Лазер считается одним из самых идеальных предвидений Альберта Эйнштейна. Он активно твердил о том, что атомы могут излучать свет. Данная теория подтвердилась через полвека, когда Прохоров, Басов изобрели квантовый генератор. Лазер способен давать особое излучение. В современном мире они широко используются в медицине, в разных областях техники, в шоу и представлениях на эстраде. Несмотря на сумасшедшую популярность, важно разобраться, какое воздействие осуществляется на человеческий организм.

Специфика излучения

Лазерное излучение рождается в атомах, так же как и простой свет. Однако для этого необходимы специальные физические процессы, благодаря которым, происходит необходимое влияние внешнего поля – электромагнитного. Именно поэтому излучение принято считать стимулированным, вынужденным. Для измерения его мощности используют особый прибор – измеритель для этого используются многие способы.

Простыми словами, лазерное излучение представляет собой волны электромагнитные, которые распространяются параллельно друг другу. Именно поэтому лазерный луч обладает острой направленностью, очень маленьким углом рассеивания, а также повышенной интенсивностью влияния на поверхность, которая подвергается облучению.

Чем же отличается лазерное излучение оттого, которое получается от лампы? Следует отметить, что лапа накапливания считается рукотворным источником освещения, который дает волны электромагнитные, что отличается от лазерного. Угол распространения в спектральном диапазоне составляет триста шестьдесят градусов.

Воздействие лазера на человеческий организм

По причине различного использования квантового генератора, многие ученые и медики решили изучить лазерное излучение, а также его воздействие на организм человека. Благодаря многочисленным опытам, научным работам, стало известно, что излучение лазерное имеет такие свойства:

• в процессе взаимодействия с источником подобного излучения, повреждающим фактором может выступать установка и отраженные лучи;
• тяжесть поражения напрямую связана с параметрами локализации облучения, электромагнитных волн;
• энергия, которая поглощается подобными тканями, вызывает перечень негативных, вредных эффектов, а именно – световых, тепловых и прочих.

В момент биологического действия такого излучения поражение происходит в определенной последовательности:

• Резко повышается температура тела, которая сопровождается ожогами.
• Затем закипает межтканевая, клеточная жидкость.
• Пар, который образуется в результате подобного процесса, оказывает невероятное давление, поэтому все заканчивается взрывом, своеобразной волной ударной, разрушающей ткани.

Малая, средняя интенсивность облучений оказывает поражающий эффект на кожу. Если происходит более серьезное облучение, то повреждения проявляются отеками на кожном покрове, омертвением участков тела, кровоизлиянием. Относительно внутренних тканей – они сильно трансформируются. Основная опасность источает от зеркально отраженного, прямого излучения. Такой процесс становится причиной серьезных изменений в работе всех внутренних систем, органов.

Больше всего страдают органы зрения – глаза, именно поэтому при работе с лазером, необходимо носить специальные защитные очки.

Лазер генерирует короткие импульсы облучения, которые провоцируют сильнейшее повреждение роговицы и сетчатки, хрусталика, а также радужной оболочки глаза.

Существует три основных причины для таких явлений:

• За короткий отрезок времени, в течение которого срабатывает лазерное излучение, мигательный рефлекс не успевает вовремя сработать.
• Роговица и оболочка считаются наиболее уязвимыми.
• Пагубное воздействие спровоцировано оптической системой глаза, которая фокусирует излучение на дне глаза. Точка лазера попадает на сосуды сетчатки, закупоривая ее. Учитывая то, что там отсутствуют рецепторы, отвечающие за боль, повреждение сетчатки практически незаметно. Если выжженная часть глаза обретает большие размеры, изображения предметов, попадающие на нее – просто испаряются.

Характерные признаки поражения органов зрения:

• наблюдается кровоизлияние в клетчатке;
• отечность век;
• болезненные ощущения в глазах;
• помутнение, размытое изображение;
• спазмы век.

В результате подобных повреждений, восстановить клетки сетчатки невозможно! Сила излучения, которая вызывает повреждение глаз, обладает более низким уровнем, чем-то облучение, которое поражает кожный покров. Основную опасность несут все лазеры инфракрасные. Помимо этого, все приборы, которые дают излучение видимого спектра с размером мощности более 5 мвт – чрезвычайно опасны для человека!

Основные способы защиты на производстве

Большинство людей сразу подумают о том, что понадобятся одни защитные очки от лазерного излучения, но их будет недостаточно. Учитывая то, что множество людей работает на предприятиях с квантовыми генераторами, важно знать главные предписания, нормы, касающиеся защиты от подобного облучения. Они состоят из индивидуальной, общей защиты, так как все зависит от степени опасности, которую несет установка с лазером.

Можно насчитать четыре группы опасности, о которых должен предупредит производитель. Для человеческого организма опасны те лазеры, которые входят во вторую, третью, четвертую группу. К коллективным средствам защиты можно отнести кожухи, экраны защитные и световоды, блокировка и сигнализация, телеметрические способы слежения, ограждение места с облучением, которое превышает допустимую норму.

