7.6. Лазерлік сәулелену

Лазерлік қондырғыға оптикалық резонаторлы белсенді (лазерлі) орта, оны қоздыратын энергия көзі және ереже бойынша суыту жүйесі кіреді.

Лазерлік сәулелердің монохроматтығы және оның аз жұмсалғыштығы (жоғары дәрежелі коллиминирлігі) есебінен жергілікті термоэффект алу мүмкіншілігіне қол жеткізетін аса жоғары энергетикалық экспозициялары пайда болады. Ол лазерлік қондырғыларды материалдарды өңдеуде (кесу, дәнекерлеу, беткейлік пісіру және т.б.), хирургияда және т.б. қолдануға негіз болып табылады. Лазерлік сәулелер едәуір қашықтықтарға таралуға және екі ортаның шекарасынан шағылысуға қабілетті, ол қасиетін локация, навигация, байланыс және т.б. мақсаттарда қолдануға қол жеткізеді.

Лазердің белсенді ортасы ретінде осы немесе басқа заттарды таңдау жолымен іс жүзінде толқынның барлық ұзындықтарында, ультра күлгіннен бастап және ұзын толқынды инфрақызылдармен аяқтай отырып сәулелену тудыруға болады.

Қазіргі уақытта халық шаруашылығында толқын ұзындығы 0,33; 0,49; 0,63; 0,69; 1,06; 10,6 мкм болатын элкктромагниттік сәулеленуді тудыратын лазерлер кең қолданылуда, яғни электромагниттік сәулелердің толқын ұзындығының диапазоны келесі аймақтарды қамтиды:

• ультракүлгін – 0,2-ден 0,4 мкм-ге дейін;

• оптикалық – 0,4-тен жоғары 0,75 мкм-ге дейін;

• жақын инфрақызыл – 0,75-тен жоғары 1,4 мкм-ге дейін;

• қашық инфрақызыл – 1,4 мкм-ден жоғары.

Лазерлік сәулеленуді сипаттайтын негізгі физикалық шамаларға жатады:

• толқын ұзындығы (λ), мкм;

• энергетикалық жарықтандыру (қуаттылық тығыздығы, Wu), Вт/см², - қарастырылатын беткейдің кішірек бөлігіне түсетін сәулелену ағымының осы бөліктің ауданына қатынасы;

• энергетикалық экспозиция (Н), Дж/см²,- беткейдің қарастырылатын бөлігінде анықталынатын сәулелену энергиясының осы бөліктің аудынына қатынасы;

• импульс ұзақтығы (τu), с;

• әсер ұзақтығы (t), с,- жұмыс ауысымы бойына лазерлік сәулеленудің адамға әсерін тигізетін мерзім;

• импульстердің қайталану жиілігі (fu), Гц – 1 секундтағы импульстар саны.

Лазерлі қондырғылармен жұмыс істеу барысында персонал тікелей (тікелей лазерден шығатын), шашыраңқы (арасынан сәулелер өтетін ортамен шашыратылған) және шағылысқан сәулеленудің әсеріне ұшырауы мүмкін. Шағылысқан сәулелену айналы (бұл жағдайда сәуленің беткейден шағылысу бұрышы оған түсу бұрышына тең болады) және диффузды (беткейден шағылысқан сәулелену әртүрлі бағыттар бойынша жартылай сфера шегінде болады) болуы мүмкін. Лазерлерді жабық бөлмелерде пайдалануда персоналға, ереже бойынша шашыраған және шағылысқан сәулелену әсерін тигізеді; ашық кеңістік жағдайларында тікелей сәулелердің шынайы әсер ету қауіпі туады.

Лазерлік сәулелену үшін нысана-мүшелеріне тері және көз жатады. Спектрі оптикалық және жақын инфрақызыл аудандардағы лазерлік сәуле көру мүшесіне түскенде торлы қабыққа дейін жетеді, ал спектрі ультракүлгін және қашық аудандағы лазерлік сәулелер конъюктивамен, мүйізді қабатпен, көз бұршағымен сіңіріледі.

