Основи охорони праці - Запорожець О.І. - 6.1. Випромінювання оптичного діапазону

6.1. Випромінювання оптичного діапазону

Квантові генератори чи лазери використовуються:

- для створення точних вимірювальних приладів та інструментів;

- в оптичній локації;

- для передачі інформації;

- прецизійного зварювання;

- свердління тугоплавких матеріалів.

Застосування лазерів у галузі зв'язку і на телебаченні особливо перспективне.

В лазерах генерується когерентне випромінювання оптичного діапазону великої інтенсивності, у вузькому пучку випромінювання, а густина потоку потужності може досягати 10¹²-10¹³ Вт/см².

Випромінювання електромагнітні (лазерні) охоплюють практично весь оптичний діапазон, від ультрафіолетової до інфрачервоної області спектра випромінювання (табл.6.1).

Генератори оптичного діапазону працюють на основі змушених випромінювань, джерелами яких є робочі речовини, що генерують електромагнітні випромінювання оптичного діапазону (що створюють лазерний ефект) внаслідок порушення їхніх атомів електромагнітною енергією іншого джерела.

Таблиця 6.1

Класифікація електромагнітних випромінювань оптичного діапазону

Іншим джерелом у твердо тілих лазерах служать газорозрядні імпульсні лампи, а в газових лазерах - генератори НВЧ.

Робочою речовиною у твердо тілих квантових генераторах застосовують кристали рубіну, скла з домішкою неодиму, диспрозію, вольфрамат кальцію, а в газових генераторах найбільш простого типу - суміш гелію з неоном і азотом. Робоча речовина випромінює хвилі визначеної довжини. Наприклад, рубіновий лазер створює хвилю довжиною X = 0,6943 мкм, неодимовий X = 1,06 мкм, лазер на суміші вуглекислого газу з неоном і азотом X = 10,6 мкм.

При поширенні лазерного випромінювання в повітрі на великі відстані інтенсивність о ( Вт/м² ) визначається за формулою:

де: Р - потужність випромінювання, Вт; r - відстань до джерела,

м;

а - коефіцієнт ослаблення за потужністю, 1/м. Коефіцієнти ослаблення за потужністю при поширенні випромінювання в повітряному середовищі наведені в табл.6.2.

Таблиця 6.2

Коефіцієнти ослаблення за потужністю в повітрі

Інтенсивність відбитого лазерного променя (Вт/м²) визначається за формулою:

де: Р - потужність випромінювання, Вт; р₀ - коефіцієнт ослаблення випромінювання оптичного квантового генератора від перешкоди; S - площа проекції поверхні перешкоди, що опромінюється, на площину, перпендикулярну до прямого променя лазера, м²; r -відстань до джерела випромінювання, м.

6.2. Вплив лазерних випромінювань на людину

Коли лазерні випромінювання потрапляють на біологічні тканини людини, тоді вони чинять теплову, механічну і електрохімічну дію на організм людини. Тепловий вплив виявляється в поглинанні енергії лазерного випромінювання біологічними тканинами і, в першу чергу, шкірою. Шкіра поглинає велику частину енергії, в результаті чого виникають опіки. Ступінь опіку шкіри у великій мірі залежить від інтенсивності і частоти випромінювання, а також від ступеня пігментації шкіри в момент опіку. Чим більша частота, тим сильніший опік. Чим темніше шкіра, тим більша частина енергії нею поглинається і тим сильніший її опік.

Коли велика інтенсивність опромінення впливає на людину, можуть уражатися внутрішні органи, викликаючи набряки, крововиливи, омертвіння тканин. Тоді може мати місце навіть згортання і розпад крові.

Якщо інтенсивності лазерного випромінювання в організмі людини невеликі, можуть виникнути функціональні порушення - в першу чергу в нервовій і серцево-судинній системах, що виявляється в зниженні або підвищенні артеріального тиску, підвищенні пітливості, виникненні головного болю, стомлюваності, дратівливості. Такі зміни оборотні, якщо вжити заходів щодо виключення опромінення і дотримання належного режиму праці й відпочинку.

Механічний вплив виявляється в розриві тканин, що виникає в результаті різкого скипання рідинних структур живої тканини, підвищення тиску й ударної хвилі.

Електрохімічний вплив лазерного випромінювання зумовлює іонізацію рідинних компонентів і утворення нових структур, не властивих живій матерії.

