где W - полная энергия излучения лазера; р - коэффициент от­ ражения от поверхности; 8 - угол между нормалью к поверхности и направлением на точку наблюдения Р; 1 2 - расстояние от рас­

сеивающей поверхности до точки наблюдения (рис. 8.4).

Значения коэффициента отражения для некоторых материалов

приведены в табл. 8.4.

Лримеры расчета плотности энергии излучения для конкретных

лазерных установок приведены в .

8.9. Средства контроля уровня лазерного излучения

В тех случаях, когда рассчитать плотность энергии лазерного

излучения не удается, проводятся измерения с помощью специаль­

ной дозиметрической аппаратуры. Наибольшее распространение по­

лучили калориметрические и фотометрические дозиметры.

Принцип действия калориметрических приборов основан на нагревании рабочего элемента лазерным излучением. Такие прибо­

ры характеризуются широким диапазоном длин волн измеряемого

излучения - от ультрафиолетового до инфракрасного. Например,

дозиметр ИМО-2 имеет рабочий диапазон длин волн от 330 нм до 10,6 мкм и пределы измерения энергии от 3 · 10-з до 10 Дж. В фо­

тоэлектрических дозиметрах для регистрации излучения исполь­ зуются фотоэлементы и фотодиоды. Фотоэлектрические дозиметры характеризуются высокой чувствительностью, однако рабочий диа­ пазон длин волн простирается не выше 1,1 мкм. Примером является

дозиметр СИФ-1 с рабочим диапазоном длин волн 0,35 .. . 1, 1 мкм и

диапазоном измеряемой энергии импульса 1 о-1 3... 1 О Дж.

Методика измерения характеристик лазерного излучения

на рабочих местах определяется ГОСТ 12.1.031-81, где изложе­

ны также требования к измерительной аппаратуре.

270 Час т ь I Место инженерной экологии в системе знаний о человеке и природе

Различают две формы дозиметрического контроля. предупреди­

тельный контроль и индивидуальный контроль. Предупредительный дозиметрический контроль заключается в определении максималь­ ных уровней энергетических параметров лазерного излучения на гра­ нице рабочей зоны. Индивидуальный контроль состоит в измере­ нии уровней энергетических параметров излучения, действующего

на глаза и кожу конкретного работающего в течение рабочего дня

Предупредительный контроль проводится для лазерных устано­

вок 11-IV классов в режиме максимальной отдачи мощности перио­

дически не реже одного раза в год, а также при вводе новых уста­

новок в эксплуатацию, модернизации конструкции, при эксперимен­

тальных и наладочных работах и организации новых рабочих мест.

Индивидуальный дозиметрический контроль проводится при работе

на открытых лазерных установках, а также в тех случаях, когда не

исключено случайное попадание лазерного излучения на глаза или

кожу. На основании результатов контроля составляются конкрет­

боте на данной установке.

8.1 О. Меры и средства защиты от лазерного излучения

Меры и средства защиты от лазерного излучения подразделяют­

ся на три группы: организационные, технические коллективные

и индивидуальные.

Организационные меры включают создание условий для работы персонала, разработку правил и инструкций по технике безопаснос­

ти и контроль их выполнения, ознакомление персонала с особеннос­

тями биологического действия лазерного излучения и обучение поль­

зованию индивидуальными и коллективными средствами защиты.

Лазеры II-IV классов перед вводом в эксплуатацию должны быть приняты специальной комиссией, назначенной руководством

предприятия, которая провернет соблюдение правил техники без­

опасности, относит лазер к соответствующему классу и решает во­

прос о вводе его в эксплуатацию.

К работе с лазерными установками должен допускаться только специально подготовленный персонал. При входе в помещение, где

работает лазер, должен быть установлен знак лазерной опасности

(рис. 8.5), а на самой лазерной установкепредупреждающая над­

пись с указанием класса лазера. На лазерных установках, работаю­

щих в ультрафиолетовом или инфракрасном диапазонах, должна

быть надпись <<НЕВИДИМОЕ ЛАЗЕРНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ>).

Лазерные установки IV класса должны рас-

полагаться в отдельных помещениях с блоки­ ровкой входных дверей. В этих помещениях за­ прещается проведение каких-либо иных работ, не связанных с эксnлуатацией лазеров. За­

прещается использовать лазеры III и IV клас­

сов при театрально-зрелищных мероприятиях,

учебных демонстрациях, а также при работе на

открытом воздухе, например при геодезических

Рис 8 5 Знак лазерной оnасности

работах, для целей связи, локации и др.

Как известно, наибольшую опасность представляет прямой ла­

зерный луч, поэтому должна быть исключена всякая возможность

попадания прямого луча на человека. Это особенно важно при экс­ плуатации мощных лазеров Для этого на всем пути от лазера до

мишени луч должен быть огорожен экранами, блендами и другими

непрозрачными предметами. На конечном участке лазерного луча

При работе мощных лазеров существует опасность поражения

персонала отраженным или рассеянным лазерным излучением. Осо­ бенно опасен зеркально отраженный луч, имеющий почти такую же плотност,ь потока энергии, что и основной луч лазера. Это I:IYЖHO учитывать в первую очередь при конструировании мишеней и дру­

гих элементов конструкции, на которые может попасть луч лазера.

Для уменьшения интенсивности рассеянного лазерного излуче­ ния все элементы конструкции, кожухи приборов, стены помещения

быть матовой. Помещение, где работает лазерная установка, должно быть хорошо освещено. В этих условиях размеры зрачка глаза не­

большие, что способствует уменьшению энергии излучения, которая

может случайно попасть в глаз.

