Лазерне випромінювання

 

Введення

1. Фізична сутність лазерного випромінювання

2. Вплив лазерного випромінювання на організм

3. Нормування лазерного випромінювання

4. Методи захисту від лазерного випромінювання

 

1.Фізичні сутність лазерного випромінювання

Лазер (від англійського Lighting amplification by stimulated emission of radiation) - пристрій, призначений для вироблення і посилення електромагнітної енергії оптичного діапазону частот з використанням процесу керованої індукційної емісії. Він працює на принципі індукованого випромінювання, одержуваного при оптичної накачуванні (наприклад, впливом імпульсів світла) термічно нерівноважної (активної) середовища, в якості якої служать діелектричні кристали, скло, гази, напівпровідники і плазма.

Окремі атоми таких матеріалів при попаданні на них фотона мають властивості переходу з верхнього енергетичного рівня на нижній рівень з випусканням двох фотонів, індукованих з тією ж частотою, поляризацією й напрямком поширення.

Прикладом може служити рубіновий оптичний квантовий генератор, в якому робочим тілом є рубін. Потужність в імпульсі становить близько 100 МВт при потужності на порушення близько 20 кВт / см ^3, а температура, створювана лазерним пучком, може досягати 10 ¹⁵ К (приблизно в 10 ¹¹ разів більше температури Сонця).

Існують і інші види лазерів з твердим тілом, наприклад з ніодімового скла, флюорітіта кальцію з домішкою атомів таких рідкоземельних елементів, як діспрозій, самарій і пр. (довжина хвилі випромінювання дорівнює 1,06 мкм), або газові лазери, наприклад гелій - ніодімовие лазери (довжина хвилі випромінювання дорівнює 632,8 нм; 1,15 і 3,39 мкм) і ін

У процесі виготовлення, випробування та експлуатації лазерних виробів на обслуговуючий персонал можуть впливати фізичні, хімічні та психофізіологічні небезпечні та шкідливі фактори.

До фізичних факторів відносяться:

· Лазерне випромінювання (пряме, розсіяне, дзеркальне або дифузно відбите);

· Висока напруга в ланцюгах управління і джерелах електроживлення лазера (лазерних установок);

· Підвищений рівень ультрафіолетової радіації від імпульсних ламп накачування або кварцових газорозрядних трубок в робочій зоні;

· Підвищена яскравість світла від імпульсних ламп накачування і зони взаємодії лазерного випромінювання з матеріалом мішені;

· Підвищений шум і вібрація на робочому місці, що виникають при роботі лазера (лазерної установки);

· Підвищений рівень іонізуючого рентгенівського випромінювання від газорозрядних трубок та ін елементів, що працюють при анодній напрузі більше 5 кВ;

· Підвищений рівень електромагнітних випромінювань ВЧ - і НВЧ - діапазонів в робочій зоні;

· Підвищений рівень інфрачервоної радіації в робочій зоні;

· Підвищена температура поверхонь устаткування;

· Вибухонебезпечність в системах накачування лазерів;

· Можливість вибухів і пожеж при попаданні лазерного випромінювання на горючі матеріали.

До хімічних факторів відносяться:

· Забруднення повітря робочої зони продуктами взаємодії лазерного випромінювання з мішенню і радіолізу повітря (озон, оксиди азоту та ін);

· Токсичні гази та пари від лазерних систем з прокачуванням холодоагентів та ін

  Психофізіологічні фактори - це:

· Монотонії, гіпокінезія, емоційна напруженість, психологічний дискомфорт;

· Локальні навантаження на м'язи і кисті передпліччя; напруженість аналізаторних функцій (зір, слух).

·

Таблиця 1

 

Клас лазера	Вихідні випромінювання лазера
I	Не представляє небезпеки для очей і шкіри
II	Становить небезпеку при опроміненні очей прямим або дзеркальним відображенням випромінювання
III	Становить небезпеку при опроміненні очей прямим, дзеркальним відображенням випромінювання, а також дифузно відбитим випромінюванням на відстані 10 см від дифузно відбиває поверхні і (або) при опроміненні шкіри прямим або дзеркальним відображенням випромінювання
IV	Становить небезпеку при опроміненні шкіри дифузно відбитим випромінюванням на відстані 10 см від дифузно поверхні, що відбиває

 

Наявність небезпечних і шкідливих факторів залежно від класу лазера (класи лазерів наведено в табл. 1) наведено в табл. 2.

Таблиця 2

 

Небезпечні і шкідливі виробничі фактори	класи лазера
	I	II	III	IV
Лазерне випромінювання Пряме, дзеркальне відбите Дифузно відбите	- -	+ -	+ +	+ +
Підвищена напруженість електричного поля	- (+)	+	+	+
Підвищена запиленість і загазованість повітря робочої зона	-	-	- (+)	+
Підвищений рівень ультрафіолетової радіації	-	-	- (+)	+
Підвищена яскравість світла	-	-	- (+)	+
Підвищені рівні шуму і вібрації	-	-	- (+)	+
Підвищений рівень іонізуючих випромінювань	-	-	-	+
Підвищений рівень електромагнітних випромінювань ВЧ - і НВЧ - діапазонів	-	-	-	- (+)
Підвищений рівень інфрачервоної радіації	-	-	- (+)	+
Підвищена температура поверхонь устаткування	-	-	- (+)	+
Хімічні небезпечні та шкідливі виробничі фактори	При роботі з токсичними речовинами

 

 

 

Вплив лазерного випромінювання на організм

Лазерне випромінювання представляє собою вид електромагнітного випромінювання, що генерується в оптичному діапазоні довжин хвиль 0,1 ... 1000 мкм. Відмінність його від інших видів випромінювання полягає в монохромності, когерентності та високого ступеня спрямованості. Завдяки малої расходимости променя лазера щільність потоку потужності може досягати 10 ¹⁶ ... ^{17 жовтня} Вт / м ^2.