Что касается индивидуальной защиты работников, то их необходимо обеспечить специальной одеждой. Что касается глаз, то потребуются защитные очки, имеющие специальное покрытие. Очки помогут вам сократить уровень негативного воздействия, сохранить зрение и здоровье глаз. Идеальная профилактика подобного облучения – современное посещение врача, соблюдение всех правил безопасности.

Важно всегда носит очки защитные, спецодежду, так можно уберечь себя и свое здоровье от проблем.

Меры защиты от лазерных гаджетов

Участились случаи, когда люди пользуются в быту без особого контроля светильниками, лазерами самодельными, фонариками лазерными и световыми указками, не понимая, какую они несут опасность. Даже при их использовании необходимо носить защитные очки. Чтобы предотвратить печальные последствия, важно всегда помнить:

• носить защитные очки;
• особую опасность несут те лучи, которые отражаются от пряжек, стекла, предметов;
• защитные очки обязаны подходить длине волны всего излучения от лазера;
• «играть» с лазером можно там, где нет людей;
• если луч с небольшой интенсивностью попадет в глаза спортсмену, пилоту или же водителю, может произойти трагедия;
• хранение подобных гаджетов – в недоступном месте для детей, подростков;
• запрещается смотреть в объектив, который является источником излучения.

Стоит помнить, что лазерные гаджеты, генераторы квантовые, способны нести огромную угрозу для окружающих, а также их обладателей. Тщательное соблюдение правил безопасности позволит вам обезопасит себя. Защитные очки это — не аксессуар, а надежная и эффективная защита.

Польза низкоинтенсивного излучения

В современной дерматологии, косметологии особой популярностью пользуется низкоинтенсивное лазерное излучение. В процессе воздействия подобным излучением на организм человека, можно наблюдать положительные трансформации:

• ликвидируются все воспалительные процессы, протекающие в организме;
• замедляется старение клеток и ткани;
• укрепляется общий, местный иммунитет;
• происходит антибактериальное влияние;
• повышается эластичность кожного покрова;
• утолщается эпидермальный слой;
• реконструируется дерма;
• увеличивается численность сальных, потовых желез, за счет нормализации их полноценной активности;
• фиксируется скопление жира, увеличивается мышечная масса, благодаря улучшенным процессам обмена веществ;
• за счет хорошего питания тканей и клеток, усиленной циркуляции крови, наблюдается активный рост волос.

Подобный положительный эффект возможен благодаря длительному, систематическому лечению. Первый результат заметен спустя три сеанса, но в основном требуется не менее 10-30 терапий. Чтобы закрепить результат, профилактика проводится трижды в год по 10 сеансов.

Измерение мощности излучений

Что касается энергии и мощности излучений, то это совершенно разные, но связаны между собой величины, ими называют параметры энергетические. Измерение энергии, мощности, производится разными способами, а также теми, которые используют в СВЧ-диапазоне. Понадобится специальный измеритель.

Измеритель мощности бывает следующим:

• Фотоэлектрический измеритель мощности лазерного излучения. Практически каждый фотоприемник, который имеет выходной сигнал пропорционально падающему потоку, позволит провести измерение мощности от непрерывных излучений. С этой целью понадобится полупроводниковый фотоприемник.
• Измеритель большой мощности излучения. Для этой цели потребуются эффекты в кристаллах. Например, измеритель мощности сегнетоэлектрический. Когда лучи падают на него, то на специальном кристалле или же резисторе, можно увидеть напряжение, которое поддается измерению. В роли сегнетоэлектрика могут выступать – титанат бария или свинца. Такой измеритель очень эффективен.
• Измеритель мощности с обратным электрооптическим эффектом. Когда монохроматическое излучение касается кристалла, происходит поляризация. Когда такой кристалл помещают в специальный конденсатор, то мощно померить мощность, которая связана с особым напряжением.

Измеритель поможет определить силу лазерного излучения. Важно помнить, что при работе с лазерами, особенно на большом производстве, необходимо соблюдать все возможные меры безопасности. Не забывайте носить специальные очки и одежду.

Лазерное излучение – это узконаправленные вынужденные потоки энергии. Оно бывает непрерывным, одной мощности или импульсным, где мощность периодически достигает определенного пика. Энергия образуется с помощью квантового генератора – лазера. Поток энергии представляет собой электромагнитные волны, которые распространяются параллельно относительно друг друга. Это создает минимальный угол рассеивания света и определенную точную направленность.

Сфера применения лазерного излучения

Свойства лазерного излучения позволяет применять его в различных сферах жизнедеятельности человека:

• наука – исследования, опыты, эксперименты, открытия;
• военно-оборонная промышленность и космическая навигация;
• производственная и техническая сфера;
• локальная термическая обработка – сварка, резка, гравировка, паяние;
• бытовое применение – лазерные датчики для считывания штрихкода, устройства для считывания компактных дисков, указки;
• лазерное напыление для повышения износостойкости металла;
• создание голограмм;
• усовершенствование оптических устройств;
• химическая промышленность – запуск и анализ реакций.