При проведении экспериментов с лазерами запрещается вво­

дить блестящие предметы в зону луча. Следует иметь в виду, что

под действием лазерного излучения состояние поверхности может сильно измениться. Например, шероховатая стальная поверхность в зоне действия мощного сфокусированного лазерного луча расплав­ ляется и становится зеркальной, в результате чего энергия отражен­ ного излучения, попадающая в глаз, может сильно возрасти. Поэто­

Защитные очки должны удовлетворять ряду требований. Они

должны сильно (на несколько порядков) ослаблять излучение лазера

272 Час т ь I Место инженерной экологии в системе знаний о человеке и nрироде

и хорошо пропускать излучение остальной части видимого спектра,

чтобы работающий мог достаточно хорошо видеть предметы, с ко­

торыми он манипулирует, а также свет ламп, используемых в сис­

теме световой сигнализации. Светофильтры в очках должны быть

устойчивыми к лазерному излучению, не разрушаться и не изменять

под действием излучения своих характеристик.

В качестве светофильтров для защитных очков применяются поглощающие стекла, многослойные диэлектрические тонкопленоч­ ные отражатели и их комбинации. Поглощающие стекла и пласт­ массы наиболее дешевы и употребительны. В защитных очках,

предназначенных ДJJЯ работы с различными типами лазеров, исполь­

зуются разные сорта стекол, каждый со своей полосой поглощения. Например, для логлощения ультрафиолетового излучения использу­

ются стекла типа ЖС-17 и ЖС-18, поглощающие излучение с длиной волны менее 0,45 мкм. Несколько более широкой полосой поглоще­ ииядо 0,54 мкм -обладают оранжевые стекла ОС-11 и ОС-12.

Для обJJасти длин волн 0,63 ... 1,06 мкм в защитных очках могут быть

использованы светофильтры СЗС-21 и СЗС-22, а в диапазоне 1,06- 1,54 мкм - СЗС-24, СЗС-25, СЗС-26. В инфракрасном диапазоне

для логлощения энергии химических и жидкостных лазеров с дли­

ной волны 2 .. 5 мкм используется материал люсит, прозрачный в

видимом диапазоне. Для защиты от излучения лазера на углекислом

газе с длино~ волны 10,6 мкм лучше всего применять плавленый

кварц, котор~й хорошо пропускает видимый свет, поглощает излу­ чение инфракрасного диапазона и не разрушается под действием

мощного луча лазера.

Светофильтры из поглощающих материалов обладают серьез­

ным недостатком: мощное лазерное излучение, поглощаясь в мате­

риале фильтра, приводит к его разрушению. Большинство оптичес­ ких стекол разрушается при энергии излучения 30... 60 Дж. Можно

повысить устойчивость светофильтров к мощному лазерному излу­ чению, покрывая их наружную поверхность пленкой отражающего

материала. При этом основная часть падающей энергии отражается

от светофильтра.

Очень хорошими качествами обладают многослойные интерфе­

ренционные тонкопленочные светофильтры, которые отражают до

95% энергии на рабочей частоте. Диэлектрические многослойные

светофильтры имеют очень высокую частотную избирательность, от­

ражая излучение с длиной волны, на кото·рую они рассчитываются, и пропуская излучение других длин волн. Такие светофильтры могут

ЛАЗЕРНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ – это вынужденное (посредством лазера) испускание атомами вещества порций-квантов электромагнитного излучения. Слово «лазер» – аббревиатура, образованная из начальных букв английской фразы Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (усиление света с помощью индуцированного излучения). Следовательно, (оптический квантовый генератор) – это генератор электромагнитного излучения оптического диапазона, основанный на использовании вынужденного (стимулированного) излучения. Лазерная установка включает активную (лазерную) среду с оптическим резонатором, источник энергии ее возбуждения и, как правило, систему охлаждения. За счет монохроматичности лазерного луча и его малой расходимости (высокой степени коллиминированности) создаются исключительно высокие энергетические экспозиции, позволяющие получить локальный термоэффект. Это является основанием для использования лазерных установок при обработке материалов (резание, сверление, поверхностная закалка и др.), в хирургии и т. д.

Л. и. способно распространяться на значительные расстояния и отражаться от границы раздела двух сред, что позволяет применять это свойство для целей локации, навигации, связи и т. д. Путем подбора тех или иных веществ в качестве активной среды может индуцировать практически на всех длинах волн, начиная с ультрафиолетовых и кончая длинноволновыми инфракрасными. Наибольшее распространение в промышленности получили лазеры, генерирующие электромагнитные излучения с длиной волны 0,33; 0,49; 0,63; 0,69; 1,06; 10,6 мкм.

Основные физические величины, характеризующие Л. и.:

длина волны, мкм;

применение средств защиты;

ограничение времени воздействия излучения;

назначение и лиц, ответственных за организацию и проведение работ;

ограничение допуска к проведению работ;

Надзора за режимом работ;

четкая противоаварийных работ и регламентация порядка ведения работ в аварийных условиях;

Персонала.

Санитарно-гигиенические и лечебно-профилактические методы:

контроль за уровнями вредных и опасных факторов на рабочих местах;

контроль за прохождением персоналом предварительных и периодических медицинских осмотров.

