Optyczna charakteryzacja powierzchni tkaniny poddanej działaniu promienia laserowego

Krzysztof A. Grabowiecki ,  Wojciech Gołębiowski 

CIM-mes Projekt Sp z o.o. (CIM), Al. Jerozolimskie 125/127, Warszawa 02-017, Poland

Abstract

Nowe rozwiązania laserów przemysłowych – tzw. lasery ręczne – emitują w obszarze roboczym dużą gęstość mocy (do 6 KW mocy ciągłej na powierzchnię rzędu kilku mm2) w zakresie bliskiej podczerwieni (λ = 800-1100 nm). Są wykorzystywane głównie jako narzędzia spawalnicze i czyszczące. Pomimo wysokich kwalifikacji operatorów tych narzędzi,  odnotowywane są przypadki porażeń ciała przypadkowo ukierunkowanym promieniem lasera bądź jego odbiciem. Zniszczenie tkanki jest zwykle głębokie i  związane z jej absorpcję wysoką absorpcyjnością promieniowania przy typowych dla laserów długościach fali. Opracowanie metod ochrony skóry przed takimi porażeniami stanowi poważne wyzwanie technologiczne.

Dotychczas wykorzystywane metody oceny jakości tkaniny jako środka ochrony bazują na rozwiązaniach stosowanych przy zabezpieczaniu przed ogniem czyli tzw. ciepłem strukturalnym. Metody te są tylko częściowo stosowalne do ochrony przez promieniowaniem laserowym z uwagi na inną wrażliwość typów tkanki na ciepło i na promieniowanie NIR. Również gęstość mocy promienia laserowego wielokrotnie wyższa od gęstości mocy ognia strukturalnego.

Kierunki projektowania tkanin chroniących skórę przed promieniem lasera, to zmniejszenie gęstości mocy poprzez odbicie części promieniowania od powierzchni oraz rozproszenie i absorpcja (transformacja w ciepło) wewnątrz tkaniny.  Wynikowy strumień energii na skórze powinien być na tyle mały by w określonym nie spowodować oparzeń i na tyle duży by wywołać odruchowe wycofanie części ciała z zagrożonej strefy. Kształtowanie odbicia odbywa się poprzez dobór odpowiedniego pokrycia tkaniny cienką warstwą zawierającą nanocząstki rozpraszające kierunkowo odbite promieniowanie. Natomiast na wewnętrzne rozpraszanie i absorpcję wpływa się poprzez dobór mikrowłókien, z których wykonana jest tworząca tkaninę przędza, oraz odpowiedni jej splot. Alternatywne rozwiązania obejmują wyposażenie tkaniny w układ pozwalający na wyłączenie lasera.

Nieodłącznym zagadnieniem badawczym jest opracowanie metody charakteryzacji tkaniny pozwalającej na ocenę jej właściwości ochronnych. Do tego celu firma CIM-mes Projekt wykorzystała pośrednią metodę wyznaczania parametrów optycznych (refleksyjności, transmisyjności i absorpcyjności) poprzez pomiar kątowej charakterystyki odbicia i transmisji (tzw. funkcji BRDF i BTDF), który dodatkowo pozwala na wyznaczenie stopnia rozproszenia odbicia.. Metoda została wdrożona poprzez zaprojektowanie stanowiska badawczego, gdzie w miejsce zaawansowanej sfery Ulbrichta został wykorzystany mechanizm goniometru wraz z ruchomym stolikiem pomiarowym pozwalającym na jednoczesne badanie 3 próbek tkaniny. Urządzenie jest wyposażone również w kalorymetr do przeprowadzania testu Stoll-Chianty. Stanowisko pracuje w cyklu automatycznym bezpiecznym dla operatora. Wyniki pomiaru są przetwarzane przy wykorzystaniu dedykowanego oprogramowania w środowisku LabVIEW. Pomiary na zbudowanym urządzeniu stanowią część planowanej procedury kwalifikacyjnej projektowanej euronormy dotyczącej ochrony skóry przed promieniowaniem laserowym. Stanowisko zostało zainstalowane w dwóch jednostkach badawczych. Prace badawcze i projektowe zostały sfinansowane przez Komisję Europejską w ramach projektu PR7 nr NMP2-SE-2009-229165 o akronimie PROSYS LASER.

Auxiliary resources (full texts, presentations, posters, etc.)
  1. PRESENTATION: Optyczna charakteryzacja powierzchni tkaniny poddanej działaniu promienia laserowego, PDF document, version 1.4, 0.5MB
 

Legal notice
  • Legal notice:

    Copyright (c) Pielaszek Research, all rights reserved.
    The above materials, including auxiliary resources, are subject to Publisher's copyright and the Author(s) intellectual rights. Without limiting Author(s) rights under respective Copyright Transfer Agreement, no part of the above documents may be reproduced without the express written permission of Pielaszek Research, the Publisher. Express permission from the Author(s) is required to use the above materials for academic purposes, such as lectures or scientific presentations.
    In every case, proper references including Author(s) name(s) and URL of this webpage: http://science24.com/paper/28361 must be provided.

 

Related papers
  1. Pasywny czujnik promieniowania terahercowego, identyfikacja i rozpoznawanie materiałów niebezpiecznych
  2. Materiały z pamięcią kształtu w przemysłowych materiałach tekstylnych

Presentation: Oral at Nano-Biotechnologia PL, by Krzysztof A. Grabowiecki
See On-line Journal of Nano-Biotechnologia PL

Submitted: 2012-07-20 14:16
Revised:   2012-08-01 11:10
Google
 
Web science24.com
© 1998-2022 pielaszek research, all rights reserved Powered by the Conference Engine