Лазерный мир

О. А. Крючина, И. Э. Садовников // Журнал Фотоника, №1, 2020, стр: 56-95

Гармонизация отечественных нормативных документов со стандартами Европейского союза (ЕС) необходима для повышения эффективности механизмов взаимного признания результатов сертификации национальными лабораториями, сертификационными центрами и квалификационными сообществами. В статье обозначены существенные различия отечественных и зарубежных документов, создающие препятствия для упрощения гармонизации, и предложены возможные пути решения возникших проблем.

Введение
Распоряжением Правительства Российской Федерации от 24 июля 2013 г. № 1305р о развитии оптоэлектронных технологий (фотоники) предусмотрено задание № 18, относящееся к вопросу обеспечения лазерной безопасности (ЛБ): «разработка технического регламента Таможенного союза по безопасности лазерной продукции (далее ТР ТС ЛБ), гармонизированного со стандартами Европейского союза (ЕС), с внедрением механизмов взаимного признания результатов сертификации национальными лабораториями и сертификационными центрами» [1].

Для проведения работ по ТР ТС ЛБ необходимо разработать стандарты, обеспечивающие нормативную основу для оценки соответствия продукции требованиям ТР при ее сертификации. Авторами проведен анализ положений из отечественной и зарубежной нормативной документации (НД) по тематике лазерной безопасности [2–9]. Наиболее значимые для гармонизации аспекты указаны в настоящей статье.

О стандартах IEC60825-1
Гармонизация со стандартами ЕС прежде всего подразумевает гармонизацию со стандартами по лазерной безопасности серии IEC.

В последние пять лет при обсуждениях неточностей перевода и недостатков стандарта IEC60825–1–2007 (IEC2007), на базе которого был разработан ГОСТ IEC60825-1-2013 (ГОСТ МЭК) [2], специалисты не обратили внимания на то, что в 2014 году Международной электротехнической комиссией был выпущен стандарт IEC60825-1-2014 (IEC2014), отменяющий IEC2007. На рис. 1 приведена сравнительная таблица стандартов серии IEC.

Новый стандарт IEC2014 имеет два принципиальных отличия от IEC2007:
Введен новый класс опасности 1С;
Обновлены значения нормируемых параметров для определения классов 1 и 1М, 2 и 2М, 3R импульсных источников (со ссылкой на ICNIRP – ​International Commission on Non-­Ionizing Radiation Protection (Международную комиссию по защите от неионизирующего излучения) [3].

Терминология. Нормативы
Гармонизация отечественных нормативных документов со стандартами ЕС подразумевает не только отсутствие противоречий между ГОСТами по лазерной тематике, в том числе серии IEC, но и соответствие ГОСТов санитарным нормам и правилам (СН). В работах [1, 10–13] указаны принципиальные различия нормативных документов, которые не позволяют иметь корректную и полноценную нормативную базу.

В связи с Положением о государственном санитарно-­эпидемиологическом нормировании, утвержденным постановлением Правительства Российской Федерации от 24 июля 2000 года № 554 п. 11, «нормативные правовые акты, касающиеся вопросов обеспечения санитарно-­эпидемиологического благополучия населения, принимаемые федеральными органами исполнительной власти, государственные стандарты, строительные нормы и правила, правила охраны труда, ветеринарные и фитосанитарные правила не должны противоречить санитарным правилам». Таким образом, существует необходимость в устранении противоречий между стандартами и санитарными нормами [10].

Наиболее явными несоответствиями в НД являются различия в терминологии и в значениях нормативов (энергетической экспозиции и облученности лазерного излучения). Нормативы, связанные со степенью воздействия лазерного излучения на человека:
IEC60825-1-2007 [3] – ​Maximum permissible exposure (MPE);
ГОСТ IEC60825-1-2013 [2] – ​Максимально допустимая экспозиция (МДЭ);
СТБ IEC60825-1-2017 (СТБ МЭК) [4] – ​Предельно допустимый уровень (ПДУ);
Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров № 5804-91 (СН‑91) [7] – ​Предельно допустимый уровень (ПДУ);
Санитарно-­эпидемиологических требованиях к физическим факторам на рабочих местах № 2.2.4.2259–2016 (Раздел VIII. «Лазерное излучение на рабочих местах») (СанПиН‑16) [8] – ​Предельно допустимый уровень (ПДУ);
ГОСТ 31581-2012 (ГОСТ 2012) – ​Предельно допустимый уровень (ПДУ).

