Signs and Labels X X Skin Protection X MPE X MPE LEGEND X = shall = should -- = no requirement = analysis required = shall if enclosed Class 3b or 4 MPE = shall if MPE is exceeded LSO = Laser Safety Officer Sağlık ve Güvenlik İşaretleri Sınıf 2, 3 ve 4 lazer cihazları tehlike sınıfını, çıkış enerji gücünü ve dalga boyunu içerecek şekilde lazer kullanılan alanlara, girişlere asılmalı veya cihazların üzerine yapıştırılmalıdır. Bunun yanı sıra, lazer kullanılan alanın dışına lazerin çalıştığını gösteren Şekil 4. deki gibi Lazer Devrede renkli görsel uyarı levhaları aşağıdaki gibi yerleştirilebilir. 12

14 Şekil 4.Lazer devrede görsel uyarı işareti ANSI Z136.1 standardında uyarıcı işaretlerin örnekleri Şekil5. deki gibi belirtilmiştir. Çıktı almak için Laser Warning Signs&Equipment Labels_ENG dokümanından yararlanılabilir. Şekil 5.Lazer sağlık ve güvenlik işaretleri 13