Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 12670-14:2020 (IEC/TR 60825-14:2004) về An toàn sản phẩm laser - Phần 14: Hướng dẫn sử dụng cung cấp các chỉ dẫn kỹ thuật chuyên sâu và toàn diện nhằm đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành, bảo dưỡng và kiểm soát các thiết bị laser. Tiêu chuẩn này tập trung vào việc phân tích các nguy cơ bức xạ, phương pháp tính toán giới hạn phơi nhiễm an toàn và thiết lập các biện pháp bảo vệ tối ưu cho con người.

Phạm vi áp dụng của tiêu chuẩn bao gồm toàn bộ các hoạt động liên quan đến sản phẩm laser từ khâu lắp đặt, vận hành bình thường, bảo trì, bảo dưỡng cho đến việc dự báo các tình huống sử dụng sai hoặc hỏng hóc có thể xảy ra. Đối tượng áp dụng là các tổ chức, cá nhân thiết kế, chế tạo, vận hành, quản lý an toàn lao động và người trực tiếp làm việc trong môi trường có nguồn bức xạ laser.

• Phân biệt nguồn nhỏ và nguồn kéo dài: Hầu hết các bộ phát laser đơn lẻ được coi là nguồn nhỏ vì góc trương của nguồn biểu kiến nhỏ hơn góc trương tối thiểu (alpha_min = 1,5 mrad). Bức xạ từ các nguồn này trong dải võng mạc (400 nm đến 1400 nm) có thể hội tụ thành một điểm ảnh cực nhỏ trên võng mạc, gây nguy cơ tổn thương rất cao. Ngược lại, các nguồn kéo dài (như phản xạ khuếch tán, mạng laser hoặc thiết bị có bộ khuếch tán) có góc trương lớn hơn, giúp phân tán năng lượng và ít nguy hiểm hơn ở cùng một mức phơi nhiễm tại bề mặt mắt.
• Đánh giá rủi ro toàn diện: Phải xem xét mọi tình huống gây thương tích dự đoán được một cách hợp lý trong suốt vòng đời thiết bị, bao gồm cả lỗi do con người hoặc hỏng hóc kỹ thuật trong quá trình lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa.

• Tiêu chí đánh giá chuỗi xung (Điều 5.2): Việc xác định MPE đối với chuỗi xung đòi hỏi phải so sánh ba tiêu chí nghiêm ngặt và áp dụng giá trị có điều kiện khắc nghiệt nhất:
• Tiêu chí a (Xung đơn): Phơi nhiễm từ một xung đơn bất kỳ trong chuỗi xung không được vượt quá giới hạn MPE quy định cho một xung đơn độc lập.
• Tiêu chí b (Độ rọi trung bình): Phơi nhiễm trung bình đối với toàn bộ chuỗi xung trong tổng thời gian phơi nhiễm T không được vượt quá giới hạn MPE của một xung đơn có thời gian bằng T.
• Tiêu chí c (Nhiều xung): Phơi nhiễm trung bình từ các xung trong chuỗi không được vượt quá MPE của xung đơn nhân với hệ số hiệu chỉnh C5 (với C5 = N^-0.25, trong đó N là số lượng xung). Đối với tần số lặp xung cao, các xung xuất hiện trong khoảng thời gian Ti phải được gộp lại tính như một xung đơn để so sánh với MPE của Ti.

• Định nghĩa và công thức tính: NOHD là khoảng cách mà tại đó độ rọi hoặc phơi nhiễm bức xạ từ chùm tia laser giảm xuống bằng hoặc thấp hơn giá trị MPE tương ứng.
• Hệ số hiệu chỉnh chùm tia (k): Sử dụng hệ số k để tính đến cấu trúc chế độ chùm tia chưa biết (k = 1 đối với chùm tia có biên dạng Gauss, k = 2,5 đối với chùm tia đa chế độ không đều).
• Suy giảm trong khí quyển: Đưa hệ số suy giảm khí quyển (mu) vào tính toán đối với các khoảng cách lớn, phụ thuộc vào tầm nhìn thực tế và bước sóng của chùm tia laser.
• Hỗ trợ quan sát quang học (ENOHD): Khi sử dụng các thiết bị hỗ trợ như ống nhòm hoặc kính viễn vọng, khoảng cách nguy hiểm danh nghĩa phải được kéo dài thành ENOHD do năng lượng đi vào mắt tăng lên theo hệ số khuếch đại quang G, phụ thuộc vào độ phóng đại M, đường kính thấu kính và hệ số truyền qua của thiết bị quang.

