logylogyTechnoHot New

sActivity

Show

Greenergy

Safe

ty &

Environm

ent

>>> 66 June-July 2014, Vol.41 No.235

ตวอยางมาตรฐานทเกยวของกบความปลอดภยในการท�างานกบเลเซอร

มาตรฐานเหลานประกอบดวยขอแนะน�า และขอควรระวงในการปฏบตงานกบเลเซอร ทงในแงของการท�างานกบเครองเลเซอร การจดสภาพแวดลอมในการท�างาน เครองมอและอปกรณปองกนรงสส�าหรบผปฏบตงาน รวมไปถงมาตรการดานความปลอดภยอน ๆ เพอลดโอกาสในการเกดอนตรายจากเลเซอร โดยเฉพาะเมอท�างานกบเลเซอรทมก�าลง (power) สงมาก ๆ อยางเชน เลเซอรทใชในอตสาหกรรมขนรปวสด (การเชอมวสด การสลกลาย การเจาะ การตด เปนตน) นอกจากนควรมเจาหนาทผเชยวชาญดานความปลอดภยเกยวกบเลเซอร (laser safety officer) คอยใหค�าปรกษาและตรวจ-สอบการตดตงเลเซอรรวมถงระบบความปลอดภยอน ๆ ดวย

ดร.วบญ ตงวโรดมนกล

ภาควชาวศวกรรมอตสาหการ

มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาธนบร

ปลอดภย

ในการทำางานกบเลเซอร

อนตรายทเกดจากการมองแสงทมความสวางหรอเขม

มากจนเกนไป เชน การจองมองดวงอาทตย

ดวยตาเปลา อาจท�าใหประสาทในการรบภาพของดวงตาเสยหายได ทงน

รวมถงการจองมองล�าแสงเลเซอร ไมวาจะเปนล�าแสงทมองเหนดวยตาเปลา

หรอไมกตาม หากแสงมความเขมขนของพลงงานสงพอกสามารถท�าใหเกด

การสญเสยการมองเหนไดเชนเดยวกน อยางไรกตาม อนตรายทเกดจาก

เลเซอรนอกเหนอจากผลกระทบตอดวงตาแลว ยงมอนตรายตอผวหนง

อนตรายทเกดจากระบบไฟฟาของเลเซอร และอนตรายจากกาซพษและควน

ทเกดขนในระหวางกระบวนการ ดงนน เพอจ�ากดโอกาสในการเกดอบตเหต

ในระหวางการท�างานกบเลเซอร จงมการสรางมาตรฐานดานความ

ปลอดภยขน เพอใหผปฏบตงาน รวมถงผทเกยวของอน ๆ ไดตระหนกร

ถงอนตรายและทราบแนวทางในการปฏบตงานกบเลเซอรในรปแบบเดยวกน

ไดอยางปลอดภย แมวาในหลาย ๆ ประเทศจะก�าหนดมาตรฐานดานความ

ปลอดภยในการท�างานกบเลเซอรเปนของตนเอง หากแตเนอหาโดยสวน

ใหญจะมความเหมอนกน และใชถอปฏบตเปนสากล

มาตรฐาน อางอง

American National Standard Institute

Australian/New Zealand Standard

British Standards Institute

International European Convention

ANSI Z136

AS/NZS 2211

BS 4803

IEC 60825

logylogyTechnoSafety & Environment

June-July 2014, Vol.41 No.235 67 <<<

ส�าหรบบทความนจะขอเนนถงอนตรายจากล�าแสงเลเซอรทเกดขนตอดวงตาเปนหลก เนองจากตาเปนอวยวะทส�าคญและไมสามารถปลกถาย สราง ซอมแซม ไดอยางเชนผวหนง อกทงหากเกดอบตเหตขน การสญเสยการมองเหน (vision loss) จะเกดขนแทบจะในทนทโดยทผนนอาจไมทนสงเกตถงความผดปกตทเกดขน

▲ ภาพ กายวภาคของดวงตามนษย (http://en.wikipedia.org/wiki/Human_eye)

