Межгосударственный стандарт ГОСТ IEC/TR 60825-9-2013 "Безопасность лазерной аппаратуры. Часть 9. Компиляция максимально допустимой экспозиции некогерентного оптического излучения" (введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 8 ноября 2013 г. N 1408-ст)

Safety of laser products. Part 9. Compilation of maximum permissible exposure to incoherent optical radiation

МКС 31.260

Дата введения - 1 июля 2014 г.
Введен впервые

Предисловие

Цели, основные принципы и порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2009 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены"

Сведения о стандарте

1 Подготовлен Автономной некоммерческой организацией Научно-техническим центром сертификации электрооборудования "ИСЭП" (АНО НТЦСЭ "ИСЭП")

2 Внесен Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

3 Принят Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 43-2013 от 7 июня 2013 г.)

За принятие стандарта проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97	Код страны по МК (ИСО 3166) 004-97	Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
Армения	AM	Минэкономики Республики Армения
Казахстан	KZ	Госстандарт Республики Казахстан
Кыргызстан	KG	Кыргызстандарт
Российская Федерация	RU	Росстандарт
Таджикистан	TJ	Таджикстандарт
Узбекистан	UZ	Узстандарт

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 08 ноября 2013 г. N 1408-ст межгосударственный стандарт ГОСТ IEC/TR 60825-9-2013 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 01 июля 2014 г.

5 Настоящий стандарт идентичен международному документу IEC/TR 60825-9:1999 Safety of laser products - Part 9: Compilation of maximum permissible exposure to incoherent optical radiation. (Безопасность лазерной аппаратуры Часть 9. Компиляция максимально допустимой экспозиции некогерентного оптического излучения).

Стандарт подготовлен на основе применения ГОСТ Р МЭК/ТО 60825-9-2009.

Степень соответствия - идентичная (IDT).

Сведения о соответствии межгосударственных стандартов ссылочным международным стандартам приведены в дополнительном приложении ДА.

6 Введен впервые

1 Область применения

Настоящий стандарт приводит в соответствие действие значений максимально допустимой экспозиции (МДЭ) для экспозиции некогерентного оптического излучения от искусственных источников на глаз человека или его кожу в диапазоне длин волн от 180 до 3000 нм с предельным согласованием.

Эти величины базируются на доступной экспериментально изученной информации и могут использоваться только как инструкция при контроле экспозиции излучения искусственных источников, и не будут рассматриваться как линейный процесс между безопасностью и опасными уровнями.

Примечание - Значения МДЭ, приведенные в стандарте, применяются весьма индивидуально, однако некоторые индивидуумы чувствительны или особо чувствительны к оптическому излучению из-за генетического фактора, возраста, персональных привычек (курение, алкоголь или др.); им требуются для безопасности разные уровни максимально допустимой экспозиции. У таких индивидуумов может быть неадекватная реакция на нарушение здоровья при максимальной и минимальной дозах воздействующего оптического излучения.

Медики должны искать дополнительную оценку опасной величины для дополнительной защиты.

Эти величины главным образом относятся к экспозиции искусственных источников. Они могут также использоваться для оценки экспозиции солнечного излучения.

Значения МДЭ не должны применяться при экспозиции пациентов оптическим излучением с целью медицинского лечения.

Максимальные значения допустимой дозы при экспозиции излучением лазерных источников определены в IEC 60825-1.

Примечания

1 Базисными документами настоящего стандарта являются IEC 60825-1 (лазерное излучение) и IRPA/CNIRP инструкции (некогерентное излучение). Пределы ACGIH незначительно отличаются по диапазону длин волн и абсолютному значению.

2 Несмотря на тот факт, что светоизлучающие диоды испускают главным образом некогерентное излучение, в настоящее время они относятся к IEC 60825-1.

3 Механизм разрушения, как известно, для когерентных и некогерентных источников различен. Однако во многих случаях предельные значения величин в IEC 60825-1 более консервативны, чем в настоящем стандарте. Особенно точно надо определять диапазон длин волн для лазеров, который указан в МЭК 60825-1.

4 Экспозиционные уровни МДЭ должны быть различными для глаз или воздействия на кожу.

5 В спектральных диапазонах УФ-В и УФ-С значения МДЭ обусловливают минимальную энергетическую экспозицию излучения, вызывающую биологические изменения на поверхности роговицы сетчатки. Уровни, производящие опасные эффекты, в 2-3 раза больше.

1.1 Цель настоящего стандарта - определить требования для защиты человека от некогерентного оптического излучения в диапазоне длин волн от 180 нм до 1 мм, указывая безопасные уровни оптического излучения. Это излучение считается опасным для большинства индивидуумов; значения ниже безопасного уровня не вызывают никаких вредных эффектов. Только знание об этих уровнях и возможных эффектах воздействия на основе МДЭ позволяет определять экспозицию оптического излучения, безопасную для человека при восьмичасовом рабочем дне.