Применение лазера в медицине

Лазерное излучение в медицине – это прорыв в лечении пациентов, требующих оперативного вмешательства. Лазер применяют для производства хирургического инструментария.

Неоспоримые преимущества хирургического лечения лазерным скальпелем очевидны. Он позволяет сделать бескровный разрез мягких тканей. Это обеспечивается мгновенной спайкой мелких сосудов и капилляров. Во время использования такого инструмента хирург полностью видит все операционное поле. Лазерный поток энергии рассекает на определенном расстоянии, не контактируя с внутренними органами и сосудами.

Важным приоритетом является обеспечение абсолютной стерильности. Строгая направленность лучей позволяет делать операции с минимальной травматизацией. Реабилитационный период пациентов значительно сокращается. Быстрее возвращается трудоспособность человека. Отличительной особенностью применения лазерного скальпеля является безболезненность в послеоперационный период.

Развитие лазерных технологий позволило расширить возможности его применения. Были обнаружены свойства лазерного излучения положительно влиять на состояние кожи. Поэтому его активно применяют в косметологии и дерматологии.

В зависимости от своего типа, кожа человека по-разному поглощает лучи и реагирует на них. Аппараты лазерного излучения могут создать нужную длину волны в каждом конкретном случае.

Применение:

• эпиляция – разрушение волосяной луковицы и удаления волос;
• лечение угревой сыпи;
• удаление пигментных и родимых пятен;
• шлифовка кожи;
• применение при бактериальном поражении эпидермиса (обеззараживает, убивает патогенную микрофлору), излучение лазера предупреждает распространение инфекции.

Офтальмология – это первая отрасль, которая применила лазерное излучение. Направления в применении лазеров в микрохирургии глаза:

• лазеркоагуляция – использование термических свойств для лечения сосудистых заболеваний глаза (поражение сосудов роговицы, сетчатки);
• фотодеструкция – рассечение тканей на пике мощности лазера (вторичная катаракта и ее рассечение);
• фотоиспарение – длительное воздействие тепла, применяют при воспалительных процессах глазного нерва, при конъюнктивите;
• фотоабляция – постепенное удаление тканей, используют для лечения дистрофических изменений роговицы, устраняет ее помутнение, операционное лечение глаукомы;
• лазерстимуляция – оказывает противовоспалительное, рассасывающее действие, улучшает трофику глаза, применяется для лечения склеритов, экссудации в камере глаза, гемофтальмов.

Лазерное облучение используется при онкологических заболеваниях кожи. Наиболее эффективен лазер для удаления меланобластомы. Иногда метод применяют для лечения рака пищевода или прямой кишки 1-2 стадии. При глубоком расположении опухоли и метастазах лазер не эффективен.

Какую опасность представляет лазер для человека

Влияние лазерного излучения на организм человека может быть негативным. Облучение может быть прямым, рассеянным и отраженным. Негативное воздействие обеспечивается световыми и тепловыми свойствами лучей. Степень поражения зависит от нескольких факторов – длина электромагнитной волны, место локализации воздействия, поглотительная способность тканей.

Наиболее подвержены влиянию лазерной энергии глаза. Сетчатка глаза очень чувствительна, поэтому часто случаются ее ожоги. Последствия – частичная потеря зрения, необратимая слепота. Источник лазерного излучения – инфракрасные приборы-излучатели видимого света.

Симптомы поражения радужки, сетчатки, роговицы, хрусталика лазером:

• болезненные ощущения и спазмы в глазу;
• отек век;
• кровоизлияния;
• помутнение хрусталика.

При облучении средней интенсивности возникают термические ожоги кожи. В месте контакта лазера и кожи резко повышается температура. Происходит вскипание и испарение внутриклеточной и межтканевой жидкости. Кожа становится красной. Под давлением происходит разрыв тканевых структур. На коже появляется отек, в некоторых случаях внутрикожные кровоизлияния. Впоследствии на месте ожога появляются некротические (омертвевшие) участки. В тяжелых случаях обугливание кожи происходит моментально.

Отличительный признак лазерного ожога – четкие границы поражения кожи, а пузыри образуются в эпидермисе, а не под ним.

При рассеянном поражении кожи в месте поражения она становится нечувствительной, а эритема появляется через несколько дней.

Лазерное излучение инфракрасного спектра может проникать глубоко через ткани и поражать внутренние органы. Характерность глубокого ожога – чередование здоровой и поврежденной ткани. Первоначально при воздействии лучей человек не испытывает боли. Наиболее уязвимый орган – печень.

Воздействие излучения на организм в целом вызывает функциональные расстройства центральной нервной системы, сердечно-сосудистой деятельности.

