Положительное и негативное влияние лазерного излучения на организм человека. Что такое лазерное излучение? Лазерное излучение: его источники и защита от него Как действует лазерная сеть защиты

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.

Лазеры получили широкое применение в научных исследованиях (физика, химия, биология и др.), в практической медицине (хирургия, офтальмология и др.), а также в технике (связи, локации, измерительная техника, география), при исследовании внутренней структуры вещества, промышленности при сварке тугоплавких металлов.

Лазер - это генератор электромагнитного излучения оптического диапазона, основанный на использовании вынужденного (стимулированного) излучения. Лазерная установка включает активную (лазерную) среду, расположенную между зеркалами, образующими оптический резонатор, источник энергии ее возбуждения и, как правило, систему охлаждения.Активной средой лазера может быть твердый материал (рубины, стекло), полупроводники (Zn, S), жидкость (с редкоземельными активаторами или органическими красителями), газ (He, CO2 и др.). При работе с источниками лазерных излучений (ЛИ) персонал может подвергаться воздействию излучения высокой интенсивности в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазонах, воздействию рентгеновского и радиочастотного излучений, воздействию высокого электрического напряжения, а также загазованности и запыленности воздуха при обработке лазерным лучом синтетических материалов. Однако основным поражающим фактором является интенсивность лазерного излучения - прямого, отраженного и рассеянного. Лазерное излучение может генерироваться в диапазоне длин волн от 0,2 до 1000 мкм, который разбить на следующие области спектра:

Ультрафиолетовая – от 0,2 до 0,4 мкм;

Видимая – от 0,4 до 0,75 мкм;

Ближняя инфракрасная – от 0,75 до 1,4 мкм;

Дальняя инфракрасная – более 1,4 мкм.

Биологические эффекты ЛИ делятся на две группы: первичные, возникающие в результате термического воздействия, – органические изменения в облучаемых тканях, и вторичные, возникающие в результате нетеплового воздействия на весь организм (функциональные нарушения в центральной нервной системе, сердечно–сосудистой системе и др.). Лазерное излучение представляет опасность главным образом для тканей, которые непосредственно поглощают излучение, поэтому с позиций потенциальной опасности воздействия и возможности защиты от лазерного излучения рассматривают в основном глаза и кожу.

К лазерам I класса (безопасные) относятся полностью безопасные лазеры, то есть такие лазеры, выходное прямое излучение которых не представляет опасности при облучении глаз и кожи. Лазеры II класса (малоопасные) – это лазеры, выходное излучение которых представляет опасность при облучении кожи или глаз человека только прямым излучением.

К лазерам III класса (опасные) относятся лазеры, выходное излучение которых представляет опасность при облучении глаз прямым и диффузно отраженным излучением на расстоянии 10 см от отражающей поверхности и при облучении кожи только прямым излучением. Этот класс распространяется только на лазеры, генерирующие излучение с длиной волны от 0,4 до 1,4 мкм.

IV класс (высокоопасные) включает такие лазеры, диффузно отраженное излучение, которых представляет опасность для глаз и кожи на расстоянии 10 см от отражающей поверхности.

Гигиеническое нормирование лазерного излучения осуществляется по СанПиН 5804-91 «Санитарные нормы и правила стр-ва и эксплуатации лазеров». Нормируемыми параметрами являются энергетическая экспозиция (Н, Дж/см 2 – отношение энергии излучения, падающей на рассматриваемый участок поверхности, к площади этого участка, т.е. плотность потока энергии). Значение ПДУ различаются в зависимости от длины волны ЛИ, длительности одиночного импульса, частоты следования импульсов излучения, длительности воздействия. Установлены различные уровни для глаз и кожи.

Защита от ЛИ осуществляется организационно-техническими, санитарно-гигиеническими и лечебно-профилактическими методами:1 выбор, планировка и внутренняя отделка помещений; рациональное размещение лазерных установок и порядок их обслуживания. 2 и 3 контроль за уровнями вредных и опасных факторов на рабочих местах; контроль за прохождением персоналом предварительных и периодических медицинских осмотров. СИЗ: защитные очки, щитки, маски и др. СКЗ должны предусматриваться на стадии проектирования и монтажа лазеров, при организации рабочих мест, при выборе эксплуатационных параметров

29. Средства индивидуальной защиты. Классификация. Личная гигиена на производстве.

Средства индивидуальной защиты (СИЗ) применяется в тех случаях, когда безопасность работ не может быть обеспечена конструкцией оборудования, организацией производственных процессов, архитектурно-планировочным решением и средствами коллективной защиты.

Целью применения любого СИЗ является снижение до допустимых значений или полное предотвращение влияния опасных и вредных производственных факторов на человека.

