Захист від лазерних випромінювань

Допустимі значення для УФ випромінювання

Діапазон ультрафіолетового випромінювання, нм	Допустимі значення густини УФ випромінювання, Вт/м^2
220-280 (УФ-С)	0,01
280-320 (УФ-В)	0,01
320-400 (УФ-А)	10,0

Захист від УФ випромінювань досягається:

1 – захистом відстанню;

2 – екрануванням робочих місць;

3 – засобами індивідуального захисту;

4 – спеціальним фарбуванням приміщень і раціональним розташуванням робочих місць.

Визначаючи захисну відстань, використовують дані безпосередніх вимірів у конкретних умовах. Найбільш раціональним методом захисту є екранування джерел випромінювання різними матеріалами і світлофільтрами. Екрани виконуються у вигляді щитів, ширм, кабін.

Повний захист від УФ випромінювання всіх областей забезпечує флінтглас (скло, яке вміщує оксид свинцю).

У якості ЗІЗ використовують спецодяг (куртки, брюки, рукавички, фартухи) із спеціальних тканин, що не пропускають УФ випромінювання (льняні, бавовняні, поплін); захисні окуляри та щитки із світлофільтрами. Для захисту рук застосовують мазі із вмістом речовин, що служать світлофільтрами (салол, саліциловометиловий ефір).

Стіни і ширми у цехах фарбують у світлі кольори (сірий, жовтий, блакитний), застосовуючи цинкове чи титанове білило для поглинання УФ випромінювань.

Характеристика лазерного випромінювання (ЛВ). В даний час лазерна техніка знаходить дуже широке застосування. Зараз нараховується більше 200 галузей застосування ОКГ. Вони використовуються в дальнометрії, системах передачі інформації, телебаченні, спектроскопії, в електронній та обчислювальній техніці, для забезпечення термоядерних процесів, біології, медицині, у металообробці, металургії, під час обробки твердих і надтвердих матеріалів, під час зварювальних робіт і ін.

Мала кутова розбіжність ЛВ дозволяє здійснити його фокусування на площах малих розмірів (порівняних з довжиною хвилі) і одержувати щільність потужності світлового потоку, достатнью для інтенсивного розігрівання і випаровування матеріалів (густина потужності випромінювання досягає 10¹¹–10¹⁴ Вт/см²). Висока локальність нагрівання і від сутність механічних дій дозволяє використовувати лазери для збирання мікросхем (зварювання металевих виводів і напівпровідникових матеріалів). За допомогою лазерного променя здійснюють проплав багатошарових матеріалів. Використовують ОКГ для приєднання резисторів, конденсаторів, виготовлення друкованих схем. Широко використовують ОКГ для одержання мікроотворів у надтвердих матеріалах.

Розширене застосування лазерних установок у різних галузях діяльності людини сприяє залученню великої кількості працівників для їх обслуговування. Поряд з унікальними властивостями (спрямованість і величезна густина енергії в промені) і перевагами перед іншим устаткуванням лазерні установки створюють певну небезпеку для здоров’я обслуговуючого персоналу.

Принцип дії лазерного випромінювання заснований на використанні змушеного (стимульованого) електромагнітного випромінювання, одержуваного від робочої речовини в результаті порушення його атомів електромагнітною енергією зовнішнього джерела. Стимульоване випромінювання має такі якості:

1 – когерентність (сталість різниці фаз між коливаннями і монохроматичність – практично ширина смуги випромінювання 2 Гц);

2 – мала розбіжність променя (22" – теоретична, 2' – практична);

3 – висока густина потужності (10¹⁴ Вт/см²).

У залежності від характеру робочої речовини розрізняють ОКГ: твердотілі (робоча речовина – рубін, скло з неодимом, пластмаси); напівпровідникові (Zn0, CaSe, Te, Pb і ін.); рідинні (з рідко земельними активаторами, органічними барвниками); газові (He-Ne, Ar, Xe, CO₂ та ін.).

За режимом роботи лазери підрозділяються на безупинної дії й імпульсні. Зараз отримано лазерне випромінювання в діапазоні від 0,6 мм (субміліметрові) до 1 мкм, що входить в області ІЧ, видиму УФ. Уже з'явилися повідомлення про створення лазерів у діапазоні рентгенівського (6 нм – 0,01 нм) і ведуться роботи зі створення лазерів в області гамма1випромінювання (0,01–0,0005 нм). Лазерне випромінювання в цих діапазонах крім монохроматичності, когерентності, гострої спрямованості і високої густини потужності буде мати і високу проникаючу здатність. Як ми вже говорили, лазерне випромінювання може бути сконцентрованим у вузько спрямованому промені з великою густиною потужності.

Випромінювання лазера з величезною густиною потужності руйнує і випаровує матеріали. Одночасно в області падіння ЛВ на поверхню в матеріалі створюється світловий тиску сотні тисяч мегапаскалей (мільйони атмосфер) (лазерний промінь – потік фотонів, кожний з яких має енергію й імпульс сили) до 10⁶ МПа. При цьому виникає температура до декількох мільйонів градусів К. При фокусуванні лазерного променя в газі відбувається утворення високотемпературної плазми, що є джерелом легкого рентгенівського випромінювання (1 нм).