1.2 Методы измерения показывают, как измерять и рассчитывать уровень оптической радиации для намерения сравнить его с максимально допустимой экспозицией.

2 Нормативные ссылки

В данном разделе представлены следующие ссылочные стандарты, которые совершенно необходимы для применения настоящего стандарта. Дата ссылочных стандартов указана на действующее издание. В случае выхода более позднего по дате издания стандарта или утвержденных изменений к указанным ссылкам, они могут применяться наравне с перечисленными.

IEC 60050-845:1987, International electrotechnical vocabulary; Chapter 845: Lighting (Международный электротехнический словарь - Глава 845: Освещение)

IEC 60825-1:1993, Safety of laser products - Part 1: Equipment classification, requirements and user's guide (Безопасность лазерной аппаратуры - Часть 1: Классификация оборудования, требования и руководство пользователя)

ISO 1000:1992, SI units and recommendations for the use of their multiples and of certain other units (Единицы СИ и рекомендации по применению кратных и дольных от них и некоторых других единиц)

ISO 11145:1994, Optics and optical instruments - Lasers and laser-related equipment - Vocabulary and symbols (ИСО 11145:1994 Оптика и оптические приборы. Лазеры и лазерное оборудование. Словарь и условные обозначения)

ISO/IEC Guide 51:1999, Safety aspects - Guidelines for their inclusion in standards (Аспекты безопасности. Руководящие указания по включению их в стандарты)

3 Определения

В настоящем стандарте приводятся следующие определения. Основные определения даны в соответствии с ISO 1000:1992, ISO 11145:1994 и IEC 60050(845):1987. Некоторые из этих определений повторены в соответствующих определениях в IEC 60825-1 и в ISO/IEC Guide 51. Отклонения от основных документов сделаны преднамеренно и особо оговариваются.

3.1 угловое увеличение М (angular magnification М): Угловое увеличение М оптического прибора это отношение угла наблюдения объекта, опирающегося на входной зрачок прибора () к углу наблюдения объекта глазом без прибора ()

.

Примечание - В технической оптике угол наблюдения объекта без оптического прибора базируется на расстоянии наилучшего видения 25 см. В стандарте минимальное расстояние наблюдения должно быть не меньше 10 см.

3.2 угловой размер (angular subtense): Угол наблюдения , стягиваемый видимым источником при наблюдении глазом (рисунок 1) или полученный точкой измерения (см. также максимальный и минимальный угловой размер), единица измерения - радиан.

Рисунок 1 - Определение углового размера видимого источника

3.3 апертура, апертурная диафрагма (aperture, aperture stop): Апертурная диафрагма - это раскрываемый контур, в пределах которого лежит площадь, с которой измеряется излучение (см. также измерительную апертуру).

3.4 видимый источник (apparent source): Реальный или виртуальный размер (источника оптического излучения), который формирует наименьшее возможное изображение на сетчатке.

Примечание - Такое определение используется, чтобы найти положение видимого элемента излучения в диапазоне длин волн от 380 до 1400 нм с приближением видимого источника в пределах аккомодации глаза (обычно  100 мм).

3.5 опасность синего света (blue light hazard): Возможность фотохимического повреждения сетчатки, вызываемого экспозицией излучения на длинах волн главным образом между 380 и 500 нм.

3.6 когерентность (coherence): Характеристика электромагнитного поля, где в двух его точках разность фаз по времени и пространству одинакова.

3.7 длина когерентности (coherence length): Расстояние в пучке направленного распространения, при котором сохраняется постоянство разности фаз.

3.8 диодный излучатель (diode emitter): Любой полупроводниковый прибор с p-n переходом, который может генерировать электромагнитное излучение за счет рекомбинации в полупроводнике в диапазоне длин волн от 180 нм до 1 мм.

3.9 дистанция экспозиции (exposure distance): Самое короткое расстояние от оптического источника до ближайшего места человека, которое может подвергнуться воздействию излучения.

3.10 длительность экспозиции (exposure duration): Длительность импульса или серии, или цуга импульсов, или продолжительной эмиссии, падающей на человеческое тело, которое подвергается прямому воздействию излучения.

3.11 некогерентное излучение (incoherent): Излучение считается некогерентным, если длина когерентности меньше 1 мм.

3.12 инфракрасное излучение (infrared radiation): Для практических целей любое электромагнитное излучение в длинноволновом диапазоне 780 нм ... 1 мм. Инфракрасный спектр разделен по результатам производимой биологической опасности на три диапазона: ИК-А, ИК-В, ИК-С.

3.13 инфракрасное излучение А (ИК-А) (infrared A (IR-A)): Оптическое излучение, которое распространяется в спектральном интервале от 780 до 1400 нм.