Вопросы обязательного обеспечения работников СИЗ регламентируются Трудовым кодексом РФ (ст. 221), «Правилами обеспечения работников специальной одеждой, специальной обувью и другими средствами индивидуальной защиты», государственными стандартами системы ССБТ, рядом постановлений Минтруда России и приказов Минздравсоцразвития России об утверждении «Типовых отраслевых норм бесплатной выдачи работникам сертифицированной специальной одежды, специальной обуви и других средств индивидуальной защиты» для всех отраслей экономики (1997–2006 годах).

Эффективность и качество СИЗ должны быть подтверждены сертификатом соответствия.

КЛАССИФИКАЦИЯ СИЗ. В соответствии с ГОСТ 12.4.011-89 ССБТ. «Средства защиты работающих. Общие требования и классификация» средства индивидуальной защиты в зависимости от назначения подразделяются на следующие классы:

Одежда специальная защитная (комбинезоны, полукомбинезоны, куртки, брюки, тулупы, халаты, пальто, полупальто, полушубки, накидки, плащи, полуплащи, рубашки, шорты, жилеты, платья, сарафаны, блузки, юбки, напыльники, фартуки);

Средства защиты ног (сапоги, полусапоги, ботинки, полуботинки, туфли, галоши, боты, бахилы, портянки), в том числе от вибрации и действия электротока;

Средства защиты рук (рукавицы, перчатки, наладонники, напальчники, напульсники, нарукавники, налокотники), в том числе дерматологические средства (пасты, мази, кремы);

Средства защиты головы (каски, шлемы, подшлемники, шапки, береты, шляпы, колпаки, косынки, накомарники);

Средства защиты лица (щитки защитные лицевые);

Средства защиты глаз (очки защитные);

Средства защиты органов слуха (противошумовые шлемы, наушники, вкладыши);

Средства защиты органов дыхания (противогазы, респираторы, самоспасатели, пневмошлемы, пневмокаски, пневмокуртки);

Костюмы изолирующие (пневмокостюмы, гидроизолирующие костюмы, скафандры);

Средства защиты от падения с высоты (предохранительные пояса, тросы, ловители и др.);

Средства дерматологические защитные (защитные, очистители кожи, репаративные средства);

Средства защиты комплексные (единые конструктивные устройства, обеспечивающие защиту двух и более органов – дыхания, зрения, слуха, а также лица и головы).

Кроме того, СИЗ могут быть универсальными. В этом случае они обеспечивают защиту от всех или основных вредных и опасных факторов (например, СИЗ органов дыхания, защищающие от всех видов пыли).

Средства индивидуальной защиты, предназначенные для конкретных условий труда или профессии, называют специальными (спецодежда для шахтеров, геологов, лесорубов и т.п.).

Не относится к СИЗ форменная и корпоративная одежда, которой обеспечиваются работники в некоторых фирмах.

Личная гигиена – это гигиенические требования к содержанию в чистоте тела и одежды работника, а также такое состояние здоровья, при котором сотрудник не является носителем инфекции. Все работники предприятий обязаны соблюдать правила личной и производственной гигиены. Под личной гигиеной подразумевается содержание в чистоте тела, личной и санитарной одежды, регулярное прохождение медицинского освидетельствования, а также соблюдение санитарного режима предприятия.

30. Санитарно-гигиенические требования к планировке предприятия и организации производства.

Общие требования к размещению предприятия и планировке его территории содержится в действующем своде правил СП 18.13330.2011 «Генеральные планы промышленных предприятий» и СНиП 2.09.04-87* «АДМИНИСТРАТИВНЫЕ И БЫТОВЫЕ ЗДАНИЯ».

Планировка включает надлежащее размещение зданий, сооружений и путей внутризаводского транспорта на территории предприятия, рациональную организацию рабочих мест, необходимость обеспечения работающих санитарно-бытовыми помещениями, средствами коллективной и индивидуальной защиты и т.д.

Планировка производственных зданий, помещений и сооружений должно осуществляться так, чтобы персонал, не занятый обслуживанием технологических процессов и оборудования, не подвергался воздействию вредных факторов выше нормируемых параметров.

При проектировании производств с возможным выделением вредных веществ 1-го и 2-го классов опасности остронаправленного действия внутри помещений следует предусматривать устройство изолированных кабин, помещений или операторских зон с оптимальными условиями труда для дистанционного управления оборудованием.

Проектирование безоконных и бесфонарных зданий, а также размещение производственных помещений с постоянными рабочими местами в подвальных и цокольных этажах с недостаточным естественным освещением должно осуществляться в соответствии с действующими нормативными документами.

При размещении технологического, энергетического, санитарно-технического оборудования на открытых площадях необходимо предусматривать помещения для размещения пультов управления этим оборудованием, а также помещения для обогрева работающих.

Планировка наружных ограждений отапливаемых производственных помещений должно исключать возможность образования конденсата на внутренней поверхности стен и потолков.

