ГОСТ IEC 60825-4-2014 Безопасность лазерной аппаратуры. Часть 4. Средства защиты от лазерного излучения

Приложение D
(обязательное)

     
Испытания специализированной защиты от лазера

D.1 Общие положения

В данное приложение включены подробные описания условий проведения испытаний, которых необходимо придерживаться, и документация, которую должны поставлять изготовители специализированных защит от лазера.

Лазеры большой мощности не подходят для имитации параметров маломощного лазера или лазеры малой мощности не подходят для имитации большой мощности изменением энергетической освещенности или расстояния от фокальной точки, потому что качество и другие характеристики пучка могут отличаться и их трудно будет спрогнозировать. "Подгонка" характеристик лазеров определенного уровня мощности для получения лазера другого уровня (меньшей или большей мощности) или экстраполяции параметров лазера не допускается.

Испытания, описанные в данном разделе, применяют только для определения параметров лазера. Таким образом, результаты этих испытаний используют только для сравнения средств защиты от лазера.

ЗПЭ (Вт·м) применяют только для размеров пучка на защите от лазера, используемой при испытаниях. Эти размеры устанавливает изготовитель защиты от лазера, потому что ЗПЭ, который отображает защитные способности, уменьшается с увеличением размеров пучка лазера. Если ЗПЭ превышен, то защита может быть повреждена и в конечном итоге распасться на части. В данном приложении "временем защиты" является промежуток времени от начала облучения передней поверхности до момента появления лазерного излучения за пределами задней поверхности, превышающего ПДЭ для класса 1 по IEC 60825-1.

D.2 Условия проведения испытания

Многообразие испытаний предела экспозиции с различными материалами и лазерами может послужить причиной неповторяемости результатов и привести к неправильной интерпретации ЗПЭ и завышению прогнозируемого срока службы защиты от лазера. Таким образом, одинаковые и соизмеримые условия для повторяемых испытаний должны обеспечивать поддержание достоверности результатов.

В части обеспечения достоверности результатов должны быть выполнены действия для исключения или, по крайней мере, минимизации методических или других ошибок, которые могут привести к неправильной интерпретации ЗПЭ и завышению прогнозируемого срока службы защиты от лазера. Такие ошибки могут происходить из-за использования:

a) материала, отражающие поверхности которого имеют изменения отражательной способности по причине окисления или загрязнения;

b) лазера большой мощности (например, мультикиловаттные лазеры), особенно с хорошим качеством пучка (стекловолоконные и дисковые лазеры), у которого наблюдались реакции, имеющие значительное влияние на фактическую энергетическую освещенность поверхности защиты от лазера.

Таким образом, во время проведения испытаний важно, чтобы не происходило механических или физических воздействий (таких как описаны ниже) между апертурой пучка и точкой его падения на материал защиты, которые оказывают неблагоприятное влияние на любые оптические свойства. Должна быть обеспечена точная повторяемость условий проведения испытаний, в противном случае будут получены неверные значения результирующего ЗПЭ или времени защиты.

Некоторые примеры воздействий, которые влияют на результаты испытаний:

- выработка мелкодисперсной металлической пыли, в результате чего лазерное излучение поглощается (например, тепловое расплывание пучка) или рассеивается (например, эффект Ми) в металлической пыли;

- изменение фокальной точки (тепловое смещение положения фокальной плоскости), в результате чего изменяется плотность мощности на поверхности защиты от лазера. Это может привести к снижению мощности лазера на испытуемом образце;

- установление состояния равновесия (теплового равновесия или баланса между падающим пучком и отраженным или повторно испускаемым излучением), приводящее к получению практически бесконечного значения ЗПЭ или времени защиты при единичном испытании, тогда как повторное испытание, проведенное при предположительно таких же условиях, дает конечное значение ЗПЭ или времени защиты.

Предельное значение экспозиции для испытания (Вт·м - для непрерывных лазеров или Дж·м - для импульсных лазеров) определяют испытаниями по крайней мере шести образцов, при проведении которых облучают одну поверхность каждого образца. Каждый образец должен иметь типичную толщину, состав и переднюю испытуемую поверхность, подготовленную к проявлению наихудшего случая поглощающей способности лазерного излучения. Размеры этих образцов должны быть не менее трехкратного диаметра пучка, измеренного в точках, где распределение интенсивности снижается до значения 1/е максимума в месте экспозиции (таким образом гарантируется, что будет учтен поток инфракрасного излучения). Соединительные элементы конструкции используют при испытаниях только в том случае, если они обеспечивают целостность конструкции защиты. В случае пучков некруглой формы геометрические характеристики пучка, используемого для испытаний, должны быть соответствующими. Пучками некруглой формы являются пучки, у которых наибольший и наименьший размеры отличаются друг от друга более чем на 10%. Если возможны импульсный и непрерывный режимы работы лазера, то испытания проводят при обоих режимах, так как импульсное излучение может приводить к различным результатам.

Примечания

1 Параметры импульсного излучения, используемого при этих испытаниях, должны быть характерными для любого заданного применения лазера.

2 Геометрические характеристики пучка должны быть установлены, так как они влияют на распределение тепла в образце.

3 Особое внимание должно быть уделено подготовке образцов при проведении испытаний защит от лазера с использованием алюминия, меди, нержавеющей стали и материалов с цинковым покрытием поверхностей. Для этих и аналогичных материалов опытным путем установлено, что ЗПЭ и время защиты сильно зависят от подготовки образца и экспериментальной установки, которая влияет на повторяемость измерений ЗПЭ и времени защиты.

4 При рассмотрении наихудшего случая поглощающей способности необходимо учесть отражающую способность материала защиты и изменения поверхности материала защиты от лазера на протяжении прогнозируемого срока службы защиты от лазера. Однако обработка испытуемого образца не должна выполняться заблаговременно каким-либо способом, который может искусственно менять поглощающую способность, за исключением ускоренного естественного изменения поглощающей способности материала защиты и ускоренных естественных изменений поверхности материала защиты от лазера, которые обоснованно ожидаются на протяжении прогнозируемого срока службы защиты от лазера. Квалификационное испытание выполняют при нормальных условиях экранирования от лазера.

Если для испытаний требуется держатель образца, то максимальное перекрытие им образца не должно превышать 3 мм от кромки образца. Удерживающее устройство в месте контакта с образцом должно иметь термоизоляцию (например, керамическую и т.п.) с соответствующей термостойкостью.

Образец должен находиться под прямым углом (с отклонением от нормали не более ±3° во избежание ретроотражений) к лазерному пучку, при этом геометрическая ось должна располагаться в центре образца на расстоянии , как указано на рисунке D.1. Расстояние от фокальной точки до образца не должно превышать трехкратного значения фокусного расстояния фокусирующей линзы. Если для специального применения защиту размещают на расстоянии меньше трехкратного значения фокусного расстояния от фокальной точки, то за минимальное расстояние между фокальной точкой и защитой принимают расстояние .

1 - линза;

  2 - защита