3.14 инфракрасное излучение В (ИК-В) (infrared В (IR-B)): Оптическое излучение, которое распространяется в спектральном интервале от 1400 до 3000 нм.

3.15 инфракрасное излучение С (ИК-С) (infrared С (IR-C)): Оптическое излучение, которое распространяется в спектральном интервале от 3000 нм до 1 мм.

3.16 предназначенное использование (intended use): Использование аппаратуры, ее обработка или сервисное обслуживание в соответствии с требованиями, инструкциями и информацией, представленной поставщиком.

3.17 промежуточный источник (intermediate source): В основном, источник, формирующий изображение на сетчатке, такой большой, что тепловой поток в радиальном направлении (перпендикулярно оптической оси) от центра изображения к ближайшей границе биологической ткани соизмерим с тепловым потоком в осевом направлении (параллельно оптической оси).

Удлиненный промежуточный источник - источник, формирующий на сетчатке изображение большего размера, чем размер, на который действует максимально допустимая экспозиция от малого источника и от большого источника. Это удлинение необходимо потому, что некоторый глаз подвижен и может захватить большее поле излучения, которое в единицах МДЭ указано в представленных таблицах стандарта.

Примечание - В настоящем стандарте промежуточный источник в его основном значении воздействует на сетчатку в углах между 1,5 и 100 мрад, т.е. диаметр изображения на сетчатке лежит между 25 и 1700 мкм. Эти пределы относятся к времени экспозиции меньше, чем 0,7 с.

В настоящем стандарте удлиненный промежуточный источник охватывает углы между 11 и 100 мрад, т.е. диаметр изображения на сетчатке лежит между 187 и 1700 мкм.

Эти пределы не превышают время экспозиции больше 10 с. Для времени экспозиции между 0,7 и 10 с стягиваемый угол промежуточного источника зависит от времени экспозиции (таблица 3).

3.18 энергетическая освещенность (irradiance): (Е, Вт/м²): Частное от деления мощности излучения dP, падающего на элемент поверхности, на площадь dA этого элемента

Е = dP/dA.

3.19 большой источник (large source): Источник, формирующий изображение на сетчатке, такой большой, что тепловой поток в радиальном направлении (перпендикулярно оптической оси) от центра изображения к ближайшей границе биологической ткани соизмерим с тепловым потоком в осевом направлении (параллельно оптической оси).

Примечание - В этом стандарте большой источник имеет стягиваемый угол больше, чем 100 мрад на сетчатке, т.е. диаметр его изображения на сетчатке больше 1700 мкм.

3.20 свет (light): Видимое излучение.

3.21 светоизлучающий диод (СИД) (light emitting diode (LED)): Диодный излучатель (Оптическое излучение СИД производится исключительно процессами спонтанной эмиссии).

3.22 максимальный угловой размер () (maximum angular subtense ()): Значение углового размера видимого источника, при котором источник считается большим - большой источник (см. также таблицу 3).

3.23 максимально допустимая экспозиция (МДЭ) (maximum permissible exposure (МРЕ)): Значение экспозиции для глаза или кожи, которое при нормальных условиях не противоречит результатам появления биологических эффектов. Значение МДЭ зависит от длины волны излучения, длительности экспозиции, состояния ткани и размера места экспозиции. Для видимого и ближнего инфракрасного излучения в диапазоне от 380 нм до 1400 нм угловой размер источника определяет размер изображения на сетчатке.

3.24 измерительная апертура (measurement aperture): Круглая область используется при измерении энергетической освещенности, энергетической экспозиции, энергетической яркости и интегрированной по времени энергетической яркости. Эта апертура определяет площадь, при которой значения этих величин усредняются по числу измерений для сравнения со значением МДЭ.

3.25 монохроматическое излучение (monochromatic radiation): Излучение, характеризуемое одной длиной волны, как излучение линии в газоразрядной лампе низкого давления. На практике - излучения очень маленького интервала длин волн, приписываемого излучению одной длины волны, если биологическое действие спектра в этом интервале не сильно отличается.

3.26 оптическое излучение (optical radiation): Электромагнитное излучение на длинах волн между 100 нм и 1 мм. Ультрафиолетовое излучение в области длин волн меньше 180 нм (называемое вакуумным УФ) полностью поглощается кислородом воздуха. В этом стандарте диапазон длин волн оптического излучения ограничен с меньшей стороны излучением с длиной волн 180 нм.

Примечание - Принимая во внимание безопасность излучения, спектральный диапазон между 380 и 1400 нм нуждается в специальном рассмотрении, так как глаз пропускает излучение в этом спектральном диапазоне на сетчатку, где оно фокусируется, энергетическая освещенность может быть увеличена в несколько раз по абсолютному значению по сравнению с освещенностью роговой оболочки глаза.