От Л. и. должны обеспечивать предотвращение воздействия излучения или снижение его величины до уровня, не превышающего допустимого. К СКЗ от Л. и. относятся: ограждения, защитные экраны, блокировки и автоматические затворы, кожухи и др. СИЗ от Л. и. включают: , щитки, маски и др. СКЗ должны предусматриваться на стадии проектирования и монтажа лазеров, при организации рабочих мест, при выборе эксплуатационных параметров. Выбор средств защиты должен производиться в зависимости от класса лазера, интенсивности излучения в рабочей зоне, характера выполняемой работы. Показатели защитных свойств средств защиты не должны снижаться под воздействием др. вредных и опасных факторов (вибрации, температуры и т. д.). Конструкция средств защиты должна обеспечивать возможность смены основных элементов (светофильтров, экранов, смотровых стекол и пр.). СИЗ глаз и лица ( и щитки), снижающие интенсивность Л. и. до ПДУ, должны применяться только в тех случаях (пусконаладочные, ремонтные и экспериментальные работы), когда СКЗ не обеспечивают персонала.

Нажав на кнопку "Скачать архив", вы скачаете нужный вам файл совершенно бесплатно.
Перед скачиванием данного файла вспомните о тех хороших рефератах, контрольных, курсовых, дипломных работах, статьях и других документах, которые лежат невостребованными в вашем компьютере. Это ваш труд, он должен участвовать в развитии общества и приносить пользу людям. Найдите эти работы и отправьте в базу знаний.
Мы и все студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будем вам очень благодарны.

Чтобы скачать архив с документом, в поле, расположенное ниже, впишите пятизначное число и нажмите кнопку "Скачать архив"

Подобные документы

Физическая сущность лазерного излучения. Воздействие лазерного излучения на организм. Нормирование лазерного излучения. Лазерное излучение-прямое, рассеянное, зеркальное или диффузно отраженное. Методы защиты от лазерного излучения. Санитарные нормы.

доклад , добавлен 09.10.2008


Вредные факторы (физические, химические и психофизиологические), сопутствующие эксплуатации лазерного технологического комплекса "ROFIN" при формировании нанопористых структур материалов. Организационно-технические мероприятия по безопасности труда.

реферат , добавлен 07.07.2010


Основные виды световых излучений и их негативное воздействие на организм человека и его работоспособность. Основные источники лазерного излучения. Вредные факторы при эксплуатации лазеров. Системы искусственного освещения. Освещение рабочего места.

доклад , добавлен 03.04.2011


Лазеры как генераторы электромагнитного излучения оптического диапазона, основанные на использовании вынужденного излучения, их классификация по уровню опасности. Анализ влияния их излучения на человеческий организм, а также оценка его последствий.

презентация , добавлен 01.11.2016


Анализ действий опасных и вредных факторов. Вредные производственные факторы в конвертерном отделении. Система управления механизмом охраны труда, проведение инструктажей. Обеспечение безопасных условий труда: вентиляция, освещение, защита от излучения.

контрольная работа , добавлен 09.05.2014


Обзор современного медицинского оборудования. Анализ физических, химических опасных и вредных производственных факторов. Безопасные уровни лазерного облучения на рабочих местах в помещениях, где используются лазерные установки. Инструкция по охране труда.

реферат , добавлен 26.02.2013


Эвакуация людей из горящего помещения. Расчет устойчивости грузового крана. Основные вредные производственные факторы, сопровождающие работу крановщика. Профилактика травматизма и аварий. Правила безопасной эксплуатации электроустановок потребителей.

контрольная работа , добавлен 25.05.2014

Лазерное излучение (ЛИ) - вынужденное испускание атомами вещества квантов электромагнитного излучения. Слово «лазер» - аббревиатура, образованная из начальных букв английской фразы Light amplification by stimulated emission of radiation (усиление света с помощью создания стимулированного излучения). Основными элементами любого лазера являются активная среда, источник энергии для ее возбуждения, зеркальный оптический резонатор и система охлаждения. ЛИ за счет монохроматичности и малой расходимости пучка способно распространяться на значительные расстояния и отражаться от границы раздела двух сред, что позволяет применять эти свойства для целей локации, навигации и связи.

Возможность создания лазерами исключительно высоких энергетических экспозиций позволяет использовать их для обработки различных материалов (резание, сверление, поверхностная закалка и др.).

При использовании в качестве активной среды различных веществ лазеры могут индуцировать излучение практически на всех длинах волн, начиная с ультрафиолетовых и заканчивая длинноволновыми инфракрасными.

Основными физическими величинами, характеризующими ЛИ, являются: длина волны (мкм), энергетическая освещенность (Вт/см 2), экспозиция (Дж/см 2), длительность импульса (с), длительность воздействия (с), частота повторения импульсов (Гц).

Биологическое действие лазерного излучения. Действие ЛИ на человека весьма сложно. Оно зависит от параметров ЛИ, прежде всего от длины волны, мощности (энергии) излучения, длительности воздействия, частоты следования импульсов, размеров облучаемой области («размерный эффект») и анатомо-физиологических особенностей облучаемой ткани (глаз, кожа). Поскольку органические молекулы, из которых состоит биологическая ткань, имеют широкий спектр абсорбируемых частот, то нет оснований считать, что монохроматичность ЛИ может создавать какие-либо специфические эффекты при взаимодействии с тканью. Пространственная когерентность также существенно не меняет механизма повреждений

излучением, так как явление теплопроводности в тканях и присущие глазу постоянные мелкие движения разрушают интерференционную картину уже при длительности воздействия, превышающей несколько микросекунд. Таким образом, ЛИ пропускается и поглощается биотканями по тем же законам, что и некогерентное, и не вызывает в тканях каких-либо специфических эффектов.

Энергия ЛИ, поглощенная тканями, преобразуется в другие виды энергии: тепловую, механическую, энергию фотохимических процессов, что может вызывать ряд эффектов: тепловой, ударный, светового давления и пр.