Признаки:

• перепады артериального давления;
• повышенная потливость;
• необъяснимая общая утомляемость;
• раздражительность.

Меры предосторожности и защиты от лазерного излучения

Наиболее риску облучения подвержены люди, деятельность которых связана с применением квантовых генераторов.

В соответствии с санитарными нормами лазерное излучение разделяется на четыре класса опасности. Для организма человека опасность представляет второй, третий, четвертый классы.

Технические методы защиты от лазерного излучения:

1. Правильная планировка промышленных помещений, внутренняя отделка должна соответствовать правилам техники безопасности (лазерные лучи не должны зеркально отражаться).
2. Соответствующее размещение излучающих установок.
3. Ограждение зоны возможного облучения.
4. Порядок и соблюдение правил обслуживания и эксплуатации оборудования.

Еще одна защита от лазера – индивидуальная. Она включает такие средства: очки от лазерного излучения, защитные кожухи и экраны, комплект спецодежды (технологические халаты и перчатки), линзы и призмы, отражающие лучи. Все сотрудники регулярно должны проходить профилактические медицинские осмотры.

Использование лазера в быту тоже бывает опасным для здоровья. Неправильная эксплуатация световых указок, лазерных фонариков может нанести непоправимый вред человеку. Защита от лазерного излучения предусматривает простые правила:

1. Нельзя направлять источник излучения на стекла и зеркала.
2. Категорически запрещено направлять лазер в глаза себе или другому человеку.
3. Хранить гаджеты с лазерным излучением необходимо в недоступном для детей месте.

Действие лазера, в зависимости от модификации излучателя, бывает тепловым, энергетическим, фотохимическим и механическим. Наибольшую опасность представляет лазер с прямым излучением, с большой интенсивностью, узкой и ограниченной направленностью луча, высокой плотностью излучения. К опасным факторам, которые способствуют получению облучения, относится высокое производственное напряжение в сети, загрязнение воздуха химическими веществами, интенсивный шум, рентгеновское излучение. Биологические эффекты от лазерного излучения делятся на первичные (местный ожог), и вторичные (неспецифические изменения как ответная реакция всего организма). Следует помнить, что бездумное применение самодельных лазеров, световых указок, светильников, лазерных фонариков может нанести окружающим непоправимый вред.

Этот вопрос нашел отражение в следующих нормативных документах:

1)«Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров» № 5804-91.

2)ГОСТ 12.1.040-83* ССБТ. Лазерная безопасность.

3)ГОСТ Р 50723-94 Лазерная безопасность. Общие требования безопасности при разработке и эксплуатации лазерных изделий

Биологическое действие лазерного излучения:

Под биологическим действием лазерного излучения понимают совокупность структурных, функциональных и биохимических изменений, возникающих в живом организме в результате облучения монохроматическими когерентными лучами.

Лазерное излучение не встречается в природе, а потому является для живого организма непривычным внешним раздражителем. Лазерное излучение может быть: прямое, отраженное, рассеянное.

Результат воздействия лазерного излучения на ткани определяется как характеристиками самого излучения (интенсивность, длина волны, режим: непрерывный или импульсный), так и характеристиками ткани (отражающей и поглощающей способностью, теплоемкостью, теплопроводностью, скрытой удельной теплотой парообразования, акустическими и механическими свойствами). Одной из особенностей воздействия лазерного излучения на живые ткани является избирательность этого воздействия, что обусловлено монохроматичностью и когерентностью излучения. Дело в том, что каждый вид живых клеток имеет свои характеристики поглощения и отражения потоков излучения. Это свойство позволило применять лазеры в медицине, однако неконтролируемое воздействие лазерного излучения приводит к неприятным для организма последствиям. Ниже приведены и подробно описаны основные биологические эффекты, вызываемые лазерным излучением.

Термический эффект. Высоко сконцентрированная энергия излучения может поглощаться тканями организма, переходя в энергию тепловую. При высоком коэффициенте поглощения тканей может происходить их ожог, сходный по характеру с ожогом от воздействия высокочастотного тока. Из элементов клеток к излучению наиболее чувствительны ферменты, отвечающие за процесс обмена веществ в клетке. При лазерном воздействии ферменты разрушаются, и клетка неизбежно гибнет.

Ударный эффект проявляется в способности фотонов излучения вышибать микрочастицы из органических соединений, то есть, воздействовать на ткань на молекулярном уровне. Ударный эффект сопровождается появлением в биологических тканях распределенного давления, при этом возникает испарение и извержение частиц ткани с облучаемой поверхности в сторону распространения луча. Одновременно в облученном участке в результате резкого подъема температуры возникает тепловое объемное расширение, причем тепло не успевает распространиться путем конвекции. Все это приводит к появлению ударной волны, распространяющейся преимущественно вглубь такни и имеющей в начальный момент сверхзвуковую скорость. Сила ее невелика, однако ее следствием могут быть повреждения внутренних тканей без внешних признаков, имеющие такие опасные последствия, как злокачественная опухоль.