При планировке новых и реконструкции существующих ЗиС должны предусматриваться мероприятия, направленные на уменьшение поступления избыточного тепла или холода в рабочую зону.

При планировке помещений для работы с источниками ЭМП радиочастотного диапазона необходимо предусматривать их изоляцию от других производственных помещений.

При планировке и реконструкции действующих производственных объектов, где располагаются источники шума, необходимо предусматривать архитектурно-строительные мероприятия, направленные на снижение до допустимых уровней шума внутри помещений на рабочих местах, а также на территории пром. площадок.

Проектная документация в соответствии с требованиями законодательства проходит несколько видов экспертиз, в том числе экспертизу условий труда. Вопросы создания и обеспечения безопасных условий труда для работающих освещаются в разделе проекта «Управление производством, предприятием и организация условий и охраны труда рабочих и служащих».

Проектная документация в случаях, определенных Федеральным законом «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» подлежит экспертизе промышленной безопасности.

Организация производства осуществляется согласно СП 2.2.2.1327-03 «Гигиенические требования к организации технологических процессов, производственному оборудованию и рабочему инструменту». Под санитарно-гигиеническими требованиями организации производства понимается система санитарно-технических, гигиенических и организационных мероприятий и средств, предотвращающих воздействие на людей вредных производственных факторов. В этих целях по установленным нормам должны быть оборудованы санитарно-бытовые помещения для приёма пищи, оказания медицинской помощи, комнаты для отдыха. Для соблюдения санитарно-гигиенических требований необходим контроль за следующими параметрами: световая среда, микроклимат, производственный шум, ЭМП и т. д.

С целью обеспечения безопасности работ с лазерами при разработке проектов, планировок и размещении оборудования прежде всего должны быть предусмотрены меры по защите работающих от лазерных излучений, а также от других сопутствующих опасных и вредных производственных факторов.

Наличие того или иного неблагоприятного фактора зависит от типа и мощности лазеров, а также от условий их применения. Перечень опасных и вредных производственных факторов, которые могут присутствовать при эксплуатации лазеров I-IV классов, приведен в табл. 11.1.

Для защиты от лазерного излучения предусматриваются следующие меры.

Размещение лазерных установок разрешается только в специально оборудованных помещениях. Следует избегать размещения в одном помещении двух и более лазерных установок. В последнем случае для каждой установки отводят отдельный светонепроницаемый бокс. Двери помещений, в которых размещены лазерные установки III, IV классов, должны быть заперты на внутренние замки с блокирующими устройствами, исключающими доступ в помещения во время работы лазеров, а также иметь автоматически включающееся световое табло «Опасно, работает лазер!»

На дверях помещений, оборудовании, приборах и в других местах, где имеется лазерное излучение, должен быть знак лазерной опасности «Опасно. Лазерное излучение» по ГОСТ 12.4.026-2001.

Установку размещают таким образом, чтобы луч лазера был направлен на капитальную, неотражающую, огнестойкую стену, но не на окна, двери, некапитальные сооружения, способные пропускать излучение. Стены и потолки окрашивают матовой краской с малой отражающей способностью. Для фона мишени рекомендуется темная краска с высоким коэффициентом поглощения, а для окружающей площади – светлая. Предметы, находящиеся в помещении, за исключением специальной аппаратуры, не должны иметь зеркальных поверхностей. Если этого нельзя избежать, то такие поверхности драпируют материалом (черной байкой или другими подобными).

Следует избегать работ с лазерными установками при затемнении помещения. Естественное и искусственное освещение должно быть обильным, чтобы зрачок глаза всегда имел минимальные размеры. Никакие работы не должны производиться при недостаточном освещении.

Для предотвращения поражения прямым или зеркально отраженным лучом лазера предусматриваются ограждения, исключающие возможность выхода луча за пределы установки закрытого типа и возможность проникновения человека в зону прохождения луча; применяются блокировки или затворы для защиты глаз работающего на установке, в которой системы наблюдения совпадают с оптической системой.

Оградительные устройства – для защиты от лазерного излучения подразделяют:

По способу применения – стационарные и передвижные;

По конструкции – откидные, раздвижные, съемные;

По способу изготовления – сплошные, со смотровыми стеклами, с отверстием переменного диаметра;

По структурному признаку – простые, составные (комбинированные);

По виду применяемого материала – неорганические, органические, комбинированные;

По принципу ослабления – поглощающие, отражающие, комбинированные;

По степени ослабления – непрозрачные, частично прозрачные;

По конструктивному исполнению – бленды, диафрагмы, заглушки, затворы, кожухи, козырьки, колпаки, крышки, камеры, кабины, мишени, обтюраторы, перегородки, световоды, смотровые окна, ширмы, щитки, шторки, щиты, шторы, экраны.

