Лазерное излучение
Лазерное излучение является электромагнитным излучением, генерируемым в диапазоне длин волн l = 180…105 нм. Лазерные установки получили широкое распространение.
Лазерное излучение характеризуется монохроматичностью (излучения практически одной частоты), высокой когерентностью (сохранением фазы колебаний), чрезвычайно малой энергетической расходимостью луча и высокой концентрацией энергии излучения в луче.
Биологические эффекты воздействия лазерного излучения на организм определяются механизмами взаимодействия излучения с тканями и зависят от длины волны излучения, длительности импульса (воздействия), частоты следования импульсов, площади облучаемого участка, а также от биологических и физико-химических особенностей облучаемых тканей и органов. Различают тепловые, энергетические, фотохимические и механические (ударно-акустические) эффекты воздействия, а также прямое и отражённое (зеркальное и диффузное) излучения. Для глаз, кожи и внутренних тканей организма наибольшую опасность представляет энергонасыщенное прямое и зеркально отражённое излучения. Кроме того, наблюдаются негативные функциональные сдвиги в работе нервной и сердечно-сосудистой систем, эндокринных желез, изменяется артериальное давление, увеличивается утомляемость.
Лазерное излучение с длиной волны от 380 до 1400 нм наиболее опасно для сетчатой оболочки глаза, а излучение с длиной волны от 180 до 380 нм и свыше 1400 нм – для передних сред глаза. Повреждение кожи может быть вызвано излучением любой длины волны рассматриваемого диапазона (180…105 нм).
Ткани живого организма при малых и средних интенсивностях облучения почти непроницаемы для лазерного излучения. Поэтому поверхностные (кожные) покровы оказываются наиболее подверженными его воздействию. Степень этого воздействия определяется длиной волны и интенсивностью излучения.
При больших интенсивностях лазерного облучения возможны повреждения не только кожи, но и внутренних тканей и органов. Эти повреждения имеют характер отёков, кровоизлияний, омертвения тканей, а также свёртывания или распада крови. В таких случаях повреждения кожи оказываются относительно менее выраженными, чем изменения во внутренних тканях, а в жировых тканях вообще не отмечено каких-либо патологических изменений.
Биологические эффекты, возникающие при воздействии лазерного излучения на организм, условно подразделяют на группы:
а) первичные эффекты - органические изменения, возникающие непосредственно в облучаемых живых тканях (прямое облучение);
б) вторичные эффекты - неспецифические изменения, возникающие в организме в ответ на облучение (длительное облучение диффузно отражённым излучением).
При эксплуатации лазерных установок на человека могут воздействовать следующие опасные и вредные факторы, обусловленные как самим лазерным излучением, так и спецификой его формирования:
- лазерное излучение (прямое, отражённое, рассеянное);
- сопутствующее работе установки ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное излучения структурных компонентов;
- высокое напряжение в цепях управления и электропитания;
- ЭМП промышленной частоты и радиочастотного диапазона;
- рентгеновское излучение от газоразрядных трубок и элементов, работающих при анодном напряжении более 5 кВ;
- шум и вибрация;
- токсичные газы и пары, образующиеся в элементах лазеров и при взаимодействии луча со средой;
- продукты взаимодействия лазерного излучения с обрабатываемыми материалами;
- повышенная температура поверхностей лазерного изделия и в зоне облучения;
- опасность взрыва в системах накачки лазеров;
- возможность взрыва и пожара при взаимодействии луча с горючим материалом.
По степени опасности излучения для биологических структур человека лазеры подразделяются на четыре класса.
К лазерам 1 класса относят полностью безопасные лазеры. Их излучение не представляет опасности для глаз и кожи.
Лазеры 2 класса – это лазеры, луч которых представляет опасность при облучении кожи или глаз человека. Однако диффузно отражённое излучение безопасно как для кожи, так и для глаз.
Лазеры 3 класса представляют опасность при облучении глаз и кожи прямым, зеркально отражённым излучением. Диффузно отражённое излучение опасно для глаз на расстоянии 10 см от диффузно отражающей поверхности, но безопасно для кожи.
