Автор Тема: Защитные очки. Проверяем экспериментально. Делаем выводы.  (Прочитано 416 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн killatest

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 20
  • Репутация: +4/-0
Давно я ничего большого на форумах не писал. А на форумах лазерной направленности, так вообще никогда. Решил написать на окололазерную тему о том, что мне относительно близко. Писанина моя будет состоять из двух частей: пседво-теоретической и реально-экспериментальной. Разместить я решил все это в разделе для начинающих, ибо это именно для нас, для новичков. Люди опытные и тем более профессионалы, все это надеюсь знают. Да, на форуме есть отдельный раздел про безопасность и, вероятно это все было бы уместно пометить там. Но увы, тот раздел посещается не так часто, как хотелось бы. Поэтому, думаю, тут ее увидит большее количество народа. Но это пусть решит администрация. Если нужно, можно переместить.

Некоторое время назад я, как и многие, стал обладателем китайского гравера с лазерным модулем, мощностью в 5,5 Вт. В теме лазеров и в теме чпу-станков я не специалист, поэтому честно полез в инет изучать матчасть. Начитался, насмотрелся, в голове каша. Понял, что пока своими руками все не пощупаешь, ничего путного не выйдет.
Но вот одну тему я выделил для себя особо. Тему безопасности. Одно дело, если по незнанию ты спалишь шаговики, или драйвер, или диод. Это все железо и оно продается, в конце концов. Но вот если ты останешься без глаз от таких "игрушек", то запасной глаз ты на алиэкспрессе уже точно не купишь.
Увы, тема лазерной безопасности хотя периодически и всплывает на лазерных и чпушных форумах, но должного внимания ей, увы, обычно не уделяют. В этом отношении нужно отдать должное данному форуму. Во многих ветках народу напоминается о безопасности. Особо хочу поблагодарить уважаемого Gall'а, который не устает везде про это говорить.
Итак, как я заметил, все обладатели лазерных девайсов делятся на три категории. Первым вся безопасность по барабану! Плевать они на нее хотели. Такие покупают лазерные указки аховой мощи, чего-то там ими пытаются жечь, собирают сборки в 40Вт, этакие бластеры, и лопают ими шарики... Они любят все это выкладывать на ютуб, где им подобные восхищаются "подвигам" автора. Ну, не знаю, кроме как дуростью я это назвать не могу. Дуростью, крайне опасной для окружающих! А еще они в комментах с веселыми смайликами говорят как они "зайцев" нахватались...
Вторая категория напротив, прекрасно знают, с чем имеют дело и устанавливают свои станки в деревянные ящики, боксы, ставят экраны и наблюдают за работой через установленную веб-камеру. На мой взгляд, единственно правильный подход к вопросу. Увы, эта категория людей слишком малочисленна.
Ну и между этими двумя категориями есть еще одна, самая многочисленная, к которой принадлежу, ну или принадлежал до последнего времени, и я. Это люди, которые в целом понимают, что лазер не игрушка, и понимают, что зрение нужно защищать. Поэтому они с чувством выполненного долга надевают на себя защитные очки, которые им добрый китайский продавец заботливо вложил в посылку в качестве "подарка" и блаженно веруют, что теперь они в полной безопасности.
Я согласен, что любые очки лучше, чем их отсутствие. Но на сколько?
Среди этой категории лазер-юзеров периодически возникают споры какие очки лучше зеленые или красные. Можно много всяких глупостей начитаться в интернете, но часто все же находятся люди помнящие общий курс физики, которые правильно говорят, что чем дальше спектр пропускания светофильтра (в нашем случае - очков) находится от целевого участка спектра излучения, от которого мы защищаемся (в нашем случае - голубой свет лазера), тем лучше. Красный свет дальше от голубого, чем зеленый, значит красные очки, при прочих равных условиях, будут поглощать голубой участок спектра эффективнее, чем зеленые очки. На этом дискуссии о качестве защитных очков обычно и заканчиваются.
Да, теоретически это все верно. Практически же зеленые очки могут быть и лучше, чем красные. Дело в том, что важен не цвет очков, а оптическая плотность очков в нужном нам диапазоне.
Тут небольшое, но совсем не лирическое отступление.
А вы никогда не задумывались, почему нам усиленно дают выбирать из зеленых и красных очков, тогда как профессиональные защитные очки для работы с лазером от серьезных фирм редко бывают таковыми. Они разные, обычно оранжевые, коричневые бурые (говорим про диапазон 450 нм)?
