پرتوهای نور مرئی و فروسرخ نزدیک

(تاریخ مستندسازی – ۲۰۱۵)

این حدود آستانه (TLVs) مربوط به مقادیر پرتوهای غیرهمسو (غیرلیزری) مرئی و فروسرخ نزدیک (LNIR) در محدوده طول موج ۳۰۵ تا ۳۰۰۰ نانومتر است که تقریباً تمامی کارگران می‌توانند بدون اثرات نامطلوب بر سلامتشان در معرض آن قرار گیرند. این مقادیر بر پایه بهترین اطلاعات موجود از مطالعات تجربی تنظیم شده‌اند. آنها تنها باید به عنوان راهنما در کنترل مواجهه با نور به کار روند و نباید به عنوان مرز دقیق بین سطوح ایمن و خطرناک در نظر گرفته شوند. برای تعیین این حدود آستانه (TLVs)، طیف پرتوهای نوری به مناطق نشان‌داده‌شده در نمودار «طیف امواج الکترومغناطیسی و حدود آستانه مرتبط» تقسیم شده است که در ابتدای بخش مربوط به میدان‌های الکترومغناطیسی ۰–۳۰۰ گیگاهرتز قابل مشاهده است.

مقادیر توصیه‌شده

حدود آستانه مواجهه شغلی چشم با پرتوهای پهن‌باند نور مرئی و فروسرخ نزدیک، برای هر دوره کاری ۸ ساعته اعمال می‌شود. جدول ۱ نمونه‌هایی از منابع و حدود آستانه مربوطه را ارائه می‌دهد. نمودار ۱ راهنمای کاربردی برای اعمال این حدود آستانه برای منابع نور مرئی و فروسرخ نزدیک است.

حدود آستانه برای پرتوهای نور مرئی و فروسرخ نزدیک با توجه به چهار اثر بالقوه بر سلامت و محدوده‌های طیفی به شرح زیر تقسیم‌بندی شده‌اند:

بخش ۱: برای محافظت در برابر آسیب فتوشیمیایی شبکیه ناشی از مواجهه مزمن با نور آبی (۷۰۰ > λ > ۳۰۵ نانومتر): رادیانس مؤثر منبع نور (L_B) بر حسب وات بر سانتیمتر مربع بر استرادیان را با انتگرال‌گیری از رادیانس طیفی (L_λ) بر حسب وات بر سانتیمتر مربع بر استرادیان بر نانومتر، ضرب‌شده در تابع خطر نور آبی (B(λ))، با استفاده از معادله ۱ یا یک نورسنج مجهز به فیلتر (B(λ محاسبه کنید. تابع (B(λ در شکل ۲ نمایش داده شده و مقادیر آن در جدول ۲ ارائه شده است.

(۱)

$L_B \, [\text{W} \cdot \text{cm}^{-2} \cdot \text{sr}^{-1}] = \sum\limits_{305}^{700} L_λ \cdot B(\lambda) \cdot \Delta \lambda$

برخی از دستگاه‌ها، انرژی کل منتشرشده را در واحد ژول بر سانتیمتر مربع بر استرادیان در طول دوره نمونه‌برداری ارائه می‌دهند که برابر با انتگرال زمانی L_B در طول دوره نمونه‌برداری است. مقدار L_B از تقسیم انرژی کل بر مدت زمان نمونه‌برداری به دست می‌آید.

