Лазеры, особенности лазерного излучения. Классификация лазеров по степени опасности. Специфика защиты от лазерного излучения

Лазерное излучение (ЛИ) - представляет собой особый вид электромагнитного излучения, генерируемого в диапазоне длин волн 0,1... 1000 мкм, отличающиеся монохроматичностью, когерентностью и высокой степенью направленности. Диапазон спектра – от рентгеновского через ультрафиолетовый, видимый, инфракрасный до субмиллиметрового диапазона.

Источниками лазерного излучения являются оптические квантовые генераторы — лазеры, которые нашли широкое применение в науке, технике, технологии (связи, локации, измерительной технике, голографии, разделении изотопов, термоядерном синтезе, сварке, резке металлов и т.п.).

Лазер – это генератор электромагнитных излучений оптического диапазона, работа которого заключается в использовании вынужденных излучений.

Оптический квантовый генератор (ОКГ) – лазер - состоит из рабочего пола (активная среда), лампы накачки и зеркального резонатора. Принцип действия основан на использовании вынужденного электромагнитного излучения, возникающего в результате возбуждения квантовой системы активной среды.

Для разных целей применяют лазеры с разным длинами волн, энергий и мощностью.

Стационарные и передвижные, сверхмощные и маломощные лазеры нашли широкое применение:

При рассмотрении физических характеристик лазерного излучения объектами изучения являются:

— пучок излучения, характеризуемый энергией лазерного излучения Е (Дж), энергией импульса лазерного излучения Е_И (Дж), мощностью Р (Вт), плотностью энергии W_С (Дж/см²) и мощности W_Р (Вт/см²);

— поле излучения, характеризуемое потоком излучения Ф, F, Р (Вт), поверхностной плотностью потока излучения Е_Э (Вт/м²), интенсивностью излучения I, S (Вт/м²);

— источник излучения характеризуется излучательной способностью R_Э (Вт), энергетической силой излучения I_Э (Вт/ср), энергетической яркостью L_е (Вт/м²);

— приемник излучения характеризуется облученностью (энергетической освещенностью) Е_е (Вт/м²) и энергетическим количеством освещения Н_е (Дж/м²).

Излучение также характеризуется временными параметрами: длительностью импульса τ, частотой повторения импульсов f, длительностью воздействия излучения t, длиной волны λ.

При эксплуатации лазерных установок обслуживающий персонал может подвергаться воздействию ряда опасных и вредных производственных факторов.

Основную опасность представляет прямое, зеркальное и диффузно отраженное и рассеянное лазерное излучение.

Влияние лазерного излучения может привести к тепловому, ударному действию светового давления, перестройке внутриклеточных структур.

При большой интенсивности и очень малой длительностью импульсов наблюдается ударное действие лазерного излучения, которое распространяется с большой скоростью и приводит к поражению внутренних тканей при отсутствии внешних повреждений.

Важнейшим фактором действия мощного лазерного излучения на биологическую среду является тепловой эффект, который проявляется в виде ожога, иногда с глубинным разрушением – деформацией и даже испарением клеточных структур.

Результатом даже очень малых доз лазерного облучения могут быть такие явления, как при СВЧ - облучении – неустойчивость артериального давления, нарушение сердечного ритма, усталость, раздражение. Такие нарушения обратимы и исчезают после отдыха.

Очень сильно лазерное излучение влияет на глаза, поражая все структуры глаза (иногда неизлечимо).

По степени опасности лазеры разделяются на классы:

0 – безопасные: выходное излучение не представляет опасности для биологической ткани при остром и хроническом воздействии;

I – малоопасные: воздействие прямого и зеркального отраженного излучения только на глаза;

II – средней опасности: воздействие на глаза прямого, зеркального и диффузно отраженного излучения, а также прямого и зеркального отраженного излучения на кожу;

III – опасные: воздействие на глаза, кожу прямого, зеркального и диффузно отраженного излучения. Кроме того, работа лазеров сопровождается возникновением других опасных и вредных производственных факторов;

IV – высокой опасности: к опасностям, свойственным лазерам II-III класса, добавляется ионизирующее излучение с уровнем, превышающим ПДУ.