При проходженні променю через неоднорідне середовище (повітря, (деяке середовище) відбувається розбіжність і блукання, тобто відбивання променя. Відрізняють дзеркальне і дифузне відбивання лазерного променя.

Для оцінки дифузного відображення випромінювання слід враховувати геометричні розміри поверхні, що відбиває (крапкова чи протяжна).

Біологічна дія лазерного випромінювання. Під біологічною дією розуміють сукупність структурних, функціональних і біохімічних змін, що виникають у живому організмі. ЛВ впливають на весь організм – шкіру, внутрішні органи, але особливо небезпечне для зору. Результат впливу ЛВ визначається як фізіологічними властивостями окремих тканин (відбиваючою і поглинаючою здатністю, теплоємністю, акустичними і механічними властивостями), так і характеристиками ЛВ (енергія в імпульсі, щільність потужності, довжина хвилі, тривалість дії, площа опромінювання). Тому що біологічні тканини мають різні характеристики поглинання, ЛВ діє вибірково на різні органи.

При дії лазерного випромінювання на біологічні об’єкті розрізняють термічний та ударний ефекти.

Термічний ефект. Ураження ЛВ подібне до тепловогу опіку: відбувається омертвляння тканин у результаті опіку. Для ЛВ характерні різкі границі уражених ділянок і можливість концентрації енергії в глибоких шарах тканини. На характер ушкодження сильно впливає ступінь природного пофарбування (пігментації), мікроструктура і щільність тканин. Максимальному ураженню піддаються тканини, що містять безбарвну речовину – меланин (пігмент шкіри

тобто в діапазоні випромінювань найбільш розповсюджених ОКГ. Специфічне фарбування печінки і селезінки призводить до того, що їх λ_max = 0,48 і 0,51 мкм – характерні частоти аргонових ОКГ (синьо1зелене забарвлення). Залежність ступеня ураження від потужності випромінювання близька до лінійного. Для ОКГ із λ = 0,48–10,6 мкм гранична щільність лазерної енергії для біологічної тканини дорівнює 50 Дж/см².

Прояв теплової дії: від опікових міхурів і випаровування поверхневих шарів до ураження внутрішніх органів. Ступінь ураження поверхні тіла залежить від того, сфокусоване чи несфокусоване випромінювання. Для внутрішніх органів фокусування ЛВ має менше значення.

Тепловий ЛВ ефект характерний у випадку безупинного режиму роботи ОКГ.

Ударний ефект. Причиною багатьох видів ураження ЛВ є ударні хвилі. Різке підвищення тиску поширюється спочатку з надзвуковою швидкістю, а потім сповільнюється. Ударна хвиля може виникнути як на поверхні тіла, так і у внутрішніх органах. Поширення ударної хвилі в організмі призводить до руйнування внутрішніх органів без будь-яких зовнішніх проявів. Взаємодія ЛВ з біологічною тканиною, крім ударної хвилі, призводить до появи УЗ хвиль (2 · 10⁴ – 10¹³ Гц), що викликають кавітаційні процеси і руйнування тканин.

Ударний ефект характерний для імпульсного режиму роботи ОКГ. Вплив ЛВ невеликої інтенсивності призводить до різних функціональних зрушень у серцево-судинній системі, ендокринних залозах, центральній нервовій системі. З’являється стомлюваність, великі стрибки артеріального тиску, головні болі та ін.

З локальних дій найбільше небезпечне ЛВ для очей. Для λ < 0,4 мкм і λ > 1,4 мкм ЛВ являє небезпеку для рогівки очей і шкіри, а у значеннях λ = 0,4 – 1,4 мкм – для сітківки ока. Кришталик ока діє, як додаткова фокусуюча оптика, що підвищує концентрацію енергії на сітківці. Це значно (у 5–10 разів) знижує максимально припустимий рівень опромінювання для зіниці ока.

Нормування лазерного випромінювання. Нормування лазерного випромінювання здійснюється згідно санітарних норм і правила СНиП 5804-91. За нормативами для проектування лазерної техніки має бути діючим принцип відсутності впливу на людину прямого, дзеркального та дифузного випромінювання.

Визначаючи клас небезпеки лазерного випромінювання враховують три спектральних діапазони (нм): I – 180 < λ ≤ 380, II – 380 < λ ≤ 1400, III – 1400 < λ ≤ 105.

Згідно нормативам лазерне устаткування за ступенем небезпеки розділяється на 4 класи:

1 клас – повністю безпечні лазери, які не мають шкідливої дії на очі та шкіру;

2 клас – мають небезпеку для очей та шкіри у випадку дії колімірованим (прямим), тобто замкнутим у малому куті розповсюдження пучком; однак, дзеркальне або дифузне випромінювання таких лазерів безпечне для людини;

3 клас – це лазери, які діють у видимій межі спектру і являють небезпеку як для очей (прямим і дзеркальним випромінюванням на відстані 10 см від відбиваючої поверхні), так і шкіри (тільки прямий пучок);

4 клас – найбільш потужні лазери, які небезпечні при дифузному випромінюванні для очей і шкіри на відстані 10 см від дифузно відбиваючої поверхні.

Дата добавления: 2015-05-07