برای مدت‌های مشاهده (t) کمتر از ۴^۱۰ ثانیه (۱۶۷ دقیقه یا حدود ۲.۸ ساعت) در روز، مواجهه زمانی قابل قبول است که:

(۲ الف)

$L_B \, [\text{W} \cdot \text{cm}^{-2} \cdot \text{sr}^{-1}] \leq 100 \cdot t^{-1}$

یا زمانی که L_B از ۰.۰۱ وات بر سانتیمتر مربع بر استرادیان تجاوز کند، حداکثر مدت زمان مجاز مواجهه (t_max) بر حسب ثانیه برابر است با:

(۲ ب)

$t_{{max}} \, [\text{s}] = 100 \cdot (L_B)^{-1}$

برای مدت‌های مشاهده بیشتر از ۱۰^۴ ثانیه (۱۶۷ دقیقه) در روز، مواجهه زمانی قابل قبول است که:

(۲ ج)

$L_B \, [\text{W} \cdot \text{cm}^{-2} \cdot \text{sr}^{-1}] \leq 10^{-2}$

نکته درباره خطر نور آبی:
مقادیر حدی L_B بیشتر از حد آستانه مواجهه برای پرتوهای لیزری با طول موج ۴۴۰ نانومتر (مطابق حدود آستانه لیزر) است. این امر به دلیل احتیاط لازم در برابر اثرات طیفی باند باریک لیزرها صورت می‌گیرد.

حالت ویژه برای زوایای منبع کوچک:
برای منابع نوری که زاویه دید کمتر از ۰/۰۱۱ رادیان ایجاد می‌کنند، محدودیت‌های فوق تسهیل می‌یابند. در این حالت، تابندگی مؤثر (E_B) را با انتگرال‌گیری از تابندگی طیفی (E_λ) ضرب‌شده در تابع خطر نور آبی (B(λ محاسبه کنید:

(۳)

$E_B \, [\text{W} \cdot \text{cm}^{-2}] = \sum\limits_{305}^{700} E_{λ} \cdot B(\lambda) \cdot \Delta \lambda$

برای مدت‌های مشاهده کمتر از ۱۰۰ ثانیه (۱ دقیقه و ۴۰ ثانیه) در روز، مواجهه زمانی قابل قبول است که:

(۴ الف)

$E_B \, [\text{W} \cdot \text{cm}^{-2}] \leq 0.01 \cdot t^{-1}$

یا برای منبعی که تابندگی موزون شده با نور آبی (E_B) از ۱۰^-۴ وات بر سانتیمتر مربع تجاوز کند، حداکثر مدت زمان مجاز مواجهه (t_max) بر حسب ثانیه برابر است با:

(۴ ب)

$t_{{max}} \, [\text{s}] = 0.01 \cdot (E_B)^{-1}$

برای مدت‌های مشاهده بیشتر از ۱۰^۲ ثانیه (۱ دقیقه و ۴۰ ثانیه) در روز، مواجهه زمانی قابل قبول است که:

(۴ ج)

$E_B \, [\text{W} \cdot \text{cm}^{-2}] \leq 10^{-4}$

حالت ویژه: برای محافظت از کارگری که عدسی چشم خود را با عمل آب مروارید خارج کرده است، در برابر آسیب فتوشیمیایی شبکیه ناشی از مواجهه مزمن:

مگر اینکه یک عدسی داخل چشمی جاذب پرتو فرابنفش (UV) در چشم کارگر کارگذاری شده باشد، باید از تابع خطر بی‌عدسی A(λ) برای محاسبه L_B و E_B مطابق با فرمول‌های ۵ الف و ۵ ب استفاده شود.

(۵ الف)

$L_B \, [\text{W} \cdot \text{cm}^{-2} \cdot \text{sr}^{-1}] = \sum\limits_{305}^{700} L_{λ} \cdot A(\lambda) \cdot \Delta \lambda$

(۵ ب)

$E_B \, [\text{W} \cdot \text{cm}^{-2}] = \sum\limits_{305}^{700} E_{λ} \cdot A(\lambda) \cdot \Delta \lambda$

مقدار L_B در معادله ۲ و مقدار E_B در معادله ۴ استفاده می‌شود.