Эффект светового давления и электрострикции. Под электрострикцией понимают деформацию тел во внешнем электрическом поле, пропорциональную квадрату его напряженности. Этим электрострикция похожа на обратный пьезоэлектрический эффект в некоторых кристаллах, при котором деформация пропорциональна напряженности электрического поля в первой степени. Он возможен при наличии в ткани нескомпенсированных магнитных моментов, обусловленных взаимодействием неспаренных электронов под влиянием магнитного поля. Молекулу, содержащую неспаренный электрон, называют свободным радикалом. Это воздействие отрицательное. Развивается теория, согласно которой они являются причиной биологического старения организма. С воздействием свободных радикалов связывают возникновение онкологических заболеваний и мутации. При воздействии лазерного излучения каждый фотон поглощается только одной молекулой, при этом его энергия преобразуется в энергию движения этой молекулы, что приводит к образованию свободных радикалов или других форм энергии. В результате происходит целая цепь сложнейших изменений в структуре клетки, что может привести к ее гибели. Это явление носит название эффекта светового давления. В данном случае также проявляется избирательность воздействия лазерного излучения определенной длины на различные ткани организма.

Эффект воздействия сверхвысокочастотного поля. Волны СВЧ (дециметровые, сантиметровые и миллиметровые) возникают при работе (разряде) ламп накачки лазеров, особенно мощных. Воздействие СВЧ поля на организм давно изучено и описано во всевозможных изданиях. Основной симптом - хронические головные боли, раздражительность, нервозность, беспричинное беспокойство. При длительном воздействии - облысение, бесплодие, общее ухудшение состояния здоровья. При соблюдении норм и правил техники безопасности при работе с лазерами или приборами СВЧ отрицательное воздействие на организм поля СВЧ минимально и существенного вреда здоровью не причиняет.

Действие ядовитых продуктов тканевого обмена и нелинейные оптические эффекты. В первом случае ядовитые вещества интенсивно вырабатываются в тканях организма под воздействием лазерного облучения, и происходит аутоинтоксикация, или отравление организма собственными тканевыми ядами. Нелинейные оптические эффекты проявляются в тканях в силу когерентности излучения и значительной напряженности электрического поля. Таким эффектом является интенсивное монофотонное нелинейное поглощение излучения молекулами ткани. При этом на ткань воздействует не только излучение оптической частоты самого лазера, но и гармоник этой частоты, которые лежат уже в диапазоне радиоактивного излучения. Действие радиации на организм хорошо изучено, и давно известно, что оно губительно для воспроизводства клеток организма. Последние два описанных эффекта - аутоинтоксикация и нелинейное поглощение, усиливают отрицательное воздействие эффектов, описанных выше - теплового, ударного, электрострикционного и эффекта светового давления.

От режима работы лазера зависит, какие именно из вышеописанных эффектов преобладают. При непрерывном режиме основной эффект - термический, а ударный существенной роли не играет. При импульсном режиме работы преобладает тот же термический эффект, но с еще большей силой. За пикосекунды ткани облучаемого участка нагреваются до 100С. Тепло не успевает отводиться путем конвекции, в результате чего жидкие составляющие клеток моментально вскипают. При режиме работы лазера с модулированной добротностью возрастает значение градиентов давления, ударных эффектов взрывного типа и электромагнитных полей. Кроме того, следует отметить, что преобладание того или иного фактора, а также взаимосвязь между ними зависит от рабочей длины волны лазера..

Воздействие на орган зрения:

Конечный результат воздействия лазерного излучения на орган зрения определяется рядом факторов, основные из которых - площадь пораженного участка и расположение его на сетчатке. Центральная ее часть - так называемое желтое пятно - наиболее чувствительна и, следовательно, уязвима. Большое значение имеет и частота излучения. При воздействии лучей ультрафиолетового лазера происходит разрушение молекул белка роговой оболочки и ожог слизистой глаза (конъюнктивит). Болевые ощущения возникают через секунды, поражение - через минуты, часы или даже дни. Поражение необратимое - слепота. При воздействии видимого излучения последствия могут быть разными - от обратимого поражения до слепоты. Основное поражение - ожог сетчатки. При воздействии излучения ближнего инфракрасного участка оно поглощается радужкой, хрусталиком и стекловидным телом. Богатая пигментом радужная оболочка нагревается, из-за чего сразу возникает мигательный рефлекс. Белки хрусталика свертываются. Поражение необратимое - слепота. Происходит через длительное время. Излучение дальней инфракрасной области малоопасно.