Термин МДЭ (MPE) по смыслу означает то же, что и ПДУ [11]. В белорусской версии IEC2014: СТБ МЭК [4] произведена гармонизация с СН, и термин переведен как ПДУ.

Пересчет значений нормативов показал различия в подходах IEC и СН. Параметрами, устанавливаемыми СН‑91, являются энергия (W, Дж) и энергетическая экспозиция (Н, Дж / м2) (для импульсного излучения), мощность (P, Вт) и облученность (Е, Вт / м2) (для непрерывного излучения). В стандартах серии IEC приведены значения W, Р, Н, Е без ­какой-либо зависимости от режима работы. Принципы стандартов IEC, заложенные для расчетов, отличаются от отечественных наличием большого количества коэффициентов, причем для определения некоторых из них необходимо проделать дополнительные вычисления.

Документы СН‑91 и СанПин‑16 направлены на обеспечение безопасности людей, они имеют высокий нормативно-­правовой статус, и их требования обязательны к исполнению.

Документ ГОСТ МЭК предъявляет требования к оборудованию, и значения МДЭ (MPE) являются справочной информацией. В документе СТБ МЭК в определении термина MPE в Примечании 2 указывается: «Значения ПДУ, приведенные в приложении А, являются справочными и приводятся для того, чтобы изготовитель мог рассчитывать номинальное безопасное расстояние для глаз, выполнить анализ рисков и информировать пользователя о безопасном использовании продукта» (в ГОСТ МЭК отсутствует) [2, 4].

В связи с вышеизложенным считаем, что учитывать значения IEC при гармонизации ПДУ воздействия лазерного излучения на человека не целесообразно. Нормативы, по которым определяются классы опасности лазерных изделий:
IEC60825-1-2007 [3] – ​Accessible emission limit (AEL);
ГОСТ IEC60825-1-2013 [2] – ​Предел доступной эмиссии (ПДЭ);
СТБ IEC60825-1-2017 [4] – ​Предел интенсивности доступного излучения (ПИДИ);
СН‑91 – ​термин отсутствует;
СанПиН‑16 – ​термин отсутствует;
ГОСТ 31581-2012 – ​Допустимый предел излучения (ДПИ).

Для 1 класса опасности в отечественном документе СН можно выделить 10 спектральных интервалов для импульсного режима работы и 12 спектральных интервалов для непрерывного режима работы, в стандартах серии IEC: 13 и 12 соответственно. Границы двух из них (180 < λ ≤ 302,5 нм; 302,5 < λ ≤ 315 нм) совпадают (для обоих режимов работы). Аналогичная ситуация выявлена и для временных интервалов.

Полностью сравнить нормативы для 2 и 3 классов (3R, 3B) не представляется возможным из-за разных подходов, заложенных в определениях самих классов (см. далее раздел «Классификация»).

Анализ сравнения нормативов AEL СН‑91 и IEC2014 сведен в диаграммы (рис. 2 а–c):
рис. 2а – ​по каждому спектральному (от 180 до 106 нм) и временному (от 10–13 до 3 ∙ 103 с) интервалу для 1 / (1 и 1М) класса опасности;
рис. 2b – ​для возможных спектральных и временных интервалов 2 / (2 и 2М), 3 / (3R), 3 / (3B) классов опасности;
рис. 2c – ​суммарная для 1 / (1 и 1М), 2 / (2 и 2М), 3 / (3R), 3 / (3B) классов опасности.

Безоговорочно принимать вариант европейских норм в качестве основы для гармонизации некорректно, поскольку в сумме (рис. 2c) 98,15% значений имеют противоречия. 1,85% совпадений – ​значения для класса 1 в некоторых временных интервалах УФ‑диапазона (180 < λ ≤ 380 нм). Наибольшая разница в значениях варьируется от 1 000 до 4 500 раз для импульсного режима работы в спорном интервале 380 < λ ≤ 400 нм: в стандартах серии IEC он входит в УФ‑диапазон, а в СН – ​в видимый (рис. 3).