بخش ۲. برای محافظت در برابر آسیب حرارتی به قرنیه و عدسی ناشی از پرتوهای فروسرخ:

برای جلوگیری از آسیب حرارتی قرنیه و اثرات تأخیری احتمالی روی عدسی چشم (آب مروارید)، تابندگی کلی فروسرخ در محیط‌های گرم به صورت زیر محاسبه می‌شود:

(۶)

$E_{IR-only} \, [{W} \cdot {cm}^{-2}] = \sum\limits_{770}^{3000} E_{} \cdot \Delta \lambda \newline$

برای مدت‌زمان‌های مواجهه (t) کمتر از ۱۰^۳ ثانیه (۱۷ دقیقه)، مواجهه زمانی قابل قبول است که:

(۷ الف)

$E_{IR-only} \, [{W} \cdot {cm}^{-2}] \leq 1.8 \cdot t^{-0.75}$

برای مدت‌زمان‌های مواجهه بیشتر از ۱۰^۳ ثانیه (۱۷ دقیقه)، مواجهه زمانی قابل قبول است که:

(۷ ب)

$E_{IR-only} \, [{W} \cdot {cm}^{-2}] \leq 0.01$

بخش ۳. برای محافظت در برابر آسیب حرارتی شبکیه ناشی از پرتوهای فروسرخ نزدیک:

برای یک منبع فروسرخ نزدیک مرتبط با لامپ گرمایشی فروسرخ ، یا هر منبع فروسرخ نزدیکی که فاقد محرک نوری قوی است (درخشندگی کمتر از ۱۰^-۲ کاندلا بر سانتیمتر مربع)، رادیانس مؤثر کل (L_NIR) از دید چشم، برابر است با انتگرال رادیانس طیفی (L_λ) ضرب در تابع خطر حرارتی (R(λ)):

(۸)

$L_{{NIR}} \, [{W} \cdot {cm}^{-2} \cdot {sr}^{-1}] = \sum_{770}^{1400} L_{λ} \cdot R(λ) \cdot \Delta λ$

محدودیت‌های مواجهات فقط فروسرخ بر اساس قطر مردمک ۷ میلی‌متر (زیرا پاسخ اجتنابی ممکن است به دلیل عدم وجود نور وجود نداشته باشد) و میدان دید آشکارساز ۰/۰۱۱ رادیان تعیین شده‌اند.

برای مواجهات کمتر از ۸۱۰ ثانیه: مواجهه زمانی قابل قبول است که:

(۹ الف)

$L_{{NIR}} \, [{W} \cdot {cm}^{-2} \cdot {sr}^{-1}] < 3.2 \cdot \alpha^{-1} \cdot t^{-0.25}$

برای مواجهات بیشتر از ۸۱۰ ثانیه در روز: مواجهه زمانی قابل قبول است که:

(۹ ب)

$L_{{NIR}} \, [{W} \cdot {cm}^{-2} \cdot {sr}^{-1}] \leq 0.6 \cdot \alpha^{-1}$

بخش ۴: برای محافظت در برابر آسیب حرارتی شبکیه از یک منبع نور مرئی

رادیانس مؤثر لامپ (L_R) بر حسب وات بر سانتیمتر مربع بر استرادیان را با انتگرال‌گیری رادیانس طیفی (L_λ) بر حسب وات بر سانتیمتر مربع بر استرادیان بر نانومتر، ضرب‌شده در تابع خطر حرارتی R(λ) ، با استفاده از معادله ۱۰ یا یک نورسنج مجهز به فیلتر R(λ) محاسبه کنید. تابع R(λ) در شکل ۳ نشان داده شده است.

(۱۰)

$L_R \, [\text{W} \cdot \text{cm}^{-2} \cdot \text{sr}^{-1}] = \sum\limits_{380}^{1400} L_{λ} \cdot R(\lambda) \cdot \Delta \lambda$

برخی از نورسنج‌ها، رادیانس تجمعی زمانی را در واحد ژول بر سانتیمتر مربع بر استرادیان در طول دوره نمونه‌برداری ارائه می‌دهند که برابر با انتگرال زمانی L_R در طول آن دوره است. بنابراین، بیان جایگزین برای حد آستانه آسیب حرارتی شبکیه، یک حد دوز (که در این حد آستانه DL_R نامیده می‌شود) است.