У лазеров 4 класса диффузно отражённое излучение на расстоянии 10 см от диффузно отражающей поверхности представляет опасность для глаз и кожи.
Лазеры классифицирует изготовитель по выходным характеристикам излучения.
При эксплуатации установок 2-4 классов следует предусматривать мероприятия по лазерной безопасности, дозиметрический контроль лазерного излучения, санитарно-гигиенические мероприятия и медицинский контроль.
Лазерная безопасность – это совокупность технических, санитарно-гигиенических, лечебно-профилактических и организационных мероприятий, обеспечивающих безопасные и безвредные условия труда при эксплуатации лазерных установок.
Нормирование лазерного излучения осуществляется по предельно допустимым уровням облучения (ПДУ) согласно «Санитарным нормам и правилам устройства и эксплуатации лазеров» № 5804-91. ПДУ излучения при однократном воздействии могут привести к незначительной вероятности возникновения обратимых отклонений в организме работающего. ПДУ излучения при хроническом воздействии не приводят к отклонению в состоянии здоровья человека как в процессе работы, так и в отдалённые сроки жизни настоящего и последующих поколений.
Нормируемыми параметрами являются облучённость Е, энергетическая экспозиция Н, энергия W и мощность Р излучения.
Облучённость – это отношение потока излучения, падающего на малый участок поверхности, к площади этого участка, Вт/м2.
Энергетическая экспозиция определяется интегралом облучённости по времени, Дж/м2.
ПДУ лазерного излучения устанавливаются для трёх диапазонов длин волн (180…380, 381…1400, 1401…105 нм) и случаев облучения: однократного (с временем воздействия до одной смены), сериями импульсов и хронического (систематически повторяющегося). Кроме того, при нормировании учитывают объект облучения (глаза, кожа, глаза и кожа одновременно).
При использовании лазеров в театрально-зрелищных мероприятиях, для демонстрации в учебных заведениях, для подсветки и других целей в медицинских приборах, не связанных непосредственно с лечебным действием излучения, ПДУ для всех облучаемых устанавливаются в соответствии с нормами для хронического облучения.
К лазерным изделиям с учётом их классов опасности предъявляются различные требования. Например, лазеры 3 и 4 класса должны содержать дозиметрическую аппаратуру, а их конструкция должна
Таблица 3.6
| Характеристика зрительной работы | Наименьший размер объекта различения, мм | Разряд зрительной работы |
| Наивысшей точности | Менее 0,15 | I |
| Очень высокой точности | от 0,15 до 0,30 | II |
| Высокой точности | от 0,30 до 0,50 | III |
| Средней точности | от 0,50 до 1,0 | IV |
| Малой точности | от 1,0 до 5,0 | V |
В качестве примера в табл. 3.7 приведены нормативные значения минимально допустимых уровней освещённости рабочих поверхностей в производственных помещениях для II-III разрядов зрительных работ. Для определения нормативных уровней освещённости по табл. 3.7 необходимо предварительно определить наименьший размер объекта различения, уровень контраста объекта с фоном, характеристику фона, разряд и подразряд зрительной работы, систему используемого освещения и тип ламп.
Таблица 3.7
| Разряд и подразряд зрительной работы | Контраст объекта с фоном | Характерис-тика фона | Освещённость, лк | Сочетание нормируемых величин P и Kn P, % Kn, % | ||||
| Комбинированное освещение | Общее освещение | |||||||
| Всего | В том числе от общего | |||||||
| IIа | Малый | Тёмный | - - | |||||
| IIб | Малый Средний | Средний Тёмный | ||||||
| IIв | Малый Средний Большой | Светлый Средний Тёмный | ||||||
| IIг | Средний Большой « | Светлый « Средний | ||||||
| IIIа | Малый | Тёмный | ||||||
| IIIб | Малый Средний | Средний Тёмный | ||||||
| IIIв | Малый Средний Большой | Светлый Средний Тёмный | ||||||
| IIIг | Средний Большой « | Светлый Средний | ||||||
Примечание: для разрядов II-III зрительной работы в качестве нормативного может приниматься один из возможных числовых наборов, приведённых в соответствующей строке для каждого из подразрядов.