В статьях Г. И. Желтова [11, 12] указано, что отечественные нормативы являются наиболее достоверными (возможно, за исключением нормативов, обновленных в IEC2014 [3]).
Для гармонизации нормативов AEL необхо­димо:
привести в соответствие спектральные и временные интервалы;
привести нормативы к одним и тем же параметрам, например к энергии (W) и мощности (Р);
привести нормативы к одинаковым размерностям и значениям.

Наличие серьезных противоречий в данном направлении требует освещения и обсуждения данного вопроса в экспертном сообществе.

Классификация
Еще одним принципиальным моментом в процессе гармонизации является классификация лазерных изделий по степени опасности. Различие классификаций изделий в документах СН‑91, СанПиН‑16 и ГОСТ МЭК давно является предметом обсуждений в сфере ЛБ.

В СанПиН‑16 была принята попытка гармонизации классификации и введены 7 классов, но определения классов даны в сокращенном виде или изменены, в результате чего изменилась суть определения 1 класса опасности по сравнению со стандартами серии IEC.

В определении 1 класса опасности одним из наиболее значимых является термин: «встроенная лазерная аппаратура» («встроенное лазерное изделие»), который приведен в стандартах серии IEC и ANSI и кардинально изменяет смысл определения 1 класса в СанПиН‑16 [2–5, 8].

Встроенное лазерное изделие – ​лазерное изделие, которому вследствие конструктивных особенностей, ограничивающих интенсивность доступного излучения, установлен класс ниже, чем класс входящего в него лазера (СТБ МЭК (п. 3.30)) [4].

Устройства, которым присвоен класс 1С, – ​яркий пример встроенного лазерного изделия: «уровни облучения или энергетической экспозиции могут превышать ПДУ (MPE) для кожи», «опасность для глаз предотвращают инженерные средства, то есть излучение прекращается или интенсивность доступного излучения уменьшается до уровня ниже ПИДИ (AEL) класса 1» [4].

Необходимо обратить внимание на положение стандартов серии IEC: «требования настоящего стандарта не распространяются на любое лазерное изделие, если классифицирование, выполненное изготовителем этого изделия, показывает, что уровень излучения не превышает предел интенсивности доступного излучения (ПИДИ) (AEL) для класса 1 при всех условиях эксплуатации, технического и сервисного обслуживания и при возникновении неисправности. Такое лазерное изделие может рассматриваться как безопасное лазерное изделие» [4], т. е. лазерные изделия, определенные как 1 класс в СН‑91, СанПиН‑16, ГОСТ 2012, в стандартах серии IEC не рассматриваются.

В табл. 1 приведены определения 1 класса опасности вышеупомянутых НД. Для гармонизации определения 1 класса опасности предлагается следующий вариант.

Класс 1. Лазерные изделия, которые безопасны при использовании, включая длительное прямое наблюдение в пучке, даже когда облучение происходит через оптические устройства наблюдения (напр. бинокли). К классу 1 также относятся лазеры с высокой мощностью излучения, которые полностью закрыты, так что потенциально опасное излучение недоступно при использовании (встроенное лазерное изделие). Наблюдение в пучке излучения лазерных изделий класса 1, которые испускают видимое излучение, может создать ослепляющий эффект, особенно при слабом постороннем освещении (примечание: общим примером лазерного изделия класса 1 является изделие, которое включает в себя встроенный лазер более высокого класса, но при нормальной работе не представляет опасности поражения пользователя лазерным излучением).

Главные и принципиальные отличия 2 и 3 (3R, 3B) классов между СН‑91 и стандартами серии IEC заключаются в несовпадении спектральных интервалов, для которых устанавливаются требования каждого из классов (см. табл. 2) [4, 7]. Одним из вариантов решения данного вопроса может стать принятие классификации стандартов серии IEC, поскольку она является более подробной и позволяет охватить большое количество разновидностей лазерных изделий, в том числе и медицинскую технику (класс 1С).
Положения, касающиеся требований к изготовлению, эксплуатации, размещению лазерных изделий, требований к персоналу и другие, могут быть гармонизированы беспрепятственно.