Персоналдардың лазерлі қондырғылармен жұмыс істеуінде қауіпсіз еңбек жағдайын жасау және кәсіптік зақымдалулардың алдын алу үшін санитарлық қадағалау мекемелері дозиметрлік бақылау – лазерлік сәулелену деңгейлерін әртүрлі аспаптар көмегімен өлшеу және алынған мәндерді ШРЕД-мен салыстыру жүргізеді.

Еңбек гигиенасы саласының маман-дәрігер тәжірибесінде дозиметрлік бақылау қалай белгілі лазерлермен жүргізілсе, солай сәулеленудің белгісіз техникалық көрсеткіштерімен де жүргізіледі. Бірінші жағдайда келесі көрсеткіштерді анықтайды:

• үздіксіз сәулеленудің қуаттылық тығыздығы (энергетикалық жарықтандыру);

• лазердің импульсті (сәулелену ұзақтығы 0,1 с көп емес, импульстар арасындағы аралық 1 с көп) және импульсті-модульденген (импульс ұзақтығы 0,1 с көп емес, импульстар арасындағы аралық 1 с көп емес) режимдерде жұмыс істеу кезіндегі энергия тығыздығы.

Екінші жағдайда дозиметрлік өлшеуге лазерлік сәулеленудің келесі көрсеткіштері жатады:

• үздіксіз сәулеленудің қуаттылық тығыздығы;

• импульсті және импульсті-модульденген сәулеленудің энергия тығыздығы;

• импульстердің қайталану жиілігі;

• үздіксіз және импульсті-модульденген сәулеленудің әсер ету ұзақтығы;

• сәулелену көзінің бұрыштық мөлшері (шашыраңқы сәулелену үшін 0,4-1,4 мкм толқын ұзындығының диапазонында).

Бұдан бөлек дозиметрлік бақылаудың екі түрін ажыратуға болады:

• сақтық (оперативті) дозиметрлік бақылау;

• жеке дара дозиметрлік бақылау

Бірінші жағдайда дозиметрлік бақылау лазерлік сәулеленудің энергетикалық көрсеткіштерінің максиамальды деңгейлерін жұмыс аумағы шегіндегі нүктелерде анықтауды жатқызады (ереже бойынша жылына 1 реттен сирек емес).

Жеке дара дозиметрлік бақылау ауысым бойына нақты жұмысшының көзіне (терісіне) әсерін тигізетін сәулеленудің энергетикалық көрсеткіштерінің деңгейлерін анықтаудан тұрады. Берілген бақылауды ашық лазерлік қондырғылармен жұмыс істеуде (эксперимантальды стенділер), сонымен бірге лазерлік сәулеленудің көзге және теріге кездейсоқ әсер етуі мүмкін жағдайларда жүргізіледі.

Дозиметрлік бақылау жүргізу мақсатында кәсіпорын әкімшілігі инженерлі-техникалық жұмысшылар арасынан, арнайы оқу курсын тамамдаған арнайы адам тағайындайды.

Қазіргі кезде дозиметрлік бақылауды іске асыру үшін арнайы өлшеу құралдары – лазерлік дозиметрлер шығарылған. Қазіргі кезде қолданылатын аспапатар аса сезімталдылықпен және әмбебаптылығымен сипатталады, олардың көмегімен қалай бағытталаған (тікелей) болса, солай лазерлер тәжірибесінде қолданылатын көптеген шашыраңқы үздіксіз, импульсті және импульсті-модульденген сәулеленулерге бақылау жүргізуге болады.

Лазерлік дозиметрияға арналған ИЛД-2 М аспабы ең кең қолдану табуда, ол 0,49-1,15 және 2-11 мкм спектральды диапазондағы лазерлік сәулелену көрсеткіштерін өлшеуді қаиатамасыз етеді. ИЛД-2 М моноимпульстіден импульсті – модульденген сәулеленуге дейінгі энергияны және энергетикалық экспозицияны, сонымен қатар үздіксіз сәулелену қуаттылығын да өлшеуге мүмкіншілік береді. Дозиметр 0,53; 0,63; 0,69; 1,06; 10,6 мкм толқын ұзындықтарында жұмыс істеу кезінде өлшенетін көрсеткіштердің тікелей мәндерін алуды қамтамасыз етеді. ИЛД-2 М аспабының кемшілігіне салыстырмалы түрде үлкен габаритін және салмағын жатқызуға болады.