3.27 световые величины (photometric quantities): Все радиометрические величины находятся в соответствии со световыми величинами через визуальное восприятие света. Для фотометрического излучения с длиной волны световые величины могут быть рассчитаны через радиометрические величины, умножая последние на относительную спектральную эффективность V() (см. приложение С) или V' () и максимальную спектральную эффективность излучения K_м или K'_м

K_м = 683 лм/Вт для фотопического зрения и

K'_м = 1700 лм/Вт для скотопического (ночного) зрения.

Наименование соответствующих радиометрических и световых величин представлено в таблице 1. Символы обеих величин одинаковы. Если необходимо, они могут различаться индексами: е (энергетический) для радиометрических величин и v (визуальный) для световых величин.

Таблица 1 - Сравнительный перечень радиометрических и световых величин

Радиометрические величины		Символ	Световые величины
Наименование	Единица		Наименование	Единица
Мощность излучения	Вт	Р, Ф	Световой поток	лм
Энергия излучения	Дж	Q	Количество света
Энергетическая освещенность	Вт/м2	E	Освещенность	лм/м2 = лк
Энергетическая экспозиция	Дж/м2	Н	Световая экспозиция
Энергетическая яркость		L	Яркость
Энергетическая сила света	Вт/ср	I	Сила света	кд = лм/ср
Интегральная по времени энергетическая яркость		Li	Интегральная по времени яркость

3.28 длительность импульса (pulse duration): Максимальное время, требующееся для измерения двух точек пересечения импульса ветви нарастания и убывания с прямой, проведенной параллельно оси абсцисс на уровне половины максимального значения.

3.29 энергетическая яркость L, L_i [, ] (radiance): Энергетическая яркость L в данном направлении данной точки - это частное от мощности излучения dP, переносимой через точку и распространяющейся в заданном направлении, на телесный угол , в котором распространяется мощность, элементарную площадь поверхности dA, содержащую эту точку, и косинус угла распространения потока в направлении (см. рисунок 2)

.

(1)

Одно из определений содержит интегрированную по времени энергетическую яркость L_i и тогда мощность излучения dP заменяется на энергию излучения dQ

.

(2)

Примечание 1 - Это определение - упрощенная версия [IEV 60050(845), термин 845-01-34], достаточная для целей настоящего стандарта. В случаях сомнения следует пользоваться определением [IEV 60050(845)].

Примечание 2 - Энергетическая яркость и интегрированная по времени энергетическая яркость не изменяются оптическими приборами. Однако, если энергетическая яркость измеряется в первой среде L₁ с показателем преломления n1 и желательно определить энергетическую яркость во второй среде L₂ с показателем преломления n₂, энергетическая яркость первой среды L₁ должна быть умножена на коэффициент . Когда первая среда является воздухом (n₁ = 1), а вторая - глаз (n₂ = 1,336 для жидкостной влаги и стекловидного тела) этот коэффициент равен 0,56. При МДЭ используется энергетическая яркость, измеренная в воздухе, потому что этот коэффициент уже учтен в таблицах этого стандарта.

Рисунок 2 - Определение энергетической яркости

3.30 энергия излучения, Q (Дж) (radiant energy): Интеграл по времени мощности излучения за данный период t

.

(3)

3.31 энергетическая экспозиция, Н (Дж/м²) (radiant exposure): Интеграл по времени от энергетической освещенности в данной точке за данную длительность t, т.е. отношение энергии излучения dQ, падающей на элемент поверхности, к площади dA этого элемента

.

(4)

3.32 мощность излучения (поток), Р, (Ф) [Вт (лм)] (radiant power (flux)): Мощность, испускаемая, передаваемая или принимаемая в виде излучения [IEV 60050(845), термин 845-01-24].

3.33 коэффициент отражения, (reflectance): Отношение отраженной мощности излучения к падающей мощности излучения при данных условиях [IEV 60050(845), термин 845-04-58].

3.34 сканирующее излучение (scanned radiation): Излучение, имеющее временное изменение направления с началом возникновения или диаграммой распространения по отношению к стационарному базовому положению.

3.35 малый источник (small source): По существу источник формирует изображение на клетчатке, которое так мало, что тепло легко струится в радиальном направлении (перпендикулярно оптической оси) от центра изображения к окружающим биологическим тканям.

С удлинением источник с размером изображения на сетчатке меньше, чем размер, на котором базируется значение максимально допустимой экспозиции. Это удлинение необходимо потому, что глаз подвижен, что учитывается в данных о МДЭ в таблицах настоящего стандарта (см. также 3.17 и 3.19)

Примечание - В настоящем стандарте малый источник в своем основном значении стягивает угол меньше, чем 1,5 мрад на сетчатке, т.е. диаметр его изображения на сетчатке меньше, чем 25 мкм. Этот размер применим для времени экспозиции 0,7 с.

