10.4. Лазерное излучение (ли)

Лазер – это оптический квантовый генератор (пер. с анг. – усиление света в результате вынужденного излучения). Лазер генерирует ЭМИ в области ИК-, УФ-, видимого и рентгеновского излучения.

Свойства лазера:

1. монохроматичность (строго одной длины волны);

2. когерентность (источники излучения испускают волны в одной фазе);

3. высокая направленость и большая плотность энергии.

Принцип действия: ЭМИ формируется в активном элементе (эл. разряд в газах, химические реакции и др. методы накачки). Активный элемент располагается между параллельными зеркалами (для формирования луча в одном направлении) и образует оптический резонатор. Под действием лампы накачки активный элемент возбуждается, образуя лавину фотонов. Фотоны, отражаясь от непрозрачного зеркала, проходят через полупрозрачное. Активный элемент может быть твердый материал (рубин, стекло, активированное неодимом), полупроводники (Zn, S), жидкость с редкоземельными активаторами, газ (He, Ne, Ar).

Лазеры могут быть непрерывного и импульсного действия. Различают прямое, отраженное и рассеянное ЛИ.

Применение: сварка, резка, изготовление микроотверстий, измерительная техника, связь, термоядерный синтез, хирургия, офтальмология.

По степени опасности лазеры разделены на 4 класса:

I – не представляет опасности для биологической ткани;

II - опасно для глаз прямое и зеркально от­раженное излучение;

III – опасно для глаз прямое, зеркально и диффузно отраженное излуче­ние;

IV – опасно для глаз и кожи прямое, зеркально и диффузно отраженное излучение.

Класс лазера опреде­ляется предприятием-изготовителем.

Вредные и опасные факторы при работе лазеров:

1. повышенный уровень УФ-, ИК- и ионизирующей радиации;

2. повышенное напряжение электропитания лазеров;

3. выделяются вредные химические соединения (О₃, NO_х, Рb, Hg и др.) при взаимодействия ЛИ с мишенью;

4. по­вышенная яркость света от импульсных ламп накачки;

5. повышенный уровень шума от механических затворов до 120 дБ;

6. взрывоопасность систем накачки лазеров.

• Биологическое эффект зависит от параметров излучения (длина волны, мощность, дли­тельность и частота повторения импульса); времени облучения и площади облучаемой поверхности; особенностей облучаемого объекта.

ЛИ вызывает органические изменения в тканях (первичные эффекты) и изменения организме (вторичные эф­фекты).

При непрерывном ЛИ происходит тепловой эффект (свертывание белка, испарение биоткани). Нагрев хрусталика приводит к образованию катаракты. При повреждении сетчатки происходит необратимое нарушение зрения, т.к. эти клетки не восстанавливаются. Зеленые и голубые газа более уязвимы, чем карие. Характер поврежденной кожи варьирует от легких до некрозов.

При импульсном режиме ЛИ 10^-2с возникает эффект ударной волны, повышение давления в облучаемых тканях (механическое повреждение).

При мощности ЛИ Р10⁷ Вт возникают ИИ. Из ионов и возбужденных молекул образуются свободные радикалы, которые реагируют с молекулами вещества и образуются чужеродные соединения.

• Гигиеническое нормирование. СанПиН 5804–91 регламентирует ПДУ ЛИ для однократного и хронического облучения, для 3-х диапазонов .

Нормируемые параметры:

• Р - мощность, Вт;

• Е - облученность, Вт/м²;

• W – энергия, Дж;

• Н - энергетическая экспозиция, Дж/м².