Классификацию лазеров по степени опасности осуществляют на основе временных, энергетических и геометрических (точечный или протяженный источник) характеристик источника облучения и предельно допустимых уровней (ПДУ) лазерного излучения.

Типы лазеров:

- Эксимерные –режим работы – импульсный;

- аргон (активная среде) –режим работы- непрерывный и импульсный;

- гелий неон (активная среде) –режим работы- непрерывный;

- Рубин – импульсный;

- углекислый газ (активная среде) –режим работы- непрерывный

Под лазерной безопасностью понимается совокупность организационных, технических и санитарно-гигиенических методов, которые обеспечивают безопасность условий труда персонала при использовании лазеров.

Принятие тех или иных методов лазерной безопасности зависит, в первую очередь, от класса лазера. Класс опасности лазера устанавливается предприятием, которое его изготовляет.

Установка лазеров разрешается только в специально оборудованных помещениях. На дверях помещения, где находятся лазеры 2,3,4 классов, должны быть нанесены знаки лазерной опасности.

Управление лазерами 4 класса должно быть дистанционным, а двери помещения, где они находятся, должны иметь блокировку.

Предупреждение поражений лазерным излучением включает систему мер инженерно-технического, планировочного, организационного, санитарно-гигиенического характера.

При использовании лазеров II-III классов в целях исключения облучения персонала необходимо либо ограждение лазерной зоны, либо экранирование пучка излучения. Экраны и ограждения должны изготавливаться из материалов с наименьшим коэффициентом отражения, быть огнестойкими и не выделять токсических веществ при воздействии на них лазерного излучения.

Лазеры IV класса опасности размещаются в отдельных изолированных помещениях и обеспечиваются дистанционным управлением их работой.

При размещении в одном помещении нескольких лазеров следует исключить возможность взаимного облучения операторов, работающих на различных установках. Не допускаются в помещения, где размещены лазеры, лица, не имеющие отношения к их эксплуатации. Запрещается визуальная юстировка лазеров без средств защиты.

Для удаления возможных токсических газов, паров и пыли оборудуется приточно-вытяжная вентиляция с механическим побуждением. Для защиты от шума принимаются соответствующие меры звукоизоляции установок, звукопоглощения и др.

К индивидуальным средствам защиты, обеспечивающим безопасные условия труда при работе с лазерами, относятся специальные очки, щитки, маски, обеспечивающие снижение облучения глаз до ПДУ.

Средства индивидуальной защиты применяются только в том случае, когда коллективные средства защиты не позволяют обеспечить требования санитарных правил.

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;

– организация медицинского контроля и т.д.

– 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.

 

Влияние лазерного излучения может привести к тепловому, ударному действию светового давления, перестройке внутриклеточных структур.

При большой интенсивности и очень малой длительностью импульсов наблюдается ударное действие лазерного излучения, которое распространяется с большой скоростью и приводит к поражению внутренних тканей при отсутствии внешних повреждений.

Важнейшим фактором действия мощного лазерного излучения на биологическую среду является тепловой эффект, который проявляется в виде ожога, иногда с глубинным разрушением – деформацией и даже испарением клеточных структур.

Результатом даже очень малых доз лазерного облучения могут быть такие явления, как при СВЧ - облучении – неустойчивость артериального давления, нарушение сердечного ритма, усталость, раздражение. Такие нарушения обратимы и исчезают после отдыха.

Очень сильно лазерное излучение влияет на глаза, поражая все структуры глаза (иногда неизлечимо).

Под лазерной безопасностью понимается совокупность организационных, технических и санитарно-гигиенических методов, которые обеспечивают безопасность условий труда персонала при использовании лазеров.

Принятие тех или иных методов лазерной безопасности зависит, в первую очередь, от класса лазера. Класс опасности лазера устанавливается предприятием, которое его изготовляет.

Установка лазеров разрешается только в специально оборудованных помещениях. На дверях помещения, где находятся лазеры 2,3,4 классов, должны быть нанесены знаки лазерной опасности.

Управление лазерами 4 класса должно быть дистанционным, а двери помещения, где они находятся, должны иметь блокировку.