ЛИ представляют опасность для органа зрения. Сетчатка глаза может быть поражена лазерами видимого (0,38-0,7 мкм) и ближнего инфракрасного (0,75-1,4 мкм) диапазонов. Лазерное ультрафиолетовое (0,18-0,38 мкм) и дальнее инфракрасное (более 1,4 мкм) излучения не достигают сетчатки, но могут повредить роговицу, радужку, хрусталик. Достигая сетчатки, ЛИ фокусируется преломляющей системой глаза, при этом плотность мощности на сетчатке увеличивается в 1000-10000 раз по сравнению с плотностью мощности на роговице. Короткие импульсы (0,1 с-10 -14 с), которые генерируют лазеры, способны вызвать повреждение органа зрения за значительно более короткий промежуток времени, чем тот, который необходим для срабатывания защитных физиологических механизмов (мигательный рефлекс 0,1 с).

Вторым критическим органом к действию ЛИ являются кожные покровы. Взаимодействие лазерного излучения с кожными покровами зависит от длины волны и пигментации кожи. Отражающая способность кожных покровов в видимой области спектра высокая. ЛИ дальней инфракрасной области начинает сильно поглощаться кожными покровами, поскольку это излучение активно поглощается водой, которая составляет 80% содержимого большинства тканей; возникает опасность возникновения ожогов кожи.

Хроническое воздействие низкоэнергетического (на уровне или менее ПДУ ЛИ) рассеянного излучения может приводить к развитию неспецифических сдвигов в состоянии здоровья лиц, обслуживающих лазеры. При этом оно является своеобразным фактором риска развития невротических состояний и сердечно-сосудистых расстройств. Наиболее характерными клиническими синдромами, обнаруживаемыми у работающих с лазерами, являются астенический, астеновегетативный и вегетососудистая дистония.

Нормирование ЛИ. В процессе нормирования устанавливаются параметры поля ЛИ, отражающие специфику его взаимодействия с биологическими тканями, критерии вредного действия и числовые значения ПДУ нормируемых параметров.

Научно обоснованы два подхода к нормированию ЛИ: первый - по повреждающим эффектам тканей или органов, возникающим непосредственно в месте облучения; второй - на основе выявляемых функциональных и морфологических изменений ряда систем и органов, не подвергающихся непосредственному воздействию.

Гигиеническое нормирование основывается на критериях биологического действия, обусловленного, в первую очередь, областью электромагнитного спектра. В соответствии с этим диапазон ЛИ разделен на ряд областей:

От 0,18 до 0,38 мкм - ультрафиолетовая область;

От 0,38 до 0,75 мкм - видимая область;

От 0,75 до 1,4 мкм - ближняя инфракрасная область;

Свыше 1,4 мкм - дальняя инфракрасная область.

В основу установления величины ПДУ положен принцип определения минимальных «пороговых» повреждений в облучаемых тканях (сетчатка, роговица, глаза, кожа), определяемых современными методами исследования во время или после воздействия ЛИ. Нормируемыми параметрами являются энергетическая экспозиция Н (Дж-м -2) и облученность Е (Вт-м -2), а также энергия W (Дж) и мощность Р (Вт).

Данные экспериментальных и клинико-физиологических исследований свидетельствуют о превалирующем значении общих неспецифических реакций организма в ответ на хроническое воздействие низкоэнергетических уровней ЛИ по сравнению с местными локальными изменениями со стороны органа зрения и кожи. При этом ЛИ видимой области спектра вызывает сдвиги в функционировании эндокринной и иммунной систем, центральной и периферической нервной систем, белкового, углеводного и липидного обменов. ЛИ с длиной волны 0,514 мкм приводит к изменениям в деятельности сим- патоадреналовых и гипофизнадпочечниковых систем. Длительное хроническое действие ЛИ длиной волны 1,06 мкм вызывает вегетососудистые нарушения. Практически все исследователи, изучавшие состояние здоровья лиц, обслуживающих лазеры, подчеркивают более высокую частоту обнаружения у них астенических и вегетативно-сосудистых расстройств. Следовательно, низкоэнергетическое

ЛИ при хроническом действии выступает как фактор риска развития патологии, что и определяет необходимость учета этого фактора в гигиенических нормативах.

Первые ПДУ ЛИ в России для отдельных длин волн были установлены в 1972 г., а в 1991 г. введены в действие «Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров» СН и П? 5804. В США существует стандарт ANSI-z.136. Разработан также стандарт Международной электротехнической комиссией (МЭК) - Публикация 825. Отличительной особенностью отечественного документа по сравнению с зарубежными является регламентация значений ПДУ с учетом не только повреждающих эффектов глаз и кожи, но и функциональных изменений в организме.

Широкий диапазон длин волн, разнообразие параметров ЛИ и вызываемых биологических эффектов затрудняет задачу обосно- вания гигиенических нормативов. К тому же экспериментальная и особенно клиническая проверки требуют длительного времени и средств. Поэтому для разрешения задач по уточнению и разработке ПДУ ЛИ используют математическое моделирование. Это позволяет существенно уменьшить объем экспериментальных исследований на лабораторных животных. При создании математических моделей учитываются характер распределения энергии и абсорбционные характеристики облучаемой ткани.

Метод математического моделирования основных физических процессов (термический и гидродинамические эффекты, лазерный пробой и др.), приводящих к деструкции тканей глазного дна при воздействии ЛИ видимого и ближнего ИК диапазонов с длительностью импульсов от 1 до 10 -12 с, был использован при определении и уточнении ПДУ ЛИ, вошедших в последнюю редакцию «Санитарных норм и правил устройства и эксплуатации лазеров» СНиП? 5804- 91, которые разработаны на основании результатов научных исследований.