В першу чергу і найбільш небезпечне лазерне випромінювання для очей. Небезпека виникає тоді, коли промінь лазера фіксується на сітківці ока, що приводить до її коагуляції. Наслідком коагуляції є сліпота ураженої області сітківки. Найбільш небезпечне ураження центральної ямки сітківки - невелика область діаметром 0,2 мм поблизу центра сітківки. Це серйозна втрата зору. Внутрішнє середовище ока допускає випромінювання оптичного квантового генератора з довжинами хвиль 0,33-1,4 мкм на сітківку ока. Найбільша прозорість ока (до 100%) має місце для довжин хвиль 0,5-0,9 мкм, тому випромінювання рубінового генератора з X = 0,6943 мкм проходить до сітківки без втрат і сприймається як червоний колір, а випромінювання генератора, що працює на суміші вуглекислого газу з неоном і азотом з X = 10,6 мкм, поглинається рогівкою ока.

Для очей небезпечним є не тільки пряме випромінювання лазера, але й відбите від будь-якої поверхні. Коли від лазерного випромінювання око віддаляється на видиму відстань, то це не врятовує його від ураження, тому що в оптичній системі ока віддалені об'єкти фокусуються на сітківці менше, ніж прилеглі об'єкти.

Шкідлива робота з оптичними квантовими генераторами пов'язана з такими шкідливими виробничими факторами, як: сліпуче яскраве світло лампи накачування, озон, електромагнітні випромінювання НВЧ .

6.3. Нормування лазерних випромінювань

Потік потужності лазерних випромінювань вимірюють за допомогою фотометричних і калориметричних вимірників. Фотометричні прилади більш чутливі, ніж калориметричні і з їхньою допомогою можна вимірювати щільність потоку потужності до декількох мікроват на квадратний сантиметр при похибці до 10 %. Норми випромінювань наведені в табл.6.3.

Таблиця 6.3

Норми лазерних випромінювань

6.4. Захист від впливу лазерних випромінювань

Лазерні квантові генератори слід розміщувати в спеціально призначених для цих цілей приміщеннях, двері яких повинні мати спеціальне блокування з світловим табло, що включається на час роботи лазерних генераторів. Приміщення повинні задовольняти усім вимогам санітарних норм і повинні бути обладнані припливно-витяжною вентиляцією.

Приміщення усередині, а також устаткування і предмети, що знаходяться в ньому, не повинні мати дзеркально відбиваючих поверхонь, у противному разі їх варто фарбувати в темні матові тони.

Квантовий генератор повинен установлюватися таким чином, щоб шлях променя проходив в найменш відвідуваній людиною зоні, а місця фокусування променя під час його роботи були захищені діафрагмами. Наприкінці променя розміщують пастку для поглинання відбитого випромінювання. Для зменшення розсіювання випромінювання лінзи, призми й інші тверді перешкоди на шляху променя повинні бути обладнані блендами. У деяких випадках необхідно відбивати весь хід променя.

Для візуального юстирування пристрої повинні бути оснащені захисними поглинаючими фільтрами. При роботі з оптичними квантовими генераторами їх розташування за польових умов слід позначати спеціальними знаками.

Ширми, що екранують, штори, завіси можна виготовляти з бавовняної чорної фланелі.

Захист очей слід здійснювати захисними окулярами, скло яких має велику оптичну щільність. Закордонні дослідники пропонують використовувати скло щільністю 9 на довжинах хвиль 0,6943 і 1,06 мкм. Для запобігання ушкодження скла випромінюванням оптичного квантового генератора перед ним пропонується розміщувати скло з меншим коефіцієнтом поглинання.

Окуляри СЗС-22, виконані із синьо-зеленого скла, практично непроникні для випромінювань з довжинами хвиль 0,63-1,5 мкм.

Робітники в процесі роботи з оптичними квантовими генераторами для профілактики захворювань повинні два рази на рік проходити медичні огляди за участю терапевта, гематолога, офтальмолога і невропатолога.

Дослідження і обслуговування оптичних квантових генераторів повинні проводити працівники не молодше 18 років, які не мають медичних протипоказань.

Література: [1], [8], [14].

Питання для самоконтролю

1. Які види впливу лазерних випромінювань на людину?

2. Що слід знати про механічний вплив лазерного випромінювання на людину?

3. Що слід знати про електромеханічний вплив лазерного випромінювання на людину?

4. Для яких органів людини встановлені норми лазерного випромінювання?

5. Які заходи захисту від лазерних випромінювань Вам відомі?

6. У яких одиницях вимірюються лазерні випромінювання?

7. Для яких довжин хвиль непроникне синьо-зелене скло захисних

окулярів СЗС- 22?