อนตรายจากล�าแสงเลเซอรตอดวงตา สามารถแบงออกไดเปน 2 สวน คอ อนตรายตอเรตนา (retina) ทดานหลงของดวงตา และอนตรายตอกระจกตาทผวดานหนาของดวงตา (cornea) แสงเลเซอรทผานเลนสตา ซงท�าหนาทรวมแสงเปนจดและฉายลงบนเรตนา สามารถท�าใหความเขมแสงทจดรวมแสงบนเรตนาสงขนกวา 1 แสนเทา แมวาตามนษยเราสามารถมองเหนแสงไดในชวงความยาวคลนประมาณ 400 ถง 700 นาโนเมตร แสงหรอรงสทมความยาวคลนนอยกวา 400 นาโนเมตร หรอททวไปเรยกวา อลตราไวโอเลต (UV) และมากกวา 700 นาโนเมตร หรอชวงอนฟาเรด (infrared) กสามารถท�าอนตรายตอดวงตาไดเชนกน โดยเฉพาะแสงทอยในชวงความยาวคลนทสามารถทะลผานชนของกระจกตาเขามาไดในปรมาณมาก ๆ เพอใหเขาใจถงอนตรายทเกดจากการจองมองแสงเลเซอรดวยตาเปลาไดดยงขน จงขอยกตวอยางงาย ๆ ดงน

เมอพจารณาหลอดไฟขนาด 1 วตต เชน หลอดไฟดวงเลก ๆ ทใชในหองโดยสารรถยนต ทระยะหาง 1 เมตร พบวา จะมความเขมแสงประมาณ 8 x 10-2 วตตตอตารางเมตร ซงค�านวณไดโดย

ความเขมแสง = ก�าลงของหลอดไฟ / พนทผวทรงกลม= 1.0 วตต / (4 x π x 1.02) ตารางเมตร= 8 x 10-2 วตตตอตารางเมตร

เมอพจารณารมานตามนษยทเปดกวางทสด ซงโดยทวไปมขนาดเสนผานศนยกลางประมาณ 7 มลลเมตร ดงนนปรมาณแสงทผานเขามาในดวงตาจะมคาประมาณ (8 x 10-2) x [(3.14 / 4) x 0.0072] = 3 x 10-6 วตต หรอ 3 ไมโครวตต

ในขณะทเมอเปรยบเทยบกบแสงเลเซอรขนาดก�าลง 1 วตต ทมเสนผานศนยกลางของล�าแสงขนาด 1 มลลเมตร ซงสามารถผานเขารมานตาไดทงหมด จะใหความเขมแสงประมาณ 1.3 x 106 วตตตอตารางเมตร ค�านวณไดจาก

ความเขมแสง = ก�าลงของเลเซอร / พนทหนาตดของล�าแสงเลเซอร= 1.0 วตต / [(3.14 / 4) x 0.0012] ตารางเมตร= 1.3 x 106 วตตตอตารางเมตร

จากการค�านวณขางตนโดยคราว ๆ น พบวา เมอพจารณาก�าลงของแสงเทากน คอ 1 วตต คาความเขมแสงทไดจากเลเซอรสงกวาหลอดไฟถง 16.25 ลานเทา ส�าหรบขนาดล�าแสงเลเซอรท 1 มลลเมตร และคาความเขมแสงนจะเพมขนทวคณเมอขนาดของล�าแสงเลเซอรเลกลง ดงนนเมอเทยบความเขมแสงของหลอดไฟขนาด 1 วตต เลเซอรขนาด 1 วตต และแสงจากดวงอาทตย สามารถสรปไดดงน

จากตารางน จะสงเกตไดวา ปรมาณแสงทผานเขาสรมานตาของเลเซอรมมากกวาแสงจากดวงอาทตยและจากหลอดไฟขนาดเดยวกนอยหลายเทา และผลทตามมาจากการทเนอเยอภายในดวงตา หรอแมกระทงผวหนงตามรางกาย ทถกฉายดวยเลเซอรทมความเขมแสงสง นนกคอ ความรอนในปรมาณมหาศาลทเกดขน ซงขนอยกบความยาวคลนของแสงเลเซอร ก�าลงของเลเซอร ชนดของการฉายแสง (แบบตอเนองหรอแบบเปนชวง) ขนาดเสนผานศนยกลางของล�าแสง การบานออกของล�าแสงเลเซอร และระยะหางจากแหลงก�าเนดแสง