Когда я рыл интернет про защитные очки, наткнулся на ролик (на самом деле их много), где некий представитель строительной компании рассказывал про лазерные уровни и нивелиры и кроме всего прочего поведал, что, оказывается, очки используются ими вовсе не для защиты, а совсем наоборот! Очки им нужны для того, чтобы вырезать всю ненужную часть спектра и оставить только часть где светит их лазерный нивелир. Просто, чтобы им была виднее линия лазера на стене! Поэтому они при работе с красным лазером используют красные очки, а при работе с зеленым - соответственно зеленые. А теперь - внимание! - посмотрите на эти "строительные" очки и на те, которые вам пришли с лазерным гравером. Ничего общего не заметили? Да это одни и те же очки! Теперь понимаете, почему они (я про те, что присылают китайцы) бывают только зеленые и красные? Понимаете, почему они пластиковые? Понимаете, что они не для защиты вообще!? Понимаете, что это не подарок, а подлянка?
Меня это озарение повергло в шок!
Возвращаемся к оптической плотности. Оптическая плотность, обозначаемая обычно как D, или OD - это логарифм отношения падающей интенсивности света к той, что прошла через наш светофильтр (очки). Кто не помнит про логарифмы, можно проще. OD1 - это значит свет ослабляется в 10 (10 в степени 1) раз, OD2 - в 100 (10 в степени 2) раз, и так далее. OD5 - в 100000 раз.
А сколько нужно для защиты наших глаз от лазера? Для этого есть СанПиН 5804-91. В разделе про безопасность есть на него ссылка. Все считается в пару действий (таблица 3, приложения 1 СанПиНа). Для нашего синего лазера (2 спектральный диапазон), если принять за время воздействия время реакции моргания глаза 0,25 секунды, предельно допустимый уровень мощности составляет примерно 9,4*10-5 Вт. Ну а теперь возьмите и разделите эту величину на мощность вашего лазера, а это обычно от 1 до 5 Вт и получите требуемое значение ослабления светофильтра. Упрощенно - вам нужно очками погасить световой поток на 5 порядков, то есть иметь очки с OD5.
А в ваших очках есть OD5?
Хочу обратить внимание, что на качественных очках всегда имеется маркировка диапазона, для которого они применяются и значение оптической плотности. Должен быть и сертификат, подтверждающий это. Не считайте рекламой, но если зайдете по ссылке http://laserbeam.ru/ochki/ то увидите, что красные и зеленые очки там есть тоже. Самые дешевые и в их описаниях только картинки внешнего вида. А посмотрите очки ценовой категории 2500+ - везде есть сертификат и показан спектр поглощения.
Я решил не гадать, не полагаться на авось, и уж тем более, не доверять свое зрение доброму китайскому продавцу. Я решил проверить экспериментальным путем. Мы тоже построим спектры поглощения наших очков. Благо есть на чем. Использовал я лабораторный сканирующий двухлучевой спектрофотометр Specord 210 Plus. Сканирование производилось по всему доступному диапазону 180-1100нм, то есть средний и ближний УФ, видимый диапазон и ближний ИК. Возможно, излишне, но пусть будут.
Пациенты:
- зеленые очечки, подаренные добрым китайцем;
- красные очечки да 1,5 бакса с заявленной OD5+:
- сварочные очки;
- обычные солнцезащитные очки.
Зеленые у меня были изначально, пришли с гравером. Красные я заказал специально, чтобы проверить. К этому времени я был уже на 150% уверен, что это лажа, а не очки. Хотелось подтвердить уверенность. Сварочные очки добавлены, поскольку встречал на форумах приписку, что сварочные очки не годятся, нужны "специальные зеленые или красные очки для защиты от лазерного излучения". Ну что ж, проверим. Ну и до кучи проверим обычные солнцезащитные очки.
Методология проста - помещаем очки в спектрофотометр в измерительный канал и снимаем спектр поглощения. Смотрим, делаем выводы. Скажу сразу, что реально очки будут даже хуже (казалось бы, куда еще хуже?), чем покажут результаты измерений. Просто потому что очки имеют кривизну и пометить их строго перпендикулярно световому пучку сложно. Поэтому часть излучения просто отразится, а не поглотится очками, но прибор все это засчитает в пользу очков. Но это не критично и не сильно значимо.
Ну и еще про экспериментальные методы. Некоторые проверяют свои очки, прожигая их лазером. Критерий оценки такой: прожигаются лазером, значит плохие. Это в корне неверно! Принцип, заложенный в технологию резки (выжигания) лазером и в использовании очков для защиты от излучения один и тот же. Материал должен поглощать излучение. Тот факт, что лазер прожигает очки, говорит о том, что очки задерживают излучение в диапазоне лазера, то есть "правильные". Ну а куда еще очкам девать поглощенную энергию? Конечно в тепло, соответственно лазер их прожигает. Был бы не пластик, а стекло, держались бы гораздо больше. Но смысла в этом нет. Очки не предназначены для "выстрелов в упор". Глазу вашему придет каюк всяко раньше, чем лазер прожжет даже пластиковые очки. Любые - хоть мегапрофессиональные.

Оффлайн killatest

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 20
  • Репутация: +4/-0
Переходим к непосредственно эксперименту. Ну что ж, поехали.

1. Зеленые очки.


Ну а вот их спектр:



Как видим, в интересующем нас диапазоне 445-450 нм оптическая плотность порядка 3,5. Как и следовало ожидать, это не те очки, с которыми можно чувствовать себя защищенным. Для лазеров мощностью до 200 мВт подойдут однозначно.

2. Красные очки.