Еще один важный фактор - режим работы лазера. При работе в импульсном режиме преобладают механические и тепловые эффекты. Взрывной механический эффект обусловлен возникновением ударной волны от мгновенного прогрева клеточной жидкости. Температура на сетчатке повышается на 8-20, в результате чего образуется слабый ожог. Потеря зрения - временная. При непрерывном режиме работы преобладают термический, взрывной и электрострикционный эффекты. Вследствие термического эффекта разрушаются светочувствительные клетки и повреждается слепое пятно. Поражение необратимое - слепота

Нормирование уровней лазерного излучения:

Исходные данные:

Длина волны излучения: 850 нм

Средняя мощность излучения Pизл = 37.5 мВт

Излучение: модулированное, непрерывное

Для расчета используем Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров N 5804-91

Длина волны 850 нм находится во 2-м диапазоне длин волны: от 380нм до 1400нм. Для определения предельно допустимых уровней и при воздействии лазерного излучения на кожу усреднение производится по ограничивающей апертуре диаметром м (площадь апертуры м).

При оценке воздействия на глаза лазерного излучения в диапазоне II (3801400 нм) нормирование энергии и мощности лазерного излучения, прошедшего через ограничивающую апертуру диаметром м, является первостепенным.

Для определения воспользуемся таблицами 3.3 и 3.4 приложения к Санитарным нормам и правилам N 5804-91 За время воздействия в данном случае принимается 1 секунда, как наиболее вероятное время пребывания под облучением:

Pпду=3.0x10-4 Вт

2) ПДУ лазерного излучения в диапазоне 3801400 нм при хроническом воздействии на глаза

Для определения предельно допустимых значений и коллимированного или рассеянного лазерного излучения в диапазоне II (3801400 нм) при хроническом воздействии на глаза необходимо уменьшить в 10 раз соответствующие предельные значения для однократного воздействия, приведенные в п.2)

Pпду=3.0x10-5 Вт

3)ПДУ лазерного излучения в диапазоне 3801400 нм при однократном облучении кожи.

Соотношения для определения значений и, а также и при однократном воздействии на кожу коллимированного или рассеянного лазерного излучения в спектральном диапазоне 3801400 нм приведены в таблице 3.6 СНиП № 5804-91.

Eпду=5.0x103 Втм2

Pпду= Eпдух10-6=5х10-3Вт

4) ПДУ лазерного излучения в диапазоне 3801400 нм при хроническом облучении кожи

Для определения предельно допустимых значений, и, при хроническом воздействии на кожу коллимированного или рассеянного лазерного излучения в диапазоне II (3801400 нм) необходимо уменьшить в 10 раз соответствующие предельные значения, приведенные в п.3)

Pпду= 5х10-4Вт

Таким образом требуется применение специальных мер защиты, т.к мощность излучения лазера превышает предельно допустимые уровни.

Определим классификацию лазера по степени опасности генеруремого излучения:

К лазерам III класса относятся такие лазеры, выходное излучение которых представляет опасность при облучении глаз не только коллимированным, но и диффузно отраженным излучением на расстоянии 10 см от отражающей поверхности и (или) при облучении кожи коллимированным излучением. Диффузно отраженное излучение не представляет опасности для кожи. Этот класс распространяется только на лазеры, генерирующие излучение в спектральном диапазоне II.

Рисунок 9.1 Допустимые пределы излучения для лазерных изделий класса 3

Pдоп=0.5Вт < Pизл

Техника безопасности при работе с лазером. Средства защиты от лазерного излучения:

Основные положения правил техники безопасности при работе с лазерами приведены ниже.

Необходим контроль распространения лазерного излучения. При работе с мощными лазерами следует избегать прямого попадания излучения на открытые участки кожи и в глаза. Использовать средства индивидуальной защиты. Опасно не только прямое излучение, но также зеркально отраженное и в случае мощных лазеров диффузно отраженное. Лазер должен быть полностью исправен, включая кожух. Механизмы оптической юстировки должны обязательно иметь светофильтры.

Велика опасность поражения персонала электрическим током от источников высоковольтного напряжения питания лазеров (тысячи вольт). Меры защиты и предосторожности стандартны для всех электрических цепей с повышенной опасностью (ГОСТ 12.1.019-79, 12.1.038-82).

Помимо лазерного излучения, опасно для зрения излучение, создаваемое лампами накачки лазера. Во-первых, оно чрезмерно яркое, во-вторых, часть его спектра находится в ультрафиолетовой области, вредной для глаз. Поэтому следует использовать экраны и индивидуальные средства защиты.

В мощных лазерах при разряде изменяется ионный состав воздуха. В течение 15-20 с в прилегающем к лазеру воздухе сохраняется повышенная концентрация легких ионов. Кроме того, в результате разряда может образовываться озон во вредных для организма концентрациях. Мерами предосторожности в этом случае могут служить экраны и вентиляция воздуха.

В процессе работы лазера возле него создается сверхвысокочастотное электромагнитное поле. При использовании мощных лазеров с достаточно высокой напряженностью электрического и магнитного поля могут возникнуть поражения, характерные для электромагнитных волн сантиметрового и миллиметрового диапазона.

