3.7. Лазерне випромінювання

Лазерне випромінювання є електромагнітним випромінюванням, з довжиною хвиль - 0,2-1000 мкм. Лазери широко застосовуються в мікроелектроніці, біології, метрології, медицині, геодезії, зв'язку, спектроскопії, голографії, обчислювальній техніці, у дослідженнях з термоядерного синтезу й у багатьох інших галузях науки і техніки.

Лазери бувають імпульсного і безперервного випромінювання.

Імпульсне випромінювання - із тривалістю не більш 0,25 с, безперервне випромінювання - із тривалістю 0,25 с або більше.

Лазерне випромінювання характеризується монохроматичністю, високою когерентністю, надзвичайно малою енергетичною розходженістю променя і високою енергетичною освітленістю.

Енергетична освітленість (Вт/см²) - це відношення потужності потоку випромінювання, що падає на малу ділянку поверхні, що опромінюється, до площі цієї ділянки.

Енергетична експозиція (Дж/см²) - це відношення енергії випромінювання, що падає на розглянуту ділянку, до площі цієї ділянки, інакше: це добуток енергетичної освітленості (опромінення) (Вт/см²) на тривалість опромінення (с).

Лазерне випромінювання становить небезпеку для людини. Найбільш небезпечним воно є для органів зору. Практично на всіх довжинах хвиль лазерне випромінювання проникає вільно всередину ока. Промені світла, перш ніж досягти сітківки ока, проходять через кілька заломлюючих середовищ: рогову оболонку, хрусталик і, нарешті, склоподібне тіло. Найбільш чуттєва до шкідливого впливу лазерного опромінення сітківка. Внаслідок фокусування на малих ділянках сітківки можуть концентруватися щільності енергії в сотні і тисячі разів більше за ту, котра падає на передню поверхню роговиці ока. Енергія лазерного випроміню­вання, поглинута всередині ока, перетворюється на теплову енергію. Нагрівання може викликати різні ушкодження і руйнування ока.

Тканини живого організму при малих і середніх інтенсивностях опромінення майже непроникні для лазерного випромінювання. Тому поверхневі (шкірні) покриви найбільше піддаються його впливові. Ступінь цього впливу визначається, з одного боку, параметрами самого випромінювання: чим вища інтенсивність випромінювання і чим довше його хвиля, тим сильніший вплив; з іншого боку, на результат ураження шкіри впливає ступінь її пігментації. Пігмент шкіри є ніби своєрідним екраном на шляху випромінювання.

При великих інтенсивностях лазерного опромінення можливі ушкодження не тільки шкіри, але й внутрішніх тканин і органів. Ці ушкодження мають характер набряків, крововиливів, омертвіння тканин, а також згортання або розпаду крові. У таких випадках ушкодження шкіри виявляються відносно менш вираженими, чим зміни у внутрішніх тканинах, а в жирових тканинах взагалі не відзначено яких-небудь патологічних змін.

Розглянуті шкідливі наслідки від впливу лазерного випромі­нювання належать до випадків прямого опромінення внаслідок грубих порушень правил безпечного обслуговування лазерних установок. Розсіяне або тим більше концентроване відбите випромінювання малої інтенсивності діє значно частіше, наслідком чого можуть бути різні функціональні порушення в організмі - насамперед в нервовій і серцево-судинній системах. Ці порушення виявляються в нестійкості артеріального тиску крові, підвищеного потовиділення, дратівливості і тлі. Особи, що працюють в умовах впливу лазерного відбитого випромінювання підвищеної інтенсив­ності, скаржаться на головний біль, підвищену втомлюваність, неспокійний сон, почуття втоми і болю в очах. Як правило, ці неприємні відчуття минають без спеціального лікування після впорядкування режиму праці і відпочинку, після застосування відповідних захисних профілактичних заходів.

Нормування лазерного випромінювання здійснюється за гранично припустимим рівнем опромінення (ГПР). Це рівні лазерного опромінення, які при щоденній роботі не викликають у працівників захворювань і відхилень у стані здоров'я. Згідно із «Санітарними нормами і правилами пристрою й експлуатації лазерів» ГПР лазерного випромінювання визначаються енергетичною експозицією тканин, що опромінюються, (Дж/см²).

Лазери за ступенем небезпеки генеруючого ними опромінення поділяються на чотири класи:

1. клас - вихідне випромінювання не становить небезпеку для очей і шкіри;

2. клас - вихідне випромінювання становить небезпеку при опроміненні очей прямим або дзеркально відбитим випромінюванням;

3. клас - вихідне випромінювання становить небезпеку при опроміненні очей прямим, дзеркально відбитим, а також дифузно відбитим випромінюванням на відстані 10 см від дифузно відбитої поверхні ^ (або) при опроміненні шкіри прямим і дзеркально відбитим випромінюванням;

4. клас - вихідне випромінювання становить небезпеку при опроміненні шкіри дифузно відбитим випроміненням на відстані 10 см від дифузно відбитої поверхні.

Робота лазерних устаткувань може супроводжуватися також виникненням й інших небезпечних і шкідливих виробничих факторів: шум, вібрація, аерозолі, гази, електромагнітне й іонізуюче випромінювання.

Клас небезпеки лазерної установки визначається на основі довжини хвилі випромінювання л, (мкм), розрахункової величини енергії опромінення Е (Дж) і ГПР для даних умов роботи.

Визначення рівнів опромінення персоналу для лазерів 2-4 класів повинно проводитися періодично не рідше одного разу на рік у порядку поточного санітарного нагляду.

Крім того, здійснюється контроль за дотриманням:

• гранично-допустимих концентрацій шкідливих речовин у повітрі робочої зони;

• гранично-допустимих рівнів віброшвидкості;

• гранично-допустимих рівнів електромагнітних випромінювань;

• гранично-допустимих рівнів іонізуючих випромінювань.

Лазери 3-4 класу, що генерують випромінювання у видимому діапазоні (л, = 0,4-0,75 мкм), і лазери 2-4 класу з генерацією в ультрафіолетовому (л, = 0,2-0,4 мкм) та інфрачервоному діапазонах довжин хвиль (л, = 0,75 мкм і вище) повинні забезпечуватися сигнальними пристроями, що працюють від початку генерації до її закінчення. Конструкція лазерів 4 класу повинна забезпечуватися можливістю дистанційного керування.

Для обмеження поширення прямого лазерного випромінювання за межі області випромінювання лазери 3-4 класу повинні забезпечуватися екранами, виготовленими з вогнестійкого, світлопоглинаючого матеріалу, що перешкоджають поширенню випромінювання.

Лазери 4 класу повинні розміщуватися в окремих приміщеннях. Внутрішня обробка стін і стелі приміщень повинні мати матову поверхню. Для зменшення діаметра зіниць необхідно забезпечити високу освітленість на робочих місцях (більше 150 лк).

З метою виключення небезпеки опромінення персоналу для лазерів 2-3 класу необхідно або загородження всієї небезпечної зони, або екранування пучка випромінювання. Екрани й загородження повинні виготовлятися з матеріалів з найменшим коефіцієнтом відображення на довжині хвилі генерації лазера, бути вогнестійкими і не виділяти токсичних речовин під час впливу на них лазерного випромінювання.

У тому випадку, коли колективні засоби захисіу не дозволяють забезпечити достатній захист, застосовуються засоби індивідуального захисту - протилазерні окуляри і захисні маски.