Малый источник в своем удлиненном значении стягивает угол меньше, чем 11 мрад на сетчатке, т.е. диаметр его изображения на сетчатке меньше, чем 187 мкм. Этот размер применим для времени экспозиции 10 с; для времени экспозиции между 0,7 с и 10 с определяется углом, зависимым от времени экспозиции (см. таблицу 3).

Термин "точечный источник" не может быть использован для малого источника, так как это приводит к путанице: "точечный источник" может быть пятном большим, чем обычно считают за "точку". В настоящем стандарте термин "малый источник" поэтому используется в подобном смысле.

3.36 телесный угол, (ср) (solid angle): Телесный угол с его вершиной в центре сферы радиуса r - отношение площади А, вырезаемой этим углом на поверхности сферы, на квадрат радиуса (см. рисунок 3)

 = A/r² полный телесный угол равен 4 тг ср.

Рисунок 3 - Определение телесного угла

3.37 спектральная энергетическая освещенность, [Вт/(м² нм)] (spectral irradiance): Отношение мощности излучения dP в интервале длин волн , падающего на элемент поверхности площадью dA этого элемента, и интервала длин волн

.

3.38 спектральная энергетическая яркость, [] (spectral radiance): Спектральная энергетическая яркость в интервале длин волн в заданном направлении в данной точке - это частное от деления мощности излучения dP, проходящей через точку и распространяемой в телесном угле в направлении и ограниченной спектральным интервалом , и произведения площади проекции пучка на плоскость, перпендикулярную к направлению (), содержащему эту точку, телесный угол и интервал длин волн (см. рисунок 2)

.

3.39 интегрированная по времени энергетическая яркость, L_i [] (time integrated radiance): Интеграл энергетической яркости за данное время экспозиции, выражаемый как энергия излучения с единицы площади излучающей поверхности в единице телесного угла эмиссии.

3.40 ультрафиолетовое излучение (ultraviolet radiation): Практически любое излучение в диапазоне длин волн от 100 до 400 нм. Ультрафиолетовый спектр разделен на три спектральные области, обусловливающие разную степень фотобиологической опасности: ультрафиолет А, ультрафиолет В, ультрафиолет С. Ультрафиолетовое излучение меньше, чем 180 нм, называется вакуумным ультрафиолетовым излучением

Примечание - Во многих стандартах длинноволновая граница ультрафиолетового спектрального диапазона фиксируется 380 нм.

3.41 ультрафиолет А (УФ-А) (ultraviolet A (UV-A)): Оптическое излучение, которое охватывает полностью спектральный диапазон от 315 до 400 нм (см. также вышеприведенные примечания).

3.42 ультрафиолет В (УФ-В) (ultraviolet В (UV-B)): Оптическое излучение, которое охватывает полностью спектральный диапазон от 280 до 315 нм.

3.43 ультрафиолет С (УФ-С) (ultraviolet С (UV-C)): Оптическое излучение, которое охватывает полностью спектральный диапазон от 100 до 280 нм (см. также вышеприведенные примечания).

Примечание - Ультрафиолетовое излучение в диапазоне ниже 180 нм (называемом вакуумным УФ) полностью поглощается кислородом воздуха. Для целей этого стандарта нижней границей диапазона длин волн УФ-С принимается 180 нм.

3.44 видимое излучение (свет) (visible radiation (light)): Любое оптическое излучение, которое может непосредственно вызвать зрительное ощущение [IEV 60050(845), термин 845-01-03].

Примечание - В настоящем стандарте значения электромагнитного излучения, в котором длины волн монохроматических компонент лежат между 380 и 780 нм.

4 Максимально допустимая экспозиция

4.1 Общие замечания

Значения максимально допустимой экспозиции (МДЭ) устанавливают нижние уровни вредных факторов, основанных на современных данных, полученных экспериментальным путем. Они применяются, чтобы учитывать экспозицию в течение восьмичасового периода. МДЭ должна использоваться как руководство при контроле экспозиций и не должна рассматриваться как строго определенное разделение между безопасными и опасными уровнями. Эти предельные уровни не применяются к световой чувствительности человека или частей его тела, подвергаемых экспозиции.

4.2 Измерительная апертура

Примерная апертура, которая должна использоваться при всех измерениях и расчетах уровней экспозиции, определяется как диаметр круга, в пределах которого действует энергетическая освещенность или энергетическая экспозиция. Значения этих апертур показаны в таблице 2.

Могут использоваться большие измерительные апертуры измерения по сравнению с данными в таблице 2, если энергетическая освещенность равномерна по диаметру измерительной апертуры и если строго измерена чувствительность приемника в системе измерений. Однако с источниками оптического излучения нельзя достичь равномерной освещенности из-за структуры излучения (имеются более горячие точки), рекомендуется пользоваться данными таблицы и для горячих точек.

Когда применяется МДЭ для кожи, рекомендуется использовать приемники, ответ которых пропорционален косинусу угла падения излучения.