При работе мощных твердотельных импульсных, газодинамических, электродинамических, химических лазеров создаются повышенные до 80 дБ уровни шума. При разряде создается звук, похожий на выстрел. С учетом того, что в импульсном режиме разряды следуют со определенной частотой, общий уровень шума в помещении высок и иногда выше допустимого порога. Меры предосторожности - стандартные (ГОСТ 12.1.003-83). Мероприятия по технике безопасности при работе с лазерными установками можно классифицировать следующим образом

Рисунок 9.2 Мероприятия по технике безопасности

В левом столбце отмечены мероприятия, которые следует провести руководящему персоналу, в правом - мероприятия для рядовых работников.

Организационно-технические мероприятия предусматривают разработку письменных инструкций и правил, соответствующих профилю данного предприятия. В них учитываются специфические условия предприятия, определяется степень ответственности должностных лиц.

Мероприятия по индивидуальной защите предусматривают использование специальных средств, предохраняющих от лазерного излучения, рентгеновского излучения, вредных газов, высоковольтного напряжения и т. д. Меры безопасности при работе с лазерами складываются на использовании коллективных и индивидуальных средств защиты и выполнения общих и индивидуальных мер предосторожности.

В качестве коллективных средств защиты от излучения используются экраны, светофильтры и закрытые лучепроводы. В качестве индивидуальных средств защиты кожи от поражения лазерным излучением используется спецодежда, созданная из плотной ткани, пропускающей весьма малую часть излучения. Для защиты глаз используют различные очки. Из требований, предъявляемых к помещениям, где работают с лазерами, главным является исключение возможности поражения работающего, из чего вытекает необходимость тщательного планирования размещения установок и вспомогательного оборудования. Элементы помещения и оборудования не должны иметь отражающих поверхностей и должны быть окрашены в темные матовые тона. Рабочие места и проходы не должны совмещаться с пространствами для открывания дверей помещения и оборудования, с площадками для размещения переносной измерительной аппаратуры, цеховой тары и других приспособлений, а также с зоной прохождения лазерного луча. Обязательно должно присутствовать естественное освещение и затемненные шторы на окнах на время работы лазера. Кроме того, необходимо присутствие искусственного освещения и вентиляции, соответствующих нормативным документам.

§ 6. Защита от лазерных излучений.

Лазером называется оптический квантовый генератор. Лазер является новейшим видом современной техники, получившим за десять лет своего существования широкое распространение. Лазер используют для сварки сложнейших приборов, выполнения точнейших измерений, обработки алмазных инструментов, уникальных гравировальных работ, выжигая на одном квадратном сантиметре до 600 линий, вместо пятидесяти штрихов при прежнем способе работ, и во многих других областях (рис. 59).

Рис. 59. Схема рубинового лазера :

1 - резонатор; 2 - кристалл рубина; 3 - лампа накачки; 4 - высоковольтный выпрямитель

Излучения лазера могут оказать на организм человека вредные воздействия, для предупреждения которых введены санитарно-гигиенические нормативы и разработаны мероприятия по защите.

Излучения лазера охватывают почти весь оптический диапазон электромагнитных волн - от ультрафиолетовой до дальней инфракрасной области спектра. Световой пучок излучения лазера очень узкий (угол расхождения меньше 1"), что позволяет получить большую плотность потока мощности на облучаемой поверхности. Плотность потока мощности, излучаемой лазером, достигает 10 11 -10 14 Вт/см 2 , тогда как испарение самых твердых материалов происходит при плотности потока мощности 10 9 Вт/см 2 . Такой мощный поток энергии, попадая на биологические ткани, может нанести им серьезные поражения. Облучение лучами лазера может нарушить деятельность центральной нервной и сердечно-сосудистой систем, повредить глаза, кожу и др. Облучение может стать причиной свертывания или распада крови, повышенной утомляемости, головной боли, расстройства сна.

В качестве внешних источников энергии в лазерах используются газоразрядные импульсные лампы, лампы непрерывного горения, СВЧ, сами по себе представляющие при эксплуатации разные виды опасности.

Характер и степень вредного действия на организм человека лучей лазера зависит от направленности луча, длины волны, мощности излучения, характера импульсов, их частоты. Энергия излучения лазера поглощается тканями организма, отчего в них возникает тепло. Способность поглощения энергии в разных тканях неодинакова. Жировые ткани энергии совершенно не поглощают. Глаза не имеют жировых прослоек, и поэтому облучение для них представляет наибольшую опасность.

Временные санитарные нормы при работе с оптическими квантовыми генераторами, утвержденные Министерством здравоохранения СССР, определили предельно допустимые уровни интенсивности облучения роговой оболочки глаза, обеспечивающие безопасность наиболее чувствительной к поражению части глаза-сетчатой оболочки. Эта предельно допустимая плотность потока мощности составляет для лазеров рубиновых 1.10 -8 -2.10 -8 Дж/см 2 , неодимовых 1.10 -7 - 2.10 -7 Дж/см 2 (оба в зависимости от импульсного режима), гелий-неонового 1.10 -6 Дж/см 2 (непрерывный режим). Средствами защиты от излучения лазеров являются оградительные устройства и знаки безопасности. Оградительные устройства и знаки запрещают нахождение людей в опасной зоне.