Ефекти впливу (теплової, фотохімічний, ударно - акустичний та ін) визначаються механізмом взаємодії лазерного випромінювання з тканинами і залежать від енергетичних і часових параметрів випромінювання, а також від біологічних та фізики - хімічних особливостей опромінюваних тканин та органів.

Лазерне випромінювання становить особливу небезпеку для тканин, максимально поглинаючих випромінювання. Порівняно легка вразливість рогівки і кришталика ока, а також здатність оптичної системи ока багаторазово збільшувати щільність енергії (потужність) випромінювання видимого та ближнього інфрачервоного діапазону (780 <λ <1400 нм) на очному дні по відношенню до рогівці роблять очей найбільш уразливим органом.

При пошкодженні з'являється біль в очах, спазм повік, сльозотеча, набряк повік і очного яблука, помутніння сітківки, крововилив. Клітини сітківки після ушкодження не відновлюються.

Ультрафіолетове випромінювання викликає фотокератит, середньохвильове інфрачервоне випромінювання (1400 <λ <3000 нм) може викликати набряк, катаракту і опік рогової оболонки ока; далеке ІЧ - випромінювання (3000 <λ ^<10 червня нм) - опік рогівки.

Пошкодження шкіри може бути викликане лазерним випромінюванням будь-якої довжини хвилі в спектральному діапазоні 180 ... 100000 нм. Характер ураження шкіри аналогічний термічним опіків. Ступінь тяжкості ушкодження шкіри, а в деяких випадках і всього організму, залежить від енергії випромінювання, тривалості впливу, площі ураження, її локалізації, додавання вторинних джерел впливу (горіння, тління). Мінімальна пошкодження шкіри розвивається при щільності енергії 1000 ... 10000 Дж / ​​м ^2.

Лазерне випромінювання далекої інфрачервоної області (> 1400 нм) здатне проникати через тканини тіла на значну глибину, вражаючи внутрішні органи (пряме лазерне випромінювання).

Тривале хронічне дію дифузно відбитого лазерного випромінювання нетепловий інтенсивності може викликати неспецифічні, переважно вегетативно - судинні порушення; функціональні зрушення можуть спостерігатися з боку нервової, серцево - судинної системи, залоз внутрішньої секреції. Працюючі скаржаться на головні болі, підвищену стомлюваність, дратівливість, пітливість.

 

 

Нормування лазерного випромінювання

Основними нормативними правовими актами в оцінці умов праці є:

"Санітарні норми і правила устрою та експлуатації лазерів" № 2392-81; методичні рекомендації "Гігієна праці при роботі з лазерами", затверджені МОЗ РРФСР 27.04.81 р.;

ГОСТ 24713-81 "Методи вимірювань параметрів лазерного випромінювання. Класифікація", ГОСТ 24714-81 "Лазери. Методи вимірювання параметрів випромінювання. Загальні положення", ГОСТ 12.1.040-83 "Лазерна безпека. Загальні положення", ГОСТ 12.1.031 -81 "Лазери. Методи дозиметричного контролю лазерного випромінювання".

Попередження поразок лазерним випромінюванням включає систему заходів інженерно-технічного, планувального, організаційного, санітарно-гігієнічного характеру.

При використанні лазерів II-III класів з метою виключення опромінення персоналу необхідно або огорожу лазерної зони, або екранування пучка випромінювання. Екрани й огородження повинні виготовлятися з матеріалів з найменшим коефіцієнтом відображення, бути вогнестійкими і не виділяти токсичних речовин при впливі на них лазерного випромінювання.

Лазери IV класу небезпеки розміщуються в окремих ізольованих приміщеннях і забезпечуються дистанційним управлінням їх роботою.

При розміщенні в одному приміщенні декількох лазерів слід виключити можливість взаємного опромінення операторів, що працюють на різних установках. Не допускаються до приміщень, де розміщені лазери, особи, які не мають відношення до їх експлуатації. Забороняється візуальна юстирування лазерів без засобів захисту.

Для видалення можливих токсичних газів, парів і пилу обладнується припливно-витяжна вентиляція з механічним спонуканням. Для захисту від шуму приймаються відповідні заходи звукоізоляції установок, звукопоглинання і ін

До індивідуальних засобів захисту, які забезпечують безпечні умови праці при роботі з лазерами, відносяться спеціальні окуляри, щитки, маски, щоб забезпечити зниження опромінення очей до ПДУ.

Засоби індивідуального захисту застосовуються тільки в тому випадку, коли колективні засоби захисту не дозволяють забезпечити вимоги санітарних правил.

 

 

Методи захисту від лазерного випромінювання

До організаційних захисним заходам ставляться:

· Організація робочих місць з визначенням всіх необхідних захисних заходів та урахуванням специфіки конкретних обставин використання лазерних установок;

· Навчання персоналу та контроль знань правил техніки безпеки;

· Організація медичного контролю і т.д.

Технічні заходи та засоби захисту поділяються на колективні та індивідуальні. Колективні включають в себе:

· Засоби нормалізації зовнішнього середовища;

· Автоматичні системи управління технологічним процесом;

· Використання запобіжних пристроїв, приладів, різних огорож лазерно - небезпечної зони;

· Використання телеметричних і телевізійних систем спостереження;

· Застосування заземлення, занулення, блокування і т.д.