Обеспечение безопасности при работе и эксплуатации лазеров

Оптические квантовые генераторы (ОКГ), или лазеры, находят широкое применение в различных сферах жизнедеятельности Украины: обработка материалов (резка, пайка, точечная сварка, сверление отверстий в металлах, сверхтвердых материалах и кристаллах), строительство, радиоэлектроника, медицина, космос и т.д.

Принцип действия лазера основан на свойстве атома (сложной квантовой системы) излучать фотоны при переходе из возбужденного состояния.

Возбуждение атомов достигается с помощью различных приемов подачи на рабочее тело (кристалл, газ, жидкость) энергии накачки (свет, ВЧ - электромагнитное поле и т.д.). При этом число атомов, находящихся в возбужденном состоянии, возникает больше числа атомов, находящихся на основном уровне энергии. Лавинообразный переход атомов за короткий промежуток времени из возбужденного состояния в основное приводит к возникновению лазерного излучения.

Излучение существующих лазеров охватывает практически весь оптический диапазон – от ультрафиолетовой до инфракрасной области спектра электромагнитных волн. Электромагнитная энергия образуется в результате возбуждения атомов так называемых рабочих веществ, создающих лазерный эффект. У большинства современных лазеров плотность потока мощности достигает 10¹¹ – 10¹⁴ Вт/см². Лазеры позволяют концентрировать энергию на сравнительно малой площади.

ОКГ в зависимости от характера генерации лазера подразделяются на импульсные (длительность излучения 0,25 с.) и лазеры непрерывного действия (длительность излучения 0,25 с. и более).

Лазерное излучение является электромагнитным излучением, генерируемым в диапазоне длин волн 0,2 – 1000 мкм, который может быть разбит в соответствии с биологическим действием на ряд спектров:

от 0,2 до 0,4 мкм – ультрафиолетовая область;

свыше 0,4 до 0,75 мкм – видимая область;

свыше 0,75 до 1,4 мкм – ближняя инфракрасная область;

свыше 1,4 мкм – дальняя инфракрасная область.

Основной энергетической характеристикой лазера при импульсном режиме генерации является энергия лазерного импульса, его длительность. Импульсные генераторы характеризуются энергией выхода (Дж), нормируемым параметром является плотность энергии на единицу поверхности (Дж/см²).

Генератор непрерывного излучения характеризуется выходной мощностью (Вт) – нормирование проводится по отношению мощности к площади поверхности (Вт/см²).

Лазерное излучение разделяется на:

прямое (ограниченное телесным углом);

рассеянное (за счет прохождения луча через вещество среды);

зеркальное и диффузное отражения.

Лазер является источником нескольких видов опасности, главным из которых является его излучение.

Согласно ГОСТ 12.1.040-83 “Лазерная безопасность. Общие положения” по степени опасности генерирующего ими излучения лазеры подразделяются на четыре класса:

I-й класс – лазеры, выходное излучение которых не представляет опасности для глаз и кожи;

II-й класс – лазеры, выходное излучение которых представляет опасность при облучении глаз прямым или зеркально отраженным излучением;

III-й класс – лазеры, выходное излучение которых представляет опасность при облучении глаз прямым, зеркально отраженным, а также диффузно отраженным излучением на расстоянии 10 см от отражающей поверхности;

IV-й класс – лазеры, выходное излучение которых представляет опасность при облучении кожи отраженным излучением на расстоянии 10 см от отражающей поверхности.

Класс лазера устанавливается предприятием-изготовителем.

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.