Значения экспозиции для глаза при излучении в диапазоне длин волн от 380 до 1400 нм могут измеряться с диаметром апертуры 7 мм (глаз человека).

Таблица 2 - Минимальные диаметры апертур, применяемых при измерении энергетической освещенности, энергетической экспозиции, энергетической яркости и интегрированной по времени энергетической яркости

Спектральный диапазон, применяемый в МДЭ	Пункты	Длительность экспозиции, с	Диаметр измерительной апертуры в случае экспозиции, мм
			глаз	кожи
180 нм до 400 нм	4.8.1	t 3	1	1
		t > 3	7	7
> 380 до 1400 нм	4.8.2.1, 4.8.2.2	Любая	7	3,5
> 1400 до 3000 нм	4.8.2.3	t 3	1	1
		t > 3	3,5	3,5

4.3 Диаметр зрачка

МДЭ применительно к глазу в диапазоне длин волн от 380 до 1400 нм (4.8.2) базируется на стандартном диаметре зрачка d_s 7 мм для времени < 0,5 с и 3 мм для времени > 0,5 с. В зависимости от яркости наблюдаемого светового поля диаметр зрачка варьируется между значением меньше, чем 2 мм и больше, чем 7 мм. Диаметр зрачка варьируется также от индивидуальных особенностей человека, от предмета наблюдения, возраста и др. Формула (5) может быть использована для расчета диаметра зрачка d_зр, мм, от значения яркости L, кд/м², объекта наблюдения

.

(5)

Рисунок 4 показывает зависимость диаметра зрачка от яркости.

Рисунок 4 - Зависимость диаметра зрачка от яркости наблюдаемого поля в соответствии с [5]

Корректировка значений МДЭ в диапазоне длин волн от 380 до 1400 нм и для времени > 0,5 с в отношении к стандартному диаметру зрачка d_s (диаметр зрачка используют для определения МДЭ) производится в пропорциональной зависимости от площади зрачка:

(6)

(7)

.

(8)

Примечание - В случаях, когда источник излучения используется при очень разных условиях освещения (например, в течение дня, ночью и т.д.), будет наиболее безопасным рассчитывать безопасность излучения при 7 мм диаметре зрачка.

4.4 Повторяющиеся импульсы, модулированное или сканирующее излучение

Поскольку критерий экспозиции установлен для многократного импульса, необходимо установить ограничения при использовании повторяющихся импульсов излучения. Наиболее целесообразно использовать источники, имитирующие непрерывное излучение. Однако, если мгновенное значение выходного излучения периодически падает ниже 10 % от его усредненного значения, применяются следующие методы.

Для длин волн < 380 нм значение величины МДЭ определяется использованием в большинстве случаев следующих ограничивающих требований а) и b).

Значение величины МДЭ для длин волн > 380 нм определяется использованием в большинстве случаев ограничительных мер b) и с).

a) Энергетическая экспозиция H_sp (соответственно интегрированная по времени энергетическая яркость L_sp) при любом одиночном импульсе длительностью t внутри последовательности импульсов не превышает значение МДЭ H_МДЭ(L_МДЭ) для одиночного импульса длительностью t:

(9)

соответственно

.

(10)

b) Усредненная по времени энергетическая освещенность Е_m (соответственно энергетическая яркость L_m) последовательности импульсов в течение Т не должна превышать значение МДЭ Е_МДЭ (соответственно L_МДЭ) для одиночного импульса в последовательности T:

(11)

соответственно

.

(12)

Усредненная по времени энергетическая освещенность E_m (соответственно энергетическая яркость L_m) за длительность экспозиции Т может быть рассчитана следующими соотношениями:

(13)

соответственно

,

(14)

где N - полное число импульсов в течение длительности экспозиции Т.

c) Энергетическая экспозиция H_sp (соответственно интегрированная по времени энергетическая яркость L_sp) любого одиночного импульса длительностью t умножается на корректирующий коэффициент С₅. Этот корректирующий коэффициент С₅ применяется только для длительности импульса менее 0,25 с:

(15)

соответственно

,

(16)

где С₅ = N^-1/4;

N - ожидаемое полное число импульсов в экспозиции.

Эти два уравнения эквивалентны следующим уравнениям:

(17)

соответственно

.

(18)

Когда последовательность импульсов состоит из импульсов разной длительности t_i или разных одиночных импульсов, энергетическая экспозиция H_spi (соответственно интегрированная по времени энергетическая яркость L_spi), получается из (17) и (18) с учетом уравнений (15) и (16): соответственно

,

(19)

соответственно

,

(20)

где N_i - число импульсов длительностью t_i;

- ожидаемое полное число импульсов в экспозиции.