Помещения для установки лазеров предусматриваются отдельные, специально оборудованные. Установка размещается так, чтобы луч лазера был направлен на капитальную огнестойкую стену. Эта стена, а также и все поверхности в помещении должны иметь покрытия или окраску с малым коэффициентом отражения. Поверхности и детали оборудования не должны иметь блескости, отражающей падающие на них лучи. Освещение в помещении предусматривается с высоким уровнем освещенности, чтобы зрачок глаза имел минимальное расширение. Важное значение имеют автоматизация и дистанционное управление установкой.

Индивидуальными средствами защиты являются: защитные очки со светофильтрами, защитные щитки, халат и перчатки.

Контрольные измерения проводятся калориметрическими и фотометрическими методами с использованием соответствующей аппаратуры.

К организационным защитным мероприятиям относятся:

· Организация рабочих мест с определением всех необходимых защитных мероприятий и учетом специфики конкретных обстоятельств использования лазерных установок;

· Обучение персонала и контроль знаний правил техники безопасности;

Технические мероприятия и средства защиты подразделяются на коллективные и индивидуальные. Коллективные включают в себя:

· Средства нормализации внешней среды;

· Автоматические системы управления технологическим процессом;

· Использование предохранительных устройств, приборов, различных ограждений лазерно - опасной зоны;

· Использование телеметрических и телевизионных систем наблюдения;

· Применение заземления, зануления, блокировки и т.д.

Биологическое воздействие лазерного излучения на организм делится на две группы:

* первичные эффекты или органические изменения, возникающие непосредственно в облучаемых тканях персонала;

* вторичные эффекты - различные неспецифические изменения, возникающие в тканях в ответ на облучение.

Основные негативные проявления на организм человека: тепловые, фотоэлектрические, люминесцентные, фотохимические.

При попадании лазерного излучения на поверхность металла, стекла и др. происходит отражение и рассеивание лучей.

Опасные и вредные факторы работы ОКГ:

* лазерное облучение (прямое, рассеянное, отраженное);

* световое излучение от импульсных ламп;

* ультрафиолетовое излучение от кварцевых газоразрядных трубок;

* шумовые эффекты;

* ионизирующее излучение;

* электромагнитные поля ВЧ и СВЧ от генераторов накачки;

* инфракрасное излучение и тепловыделение от оборудования и нагретых поверхностей;

* агрессивные и токсические вещества, используемые в конструкции лазера .

Степень воздействия лазерного излучения на организм человека зависит от длины волны, интенсивности (мощности и плотности) излучения, длительности импульса, частоты импульсов, времени воздействия, биологических особенностей тканей и органов. Наиболее биологически активно ультрафиолетовое излучение, вызывающее фотохимические реакции.

За счет термического действия лазерного излучения на коже возникают ожоги, а при энергии более 100 Дж происходит разрушение и сгорание биоткани. При длительном воздействии импульсного излучения в облученных тканях энергия излучения быстро преобразуется в теплоту, что ведет к мгновенному разрушению тканей.

Нетермическое действие лазерного излучения связано с электрическими и фотоэлектрическими эффектами.

Поток энергии, попадая на биологические ткани, вызывает в них изменения , наносящие вред здоровью человека. Опасно это излучение и для органов зрения. Особенно опасно, если лазерный луч пройдет вдоль зрительной оси глаза. Если луч лазера фиксируется на сетчатке глаза, то может произойти коагуляция сетчатки, в результате чего возникнет слепота в пораженной области сетчатки. При этом необходимо помнить, что опасность для органов зрения представляет не только прямой, но и отраженный лазерный луч, даже если отражающая его поверхность незеркальная.

* осуществлять визуальный контроль степени излучения, генерацией;

* направлять излучение лазера на человека;

* персоналу носить блестящие предметы (серьги, украшения);

* обслуживать лазерную технику одним человеком;

* находиться посторонним лицам в зоне излучения;

* размещать в зоне луча предметы, вызывающие зеркальное отражение.

Рабочие места должны быть оборудованы вытяжной вентиляцией.

При недостаточном обеспечении безопасности коллективными средствами защиты применяются индивидуальные СИЗ. К средствам индивидуальной защиты относятся специальные противолазерные очки (светофильтры), щитки, маски, технологические халаты и перчатки (черного цвета из обычных хлопчатобумажных тканей).

Ношение защитных очков со светофильтрами (табл. 2.6.8) обеспечивает интенсивное снижение облучения глаз лазерным облучением. Светофильтры должны соответствовать специальной оптической плотности, спектральной характеристике и максимально допустимому уровню излучения.