При изготовлении экранирующих щитов, ширм, штор необходимо применять непрозрачные теплостойкие материалы. Если отсутствует опасность возникновения пожара от луча лазера, ограждения могут быть выполнены из плотной ткани.

Помещения, в которых при эксплуатации лазерных установок происходит образование вредных газов и аэрозолей, должны быть оборудованы общеобменной, а в необходимых случаях и местной вытяжной вентиляцией для удаления загрязненного воздуха с последующей его очисткой. В случае использования веществ I и II классов опасности должна быть предусмотрена аварийная вентиляция.

При работе лазеров на открытом месте следует обозначить зону повышенной плотности энергии излучения и оградить ее стойкими, непрозрачными экранами для исключения возможности выхода луча за пределы этой зоны. Следует избегать работы наружных установок при плохой погоде, так как туманы, снег, пыль усиливают рассеивание лучей.

Для оценки опасности действия лазерного излучения в производственных условиях следует произвести расчет лазерно опасной зоны.

Расчет границ лазерно опасной зоны

Достаточно надежным и простым методом определения границы лазерно опасной зоны может быть расчет плотности потока излучения (облученности) в различных точках пространства вокруг лазерных установок. При проведении такого расчета необходимо знать выходные характеристики лазерного излучения и коэффициент отражения (альбедо) излучения от мишени ρ. Наиболее важными характеристиками лазерного излучения, определяющими его воздействие на биологические объекты, являются: длина волны, диаметр и расходимость пучка, длительность и частота повторения импульсов, энергия (мощность) излучения. Как правило, эти параметры известны из паспортных данных лазерной установки с достаточной точностью.

При определении границ лазерно опасной зоны исходят из предположения, что воздействие на человека прямых и зеркально отраженных лучей исключено конструкцией установки.

Расчет лазерно опасной зоны начинают с определения границ зоны 1 , внутри которой источник излучения (отражающая поверхность) является для глаза протяженным, рис. 11.1.

Рис. 11.1. Схема к расчету лазерно опасной зоны:

I – граница зоны 1 ; II - граница лазерно опасной зоны; III - граница зоны, внутри которой

излучение представляет опасность для кожи; 1 – лазер; 2 - мишень

Отражающая поверхность будет протяженным источником в том случае, если она видна под углом большим или равным α min . Угол α min определяется из условия, когда поверхность с энергетической яркостью L е , равной ПДУ для диффузно отраженного излучения, создает на роговице глаза энергетическую освещенность, соответствующую ПДУ для коллимированного излучения, т.е.

, (11.6)

где Θ - угол между направлением визирования и нормалью к поверхности; - энергетическая освещенность на роговице глаза, равная ПДУ для коллимированного излучения.

Значения α min для различных длительностей экспозиций приведены в табл. 11.2.

Таблица 11.2.

Предельный угол видения протяженного источника

Угол видения отражающей поверхности α вычисляется по формуле:

, (11.7)

где S q – площадь пятна на отражающей поверхности; R – расстояние от поверхности до наблюдателя.

Подставив в формулу (11.7) выражение для α min (11.6), определим значение радиуса зоны 1 – R 1:

, (11.8)

где Е э " – энергетическая освещенность на роговице глаза, равная ПДУ для коллимированного излучения; L е ´ – энергетическая яркость поверхности, равная ПДУ для диффузионно отраженного излучения.

Граница лазерно опасной зоны определяется в каждом конкретном случае по следующей схеме:

1) рассчитывается угол видения отражающей поверхности по формуле (11.7);

2) полученное по формуле (11.7) значение угла α сравнивается с предельным углом видения протяженного источника α min , при этом могут возникнуть две ситуации:

а) угол видения отражающей поверхности меньше α min (точечный источник); в этом случае граница лазерно опасной зоны вычисляется по формуле:

(11.9)

б) угол видения отражающей поверхности больше α min (протяженный источник). В этом случае повреждение органов зрения определяется энергетической яркостью отражающей поверхности L е. Если энергетическая яркость диффузно отражающей поверхности меньше ПДУ, то источник является безопасным. Если энергетическая яркость равна ПДУ, то граница лазерно опасной зоны совпадает с границей зоны I (рис. 11.1), вычисляемой по формуле (11.8). И, наконец, если энергетическая яркость превышает ПДУ, то граница лазерно опасной зоны вычисляется по формуле (11.9).

Лазерное излучение может представлять также опасность для кожи. В этом случае опасность лазерного излучения определяется величиной облученности кожных покровов и не зависит от геометрических размеров источников излучения. Граница зоны, внутри которой необходимо использовать средства защиты кожи, вычисляется по формуле (11.9), в которую необходимо вместо ПДУ для глаз подставить значение ПДУ для кожи.

