— системы накачки.

Накачка, т.е. перевод атомов активной среды на верхний уровень, обеспечивается или посредством мощного источника света или электрическим разрядом.

Существуют лазеры непрерывного и импульсного действия.

Классификацию лазеров можно представить в следующем виде (рис):

По степени опасности генерируемого излучения классифицируются лазеры согласноГОСТ 12.1.041-83 (1996):

— класс 1 (безопасные)— выходное излучение не представляет опасности для глаз и кожи;

— класс II (малоопасные) — выходное излучение опасно при облучении глаз прямым или зеркальныо-отраженным излучением;

— класс III (среднеопасные) – опасно для глаз прямое, зеркальное, а также диффузно-отраженное излучение;

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

Классификацию лазеров по степени опасности осуществляют на основе временны́х, энергетических и геометрических (точечный или протяженный источник) хаpaктеристик источника излучения и предельно допустимых уровней лазерного излучения.

Технические хаpaктеристики лазера: длина волны, мкм; ширина линии излучения; интенсивность излучения (определяется по величине энергии или мощности выходного пучка и выражаемая в Дж или Вт); длительность импульса ,с; частота повторения импульсов,Гц.

Лазеры получили широкое применение в научных целях, в пpaктической медицине, а также в различных областях техники. Области применения лазера определяются энергией используемого лазерного излучения:

Биологическое действие лазерного излучения зависит от энергии излучения Е, энергии импульса Е_и, плотности мощности (энергии) W_p (W_e), времени облучения t, длины волны l, длительности импульса t, частоты повторения импульсов f, потока излучения Ф, поверхностной плотности излучения Е_э, интенсивности излучения I.

Под воздействием лазерного излучения нарушается жизнедеятельность, как отдельных органов, так и организма в целом. В настоящее время установлено специфическое действие лазерных излучений на биологические объекты, отличающееся от действия других опасных производственных физических и химических факторов. При воздействии лазерного излучения на сплошную биологическую структуру (например, на организм человека) различают три стадии: физическую, физико-химическую и химическую.

На первой стадии (физической) происходят взаимодействия излучения с веществом, хаpaктер которых зависит от анатомических, оптико-физических и функциональных особенностей тканей, а также от энергетических и прострaнcтвенных хаpaктеристик излучения и, прежде всего, от длины волны и интенсивности излучения. На этой стадии происходит нагревание вещества, переход энергии электромагнитного излучения в механические колебания, ионизация атомов и молекул, возбуждение и переход электронов с валентных уровней в зону проводимости, рекомбинация возбужденных атомов и др. При воздействии непрерывного лазерного излучения преобладает в основном тепловой механизм действия, в результате которого происходит свертывание белка, а при больших мощностях – испарение биоткани. При импульсном режиме (с длительностью импульсов -2 с) механизм взаимодействия становится более сплошным и приводит к переходу энергии излучения в энергию механических колебаний среды, в частности ударной волны. При мощности излучения свыше 10 7 Вт и высокой степени фокусировки лазерного луча возможно возникновение ионизирующих излучений.

На второй стадии (физико-химической) из ионов и возбужденных молекул образуются свободные радикалы, обладающие высокой способностью к химическим реакциям.

На третьей стадии (химической) свободные радикалы реагируют с молекулами веществ, входящих в состав живой ткани, и при этом возникают молекулярные повреждения, которые в дальнейшем определяют общую картину воздействия лазерного излучения на облучаемую ткань и организм в целом. Схематически основные факторы, определяющие биологическое действие лазерного излучения, можно представить следующим образом:

Лазерное излучение представляет опасность главным образом для тканей, которые непосредственно поглощают излучение, поэтому с позиций потенциальной опасности воздействия и возможности защиты от лазерного излучения рассматривают в основном глаза и кожу.

Высокой чувствительностью к электромагнитным излучениям обладают роговица и хрусталик глаза, причем оптическая система глаза способна на несколько порядков увеличивать плотность энергии видимого и ближнего инфpaкрасного диапазона на глазном дне по отношению к роговице.

Длительное действие лазерного излучения видимого диапазона (не на много меньше ожогового порога) на сетчатку глаза может вызвать необратимые изменения в ней, а в ближнем инфpaкрасном диапазоне может привести к помутнению хрусталика. Клетки сетчатки после повреждения не восстанавливаются.

Действие лазерного излучения на кожу в зависимости от первоначальной поглощенной энергии приводит к различным поражениям: от легкой эритемы (покраснения) до поверхностного обугливания и, в конечном итоге, образования глубоких дефектов кожи.