นอกจากนระดบอนตรายยงขนอยกบความสามารถในการ ดดซบพลงงานแสงของผวหนงหรอเนอเยอทถกฉายดวยแสงเลเซอร รวมถงผลกระทบขางเคยงอน ๆ อกดวย เชน การลกไหมของเสอผาท�าใหผวหนงเกดการไหมในวงกวางมากขน เปนตน

โดยปกตแลว การปฏบตงานกบเลเซอรเพอใหเกดความปลอดภยจะพจารณาทระดบความเสยงสงสดทยอมรบได (Maximum Permissible Exposure หรอ MPE) คา MPE นจะเปนตวบงบอกถง

ปลอดภย

ในการทำางานกบเลเซอรหลอดไฟขนาด 1 วตต

ดวงอาทตย เลเซอรขนาด 1 วตต (ขนาดล�าแสง 1 มลลเมตร)

ความเขมแสง (วตตตอตารางเมตร)

8 x 10-2 (ทระยะหาง 1 เมตร)

ประมาณ 1 x 103 1.3 x 106

ปรมาณแสงทผานเขาสดวงตา (วตต)

3 x 10-6 3.8 x 10-2 1.0

logylogyTechno Safety & Environment

>>> 68 June-July 2014, Vol.41 No.235

ระดบความเขมแสง (วตตตอตารางเซนตเมตร) หรอความเขมขนของพลงงาน (จลตอตารางเซนตเมตร) สงสดทไมกอใหเกดอนตรายตอกระจกตาหรอผวหนงภายใตคาความยาวคลนแสงและระยะเวลาในการฉายล�าแสงคาหนง ๆ ระดบของคา MPE น ถกก�าหนดโดยคณะกรรมมาธการระหวางประเทศดานการปองกนรงส (International Commission on Non-Ionising Radiation Protection หรอ ICNIRP) ท�าการประเมนและก�าหนดระดบของ MPE ของการแผรงส ครอบคลมแสงทงทมองเหน และมองไมเหนดวยตาเปลา คา MPE น อาจใชเปนหลกเกณฑในการควบคมความเขมของรงสหรอแสงเลเซอรในการท�างาน เพอลดโอกาสในการเกดอนตรายตอดวงตาหรอผวหนงได อยางไรกตาม ในการปฏบตงานจรง การควบคมระดบความเขมและการกระจายของแสงเลเซอรควรจ�ากดใหอยในระดบทต�าทสดเทาทจะเปนไปได แมวาระดบ MPE ตามมาตรฐานจะระบถงโอกาสทดวงตาจะไดรบความเสยหายจากการล�าแสงเลเซอรมคาต�ากตาม เพราะคาทต�าไมไดหมายความวามคาเทากบศนย ดงนนการควบคมระดบความเขมของล�าแสงเลเซอร และโอกาสในการสะทอนของแสงควรก�าหนดใหมระดบทต�ากวาคาระดบ MPE ทถกแนะน�าไว

นอกจากน ในการท�างานกบล�าแสงเลเซอรทมความยาวคลนสน เชน อลตราไวโอเลตเลเซอร (UV laser) พบวามโอกาสสงทเนอเยอของผวหนงหรอดวงตาจะไดรบความเสยหายทรนแรง แมวาจะใชระดบความเขมของล�าแสงเลเซอรทต�ากตาม สาเหตหนงมาจากคาพลงงานทสงของแสงในชวงความยาวคลนสน ยกตวอยางเชน คาพลงงานทเกดขนจากแสงอลตราไวโอเลตเลเซอรทความยาวคลน 355 นาโนเมตร จะสงกวาคาพลงงานทไดจากอนฟาเรดเลเซอรทใหความยาวคลน 1064 นาโนเมตร ประมาณ 3 เทา ซงระดบของพลงงานทสงในกรณของเลเซอรทมความยาวคลนทสนลงนจะสงผลโดยตรงตอระดบความอนตรายในการท�างานกบเลเซอรดวยเชนเดยวกน