Действующие правила устанавливают:

Предельно допустимые уровни (ПДУ) лазерного излучения в диапазоне длин волн 180-10 6 нм при различных условиях воздействия на человека;

Классификацию лазеров по степени опасности генерируемого ими излучения;

Требования к производственным помещениям, размещению оборудования и организации рабочих мест;

Требования к персоналу;

Контроль за состоянием производственной среды;

Требования к применению средств защиты;

Требования к медицинскому контролю.

Степень опасности ЛИ для персонала положена в основу классификации лазеров, согласно которой они подразделяются на 4 класса:

1-й - класс (безопасные) - выходное излучение не опасно для глаз;

2-й - класс (малоопасные) - представляют опасность для глаз как прямое, так и зеркально отраженное излучения;

3-й - класс (среднеопасное) - представляет опасность для глаз также и диффузно отраженное излучение на расстоянии 10 см от отражающей поверхности;

4-й - класс (высокоопасное) - представляет уже опасность и для кожи на расстоянии 10 см от диффузно отражающей поверхности.

Требования к методам, средствам измерений и контролю ЛИ. Дозиметрией ЛИ называют комплекс методов определения значений параметров лазерного излучения в заданной точке пространства с целью выявления степени опасности и вредности его для организма человека

Лазерная дозиметрия включает два основных раздела:

- расчетная, или теоретическая дозметрия, которая рассматривает методы расчета параметров ЛИ в зоне возможного нахождения операторов и приемы вычисления степени его опасности;

- экспериментальная дозиметрия, рассматривающая методы и средства непосредственного измерения параметров ЛИ в заданной точке пространства.

Средства измерений, предназначенные для дозиметрического контроля, называются лазерными дозиметрами. Дозиметрический контроль приобретает особое значение для оценки отраженных и рассеянных излучений, когда расчетные методы лазерной дозиметрии, основанные на данных выходных характеристик лазерных установок, дают весьма приближенные значения уровней ЛИ в заданной точке контроля. Использование расчетных методов диктуется отсутствием возможности провести измерение параметров ЛИ для всего разнообразия лазерной техники. Расчетный метод лазерной дозиметрии позволяет оценивать степень опасности излучения в заданной точке пространства, используя в расчетах паспортные данные. Расчетные методы удобны для случаев работы с редко повторяющимися кратковременными импульсами излучения, когда ограни-

чена возможность измерения максимального значения экспозиции. Они используются для определения лазерно-опасных зон, а также для классификации лазеров по степени опасности генерируемого ими излучения.

Методы дозиметрического контроля установлены в «Методических указаниях для органов и учреждений санитарно-эпидеми- ологических служб по проведению дозиметрического контроля и гигиенической оценке лазерного излучения» ? 5309-90, а также частично рассмотрены в «Санитарных нормах и правилах устройства и эксплуатации лазеров» СН и П? 5804-91.

В основе методов лазерной дозиметрии лежит принцип наибольшего риска, в соответствии с которым оценка степени опасности должна осуществляться для наихудших с точки зрения биологического воздействия условий облучения, т.е. измерение уровней лазерного облучения следует проводить при работе лазера в режиме максимальной отдачи мощности (энергии), определенной условиями эксплуатации. В процессе поиска и наведения измерительного прибора на объект излучения должно быть найдено такое положение, при котором регистрируются максимальные уровни ЛИ. При работе лазера в импульсно-периодическом режиме измеряют энергетические характеристики максимального импульса серии.

При гигиенической оценке лазерных установок требуется измерять не параметры излучения на выходе лазеров, а интенсивность облучения критических органов человека (глаза, кожа), влияющую на степень биологического действия. Эти измерения проводят в конкретных точках (зонах), в которых программой работы лазерной установки определено наличие обслуживающего персонала и в которых уровни отраженного или рассеянного ЛИ невозможно снизить до нуля.

Пределы измерений дозиметров определяются значениями ПДУ и техническими возможностями современной фотометрической аппаратуры. Все дозиметры должны быть аттестованы органами Госстандарта в установленном порядке. В России разработаны специальные средства измерений для дозиметрического контроля ЛИ - лазерные дозиметры. Они отличаются высокой универсальностью, заключающейся в возможности контроля как направленного, так и рассеянного непрерывного, моноимпульсного и импульсно- периодического излучений большинства применяемых на практике лазерных установок в промышленности, науке, медицине и пр.

Профилактика вредного действия лазерного излучения (ЛИ). Защиту от ЛИ осуществляют техническими, организационными и лечебнопрофилактическими методами и средствами. К методическим средствам относятся:

Выбор, планировка и внутренняя отделка помещений;

Рациональное размещение лазерных технологических установок;

Соблюдение порядка обслуживания установок;

Использование минимального уровня излучения для достижения поставленной цели;

Применение средств защиты. Организационные методы включают:

Ограничение времени воздействия излучения;

Назначение и инструктаж лиц, ответственных за организацию и проведение работ;

Ограничение допуска к проведению работ;

Организация надзора за режимом работ;

Четкая организация противоаварийных работ и регламентация порядка ведения работ в аварийных условиях;

Проведение инструктажа, наличие наглядных плакатов;

Обучение персонала.

Санитарно-гигиенические и лечебно-профилактические методы включают:

Контроль за уровнями опасных и вредных факторов на рабочих местах;

Контроль за прохождением персоналом предварительных и периодических медицинских осмотров.

