Ультрафіолетове випрмінювання (уфв)

Ультрафіолетові промені в електромагнітному спектрі розташовуються між тепловою і проникаючою радіацією і носять риси як тієї, так і іншої. Довжина хвилі 390-6 нм з енергією кванта 3,56-123 еВ. За способом генерації вони відносяться до теплової частини випромінювання, а по дії на поглинаючі тіла - ближче підходять до проникаючій радіації, хоча викликають також і тепловий ефект. Іонізуюча радіація при дії на людину викликає іонізацію, а УФВ викликають цю дію в меншій мірі. Енергія їхнього кванта достатня для порушення атома. Енергія хімічного зв'язку, що утримує атоми в молекулі будь-якої хімічної сполуки, що входить до складу організму, не перевищує 4 еВ. Фотони з енергією 12-15 еВ здатні викликати іонізацію води, атомів водню, азоту, вуглецю. Виходячи з того, що вода і перераховані атоми складають основу живої тканини, випромінювання з енергією 12 еВ можна розглядати як нижню межу для високоорганізованих біологічних систем. Особливістю УФВ є їх висока сорбційність - їх поглинає більшість тіл.

Спектр УФВ має велику довжину і викликає різні дії. Він розбитий на наступні області: УФА (390-315 нм, ГДР10 Вт/м2), УФВ (315-280 нм, ГДР10-2 Вт/м2), УФС (280-6 нм, ГДР10-3 Вт/м2). Температурні випромінювачі починають створювати УФВ при температурі 19000 С.

УФВ виникає при роботі радіоламп, ртутних випрямлячів, експлуатації ОКГ, при обслуговуванні ртутно-кварцових ламп, при зварювальних роботах.

Інтенсивність УФВ і його спектральний склад на робочому місці залежить від температури нагрівача, наявності газів (озону), пилу і відстані від робочого місця до джерела випромінювання. Пил, газ, дим поглинають УФВ і змінюють його спектральну характеристику. Повітря практично не прозоре для  < 185 нм через поглинання УФВ киснем. У зв'язку з тим, що УФВ розсіюються і поглинаються в запиленому середовищі й у газах, розрахувати рівні УФ випромінювання на визначеній відстані від джерела складно і їх тільки вимірюють.

УФ радіація викликає зміну складу виробничої атмосфери. Утворюються озон, оксиди азоту, перекис водню, відбувається іонізація повітря. Хімічна й іонізуюча дія УФВ обумовлює утворення в атмосфері ядер конденсації, на яких розсіюється світло й освітленість робочих місць знижується, утворяться тумани.

Лазерне випромінювання

В даний час лазерна техніка знаходить дуже широке застосування. Зараз нараховується більше 200 галузей застосування ОКГ. Вони використовуються в дальнометрії, системах передачі інформації, телебаченні, спектроскопії, в електронній та обчислювальній техніці, при забезпеченні термоядерних процесів, біології, медицині, у металообробці, металургії, при обробці твердих і надтвердих матеріалів, при зварювальних роботах і ін. Мала кутова розбіжність ЛВ дозволяє здійснити його фокусування на площах малих розмірів (порівняних з довжиною хвилі) і одержувати щільність потужності світлового потоку, достатнью для інтенсивного розігрівання і випаровування матеріалів (щільність потужності випромінювання досягає 1011-1014 Вт/см2). Висока локальність нагрівання і відсутність механічних дій дозволяє використовувати лазери при збиранні мікросхем (зварювання металевих виводів і напівпровідникових матеріалів). За допомогою лазерного променю здійснюють проплав багатошарових матеріалів. Використовують ОКГ для приєднання резисторів, конденсаторів, виготовлення друкованих схем. Широко використовують ОКГ для одержання мікроотворів у надтвердих матеріалах.

Розширене застосування лазерних установок у різних галузях діяльності людини сприяє залученню великої кількості працівників для їх обслуговування. Поряд з унікальними властивостями (спрямованість і величезна щільність енергії в промені) і перевагами перед іншим устаткуванням лазерні установки створюють певну небезпеку для здоров'я обслуговуючого персоналу.