นอกจากนความเสยหายตอดวงตาหรอผวหนงทเปนผลมาจากเลเซอรทใหความยาวคลนแสงทสน เชน อลตราไวโอเลตเลเซอร อาจไมไดมาจากการทเนอเยอดงกลาวไดรบผลทางความรอน (ther-

mal effect) จากล�าแสงเลเซอร ดงเชนเลเซอรในกลมอนฟาเรดทวไป หากแตเกดจากการท�าปฏกรยาเคมแสง (photochemical reaction) โดยโมเลกลในเนอเยอเกดการดดซบพลงงานของแสงเลเซอรเอาไวในปรมาณหนง ซงมคาทสงมากพอทจะท�าใหโมเลกลของเนอเยอนนสลายตวและถกท�าลายไปในทสด ดงนนคา MPEs ของเลเซอรในกลมทมความยาวคลนแสงทสน โดยทวไปจะมคาต�ากวาเลเซอรในกลมทใหความยาวคลนแสงทยาวกวา

▲ ภาพแสดง ปรมาณแสงทสามารถผานชนของเหลวในกระจกตา และทถกดดซบไวท เรตนาทคาความยาวคลนแสงตาง ๆ

▲ กราฟแสดงคา MPE ทไมกอใหเกดอนตรายตอกระจกตา ในรปของความเขมแสงและระยะเวลาในการฉายล�าแสง ทคาความยาวคลนแสงตาง ๆ (มาตรฐาน IEC 60825)

▲ กราฟแสดง คา MPE ทไมกอใหเกดอนตรายตอกระจกตา ในรปของความเขมขนของพลงงานแสงและคาความยาวคลนแสง ภายใตชวงของระยะเวลาในการฉายล�าแสง หรอ Pulse Duration ทตางกน (มาตรฐาน IEC 60825)

logylogyTechnoSafety & Environment

June-July 2014, Vol.41 No.235 69 <<<

นอกจากการพจารณาทคา MPE ตาง ๆ เพอบงบอกถงระดบความเขมขนของพลงงานสงสดทไมกอใหเกดอนตรายแลว การจดกลมเลเซอรออกเปนระดบ (class) ตาง ๆ เพอจ�าแนกระดบชนความอนตรายของเลเซอรกเปนอกแนวทางหนงทนยมและงายตอการท�าความเขาใจส�าหรบผใชงานทวไป การระบถงระดบความอนตรายของเลเซอรถอเปนหนาทรบผดชอบของผผลตเลเซอรทจะตองตดปายแสดงสญลกษณ ค�าเตอน และรายละเอยดทส�าคญของเลเซอรชนดนน ๆ บนตวเครอง ในขณะเดยวกน ผใชกตองทราบถงความหมายของค�าเตอนเหลานนดวยเชนเดยวกน ระดบชนของเลเซอรทตางกนเปนตวบงบอกถงปรมาณการแผรงสทงทเกดขนทงภายใตสภาวะการใชงานปกตและสภาวะการท�างานทผดปกตของเลเซอรเครองนน ๆ โดยทวไปแลวเครองเลเซอรทไดมาตรฐานจะมแผนหรอมานกนรงส ตดตงไวระหวางสวนของบรเวณปฏบตงานและผปฏบตงาน เพอปองกนล�าแสงเลเซอรทอาจจะสะทอนมายงผปฏบตงานในระหวางการท�างานได จากมาตรฐาน IEC 60825 ระดบของเลเซอรสามารถจ�าแนกออกมาไดเปน Class 1, 2, 3A, 3B และ 4 โดยมระดบความอนตรายจากนอยไปมากตามล�าดบ ดงแสดงในตารางตอไปน