Нормативные уровни освещённости (табл. 3.7) не являются окончательными и могут быть повышены или понижены на один уровень в соответствии с общей шкалой их значений: … 100, 150, 200, 300, 400, 500, 600, 750, … 5000 лк. Увеличение освещённости на один уровень следует предусматривать, например, при повышенной опасности травматизма, при выполнении напряжённой зрительной работы I-V разрядов, при работе подростков, в помещениях, где более половины работающих старше 40 лет. В некоторых случаях следует снижать норму освещённости на один уровень, например, в случае использования ламп накаливания, при кратковременном пребывании людей в помещении.
В таблице 3.8 приведены нормативные значения минимально допустимых уровней освещённости в помещениях жилых, общественных и административно-бытовых зданий для разрядов А, Б и В зрительной работы.
Таблица 3.8
| Характе-ристика зрительной работы | Наимень-ший размеробъекта различения, мм | Разряд и подразряд зрительной работы | Продолжительность зрительной работы, % | Искусственое освещение | Естественное освещение | ||
| Освещение рабочей поверхности, лк | Кп, % | КЕО, %, при | |||||
| верхнем или комбинированном | боковом | ||||||
| Очень высокой точности | 0,15- 0,3 | А 1 | 4,0 3,5 | 1,5 1,2 | |||
| Высокой точности | 0,3 - 0,5 | Б 1 | 3,0 2,5 | 1,0 0,7 | |||
| Средней точности | более 0,5 | В 1 | 2,0 2,0 | 0,5 0,5 |
Нормированные значения КЕО для производственных помещений для организации совмещённого освещения приведены в табл. 3.9. Расчётные значения КЕО при совмещённом освещении общественных зданий должны составлять 60 % от значений, указанных в таблице 3.9.
Таблица 3.9
| Разряд зрительных работ | Наименьшее нормированное значение КЕО, % | |
| при верхнем или комбинированном освещении | при боковом освещении | |
| I | 1,2 | |
| II | 2,5 | |
| III | 0,7 | |
| IV | 1,5 | 0,5 |
| V и IV | 0,3 | |
| VI | 0,7 | 0,2 |
обеспечивать возможность дистанционного управления. Лазерные изделия медицинского назначения должны быть оборудованы средствами для измерения уровня излучения, воздействующего на пациента и персонал. Лазеры 3 и 4 классов запрещено использовать в театрально-зрелищных мероприятиях, в учебных заведениях и на открытых пространствах. Класс лазерного изделия учитывается в требованиях по его эксплуатации.
Лазерные изделия и зоны распространения лазерного излучения должны обозначаться знаками лазерной опасности с пояснительными надписями, зависящими от класса лазера.
Безопасность при работе с открытыми лазерными изделиями обеспечивается путём применения СИЗ. Безопасность при использовании лазеров в демонстрационных целях, в театрально-зрелищных мероприятиях и на открытом пространстве обеспечивается организационно-техническими мероприятиями (разработка схемы размещения лазеров, учёт траектории лазерных лучей, строгий контроль за соблюдением правил и др.).
При использовании очков для защиты от лазерного излучения уровни освещённости рабочих мест должны быть повышены на одну ступень согласно СНиП 23-05-95.
Средства защиты (коллективные и индивидуальные) применяются для снижения уровней лазерного излучения, действующего на человека, до значений ниже ПДУ. Выбор средств защиты осуществляется с учётом параметров лазерного излучения и особенностей эксплуатации. СИЗ от лазерного излучения включают в себя средства защиты глаз и лица (защитные очки, выбираемые с учётом длины волны излучения, щитки, насадки), средства защиты рук, специальную одежду.
Персонал, работающий с лазерными изделиями, должен проходить предварительные и периодические (раз в год) медицинские осмотры. К работе с лазерами допускаются лица, достигшие 18 лет и не имеющие медицинских противопоказаний.