ответы гос экзамен / ответы гос экзамен-1 / труд / 55.Лазерное излучение

Лазерное излучение.Применение лазеров в промышленности и медицине.Биологическое действие лазерного иэлучения.Профилактические мероприятия.

Лазер- аббревиатура, образованная из начальных букв англ фразы, означающей- усиление света за счет создания стимулированного излучения. Лазер или оптический квантовый генератор – это генератор электоромагнитного излучения оптического диапазона, основанный на использовании вынужденного излучения.

Лазер как техническое устройство состоит из трех основных элементов: активной среды, системы накачки и соответствующего резонатора. В зависимости от характера активной среды лазеры подразделяются на следующие типы: твердотельные (на кристал­лах или стеклах), газовые, лазеры на красителях, химические, полупроводниковые и др. В качестве резонатора обычно исполь­зуют плоскопараллельные зеркала с высоким коэффициентом от­ражения, между которыми размещается активная среда. Накачка, т. е. перевод атомов активной среды на верхний уровень, обеспе­чивается или посредством мощного источника света, или электри­ческим разрядом.

Основными техническими характеристиками лазеров явля­ются: длина волны (А,), мкм; ширина линии излучения (0А,); ин­тенсивность излучения лазеров, определяемая по величине энер­гии ("\У\у) или мощности (Р_и) выходного пучка и выражаемая в джоулях (Дж) или ваттах (Вт); длительность импульса (т_и)— измеряется в секундах (с); частота повторения импульсов Г, из­меряемая в герцах (Гц).

Классификация лазеров. В основу классификации лазеров, при­веденной в «Санитарных нормах и правилах устройства и эксплу­атации лазеров» (1981), положена степень опасности лазерного излучения для обслуживающего персонала. По этой классифика­ции лазеры разделены на 4 класса:

класс I (безопасные) — выходное излучение не опасно для глаз;

класс II (малоопасные) — опасно для глаз прямое или зер­кально отраженное излучение;

класс III (среднеопасные) — опасно для глаз прямое, зер­кально, а также диффузно отраженное излучение на расстоянии 10 см от отражающей поверхности и (или) для кожи прямое или зеркально отраженное излучение;

класс IV (высокоопасные) — опасно для кожи диффузно от­раженное излучение на расстоянии 10 см от отражающей поверх­ности

Применение лазеров в промышленности и медицине

Лазеры благодаря своим уникальным свойствам (высокая на­правленность луча, когерентность, монохроматичность) находят исключительно широкое применение в различных областях про­мышленности, науки, техники, связи, сельском хозяйстве, меди­цине, биологии и др.

В геодезии широко используются различные типы лазерных светодальномеров, в которых применяют твердотельные, газовые и полупроводниковые лазеры.

Малое расхождение луча лазеров, возможность фокусировки и создания огромных плотностей энергии позволяют применять их в маркшейдерской практике, строительстве крупных инженер­ных сооружений, в машиностроении, вычислительной технике, электронике, приборостроении, медицине и т. д. Лазерный луч может использоваться для посадки самолетов.

Газовые гелийнеоновые и аргоновые лазеры, работающие в непрерывном режиме, используют в голографии (объемные изо­бражения предметов), спектроскопии, нелинейной оптике и др.

В метеорологии при контроле загрязнения окружающей сре­ды для увеличения чувствительности лазерных установок при­меняют лазеры с высокими параметрами излучения и длиной волны любого диапазона оптического излучения.

Важной областью применения лазеров являются биология и медицина, где нередко дозы облучения могут значительно пре­вышать безопасные уровни, так как мощность излучения опреде­ляется медицинскими показаниями.

Лазеры используются во многих отраслях народного хозяй­ства с технологической целью. в производствах часо­вых рубиновых и технологических камней (шлифовка, сверле­ние), алмазных фильер, деталей пресс-форм, форсунок и др.

Возможность концентрации лазерного излучения в пучок ма­лого диаметра позволяет создавать очень высокие значения плот­ности энергии, необходимые для резания различных высокопроч­ных материалов — сталей, твердых сплавов, алмазов и др. Для процесса резания используются лазеры на углекислом газе не­прерывного действия с выходной мощностью сотни, тысячи ватт и более.

Интенсивно развивается лазерная пайка, точечная и шовная сварка тончайших металлических изделий (светолучевая сварка), различных сочетаний (композиций), материалов и тугоплавких металлов.