ส�าหรบเลเซอรระดบ 4 ล�าแสงเลเซอรควรถกจ�ากดใหอยในบรเวณปด เชน ภายในเครองจกรทมแผนกนรงสกนระหวางบรเวณปฏบตงานและผปฏบตงาน ภายในหองปฏบตงานควรทาผนงดวยส

โทนสวางและมแสงสวางมากพอ เพอใหขนาดรมานตาถกปรบใหเลกมากทสด และควรสวมอปกรณปองกนดวงตาทเหมาะสมในระหวางการปฏบตงานดวย นอกจากนเพอลดโอกาสในการเกดอบตเหตจากล�าแสงเลเซอรตอบคคลอน ๆ โดยรอบ บรเวณปฏบตงานควรถกปดมดชดและมสวตซตดการท�างาน (interlock switch) หากประตหอง หรอประตเครองจกรถกเปดออกโดยไมไดตงใจ และในขณะทท�างานกบเลเซอร ผปฏบตงานควรเปดสญญาณไฟเตอนทสามารถสงเกตเหนไดงาย เพอใหบคคลอน ๆ ในบรเวณโดยรอบสวนปฏบตงานทราบวาเครองเลเซอรก�าลงท�างานอย ซงจะชวยลดโอกาสในการเกดอบตเหตไดอกทางหนง

ตวอยางสญลกษณและปายเตอนแสดงถงอนตรายจากล�าแสงเลเซอรควรถกตดตงในต�าแหนงทมองเหนไดงาย นอกจากน ปายเตอนควรระบระดบของเลเซอรและคณลกษณะของล�าแสงวาสามารถมองเหนไดดวยตาเปลาหรอไม เพอใหผปฏบตงานหรอบคคลใด ๆ กตาม ทผานบรเวณดงกลาวตระหนกถงอนตรายและมความระมดระวงมากยงขน

▲ ภาพแสดง ตวอยางปายเตอนในบรเวณทมการปฏบตงานกบเลเซอร

เอกสารอางอง

Australian/New Zealand Standard (2004) Safety of Laser Prod-

ucts, AS/NZS 2211.

Class ความหมาย

1 มความปลอดภยสงพลงงานของล�าแสงเลเซอรทเกดขน นอยกวา 0.2 ไมโครจลตอระยะเวลาในการฉายล�าแสงนาน 1 นาโนวนาท หรอ นอยกวา 0.7 มลลจลตอระยะเวลาในการฉายล�าแสงนาน 1 วนาท

2 คอนขางปลอดภยล�าแสงเลเซอรไมกอใหเกดอนตรายตอดวงตาภายในระยะเวลาฉายล�าแสง 0.25 วนาท (ชวงเวลาทมนษยกระพรบตา) ก�าลงของเลเซอรทใชตองนอยกวา 0.1 มลลวตต ในชวงความยาวคลนแสงทมองเหนไดดวยตาเปลา (400-700 นาโนเมตร)

3A คอนขางปลอดภยก�าลงของเลเซอรทใชตองนอยกวา 5 มลลวตต ทความเขมของแสงไมเกน 25 วตตตอตารางเมตร และตองเปนล�าแสงทมองเหนไดดวยตาเปลา

3B คอนขางไมปลอดภยอาจสามารถจองมองล�าแสงเลเซอรทถกสะทอน (มก�าลงออนลง) ได ทงนควรมระยะในการจองมองทหางจากฉากรบมากกวา 130 มลลเมตร และไมควรจองมองนานเกน 10 วนาท ก�าลงของเลเซอรทใชอยในชวง 5 ถง 500 มลลวตต

4 ไมปลอดภย ถาไมมอปกรณปองกนทเหมาะสมการจองมองล�าแสงเลเซอรโดยตรงหรอทถกสะทอนมามโอกาสท�าใหเกดอนตรายตอดวงตาและผวหนงได ก�าลงของเลเซอรทใชมากกวา 500 มลลวตต และตองมมาตรการดานความปลอดภย เนองจากเลเซอรในระดบนสามารถท�าใหวสดทถกฉายล�าแสงตดไฟได

ระดบของเลเซอร

logylogyTechno