Расчет лазерно опасной зоны при длине волны излучения, находящейся вне интервала 0,4-1,4 мкм, проводится по формуле (11.9) независимо от геометрических размеров источника излучения.

Расчетный метод оценки границ лазерно опасной зоны является ориентировочным (рис. 11.1), так как он требует знаний энергетических характеристик лазерного излучения, коэффициента отражения излучения, закона отражения и не учитывает дополнительно отраженного от различных предметов (оптических элементов и т.п.) излучения. Более точным является экспериментальный метод, позволяющей по результатам измерений строить истинную картину поля излучения вокруг лазерных установок.

Меры защиты от других опасных и вредных факторов, возникающих при эксплуатации лазерных установок (см. табл. 11.1), выбирают с учетом требований, изложенных в соответствующих разделах данной книги.

Средства индивидуальной защиты

СИЗ от лазерного излучения включают в себя средства защиты глаз и лица (защитные очки, щитки, насадки), средства защиты рук, специальную одежду. При выборе СИЗ необходимо учитывать рабочую длину волны излучения и оптическую плотность светофильтра.

Оптическая плотность светофильтров, применяемых в защитных очках, щитках и насадках, должна удовлетворять требованиям:

, (11.10)

или (для диапазона 380 < λ £1400 нм)

, (11.11)

где , , , - максимальные значения энергетических параметров лазерного излучения в рабочей зоне; , , , - предельно допустимые уровни энергетических параметров при хроническом облучении.

Защитные очки предназначены для защиты глаз при определенной длине волны, что необходимо учитывать при их выборе. В качестве светофильтров рекомендуется применять стекла по ГОСТ 9411-91 «Стекло оптическое цветное. Технические условия». Отдельные марки стекол приведены в табл. 11.3.

Длина волны, нм	Марка стекла
	УФС1, УФС5, ПС11, БСЗ, БС12
	УФС2, УФС5, УФС6, БС4
	ФС1, ФС6, СЗС7, СЗС8, СЗС9
	СС16, ОС5, ПС11
	СС1, СС2, СС4, СС5, ЖЗС9, ЖЗС12
	УФС8, ФС1, СС1, СЗС5, ОС5, ИКС1, ПС11
	ФС6, СЗС15, ИКСЗ, ИКС5, ИКСУ
	ИКСЗ, ИКС5, ИКС7
	СЗС5, СЗС16, НС14, ТСЗ
	ИКС1, ИКСЗ, ИКС6, ИКС7
Примечание: УФС – ультрафиолетовое стекло; ФС – фиолетовое стекло; ИКС – инфракрасное стекло; ОС – оранжевое стекло; СЗС – сине-зеленое стекло; БС – бесцветное (ультрафиолетовое) стекло; ПС – пурпурное стекло; ЖЗС – желто-зеленое стекло; СС – синее стекло; НС – нейтральное стекло; ТС – темное стекло

В паспорте на очки должны быть указаны диапазоны длин волн, на которые рассчитаны эти очки, и оптическая плотность светофильтра.

Форма оправы защитных очков должна исключить возможность попадания излучения лазера внутрь очков через щели между оправой и лицом, а также обеспечивать широкое поле зрения. Целесообразно очки вмонтировать в маску или полумаску, защищающую лицо.

Защитные лицевые щитки применяются в тех случаях, когда лазерное излучение представляет опасность не только для глаз, но и для кожи лица.

При настройке резонаторов газовых лазеров, работающих в видимой области спектра, для защиты глаз следует применять защитные насадки (ЗН). Защитные насадки могут использоваться самостоятельно или в сочетании с оптическими устройствами, такими как диоптрийная трубка.

Одежда должна оставлять возможно меньше открытых частей тела. Она может быть обычной, предпочтительней халаты из непроницаемой ткани черного цвета. Руки защищают хлопчатобумажными перчатками.

Контроль лазерных излучений

Дозиметрический контроль лазерного излучения заключается в оценке тех характеристик лазерного излучения, которые определяют его способность вызывать биологические эффекты, и сопоставлении их с нормируемыми величинами.

Различают две формы дозиметрического контроля: предупредительный(оперативный) дозиметрический контроль и индивидуальный дозиметрический контроль.

Предупредительный дозиметрический контроль заключается в определении максимальных уровней энергетических параметров лазерного излучения в точках на границе рабочей зоны, он проводится в соответствии с регламентом, утвержденным администрацией предприятия, но не реже одного раза в год в порядке текущего санитарного надзора, а также в следующих случаях:

При приемке в эксплуатацию новых лазерных изделий II-IV классов;

При внесении изменений в конструкцию действующих лазерных изделий;

При изменении конструкции средств коллективной защиты;

При проведении экспериментальных и наладочных работ;

При аттестации рабочих мест;

При организации новых рабочих мест.