زاویه تحتانی منبع (α) را بر حسب رادیان (rad) تعیین کنید. برای لامپ‌های دایره‌ای، α برابر است با قطر لامپ تقسیم بر فاصله مشاهده . اگر لامپ کشیده باشد، α از میانگین کوتاه‌ترین و بلندترین بعد قابل مشاهده تقسیم بر فاصله مشاهده تخمین زده می‌شود. این رابطه مطابق معادله ۱۱ به صورت زیر است:

(۱۱)

$\alpha \, [\text{rad}] = (l + w) \space / \space 2r$

برای مثال، در فاصله مشاهده ۱۰۰ سانتی‌متری از یک لامپ فلاش لوله‌ای به قطر ۰.۸ سانتی‌متر و طول ۵ سانتی‌متر، زاویه دید (α) برابر با ۰.۰۲۹ رادیان است.

منابع بزرگ به منابعی با زاویه تحتانی (α) بزرگ‌تر از ۰.۱ رادیان اطلاق می‌شود. برای این منابع، حدود آستانه برای محافظت در برابر آسیب حرارتی شبکیه با توجه به مدت زمان مواجهه (t) بر حسب ثانیه، در معادلات ۱۲ الف تا ۱۲ ج تعریف شده است. این محدودیت‌ها به عنوان یک مرحله غربالگری مفید نیز عمل می‌کنند.

برای مدت‌های مشاهده (t) از ۱ میکروثانیه ( ۱۰^-۶ ثانیه) تا ۰.۰۰۰۶۳ ثانیه، مواجهه زمانی قابل قبول است که شرط معادله ۱۲ الف برقرار باشد. برای مدت‌های پالس کمتر از ۱ میکروثانیه، حد آستانه مشابه با مقدار برای ۱ میکروثانیه در نظر گرفته می‌شود. از آنجا که حدود آستانه خطر حرارتی شبکیه برای منابع پالسی بر اساس یک مردمک ۷ میلی‌متری و تطبیق‌یافته با تاریک در نظر گرفته شده‌اند، این حد مواجهه ممکن است برای شرایط نور روز تعدیل شود.

(۱۲ الف)

$L_R \, [\text{W} \cdot \text{cm}^{-2} \cdot \text{sr}^{-1}] \leq 640 \cdot t^{-0.25}$

یا

(۱۲ الف)

$D_{LR} \, [\text{J} \cdot \text{cm}^{-2} \cdot \text{sr}^{-1}] \leq 640 \cdot t^{0.75}$

برای مدت‌زمان مشاهده بین ۰.۶۳ میلی‌ثانیه (۰.۰۰۰۶۳ ثانیه) تا ۰.۲۵ ثانیه، مواجهه زمانی قابل قبول است که شرط معادله ۱۲ ب برقرار باشد:

(۱۲ ب)

$L_R \, [\text{W} \cdot \text{cm}^{-2} \cdot \text{sr}^{-1}] \leq 16 \cdot t^{-0.75}$

یا

(۱۲ ب)

$D_{LR} \, [\text{J} \cdot \text{cm}^{-2} \cdot \text{sr}^{-1}] \leq 16 \cdot t^{1/4}$

برای مدت‌زمان مشاهده بیشتر از ۰.۲۵ ثانیه، مواجهه زمانی قابل قبول است که شرط معادله ۱۲ ج برقرار باشد. این آستانه، بر اساس نرخ (محدودیت سرعت) تعیین شده است، نه دوز (محدودیت انرژی).