Производственные помещения, в которых эксплуатируются лазеры, должны отвечать требованиям действующих санитарных норм и правил. Лазерные установки размещают таким образом, чтобы уровни излучения на рабочих местах были минимальными.

Средства защиты от ЛИ должны обеспечивать предотвращение воздействия или снижение величины излучения до уровня, не превышающего допустимый. По характеру применения средства защиты подразделяются на средства коллективной защиты (СКЗ) и средства индивидуальной защиты (СИЗ). Надежные и эффективные средства защиты способствуют повышению безопасности труда, снижают производственный травматизм и профессиональную заболеваемость.

Таблица 9.1. Защитные очки от лазерного излучения (выписка из ТУ 64-1-3470-84)

К СКЗ от ЛИ относятся: ограждения, защитные экраны, блокировки и автоматические затворы, кожухи и др.

СИЗ от лазерного излучения включают защитные очки (табл. 9.1), щитки, маски и др. Средства защиты применяются с учетом длины волны ЛИ, класса, типа, режима работы лазерной установки, характера выполняемой работы.

СКЗ должны предусматриваться на стадиях проектирования и монтажа лазеров (лазерных установок), при организации рабочих мест, при выборе эксплуатационных параметров. Выбор средств защиты должен производиться в зависимости от класса лазера (лазерной установки), интенсивности излучения в рабочей зоне, характера выполняемой работы. Показатели защитных свойств защиты не должны снижаться под воздействием других опасных

и вредных факторов (вибрации, температуры и т.д.). Конструкция средств защиты должна обеспечивать возможность смены основных элементов (светофильтров, экранов, смотровых стекол и пр.).

Средства индивидуальной защиты глаз и лица (защитные очки и щитки), снижающие интенсивность ЛИ до ПДУ, должны применять- ся только в тех случаях (пусконаладочные, ремонтные и экспериментальные работы), когда коллективные средства не обеспечивают безопасность персонала.

При работе с лазерами должны применяться только такие средства защиты, на которые имеется нормативно-техническая документация, утвержденная в установленном порядке.

Лазерное излучение как вредный фактор производственной среды

Лазерное излучение - это вынужденное (посредством лазера) испускание атомами вещества порций-квантов электромагнитного излучения. Слово «лазер» - аббревиатура, образованная из начальных букв английской фразы Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (усиление света с помощью индуцированного излучения). Следовательно, лазер (оптический квантовый генератор) - это генератор электромагнитного излучения оптического диапазона, основанный на использовании вынужденного (стимулированного) излучения.

Источник фото: shutterstock.com .

Лазерная установка включает активную (лазерную) среду с оптическим резонатором, источник энергии ее возбуждения и, как правило, систему охлаждения. За счет монохроматичности лазерного луча и его малой расходимости (высокой степени коллиминированности) создаются исключительно высокие энергетические экспозиции, позволяющие получить локальный термоэффект. Это является основанием для использования лазерных установок при обработке материалов (резание, сверление, поверхностная закалка и др.), в хирургии и т.д.

Лазерное излучение (способно распространяться на значительные расстояния и отражаться от границы раздела двух сред, что позволяет применять это свойство для целей локации, навигации, связи и т. д. Путем подбора тех или иных веществ в качестве активной среды лазер может индуцировать излучение практически на всех длинах волн, начиная с ультрафиолетовых и кончая длинноволновыми инфракрасными. Наибольшее распространение в промышленности получили лазеры, генерирующие электромагнитные излучения с длиной волны 0,33; 0,49; 0,63; 0,69; 1,06; 10,6 мкм.

БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Действие ЛИ (далее по тексту - ЛИ) на человека весьма сложно. Оно зависит от параметров ЛИ, прежде всего от длины волны, мощности (энергии) излу-чения, длительности воздействия, частоты следования импульсов, размеров облучаемой области («размерный эффект») и анатомо-физиологических осо-бенностей облучаемой ткани (глаз, кожа). Поскольку органические молеку-лы, из которых состоит биологическая ткань, имеют широкий спектр абсор-бируемых частот, то нет оснований считать, что монохроматичность ЛИ мо-жет создавать какие-либо специфические эффекты при взаимодействии с тканью.

Пространственная когерентность также не меняет существенно меха-низма повреждений излучением, так как явление теплопроводности в тканях и присущие глазу постоянные мелкие движения разрушают интерференци-онную картину уже при длительности воздействия, превышающей несколь-ко микросекунд. Таким образом, ЛИ пропускается и поглощается биотканя-ми по тем же законам, что и некогерентное, и не вызывает в тканях каких-либо специфических эффектов.

Источник публикации: shutterstock.com .

Энергия ЛИ, поглощенная тканями, преобразуется в другие виды энер-гии - тепловую, механическую, энергию фотохимических процессов, что может вызывать ряд эффектов: тепловой, ударный, светового давления и пр. ЛИ представляет опасность для органа зрения. Сетчатка глаза может быть поражена лазерами видимого (0,38 - 0,7 мкм) и ближнего инфракрасного (0,75 - 1,4 мкм) диапазонов. Лазерное ультрафиолетовое (0,18 - 0,38 мкм) и дальнее инфракрасное (более 1,4 мкм) излучения не достигают сетчатки, но могут повредить роговицу, радужку, хрусталик.

Достигая сетчатки, ЛИ фо-кусируется преломляющей системой глаза, при этом плотность мощности на сетчатке увеличивается в 1000 - 10 000 раз по сравнению с плотностью мощ-ности на роговице. Короткие импульсы (0,1 с - 10-14 с), которые генерируют лазеры, способны вызвать повреждение органа зрения за значительно более короткий промежуток времени, чем тот, который необходим для срабатыва-ния защитных физиологических механизмов (мигательный рефлекс 0,1 с).