• Điều kiện quan sát: Phản xạ khuếch tán từ bề mặt nhám tạo ra nguồn biểu kiến kéo dài. Góc trương nguồn biểu kiến (alpha) quyết định việc áp dụng giới hạn nguồn nhỏ hay nguồn kéo dài.
• Phân vùng nguy hiểm: Chia làm ba vùng dựa trên góc trương giới hạn alpha_min (1,5 mrad) và alpha_max (0,1 rad). Khi khoảng cách quan sát nhỏ hơn khoảng cách giới hạn, điều kiện nguồn kéo dài được áp dụng với hệ số hiệu chỉnh C6 = alpha/alpha_min, giúp tăng giới hạn MPE so với nguồn nhỏ.

• Yêu cầu kỹ thuật: Mật độ quang (D_lambda) của kính bảo vệ phải đủ để giảm mức bức xạ truyền qua xuống dưới mức MPE trong thời gian phơi nhiễm lớn nhất dự kiến.
• Công thức xác định: Tính toán dựa trên logarit cơ số 10 của tỷ số giữa độ rọi (hoặc phơi nhiễm bức xạ) lớn nhất kỳ vọng khi không đeo kính và giá trị MPE tương ứng. Kết quả thường được làm tròn lên số nguyên tiếp theo để đảm bảo an toàn.
• Độ bền vật liệu: Kính bảo vệ không chỉ cần đạt mật độ quang yêu cầu mà còn phải có khả năng chịu đựng cơ lý, không bị hỏng hoặc nóng chảy dưới tác động trực tiếp của chùm tia laser.

• Phương pháp phân nhóm: Đối với các nguồn phức hợp như mạng điốt laser, việc đánh giá rủi ro phải thực hiện bằng phương pháp thử - sai lỗi thông qua việc phân tích từng điốt riêng lẻ, từng nhóm điốt liền kề (theo chiều ngang, chiều dọc) và toàn bộ mạng nguồn.
• Xác định hệ số nguy hiểm: Hệ số nguy hiểm lớn nhất tìm được từ các phép phân nhóm này sẽ được dùng làm căn cứ thiết lập khoảng cách an toàn và mật độ quang cho kính bảo vệ. Phương pháp xấp xỉ nguồn điểm đơn giản có thể dẫn đến việc đánh giá quá cao mức độ nguy hiểm (gấp nhiều lần thực tế), gây tốn kém không cần thiết cho các biện pháp kiểm soát.

• Cơ chế gây tổn thương sinh học: Phụ thuộc chủ yếu vào bước sóng, thời gian xung, kích thước điểm ảnh và mức năng lượng phơi nhiễm.
• Hiệu ứng nhiệt (xung từ 100 micro giây đến vài giây): Gây bỏng mô và biến chất protein. Sự dẫn nhiệt có thể làm lan rộng vùng tổn thương ra xung quanh vị trí chiếu trực tiếp.
• Hiệu ứng quang hóa (thời gian phơi nhiễm > 10 giây, bước sóng ngắn < 600 nm): Gây tổn thương tích lũy không đảo ngược ở mức phơi nhiễm thấp, không phụ thuộc vào kích thước điểm ảnh.
• Hiệu ứng phi tuyến (xung cực ngắn cỡ nano giây trở xuống): Gây ra hiện tượng nổ vi mô, sóng xung kích âm thanh làm rách nứt tế bào và phá hủy cấu trúc mô vật lý.
• Tổn thương mắt theo bước sóng: Bức xạ cực tím (UV) và hồng ngoại xa (IR-B, IR-C) bị hấp thụ chủ yếu tại giác mạc và thủy tinh thể, gây viêm giác mạc hoặc đục thủy tinh thể. Ánh sáng nhìn thấy (400 nm - 780 nm) và hồng ngoại gần (IR-A) truyền qua các môi trường trong suốt của mắt và hội tụ trên võng mạc, có thể gây mù vĩnh viễn nếu tổn thương rơi vào vùng hố mắt (fovea) của điểm vàng.
• Tổn thương da: Thường có ngưỡng chịu đựng cao hơn mắt. Các biểu hiện bao gồm ban đỏ, phỏng rộp, xém than hoặc tạo sẹo sâu tùy thuộc vào mật độ công suất bức xạ.
• Lỗ mở đo lấy trung bình: Để đo đạc và đánh giá MPE một cách chính xác, tiêu chuẩn quy định các đường kính lỗ mở đo khác nhau tùy theo băng tần phổ và thời gian phơi nhiễm (ví dụ: 1 mm cho tia cực tím, 7 mm cho ánh sáng nhìn thấy và hồng ngoại gần để mô phỏng con ngươi mắt khi giãn nở tối đa).

Về hiệu lực pháp lý, do thông tin trích xuất chưa cung cấp ngày ban hành và ngày áp dụng cụ thể, tình trạng hiệu lực của Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 12670-14:2020 hiện tại vẫn ở trạng thái chưa rõ.