Кішігірім және жеңіл, оператор иығында көтеріп жүре алатын лазерлік сәулелену дозиметрі - ЛДМ-2 екі аз габаритті жарыққабылдау құрылымдарының өзгерісіне байланысты толқын ұзындығы 0,43-1,15 және 2-11 мкм диапазонындағы лазерлік дозиметрия үшін қолданады. Бұл құрылымдарды оператордың көзіне жақын арада арнайы көзілдірікте немесе қорғаныстық көзілдіріктерде орналастыруға болады, ол оператордың лазерлі қондырғыда жұмыс істеу үрдісінде лазерлік сәулеленуге жеке дара бақылау жасауға мүмкіндік береді.

ЛДМ-2 дозиметрінің көмегімен моноимпульсті және импульсті-модульденген сәулеленулерден энергетикалық экспозицияны, сонымен қатар импульсті-модулденген және үздіксіз сәулеленуден қосындылық энергетикалық экспозицияны өлшейді. Бұл аспап энергетикалық экспозицияның тікелей өлшеу тәртібінде жұмыс істейтін, әсер ету ұзақтығы 1-ден 10 с дейінгі сәулеленуге дозиметрлік бақылау жасайтын жалғыз құрал болып табылады. ЛДМ-2 сонымен бірге тікелей сәулеленуден энергетикалық жарықтандыруды өлшеуге және импульсті-модульденген сәулеленуде тіркелген импульстердің санын анықтауға мүмкіндік береді.

ЛДМ-2 дозиметрінің негізінде ЛДМ-3 дозиметрі шығарылған, оның спектральды диапазоны УК-спектр аймағына таралады (0,2-0,5мкм).

Оперативті бақылауға арналған лазерлі ЛДК дозиметрі операторлардың жұмыс орындарындағы лазерлі сәулелену деңгейлерін экспресс-бақылауға арналған.

Зерттелетін сәулелендіргішке дозиметрді әкелу үшін, ИЛД-2 және ЛДМ-2 аспаптары, бұрышайналмалы және бұрыш есептегіш құрылымдармен жабдықталған.

Лазерлік сәулеленуге оның спектріне, персоналға әсер ету түріне (тікелей, шашыраңқы), сәулелену көрсеткіштері туралы мәліметтердің болуына байланысты дозиметрлік бақылаудың өзіндік ерекшеліктері болады, ол 12.2.031-81 «Лазерлік сәулеленуге дозиметрлік бақылау жасау әдістері» МЕСТ-ның «Бақылау жасау» бөлімінде келтірілген.

Дегенмен, лазерлік сәулеленуге бақылау жасауда орындалуы міндетті жалпы талаптар да бар. Атап айтқанда берілген бақылау нүктесінде дозиметрді орнатқаннан кейін және оның қабылдау құрылымының кіру диафрагмасының тесігін мүмкін болатын сәулелену көзіне бағыттағаннан кейін аспаптың ең үлкен көрсеткіші тіркеледі.

Дозиметрия кезінде лазерлік қондырғы эксплуатациялау жағдайымен анықталатын ең үлкен қуаттылық (энергия) тәртібінде жұмыс істеуі тиіс.

Үздіксіз лазерлік сәулеленуге бақылау жасау кезінде дозиметрдің көрсеткіштерін аралығы 1 минуттан 10 минут ішінде болатын қуаттылықты (немесе қуаттылық тығыздығында) өлшеу тәртібінде алады.

Импульсті-модульденген лазерлік сәулелену көрсеткіштерін алуда дозиметрдің көрсеткіштерін аралығы 1 минуттан көп емес 10 минут ішінде болатын энергияны (немесе энергия тығыздығын) өлшеу тәртібінде алады. Импульсті сәулеленуге бақылау жасауда сәулеленудің 10 импульстері үшін аспаптың көрсеткішін түсіріп алады (жалпы өлшеу уақыты 15 минуттан аспауы керек). Егер 15 минут ішінде дозиметрге 10 импульстен аз түссе, онда көрсеткіштердің ең үлкен мәнін жүргізілген өлшеулердің жалпы сандар ішінен таңдап алады.