Вторым критическим органом к действию ЛИ являются кожные покровы. Взаимодействие лазерного излучения с кожным покровом зависит от длины волны и пигментации кожи. Отражающая способность кожного покрова в видимой области спектра высокая. ЛИ дальней инфракрасной области на-чинает сильно поглощаться кожными покровами, поскольку это излучение активно поглощается водой, которая составляет 80% содержимого боль-шинства тканей, возникает опасность возникновения ожогов кожи.

Хроническое воздействие низкоэнергетического (на уровне или менее ПДУ ЛИ) рассеянного излучения может приводить к развитию неспецифических сдвигов в состоянии здоровья лиц, обслуживающих лазеры. При этом оно является своеобразным фактором риска развития невротических состоя-ний и сердечно-сосудистых расстройств. Наиболее характерными клиниче-скими синдромами, обнаруживаемыми у работающих с лазерами, являются астенический, астеновегетативный и вегетососудистая дистония.

НОРМИРОВАНИЕ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Научно обоснованы два подхода к нормированию ЛИ: первый - по повреж-дающим эффектам тканей или органов, возникающим непосредственно в месте облучения; второй - на основе выявляемых функциональных и мор-фологических изменений ряда систем и органов, не подвергающихся непо-средственному воздействию. Гигиеническое нормирование основывается на критериях биологическо-го действия, обусловленного в первую очередь областью электромагнитного спектра. В соответствии с этим диапазон ЛИ разделен на ряд областей:

В основу установления величины ПДУ положен принцип определения минимальных «пороговых» повреждений в облучаемых тканях (сетчатка, ро-говица глаза, кожа), обнаруживаемых современными методами исследова-ния во время или после воздействия ЛИ. Нормируемыми параметрами яв-ляются энергетическая экспозиция Н (Дж х (м/100)) и облученность Е (Вт x (м/100)), а также энергия W (Дж) и мощность Р (Вт).

Данные экспериментальных и клинико-физиологических исследований свидетельствуют о превалирующем значении общих неспецифических реак-ций организма в ответ на хроническое воздействие низкоэнергетических уров-ней ЛИ по сравнению с местными локальными изменениями со стороны органа зрения и кожи. При этом ЛИ видимой области спектра вызывает сдвиги в функционировании эндокринной и иммунной систем, центральной и периферической нервной системы, белкового, углеводного и липидного обменов. ЛИ с длиной волны 0,514 мкм приводит к изменениям в деятель-ности симпатоадреналовых и гипофиз-надпочечниковых систем.

Длительное хроническое действие ЛИ длиной волны 1,06 мкм вызывает вегетососудистые нарушения. Практически все исследователи, изучавшие состояние здо-ровья лиц, обслуживающих лазеры, подчеркивают более высокую частоту обнаружения у них астенических и вегетативно-сосудистых расстройств. Следовательно, низкоэнергетическое ЛИ при хроническом действии высту-пает как фактор риска развития патологии, что и определяет необходимость учета этого фактора в гигиенических нормативах.

Первые ПДУ ЛИ в России для отдельных длин волн были установлены в 1972 г., а в 1981 г. введены в действие первые санитарные нормы и прави-ла. В США существует стандарт ANSI - Z 136. Разработан также стандарт Международной электротехнической комиссии (МЭК) - публикация 825. От-личительной особенностью отечественного документа по сравнению с зарубеж-ными является регламентация значений ПДУ с учетом не только повреждаю-щих эффектов глаз и кожи, но и функциональных изменений в организме.

Широкий диапазон длин волн, разнообразие параметров ЛИ и вызывае-мых биологических эффектов затрудняют задачу обоснования гигиенических нормативов. К тому же экспериментальная и особенно клиническая провер-ка требуют длительного времени и средств. Поэтому для решения задач по уточнению и разработке ПДУ ЛИ используют математическое моделирова-ние. Это позволяет существенно уменьшить объем экспериментальных ис-следований на лабораторных животных. При создании математических мо-делей учитываются характер распределения энергии и абсорбционные ха-рактеристики облучаемой ткани.

Метод математического моделирования основных физических процессов (термический и гидродинамические эффекты, лазерный пробой и др.), приво-дящих к деструкции тканей глазного дна при воздействии ЛИ видимого и ближ-него инфракрасного диапазонов с длительностью импульсов от 1 до 10-12 с, был использован при определении и уточнении ПДУ ЛИ, вошедших в по-следнюю редакцию «Санитарных норм и правил устройства и эксплуатации лазеров» СНиП № 5804-91 (далее по тексту - Правил № 5804-91, прим. ред. ), которые разработаны на основании результатов научных исследований и учета основных положений следующих документов:

Тот факт, что эти нормы в настоящее время подлежат применению, засвидетельствован Письмом Роспотребнадзора от 16.05.2007 № 0100/4961-07-32. В нем приведен Перечень основных действующих нормативных и методических документов по гигиене труда, а также сказано следующее: в соответствии с законодательством Российской Федерации на территории Российской Федерации действуют санитарные правила, нормы и гигиенические нормативы, утвержденные, в частности, Минздравом СССР, в части, не противоречащей санитарному законодательству Российской Федерации. Указанные документы действуют впредь до отмены либо принятия новых нормативных правовых актов взамен существующих.