(۱۲ ج)

$L_R \, [\text{W} \cdot \text{cm}^{-2} \cdot \text{sr}^{-1}] \leq 45$

منابع کوچک به منابعی با زاویه تحتانی (α) کمتر از ۰.۱ رادیان، اما نه کمتر از ۱.۷ میلی‌رادیان اطلاق می‌شود. برای منابع کوچک، خطر آسیب حرارتی شبکیه به هر دو عامل مدت زمان مواجهه (t) و α بستگی دارد. این رابطه به صورت یک حداکثر مقدار برای α (α_max) به عنوان تابعی از مدت زمان مشاهده (t بر حسب ثانیه) تعریف می‌شود.

برای مدت‌های مشاهده از ۱ میکروثانیه ( ۱۰^-۶ ثانیه) تا ۰.۰۰۰۶۳ ثانیه، مواجهه زمانی قابل قبول است که شرط معادله ۱۲ الف فوق برقرار باشد. برای مدت پالس‌های کمتر از ۱ میکروثانیه، حد آستانه (TLV) یا حد مجاز مواجهه مشابه مقدار برای ۱ میکروثانیه در نظر گرفته می‌شود. از آنجا که حدود آستانه خطر حرارتی شبکیه برای منابع پالسی بر اساس یک مردمک ۷ میلی‌متری تطبیق‌یافته با تاریک فرض شده‌اند، این حد مواجهه ممکن است برای شرایط نور روز تعدیل شود.

برای مدت‌های مشاهده از ۰.۰۰۰۶۳ تا ۰.۲۵ ثانیه، مواجهه زمانی قابل قبول است که شرط معادله ۱۳ الف برقرار باشد:

(۱۳ الف)

$\alpha < \alpha_{{max}} = 0.2 \cdot t^{0.5} \space \text{rad} \newline$ $L_R \, [\text{W} \cdot \text{cm}^{-2} \cdot \text{sr}^{-1}] \leq 3.2 \cdot \alpha^{-1} \cdot t^{-0.25}$

یا

(۱۳ الف)

$D_{LR} \, [\text{J} \cdot \text{cm}^{-2} \cdot \text{sr}^{-1}] \leq 3.2 \cdot \alpha^{-1} \cdot t^{0.75}$

برای مدت‌زمان مشاهده بیشتر از ۰.۲۵ ثانیه، مواجهه زمانی قابل قبول است که شرط معادله ۱۳ ب برقرار باشد. این یک مواجهه مبتنی بر محدودیت نرخ است و حد دوز در اینجا اعمال نمی‌شود.

(۱۳ ب)

$\alpha < \alpha_{{max}} = 0.1 \space \text{rad} \newline$ $L_R \, [\text{W} \cdot \text{cm}^{-2} \cdot \text{sr}^{-1}] \leq 4.5 \cdot \alpha^{-1}$

تذکر: ممکن است شرایط فردی ویژه‌ای وجود داشته باشد که در آن مردمک چشم همچنان گشاد (تونیک) باقی می‌ماند و مواجهه فراتر از ۰.۲۵ ثانیه ادامه می‌یابد. در این شرایط، معادله ۱۳ ج به عنوان حد مواجهه محدودکننده اعمال می‌شود.

(۱۳ ج)

$\alpha < \alpha_{{max}} = 0.1 \space \text{rad} \newline$ $L_R \, [\text{W} \cdot \text{cm}^{-2} \cdot \text{sr}^{-1}] \leq 3.2 \cdot \alpha^{-1} \cdot t^{-0.25}$

معادلات ۹، ۱۲ و ۱۳ تجربی هستند و از نظر ابعادی صحیح نمی‌باشند. برای به دست آوردن مقدار صحیح در واحدهای داده شده در سمت چپ معادله، α باید بر حسب رادیان و t بر حسب ثانیه باشد. برای صحیح کردن ابعادی این معادلات، باید فاکتورهای تصحیح ابعادی یکایی در صورت کسر سمت راست هر معادله وارد شود.