Предупредительный дозиметрический контроль проводят при работе лазера в режиме максимальной отдачи мощности (энергии), определенной в паспорте на изделие и конкретными условиями эксплуатации.

Индивидуальный дозиметрический контроль заключается в измерении уровней энергетических параметров излучения, воздействующего на глаза (кожу) конкретного работающего в течение рабочего дня, он проводится при работе на открытых лазерных установках (экспериментальных стендах), а также в тех случаях, когда не исключено случайное воздействие лазерного излучения на глаза и кожу.

Для проведения измерений применяются переносные дозиметры лазерного излучения, отвечающие требованиям ГОСТ 24469-80 «Средства измерений параметров лазерного излучения. Общие технические требования» и позволяющие определять облученность Е е и энергетическую экспозицию Н е в широком спектральном, динамическом, временном и частотном диапазонах.

При измерениях энергетических параметров лазерного излучения предел допускаемой погрешности дозиметров не должен превышать 30%.

Промышленностью выпускается ряд приборов, позволяющих измерять энергетические характеристики лазерного излучения, см. приложение 10. В зависимости от типа приемника излучения приборы подразделяются на колориметрические (цвет), пироэлектрические (появление электрических зарядов при изменении температуры), болометрические (изменение электрического сопротивления термочувствительных элементов), пондеромоторные (эффект давления света на тело) и фотоэлектрические (изменение проводимости).

Контрольные вопросы к разделу 11:

1. Что такое – лазер, и с какими его свойствами связано широкое применение в различных отраслях деятельности?

2. Как подразделяют лазеры по типу активной среды?

3. Какие параметры лазерного излучения относят к энергетическим?

4. Какие параметры лазерного излучения относят к временны́м?

5. Какие виды лазерного излучения существуют?

6. Как подразделяют лазеры по степени опасности генерируемого излучения?

7. Какие опасные и вредные факторы могут возникнуть при работе лазера?

8. Чем определяется биологическое воздействие лазерных излучений на организм человека?

9. От каких факторов зависит степень тяжести повреждения организма человека при воздействии лазерного излучения?

10. Что может случиться от попадания прямого или отраженного пучка лазерного излучения на кожные покровы или роговицу глаза человека?

11. Зависят ли предельно допустимые уровни (ПДУ) лазерного излучения от длины его волны?

12. Какие требования предъявляются к помещениям для размещения лазеров?

13. Какие требования предъявляются к освещению помещений, в которых проводятся работы с лазерами?

14. Как должен быть ориентирован лазерный луч при его использовании?

17. Какие средства индивидуальной защиты применяются при работе с лазерным излучением?

15. Какое стекло можно использовать для защитных от лазерного излучения очков?

16. В каких случаях проводится предупредительный дозиметрический контроль лазерного излучения?

17. С какой целью проводится индивидуальный дозиметрический контроль лазерного излучения?

Лазеры в настоящее время широко используются в народном хозяйстве и, в частности, в машиностроении.

Излучение существующих лазеров охватывает практически весь оптический диапазон и простирается от ультрафиолетовой до дальней инфракрасной облаети спектра электромагнитных волн.

По характеру режима работы лазеры подразделяются на лазеры непрерывного действия, импульсные и импульсные с модуляцией добротности. Модуляция добротности дает возможность генерировать импульсы очень большой мощности и длительностью всего в несколько наносекунд или пикосекунд. Существуют лазеры, излучающие последовательные импульсы с частотой до десятков и даже сотен герц.

В качестве источников энергии в твердотельных лазерах служат газоразрядные импульсные лампы или лампы непрерывного горения, а в газовых, как правило, генераторы СВЧ. Электрическая энергия к лампам накачки подводится от высоковольтных батарей конденсаторов. Высокая монохромотичность (одноцветность), когерентность и узкая направленность лазерного излучения позволяет получить плотность потока мощности на поверхности, облучаемой лазером, достигающую 1011 - 1014 Вт/см2 в то время как для испарения самых твердых материалов достаточно плотности 109 Вт/см2. Поток энергии, попадая на биологические ткани, вызывает в них изменения, наносящие вред здоровью человека. Особенно опасно это излучение для органов зрения. Луч лазера, работающего в видимом или ближнем инфракрасном диапазоне длин волн, преломляясь в элементах оптической системы глаза - роговице, хрусталике и стекловидном теле, почти без потерь доходит до сетчатки. Сфокусированный на сетчатке хрусталиком лазерный луч будет иметь вид малого пятна с еще более плотной концентрацией энергии, чем падающее на глаз излучение. Поэтому попадание такого лазерного излучения в глаз опасно и может вызвать повреждение сетчатки и сосудистой оболочки с нарушением зрения.