Принцип дії лазерного випромінювання заснований на використанні змушеного (стимульованого) електромагнітного випромінювання, одержуваного від робочої речовини в результаті порушення його атомів електромагнітною енергією зовнішнього джерела. Стимульоване випромінювання має такі якості:

1 - когерентність (сталість різниці фаз між коливаннями і монохроматичність - практично ширина смуги випромінювання 2 Гц);

2 - мала розбіжність променя (22" - теоретична, 2' - практична);

3 - висока щільність потужності (1014 Вт/см2).

У залежності від характеру робочої речовини розрізняють ОКГ: твірдотільні (робоча речовина - рубін, стекло з неодимом, пластмаси); напівпровідникові (Zn0, CaSe, Te, Pb і ін.); рідинні (з рідко земельними активаторами, органічними барвниками); газові (He-Ne, Ar, Xe, CO2 і ін.).

По режиму роботи лазери підрозділяються на безупинної дії й імпульсні. Зараз отримане лазерне випромінювання в діапазоні від 0.6 мм (субміліметрові) до 1 мкм, що входить в УФ область (ІЧ, видимий, УФ). Уже з'явилися повідомлення про створення лазерів у діапазоні рентгенівського (6 нм - 0.01 нм) і ведуться роботи зі створення лазерів в області гамма-випромінювання (0.01 - 0.0005 нм). Лазерне випромінювання в цих діапазонах крім монохроматичності, когерентності, гострої спрямованості і високої щільності потужності буде мати і високу проникаючу здатність. Як ми вже говорили, лазерне випромінювання може бути сконцентрованим у вузько спрямованому промені з великою щільністю потужності. Щільність потужності в промені лазера досягає великих величин внаслідок додавання енергії безлічі когерентних променів окремих атомів, що приходять в обрану точку простору в однаковій фазі.

Щільність потужності лазерного випромінювання на малій площині об'єкта визначається формулою:

,

де Р - вихідна потужність випромінювання лазера;

D - діаметр об'єкта оптичної системи;

 - довжина хвилі;

f - фокусна відстань оптичної системи.

Наприклад: Р=1 МВт, =0.69 мкм, D/f=1.2, тоді Ps=31014 Вт/см2. Для порівняння щільність потужності випромінювання на поверхні Сонця 108 Вт/см2.

Лазерне випромінювання з високою щільністю потужності супроводжується високою напруженістю електричного полю:

,

де  - магнітна проникність середовища (для повітря Гн/м) ;

 - діелектрична проникність середовища (для повітря Ф/м).

Значення електричної напруженості у вакуумі при Р=1 МВт складає 2.74106 В/м.

Випромінювання лазера з величезною щільністю потужності руйнує і випаровує матеріали. Одночасно в області падіння лазерного випромінювання на поверхню матеріалу в ньому створюється світловий тиск сотні тисяч мега паскалей (мільйони атмосфер) (лазерний промінь - потік фотонів, кожний з який має енергію й імпульс сили) до 106 МПа. При цьому виникає температура до декількох мільйонів градусів К. При фокусуванні лазерного променя в газі відбувається утворення високотемпературної плазми, що є джерелом легкого рентгенівського випромінювання (1 нм).

При проходженні променю через неоднорідне середовище (повітря, деяке середовище) відбувається розбіжність і блукання тобто відбивання променя. Відрізняють дзеркальне і дифузне відбивання лазерного променя.

При оцінці дифузійного відображення випромінювання слід враховувати геометричні розміри поверхні, що відбиває, (крапковий чи протяжний).

Щільність енергії для прямого випромінювання визначається формулою

,

де I0 - вихідна енергія ОКГ (Вт) Дж;

 - кут розбіжності випромінювання;

r - відстань ЭКГ до розрахункової точки;

 - коефіцієнт ослаблення випромінювання ОКГ повітряним середовищем (залежить від дальності видимості) =3.9/V, V - видимість.

В умовах відбитого випромінювання щільність енергії в заданій точці можна визначити по формулі:

,

де In - енергія, що падає на відбиту поверхню, Дж;

К - коефіцієнт відображення поверхні;

 - кут між нормаллю до поверхні і напрямком візування;

К1 - коефіцієнт, що враховує розміри плями (наприклад, якщо R>30r (радіусів плям), то К1=1 (точкове джерело).