Лазерлік қондырғыларды (лазерлерді) пайдалануда өндірістік орта жағдайына бақылау жасау тәртібі №1.10.074-94 «Лазерлерді пайдаланумен орналастырудың санитарлық ережелері мен нормаларында» және 12.1.040-83 «Лазерлік қауіпсіздік. Жалпы нұсқалар» МЕСТ-да қарастырылады.

Лазерлік сәулеленуге дозиметрлік бақылау жасау нәтижелері хаттамаға толтырылады, онда келесі мәліметтер беріледі: бақылау жүргізу орыны және күні; дозиметрдің түрі және зауыттық номері; нолдік шамалау (бұрыштық координата ретінде қабылданған жоспардағы зат); өлшеу тәртібі, λ, τu, t, Ғ_u көрсеткіштерінің шамалары (көрсеткіштері белгілі лазерлерде); дозиметрдің қабылдау құрылымының кіру диафрагмасының таңдап алынған диаметрі және ауданы; қоршаған ортаның температурасы.

Лазерлерге (лазерлік қондырғыларға) дозиметрлік бақылау жасауда қауіпсіздік талаптарын сақтау қажет. Дозиметрдің қабылдау құрылымы орнатылған штативте дозиметрия кезінде операторды қорғау үшін мөлдір емес экраны болуы тиіс. Бұдан басқа, сәуле бөлінетін жаққа қарай арнайы қорғаныстық көзілдіріктерінсіз қарауға болмайды. Дозиметрлік бақылау жүргізуге арнайы мамандандырылған комиссиямен берілген және кернеулігі 1000 В жоғары электрлік қондырғыларда жұмыс істеу құқығын беретін арнайы куәлік алғандар ғана жіберіледі.

Лазерлердің (қондырғылардың) жұмысы кезінде бірқатар физикалық және химиялық факторлар кешені шығарылуы мүмкін, олар сәулеленудің қолайсыз әсерін тек қана күшейтіп қоймай, сонымен қатар өзіндік маңызды да бола алады (7.7. кесте). Осыған байланысты еңбек гигиенасы саласындағы дәрігер-маман тек лазерлік сәулеленуге дозиметрлік бақылау жасап қана қоймай, сондай-ақ жанама факторларға да баға беруі тиіс (оларға баға беру әдістемесі сәйкес бөлімдерде келтірілген).

Лазерлік сәулеленулерге дозиметрлік бақылау жасау кезінде алынған мәндерді шектік рұқсат етілген деңгейлермен салыстыру қажет.

Лазерлік сәулеленудің шектік рұқсат етілген деңгейлерін сәулеленудің екі жағдайына арнап қалыптастырады – толқын ұзындығының үш диапазонындағы бір реттік және созылмалы:

І 180 < λ 380 нм

ІІ 380 < λ 1400 нм

ІІІ 1400 < λ 105 нм

Лазерлік сәулеленудің нормаланатын көрсеткіштеріне энергетикалық экспозиция – Н (Дж · м ) және сәулелену – Е (Вт · м ) жатады.

Лазерлік сәулеленудің ШРЕД № 1.10.074-94-нің «Лазерлерді пайдаланумен орналастырудың санитарлық ережелері мен нормаларында» келтірілген.

Кесте 7.7. Лазерлерді (қондырғыларды) пайдалану кезіндегі қауіпті және зиянды жанама өндірістік факторлар

Қауіпті және зиянды өндірістік факторлар	Лазерлердің кластары
	І	ІІ	ІІІ	ІV
Электрлік кернеулік Импульсті қыздыру шамдарының немесе газоразрядты шамдардың жарықтық сәулеленуі Шу Аэрозольдар Газдар Электромагнитті сәулеленулер (ЖЖ,АЖЖ) Иондаушы сәулеленулер	-(+) - - - - - -	+ - - - - - -	+ -(+) -(+) - - - -	+ + + + + -(+) -(+)

Кестеде келтірілген мәліметтер шамамен алынған.