На характер и степень производимого вредного действия оказывают влияние многие факторы: направленность лазерного луча, длительность импульса излучения, пространственное распределение энергии в луче, различия в структуре различных участков сетчатки и ее пигментации, а также особенности фокусировки каждого отдельного глаза. Особенно опасно, если лазерный луч пройдет вдоль зрительной оси глаза.

Лазерное излучение может также вызывать повреждение кожи и внутренних органов. Повреждение кожи лазерным излучением схоже с термическим ожогом. На степень повреждения влияют как выходные характеристики лазера, так и цвет и степень пигментации кожи.

В ряде случаев имеет место воздействие как прямого, так и зеркально отраженного лазерного излучения на отдельные органы человека, а также диффузно отраженного излучения на организм человека в целом. Результатом такого воздействия в ряде случаев оказываются различные функциональные изменения центральной нервной системы, эндокринных желез, увеличение физического утомления и др.

В утвержденных Министерством здравоохранения РФ Временных санитарных нормах при работе с оптическими квантовыми генераторами установлены максимально допустимые уровни интенсивности облучения роговой оболочки глаза, обеспечивающие безопасность наиболее чувствительной к поражению части глаза - сетчатой оболочки. В частности, для рубиновых лазеров, работающих в импульсном режиме свободной генерации, предельно допустимая ч плотность потока энергии составляет 2 10-8 Дж/см2, для ниодимовых - 2 10-7 Дж/см2; для работающего в непрерывном режиме гелий-неонового лазера предельная плотность потока энергии составляет 1 10-6 Вт/см2.

Для других типов оптических квантовых генераторов и режимов их работы необходимо полностью исключить воздействие излучения на персонал при помощи защитных средств.

Для количественной оценки прямого и отраженного излучения и определения зон безопасности вокруг лазерных установок можно использовать обычные формулы лучевой оптики. Необходимо при этом иметь в виду, что защита расстоянием мало эффективна ввиду слабого расхождения лазерного луча.

Определить зоны безопасности можно также с помощью замеров плотности энергии в определенных точках.

Методы защиты от лазерного излучения подразделяются на организационные, инженерно-технические, планировочные и средства индивидуальной защиты.

Организационные методы защиты направлены на правильную организацию работ, исключающую попадание людей в опасные зоны при работе на лазерных установках.

К работе с лазерами допускаются только специально обученные лица, прошедшие предварительный медицинский отбор, проверку знания инструкции по проведению работ, предотвращению и ликвидации аварий. Доступ в помещение лазерных установок разрешен только лицам, непосредственно на них работающим. Подсобный персонал должен быть размещен вне этих помещений. Опасная зона должна быть четко обозначена и ограждена стойкими непрозрачными экранами. Обязателен постоянный контроль работ и наблюдение за медицинским состоянием персонала.

Инженерно-технические методы защиты предусматривают создание безопасных лазерных установок путем уменьшения мощности применяемого лазера и надежной экранировкой лазерной установки. Правильная планировка лаборатории позволяет использовать расстояние и направленность излучения.

Для лазерных установок отводятся специально оборудованные помещения. Установку размещают так, чтобы луч лазера был направлен на капитальную неотражающую огнестойкую стену. Все поверхности в помещении окрашиваются в цвета с малым коэффициентом отражения. Не должно быть поверхностей (в том числе и деталей

оборудования), обладающих блескостью, способных отражать падающие на них лучи. Освещение (общее и местное) в этих помещениях должно быть обильным, чтобы зрачок глаза всегда имел минимальные размеры. Никакие работы не должны производиться при недостаточном освещении.

Важно автоматизировать и сделать дистанционным управление и наблюдение за работой установок. Полезно применить автоматическую сигнализацию и блокировку. Генератор и лампу накачки помещают в светонепроницаемую камеру. Лампа накачки снабжается блокировкой, запрещающей вспышку при открытом экране.

В качестве средств индивидуальной защиты применяют защитные очки со светофильтрами типов: СЗС-22 (ГОСТ 9411-66) - для защиты от излучений с длинами волн 0,69-1,06 мкм, ОС-14 - с длинами волн 0,49-0,53 мкм. Иногда защитные очки монтируют в маску, защищающую лицо. Для защиты кожи рук и тела применяют перчатки и халат.

Для контроля и определения плотности энергии и мощности существуют приборы, использующие калориметрический и фотометрический методы. Калориметрический метод основан на поглощении энергии излучения и превращении ее в тепловую, а фотометрический - на преобразовании энергии излучения и преобразовании энергии потока излучения в электрическую энергию.

При эксплуатации лазеров возникает не только опасность поражения излучением, по и ряд других опасностей - высокое напряжение зарядных устройств, загрязнение воздушной среды химическими веществами, ультрафиолетовое излучение импульсных ламп, интенсивный шум, электромагнитные поля, взрывы, пожары. Все эти факторы необходимо также учитывать при эксплуатации и проектировании лазерных установок.