Правила № 5804-91 устанавливают предельно допустимые уровни (ПДУ) лазерного излучения при различных условиях воздействия на человека, классификацию лазеров по степени опасности генерируемого ими излучения, а также требования:

Следует иметь в виду, что значения ПДУ опасных и вредных производственных факторов на рабочем месте, оборудованном лазерной техникой, регулируются также ГОСТами, СНиПами, СН и иными документами, которые перечислены в Приложении 1 к Правилам № 5804-91. Однако многие из этих документов утратили силу или заменены новыми нормативами. Как уже говорилось выше, биологическое воздействие лазерного излучения на организм зависит 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. Механизм взаимодействия излучения с тканями может быть тепловым, фотохимическим, ударно-акустическим и др. Классификация лазеров по степени опасности генерируемого излучения приведена в разделе 4 Правил № 5804-91. Класс лазера определяется с учетом его мощности и ПДУ при однократном воздействии генерируемого излучения. В Правилах упоминаются четыре класса опасности генерируемого излучения (см. таблицу ниже).

Классы опасности генерируемого лазерами излучения

Классификацию лазеров осуществляет предприятие-изготовитель. Оно использует расчетный метод, основанный на анализе выходных характеристик излучения. Пример расчета приведен в разделе «Контроль уровней опасных и вредных факторов при работе с лазерами» Правил № 5804-91. В этом разделе есть специальная таблица, в которой отражена зависимость опасных и вредных факторов от класса лазера (ГОСТ 12.1.040).

ТРЕБОВАНИЯ К МЕТОДАМ, СРЕДСТВАМ ИЗМЕРЕНИЙ И КОНТРОЛЯ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Дозиметрией ЛИ называют комплекс методов определения значений пар метров лазерного излучения в заданной точке пространства с целью выявления степени опасности и вредности его для организма человека. Лазерная дозиметрия включает два раздела:

- расчетная, или теоретическая дозиметрия (рассматривает методы расчета параметров ЛИ в зоне возможного нахождения операторов и приемы вычисления степени его опасности);
- экспериментальная дозиметрия (рассматривает методы и средства непосредственного измерения параметров ЛИ в заданной точке пространства).

Средства измерений, предназначенные для дозиметрического контре называются лазерными дозиметрами. Дозиметрический контроль приобретает особое значение для оценки отраженных и рассеянных излучений, когда расчетные методы лазерной дозиметрии, основанные на данных выходных характеристик лазерных установок, дают весьма приближенные значения уровней ЛИ в заданной точке контроля.

Использование расчетных методов диктуется отсутствием возможности провести измерение параметров ЛИ для всего разнообразия лазерной техники. Расчетный метод лазерной дозимет-рии позволяет оценить степень опасности излучения в заданной точке про-странства, используя в расчетах паспортные данные. Метод удобен для работ с редко повторяющимися кратковременными импульсами излучения, когда ограничена возможность измерения максимального значения экспозиции, определения лазерно-опасных зон, классификации лазеров по степени опас-ности генерируемого ими излучения.

Методы дозиметрического контроля установлены в «Методических указа-ниях для органов и учреждений санитарно-эпидемиологических служб по проведению дозиметрического контроля и гигиенической оценки лазерного излучения» № 5309-90, а также частично рассмотрены в Правилах № 5804-91.

В основе методов лазерной дозиметрии лежит принцип наибольшего рис-ка, в соответствии с которым оценка степени опасности должна проводиться для наихудших с точки зрения биологического воздействия условий облуче-ния, т.е. измерение уровней лазерного облучения следует проводить при ра-боте лазера в режиме максимальной отдачи мощности (энергии), определен-ной условиями эксплуатации. В процессе поиска и наведения измеритель-ного прибора на объект излучения должно быть найдено такое положение, при котором регистрируются максимальные уровни ЛИ. При работе лазера в импульсно-периодическом режиме измеряют энергетические характерис-тики максимального импульса серии.

При гигиенической оценке лазерных установок требуется измерять не па-раметры излучения на выходе, а интенсивность облучения критических орга-нов человека (глаза, кожа), влияющую на степень биологического действия. Эти измерения проводят в конкретных точках (зонах), в которых программой лазерной установки определены наличие обслуживающего персонала и уров-ни отраженного или рассеянного ЛИ невозможно снизить до нуля.

Пределы измерений дозиметров определяются значениями ПДУ и техни-ческими возможностями современной фотометрической аппаратуры. В Рос-сии разработаны специальные средства измерений для дозиметрического контроля ЛИ — лазерные дозиметры. Они отличаются высокой универсаль-ностью, заключающейся в возможности контроля как направленного, так и рассеянного непрерывного, моноимпульсного и импульсно-периодического излучения большинства применяемых на практике лазерных установок.

Лазерный дозиметр ИЛД-2М (ИЛД-2) обеспечивает измерение парамет-ров лазерного излучения в спектральных диапазонах 0,49 - 1,15 и 2 - 11 мкм. ИЛД-2М позволяет измерять энергию (W) и энергетическую экспозицию (Н) от моноимпульсного и импульсно-периодического излучения, мощность (Р) и облученность (Е) от непрерывного лазерного излучения. К недостаткам при-бора ИЛД-2М следует отнести сравнительно большие габариты и массу. Для производственных исследований более пригодны портативные лазерные дозиметры ЛД-4 и «ЛАДИН», которые обеспечивают измерение отраженного и рассеянного лазерного излучения в спектральном диапазоне 0,2 - 20 мкм.

Наличие других опасных и вредных производственных факторов в значи-тельной степени определяется классом опасности лазера. Конт-роль их осуществляется в соответствии с действующими нормативно-мето-дическими документами.

ПРОФИЛАКТИКА ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