В некоторых случаях энергетическая экспозиция одиночного импульса H_sp может быть ниже МДЭ, которая получена для непрерывной экспозиции на некотором значении пиковой мощности, используемой для установления времени экспозиции. Учитывая сказанное, может быть использована МДЭ для непрерывного излучения.

4.5 Угловой размер источника

Согласованное ограничение углового размера видимого источника используется в диапазоне длин волн от 380 до 1400 нм, где излучение может фокусироваться преломляющей частью глаза на сетчатке.

Два ограничения углового размера используются в настоящем стандарте: угол, определенный пределом между малым источником и промежуточным источником (минимальный угловой размер ), и угол, детерминированный пределом между промежуточным источником и большим источником (максимальный угловой размер ).

Меньшие значения минимального углового размера () МДЭ не зависят от размера источника. Значение зависит от длительности экспозиции t (см. таблицу 3).

Примечание - Зависимость минимального углового размера от длительности экспозиции определяется временем перемещения глаза. Для времени > 10 с энергия, попадающая на площадь сетчатки, будет больше, чем для времени 0,7 с. Этот угол равен 11 мрад. Для очень продолжительной экспозиции 1000 с и более, когда способность вращения глаза становится доминантой, угол будет больше 100 мрад.

Таблица 3 - Предельный угловой размер для глаза

Угол	Время экспозиции
= 1,45 мрад	для t < 0,7 с
мрад	для 0,7 с t < 10 с
= 11 мрад	для t 10 с
= 100 мрад = 0,1 рад

Большие значения максимального углового размера () МДЭ не зависят от размера источника. Значение не зависит от размера источника. Значение не зависит от времени экспозиции t (таблица 3) и для всех случаев составляет 100 мрад.

Для значений, находящихся между минимальным угловым размером и максимальным угловым размером, значения МДЭ для тепловой опасности для сетчатки зависят от размера источника.

Значения величин, выражаемых как энергетическая яркость и интегрированная по времени энергетическая яркость, обратно пропорциональны размеру источника. Для описания зависимости МДЭ от размера источника используется корректирующий коэффициент :

.

Значения предельных угловых размеров необходимы для того, чтобы использовать согласование применения длительности экспозиции, т.е.  = 1,5 мрад для одиночных импульсов короче, чем 0,7 с, и  = 11 мрад для длительности экспозиции больше, чем 10 с.

Угловой размер удлиненного источника определяется арифметическим значением максимальных и минимальных углов размера источника. Любой размер угла, больше чем или меньше 1,5 мрад, должен лимитироваться или 1,5 мрад соответственно, вместо прежнего значения размера.

Угловой размер источника определяется на расстоянии, при котором производится экспозиция. Наилучшее расстояние, при котором глаз человека способен резко фокусироваться, составляет 100 мм. При меньшем расстоянии изображение источника света будет несфокусированным и смазанным. Но расстояние меньше 100 мм применяется, поэтому в этом стандарте оно используется для расчета углового размера источника.

4.6 Временная база

Любое необходимое согласование со значениями МДЭ базируется на ожидаемой длительности экспозиции. Когда наблюдаются яркие источники, имеющие яркость природных объектов более 10⁴ кд/м², предельным временем экспозиции будет 0,25 с. Когда МДЭ выражается в Дж/м² и ожидается ее действие в течение 8, это свидетельствует о том, что при нормальных экспозиционных условиях этого достаточно, чтобы интегрировать энергетическую освещенность в ультрафиолетовой спектральной области в течение 8 и применить нормы восьмичасовой МДЭ.

4.7 Энергетическая яркость и энергетическая освещенность

В следующих разделах МДЭ характеризуется как энергетическая яркость (соответственно интегрированная по времени энергетическая яркость), а в некоторых - как энергетическая освещенность (соответственно энергетическая экспозиция).

Чтобы рассчитать энергетическую освещенность Е по энергетической яркости L при угле наблюдения  = 0 (см. 3.29), достаточно последнюю умножить на телесный угол , связывающий источник с глазом

.

(21)

Эта формула предполагает малый телесный угол . Более общее выражение будет таким

.

(22)

Для малого круглого источника между плоским углом и телесным углом существует следующее соотношение

.

(23)

Это приводит к следующему соотношению между энергетической освещенностью и энергетической яркостью для углового размера :

.

(24)

Эквивалентные соотношения применяются для интегрированной по времени энергетической яркости и энергетической экспозиции.

Примечание 1 - Прибор, определяющий энергетическую яркость по нормали, измеряет мощность излучения, проходящую через различные апертуры и при определенном угле приема. В настоящем стандарте, когда применяются эти соотношения, МДЭ выражается через энергетическую яркость, телесный угол при измерениях должен быть рассчитан с использованием .

Примечание 2 - Когда величина МДЭ выражается энергетической яркостью по измеренной энергетической освещенности с использованием этих зависимостей, энергетическая освещенность должна быть измерена с телесным углом , связанным с наименьшим размером источника а, но не больше, чем .

