9.9. Лазерне випромінювання

Лазерна техніка з кожним роком знаходить все ширше використання. Це зумовлено унікальними властивостями лазерного випромінювання: монохром-ністю (генерування хвилі лише однієї довжини хвилі), високою спрямова-ністю (малим кутовим розширенням променя навіть на значних відстанях), великою інтенсивністю (до 10¹⁴ Вт/см²). Лазерне випромінювання широко використовується в інформаційних системах, радіотехніці, енергетиці, зв’язку, металургії, металообробці, біології, медицині і т. п.

Джерелом лазерного випромінювання є оптичний квантовий генератор (лазер), принцип роботи якого базується на використанні вимушеного (стиму-льованого) електромагнітного випромінювання, яке генерується робочим еле-ментом у результаті збудження (накачування) його атомів енергією.

Лазери класифікують за наступними ознаками:

1. за активним елементом, в якому енергія накачування перетворюєть-ся у випромінювання — газові, рідинні, твердотільні, напівпровідникові;

2. за методом збудження (накачування) — пропусканням постійного, імпу-льсного чи високочастотного струму через газ; неперервним чи імпульсним світлом; опроміненням іонізуючими променями;

3. за довжиною світлової хвилі, що генерується — ультрафіолетові, видимого випромінювання, інфрачервоні;

4. за режимом роботи — неперервний та імпульсний;

5. за конструктивним виконанням — закриті та відкриті;

6. за особливостями використання — стаціонарні та переносні;

7. за способом відведення тепла від лазера — з природним та примусо-вим охолодженням: повітряним чи водяним;

8. за ступенем безпеки випромінювання, що генерується лазером — бувають чотирьох класів (І-IV).

Дія лазерного випромінювання на організм людини відзначається склад-ним характером, а біологічні ефекти, які при цьому виникають можна підроз-ділити на дві групи: 1) первинні ефекти — органічні зміни, що виникають безпосередньо в опромінених тканинах; 2) вторинні ефекти — фізіологічні зміни, що виникають в організмі, як реакція на опромінення. Вторинні ефекти проявляються у частих болях голови, швидкому стомлюванні, порушенні сну, підвищеній збудливості. Оскільки лазерне випромінювання характеризується великою густиною енергії, то в опромінених тканинах можуть виникнути опіки різного ступеня. Найбільш небезпечне лазерне випромінювання для очей, ос-кільки кришталик фокусує та концентрує його на сітківці. Залежно від інтен-сивності лазерне випромінювання може викликати тимчасову чи незворотну втрату зору внаслідок сильного опіку сітківки. При великій інтенсивності можливе ураження шкіри, оболонок мозку, внутрішніх органів.

Лазерна безпека – це сукупність технічних, санітарно-гігієнічних та органі-заційних заходів, які гарантують безпечні умови праці персоналу при викорис-танні лазерів. Основні нормативно-правові акти, які регламентують забезпечення лазерної безпеки, є: ДСТУ 3941-2000 "Лазерна безпека. Терміни та визначення"; ДНАОП 0.03-3.09-91 "Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров". При експлуатації лазерів основними небезпечними та шкідливими виробничими чинниками можуть бути: підвищений рівень інфрачервоної радіації та іонізуючого випромінювання у робочій зоні; підвище-ний рівень шуму та вібрації на робочому місці, які виникають при роботі лазе-ра; підвищена запиленість та загазованість повітря робочої зони продуктами взаємодії лазерного випромінювання з матеріалом мішені та повітрям; підвище-на яскравість світла від імпульсних ламп накачування і зони взаємодії лазер-ного променя з матеріалом мішені; підвищений рівень електромагнітного вип-ромінювання радіочастотного діапазону і ін.

ДНАОП 0.03-3.09-91 встановлені гранично допустимі рівні (ГДР) лазер-ного випромінювання на робочих місцях, які виражені в енергетичних експо-зиціях. Енергетична експозиція – це відношення енергії випромінювання, що падає на відповідну ділянку поверхні, до площі цієї ділянки. Одиницею вимі-рювання енергетичної експозиції є Дж/см². Енергетична експозиція нормується окремо для рогівки, сітківки ока, шкіри. У різних діапазонах довжин хвиль ГДР лазерного випромінювання встановлюються в залежності від тривалості імпу-льсу, частоти повторення імпульсів, тривалості дії, кутового розміру променя.

Засоби та заходи лазерної безпеки підрозділяються на колективні та інди-відуальні. До колективних засобів та заходів належать: 1) вибір лазера для технологічної операції за мінімально необхідним рівнем випромінювання; 2) розташування лазерів IV (найнебезпечнішого) класу в ізольованих примі-щеннях; 3) використання дистанційного керування; 4) огороджування зон мо-жливого поширення лазерного випромінювання (прямого, розсіяного, відбито-го); 5) оброблення внутрішніх поверхонь приміщення, в якому встановлені ла-зерні установки матеріалами з високим коефіцієнтом поглинання; 6) екрану-вання променя лазера на всьому шляху його поширення, а також зони взаємо-дії променя і мішені; 7) встановлення на лазерній установці блокувальних засобів та сигналізації початку та закінчення роботи лазера; 8) проведення контролю рівнів лазерного опромінення. До засобів індивідуального захисту від лазерного випромінювання належать захисні окуляри із світлофільтрами, маски, щитки, халати, рукавички. Їх вибір здійснюється з урахуванням інтенсивності та довжини хвилі лазерного випромінювання.

Для вимірювання енергетичних характеристик лазерного випроміню-вання використовується прилад типу ИЛД-2.