Полезная информация:

В народном хозяйстве в настоящее время все более широкое применение находят лазеры.

Лазерное излучение – это электромагнитное излучение, которое генерируется в диапазоне длин волн 0,2…1000мкм. Диапазон длин волн, которые излучаются (оптическими) квантовыми генераторами (ОКГ) – лазерами, охватывает видимый спектр, а также располагается в инфракрасной и ультрафиолетовой областях.

Наиболее часто ОКГ используются с длинами волн 0,49, 0,51, 0,53, 0,63, 0,694, 1,06, 10,6 мкм. В соответствии с ГОСТ 12.1.040 – 83 «Лазерная безопасность. Общие положения» по степени опасности генерированного излучения лазеры подразделяются на четыре класса.

В процессе их применения возникает опасность поражения людей электротоком высокого напряжения зарядных устройств, ультрафиолетовым излучением импульсных ламп и электромагнитными полями высокой частоты.

Кроме того, при эксплуатации лазерных установок возможны значительные поступления в воздушную среду химических загрязнений, возникновение взрывов и пожаров. Все это обусловило появление новых проблем по защите человека от вредного воздействия лазеров и потребовало разработки специальных санитарных норм при эксплуатации лазеров. В настоящее время Министерством здравоохранения Украины утверждены санитарные нормы при работе с оптическими квантовыми генераторами, которыми определены максимально допустимые уровни интенсивности облучения лазерами. «Санитарные нормы и правила эксплуатации лазеров № 2392-81» устанавливают гранично допустимые уровни лазерного излучения в диапазоне 0.2…20 мкм.

Гранично допустимые уровни лазерных излучений (Дж/см 2) зависят от длины волны, продолжительности импульса, частоты повторения импульса, режима генерации, продолжительности действия.

Лазер - это генератор узконаправленного пучка электромагнитных колебаний очень большой плотности мощности, охватывающих широкий оптический диапазон. Плотность потока мощности на поверхности, облучаемой лазером, достигает 10 11 - I0 14 Вт/см 2 . В качестве иллюстрации высокого уровня энергии лазерного луча можно отметить, что для испарения самых твердых элементов требуется плотность мощности 10 Вт/см 2 .

Современные лазерные установки способны генерировать концентрированный пучок высокочастотных электромагнитных импульсов большой мощности длительностью всего в несколько наносекунд. Мощный поток энергии лазера, попадая в мягкую биологическую ткань, может вызвать поражения кожи, глаз, а также различные функциональные расстройства центральной нервной системы, желез внутренней секреции икровообращения. Чрезвычайно опасно лазерное излучение для органов зрения. Лазерный луч, попав в глаз и сфокусировавшись хрусталиком на его сетчатке может обжечь её и вызвать потерю зрения.

Отраженный лазерный луч не менее опасен, чем прямой. Зеркально отразившись от поверхностей, обладающих блескостью, и попав на человека, лазерный поток может вызвать повреждение его здоровья.

Опасность поражения электротоком может исходить от высоковольтных батарей конденсаторов, газоразрядных импульсных ламп или ламп непрерывного горения, являющихся источниками энергии в некоторых типах лазерных установок. Поэтому вопросам электробезопасности при их эксплуатации необходимо уделять должное внимание. Методы защиты от вредного воздействия электромагнитных полей могут быть использованы и для защиты от лазерного излучения: организация работ и надежное экранирование.

Необходимы тщательный медицинский отбор и хорошая инженерно-техническая подготовка персонала, обслуживающего лазерную установку, а также правильная организация его труда.

В помещениях, где размещены лазерные установки, должны быть четко определены опасные зоны и оформлено надежное их экранирование. Основные методы защиты от лазерного излучения определены «Санитарными нормами и правилами использования и эксплуатации лазеров» № 2392-81. Лазерная установка должна работать в таких условиях, чтобы исключалась возможность зеркального отражения лазерного излучения и возникновения пожаров и взрывов. Поэтому в этих помещениях не должно быть полированных, блестящих поверхностей, от которых может отразиться лазерный поток. Светильники должны обеспечивать равномерное и обильное освещение, способствующее сокращению зрачков глаз человека. Минимальные размеры зрачков снижают вероятность проникновения лазерных излучений на сетчатку глаз и поражения органов зрения. Использование автоблокировки повышает безопасность эксплуатации установки, т.к. исключает возможность включения ее в работу при открытом экране. Для определения мощности плотности энергии лазерных излучений применяются специальные приборы. На дверях должна быть звуковая и световая сигнализация, сблокированная с рубильником включения лазера. Также должен быть вывешен знак лазерной опасности. Для защиты от лазерного излучения применяют спецодежду, маски, перчатки и защитные очки со светофильтрами по ГОСТ 94II-88 (выбираемыми в зависимости от длины волн излучений).