Смотрим спектр



В целом - те же яйца, только в профиль. Те же OD3,5. Естественно, никаких 5+ тут и рядом не лежали. Китайцы лгут. Едва ли кто-то сейчас удивился.
Собственно, теперь понятно, почему для таких очков никто спектры не приводит. Просто они не позиционируются, как средства защиты и не сертифицируются. Но продаются.

3. Сварочные очки.


Раритетная вещица. Отыскал с большим трудом. Им по меньшей мере полвека. Это очки для газосварщиков. Смотрим что у них с оптической плотностью.



Немного некрасивая картинка, но тут весьма интересен принцип. Как вы понимаете, очками можно пользоваться только при газовой сварке. При электродуговой нужно пользоваться маской, поскольку дуга интенсивно испускает в широком диапазоне - там и УФ мощный и ИК жарит так, что не забалуешь. Спектр фильтра от маски очень похож на этот. В области УФ и ИК там плотность выше 6, а в видимой - около 3. Есть фильтры и плотнее. То есть эти фильтры режут вообще все. Но чтобы хоть немного было в маске что-то видно - в видимой области спектра они наименее плотны.
Опять же для наших целей они не подойдут. Те же OD 3-3,5. А вот для углекислотного лазера должны быть хороши. Думаю и там далеко в области 10,8 мкм они весьма плотны.

4. Солнцезащитные очки.

 


Сами видите - это вообще ни о чем.

5. Бесцветные защитные очки.


Очки для защиты глаз от попадания твердых частиц. Казалось бы, зачем они тут?


 

Для наглядности, что даже дешевый прозрачный пластик вполне себе поглощает в УФ области. Как и стекло.

А теперь посмотрите на этот спектр.


 
Каково, а? Просто красота! 9OD! А может и больше, просто мой прибор больше не может измерить. А знаете что это? Коричневая пивная бутылка! :) Ни одни супермегапрофессиональные очки не дадут такой защиты! Впору хоть отбить пару донышек, прикрутить дужки из витой медной проволоки и - вуаля! И хендмейк и стимпанк и защита от лазеров в одном флаконе!

Ну а вот гипотетический суммарный спектр зеленых и красных очков.



Хотите иметь OD7+ надевайте красные и зеленые очки одновременно.

Выводы из всего вышесказанного.
1. Лучший вариант работы с лазерными устройствами - размещать их в защитных боксах, коробах или за экранами.
2. Даже хорошие профессиональные очки могут не спасти вас от прямого попадания луча в глаз. Возможно, дадут некоторый шанс.
3. Дешевые китайские очки - это не защита. Они даже шанса вам не дадут. Они внушают ложное чувство защищенности. И это увеличивает опасность!
4. Какие бы очки не были на вас надеты, будьте крайне осторожны!
5. Помните, что кроме вас в помещении могут быть или неожиданно появиться люди без очков, которые даже не подозревают о грозящей им опасности!

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2265
  • Репутация: +134/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Спасибо!

Еще хочу обратить внимание, что у многих очков из теста спектры ЛИНЕЙЧАТЫЕ. Я не знаю, какая разрешающая способность спектрометра, но надо иметь в виду, что между линиями оптическая плотность может быть даже хуже, чем кажется на графике. Так что осторожно! Например, у прозрачных очков в УФ-диапазоне есть провал в районе 370 нм, и кто знает, насколько он реально глубок. Возможно, очки избирательно пропускают 370, хотя задерживают 360 и 380. Спектры - они такие.

Что касается теста на прожигание, то он имеет смысл, но не в таком виде. Дело в том, что красители имеют свойство насыщаться - этот эффект в затворах лазеров применяется. Может оказаться, что на слабом свете спектр очков хороший, а при свете лазера уже через микросекунды сменится на прозрачность. Как проверить: цвет очков не должен изменяться после короткого импульса лазера. (Что ничего еще не значит - может, он успевает восстановиться, но наличие изменения цвета однозначно говорит, что очки лучше выкинуть.) Более надежно: снять фотодиодом временнЫе характеристики. Прочность на прожигание тоже проверять можно, но тоже на коротком импульсе: смысл очков не в том, чтобы не прожигаться лучом вообще, а в том, чтобы человек успел среагировать раньше, чем потеряет зрение.

Тест на прожигание имеет смысл еще для очков против CO2-лазера. Только наоборот: очки должны медленно прожигаться, но не гореть. Поликарбонат хорошо задерживает 10600 нм и от луча защитит, если не успеет продырявиться.

Очки оптической плотностью около 2-3 - на самом деле полезная штука. Даже китайские. Очки такой оптической плотности называют "юстировочными", они приглушают свет при юстировке настолько, чтобы луч еще было видно, но уже не слепило. Плюс небольшая защита - как раз того уровня, который требуется для юстировки маломощных лазеров. Мощные - отдельная песня.

Получить от очков полную защиту от луча на несколько секунд - можно, профессиональные очки так умеют. Но. В таких очках луч не видно вообще. Приходится выбирать: видеть луч или быть защищенным. И они не помогут, если луч не случайно прошелся по лицу, а все время светит в глаз. Потому что прогорят.
« Последнее редактирование: 19 Июнь 2017, 17:10:32 от Gall »

 



SimplePortal 2.3.3 © 2008-2010, SimplePortal