4.8 Максимально допустимая экспозиция для глаза

4.8.1 Ультрафиолетовый спектральный диапазон

4.8.1.1 Спектральный диапазон между 180 и 400 нм

В спектральном диапазоне между 180 и 400 нм эффективная энергетическая освещенность E_eff и соответственно энергетическая экспозиция H_eff рассчитываются по следующим формулам

(25)

соответственно

,

(26)

где () - спектральная энергетическая освещенность;

() - спектральная энергетическая экспозиция;

S() - относительная спектральная эффективность (приложение В и рисунок 5);

- спектральный интервал.

Рисунок 5 - Относительная спектральная эффективность S()

Максимальная допустимая эффективная энергетическая экспозиция H_eff равна

.

(27)

Для данной эффективной энергетической освещенности допустимое время экспозиции t_макс в секундах, для экспозиции ультрафиолетового излучения в случае незащищенного глаза определяется по формуле

.

(28)

Время экспозиции можно также определить по таблице 4, в которой дана максимально допустимая эффективная энергетическая освещенность для длительности экспозиции за день.

Таблица 4 - Максимально допустимая экспозиция УФ излучения

Длительность экспозиции за день	Максимально допустимая освещенность, Eeff В/м2	Длительность экспозиции за день	Максимально допустимая энергетическая освещенность Eeff, В/м2
8 ч	0,001	5 мин	0,1
4 ч	0,002	30 с	1
2 ч	0,004	10 с	3
1 ч	0,008	5 с	6
30 мин	0,017	1 с	30
15 мин	0,033	0,5 с	60
10 мин	0,05	0,1 с	300

4.8.1.2 Спектральный диапазон между 315 и 400 нм

Максимально допустимая полная энергетическая экспозиция в пределах восьмичасового периода в спектральный диапазон между 315 и 400 нм такая

.

(29)

Примечание - В спектральном диапазоне от 315 до 400 нм ACGIH устанавливает энергетическую экспозицию 104 Дж/м², ограниченную длительностью 1000 с, а при большей длительности - значением энергетической экспозиции 10 Дж/м².

4.8.2 Видимый и инфракрасный диапазоны спектра

Следующие три опасные функции могут быть названы так: тепловая опасность для сетчатки, фотохимическая опасность синего света для сетчатки и опасность инфракрасного излучения для роговицы и хрусталика. Наибольшее ограничение каждого из трех воздействий вносит источник излучения.

Значения максимально допустимой экспозиции п.п. 4.8.2.1 и 4.8.2.2 усреднены для стандартного диаметра зрачка по 4.3.

4.8.2.1 Тепловая опасность для сетчатки (от 380 до 1400 нм)

Определение эффективной энергетической яркости L_RTH источника для диапазона от 380 до 1400 нм производится по следующей формуле

,

(30)

где () - спектральная энергетическая яркость;

() - функция тепловой опасности для сетчатки (см. приложение А и рисунок 6);

- спектральный интервал.

Чтобы защитить клетчатку глаза человека от вреда теплового воздействия, значение максимально допустимой эффективной энергетической яркости L_RTH при длительности экспозиции t:

;

(31)

;

(32)

,

(33)

где t - длительность экспозиции в секундах и

- корректирующий коэффициент согласно 4.5 в радианах.

Рисунок 6 - Функция тепловой опасности для сетчатки R() и функция опасности синего света для сетчатки В()

Максимально допустимая энергетическая яркость определяется с использованием этих функций в диапазоне длин волн между 1050 и 1150 нм для и соответственно (рисунок 7).

Рисунок 7 - Зависимость максимально допустимой энергетической яркости от времени при значениях L_IR и L_RTH

Для любого источника с угловым размером большим, чем 0,1 рад, эти предельные значения рассчитываются так:

;

(34)

;

(35)

,

(36)

где t - длительность экспозиции в секундах.

Для инфракрасных источников со слабыми визуальными стимулами, неадекватными, чтобы произвести зрительное ощущение, эффективная инфракрасная энергетическая яркость L_IR определяется по следующей формуле (Слабый визуальный стимул здесь такой, у которого максимальная яркость, усредненная в круглом поле зрения с углом 0,011 рад, составляет меньше, чем 10 кд/м²)

,

(37)

где R() - весовая функция тепловой опасности для сетчатки (см. приложение А и рисунок 6),

() - спектральная энергетическая яркость источника.

Чтобы защитить клетчатку глаза человека от вреда теплового воздействия, значение максимально допустимой эффективной инфракрасной энергетической яркости L_IR должно быть

,

(38)

где - корректирующий коэффициент согласно 4.5 в радианах.

Вид функции для и соответственно в диапазоне длин волн между 1050 и 1150 нм показан на рисунке 7.

Для длительностей экспозиции менее 1