Заключение
Процесс гармонизации необходим не только для повышения эффективности механизмов взаимного признания результатов сертификации, но и для обновления НД по ЛБ и создания прочной базы, которая послужит основой для разработки стандартов по тематике лазерных технологий, исследовательских работ и т. д. Помимо этого будут восполнены пробелы, которые могут возникнуть в случае вступления в силу постановления «О признании утратившими силу нормативных правовых актов и отдельных положений нормативных правовых актов Российской Федерации и РСФСР», т. е. после отмены ряда НД.

Для облегчения процесса гармонизации необходимо создать базовый документ с терминами и определениями, который может быть получен при совместной слаженной работе ТК 296 «Оптика и фотоника», ТК 452 «Безопасность аудио-, видео-, электронной аппаратуры, оборудования информационных технологий и телекоммуникационного оборудования», Роспотребнадзора, НИИ медицины труда им. академика Н. Ф. Измерова, Института физики им. Б. И. Степанова Национальной академии наук Беларуси и всех заинтересованных предприятий, ведущих работу в области фотоники и лазерной техники. Принятые термины и определения должны лечь в основу как СН, так и обновленных стандартов.

Несомненно, необходимы дополнительные исследования с учетом того, что за 28 лет с момента выпуска СН‑91 произошел скачок на принципиально новый уровень лазерной техники и технологий. Помимо этого, в статьях [11, 13], авторами которых являются разработчики СН‑91, говорится об отсутствии сведений об исследованиях в некоторых спектральных и временных интервалах. В IEC были обновлены данные лишь некоторых положений, а остальные сведения остались на уровне 80-х годов прошлого столетия. Это свидетельствует об актуальности проведения работ в данном направлении.

Выводы и предложения
Привести в соответствие терминологию СН и стандартов.
Актуализировать термины, учитывая новейшие разработки в области лазерной техники и технологий.

Гармонизировать разрабатываемые нормативные документы с новой версией стандартов серии IEC: IEC60825-1-2014.
Дополнить классификацию по степени опасности и ввести класс 1С.
Для подготовки к гармонизации согласовать спектральные и временные интервалы, привести в соответствие параметры нормативов.
Привлечь к процессу гармонизации всех заинтересованных специалистов в области фотоники и лазерной техники.

СПИСОК Литературы
Рахманов Б. Н., Девисилов В. А., Митрофанов А. В., Кибовский В. Т. Вопросы технического регулирования безопасного применения лазерной аппаратуры. Часть I. Технические регламенты Таможенного союза. – ​Фотоника. 2013; 6 (42): 46–60.
ГОСТ IEC60825-1-2013.Безопасность лазерной аппаратуры. Часть 1. Классификация оборудования, требования и руководство для пользователей.
IEC60825-1-2014. URL: https://webstore.iec.ch/publication/3587.
СТБ IEC60825-1-2017. Безопасность лазерных изделий. Часть 1. Классификация оборудования и требования.
ANSI Z136.1-2014. American National Standard for Safe Use of Lasers (неофициальный перевод).
BS EN60825-1: 2014. Safety of laser products. Part 1: Equipment classification and requirements (неофициальный перевод).
Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров № 5804-91.
Санитарно-­эпидемиологических требования к физическим факторам на рабочих местах № 2.2.4.2259-2016 (Раздел VIII. «Лазерное излучение на рабочих местах»).
ГОСТ 31581-2012. Лазерная безопасность. Общие требования безопасности при разработке и эксплуатации лазерных изделий.
Рахманов Б. Н., Кибовский В. Т.  Лазер. Все же какого он класса опасности. Часть I. – ​Фотоника, 2015, № 5 (53).
Желтов Г. И. Нормативы по лазерной безопасности: истоки, уровень, перспективы. – ​Фотоника. 2017. 61 (1): 10–35.
Желтов Г. И. О нормативах по лазерной безопасности. – ​Лазер-­Информ. 2018; 15–16: 630–631.
Малькова Н. Ю., Лугиня С. В. Проблемы технического регулирования в области фотоники. – ​Фотоника. 2019; 13(2): 208–213.

Полное содержание статьи: https://www.photonics.su/files/article_pdf/8/article_8115_58.pdf