Работа с лазерами может сопровождаться воздействием на персонал неблагоприятных производственных факторов, которые разделяют на основные и сопутствующие.

К основным факторам относится прямое, зеркально и диффузно отраженное и рассеянное излучения. Сопутствующие -комплекс физических и хими­ческих факторов, возникающих при работе лазером, которые име­ют гигиеническое значение и могут усиливать неблагоприятное действие излучения на организм, а в ряде случаев имеют само­стоятельное значение. В связи с этим при гигиенической оценке условий труда персонала учитывается весь комплекс факторов производственной среды.

По способу образования неблагоприятные факторы подразде­ляются на 2 группы. К 1-й группе относятся факторы, воз­никающие в результате собственно работы лазеров; степень выра­женности их зависит от физико-технических параметров лазерной установки. Во 2-ю группу включены факторы, образующиеся при взаимодействии лазерного излучения с обрабатываемыми материалами или с различными элементами системы по ходу луча.

Работа лазерных установок сопровождается шу­мом. На фоне постоянного шума имеют место звуковые импульсы ,возникающие в результате перехода световой энер­гии в механическую в месте соприкосновения луча с обрабаты­ваемой поверхностью или за счет работы механических затворов лазерных установок. Разряды ламп накачки, а также взаимодей­ствие луча с воздухом сопровождаются выделением озона и окис­лов азота.

Биологическое действие лазерного излучения

Действие лазеров на организм зависит от параметров излуче­ния (мощности н энергии излучения на единицу облучаемой поверхности, длины волны, длительности импульса, частоты сле­дования импульсов, времени облучения, площади облучаемой поверхности), локализации воздействия и от анатомо-физиологи-ческих особенностей облучаемых объектов.

Лазерное излучение способно вызывать первичные эффекты, к которым относятся органические изменения, возникающие не­посредственно в облучаемых тканях, и вторичные эффекты — не-специфические изменения, возникающие в организме в ответ на облучение.

Термический эффект импульсных лазеров большой интенсив­ности имеет специфические особенности. При действии излуче­ния импульсного лазера в облучаемых тканях происходит быст­рый пагрсв структур.

В результате быстрого нагрева структур до высоких темпе­ратур происходит резкое повышение давления в облучаемых тка­невых элементах, что приводит к механическому повреждению тканей. Например, в момент воздействия на глаз или на кожу импульс излучения субъективно ощущается как точечный удар. С увеличением энергии в импульсе излучения ударная волна возрастает.

Таким образом, лазерное излучение приводит к сочетанному термическому и механическому действию.

Влияние излучения лазера на орган зрения- может быть от полной потери зре­ния (слепота) до инструментально выявляемых функциональных нарушений.

Лазерное излучение видимой и ближней инфракрасной обла­сти спектра при попадании в орган зрения достигает сетчатки, а излучение ультрафиолетовой и дальней инфракрасной областей спектра поглощается конъюнктивой, роговицей, хрусталиком.

Действие лазерного излучения на кожу- Характер повреждений варьирует от легкой гиперемии до различной степени ожогов, вплоть до грубых патологических изменений типа некроза.

Различают 4 степени поражения кожи лазерным излучением; I степень — ожоги эпидермиса: эритема, десквамация эпите­лия; II — ожога дермы: пузыри, деструкция поверхностных сло­ев дермы; III — ожоги дермы: деструкция дермы до глубоких слоев; IV — деструкция всей толщи кожи, подкожной клетчатки и подлежащих слоев.

Предельно допустимые уровни регламентированы «Санитар­ными нормами и правилами устройства и эксплуатации лазеров» № 2392—81

Профилактические мероприятия

Система мер инженерно-технического, планировочного, организационного, санитарно-гигиенического характера. При использовании лазеров 1 и 2 классов необходимо ограждение лазерной зоны/экранирование пучка излучения.Экраны и ограждения должны изготавливаться из материалов с наименьшим коэфф отражения, быть огнестойкими и не выделять токсических в-в. Лазеры 4 кл. размещаются в изолированных помещ-ях и обеспеч-ся дистанционным управлением.для удаления возможных токсических газов, паров пыли уст-ся приточно-вытяжная вент-я с механич побуждением. Устан-ся шумоизолир, звукопоглощ. К СИЗ отн-ся очко, щитки,маски.