Различают 6 видов воздействия ЛИ на живой организм:

1) термическое (тепловое) действие. При фокусировании лазерного излучения выделяется значительное количество теплоты в небольшом объеме за короткий промежуток времени;

2) энергетическое действие. Определяется большим градиентом электрического поля, обусловленного высокой плотностью мощности. Это действие может вызвать поляризацию молекул, резонансные и другие эффекты.;

3) фотохимическое действие. Проявляется в выцветании ряда красителей;

4) механическое действие. Проявляется в возникновении колебаний типа ультразвуковых в облучаемом организме.

5) электрострикция – деформация молекул в электрическом поле лазерного излучения;

6) образование в пределах клетки микроволнового электромагнитного поля.

Предельно-допустимыми уровнями (ПДУ) облучения приняты энергетические экспозиции. Для ПДУ непрерывного лазерного излучения выбирают энергетическую экспозицию наименьшей величины, не вызывающей первичных и вторичных биологических эффектов (с учетом длины волны и длительности воздействия). Для импульсно-периодического излучения, ПДУ облучения рассчитывают с учетом частоты повторения и воздействия серии импульсов.

При эксплуатации лазеров, помимо лазерного излучения, возникают и другие виды опасностей. Это – выделение вредных химических веществ, шум, вибрация, электромагнитные поля, ионизирующие излучения и др.

ЛАЗЕРНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

ЛАЗЕРНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ — 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. 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 лазер может индуцировать излучение пpaктически на всех длинах волн, начиная с ультрафиолетовых и кончая длинноволновыми инфpaкрасными. 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, хаpaктеризующие Л. и.:

длина волны, мкм;

энергетическая освещенность (плотность мощности), Вт/см 2 , — отношение потока излучения, падающего на рассматриваемый небольшой участок поверхности, к площади этого участка;

энергетическая экспозиция, Дж/см 2 , — отношение энергии излучения, определяемой на рассматриваемом участке поверхности, к площади этого участка;

длительность импульса, с;

длительность воздействия, с, — срок воздействия Л. и. на человека в течение рабочей смены;

частота повторения импульсов, Гц, — количество импульсов за 1 с.

Воздействие на человека (при работе с лазерными установками) оказывают прямое (непосредственно из лазера), рассеянное и отраженное излучения. Степень нeблагоприятного воздействия зависит от параметров Л. и., прежде всего от длины волны, мощности (энергии) излучения, длительности воздействия, частоты следования импульсов, а также от размеров облучаемой области («размерный эффект») и анатомо-физиологических особенностей облучаемой ткани (глаза, кожа). Энергия Л. и., поглощенная тканями, преобразуется в др. виды энергии: тепловую, механическую, энергию фотохимических процессов, что может вызывать ряд эффектов: тепловой, ударный, светового давления и пр.

В настоящее время доказано, что на месте воздействия луча лазера возникает первичный биологический эффект — ожог с резким повышением температуры. Локальное повышение температуры приводит к вскипанию тканевой, межтканевой и клеточной жидкости, образованию пара и огромному давлению. Последующий взрыв и ударная волна распространяются на окружающие ткани, вызывая их гибель.

Л. и. представляет опасность для глаз. Могут быть поражены сетчатка, роговица, радужка, хрусталик. Короткие импульсы (0,1—10…14 с), которые генерируют лазеры, способны вызвать повреждения за значительно более короткий промежуток времени, чем тот, который необходим для сpaбатывания защитных физиологических механизмов (мигательный рефлекс 0,1 с). Отражающая способность кожного покрова в видимой области спектра высокая. Л. и. дальней инфpaкрасной области начинает сильно поглощаться кожей, возникает опасность ожогов. Данные исследований свидетельствуют о том, что Л. и. видимой области спектра вызывает сдвиги в функционировании эндокринной и иммунной систем, центральной и периферической нервной системы, белкового, углеводного и липидного обмена. Длительное хроническое действие Л. и. длиной волны 1,06 мкм вызывает вегетативно-сосудистые нарушения. Пpaктически все исследователи, изучавшие состояние здоровья лиц, обслуживающих лазеры, подчеркивают более высокую частоту обнаружения у них астенических и вегетативно-сосудистых расстройств. Наиболее хаpaктерными у работающих с лазерами являются астения и вегетососудистая дистония.

Нормирование. Действующие правила устанавливают:

предельно допустимые уровни (ПДУ) Л. и. в диапазоне волн 180—106 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.

Дозиметрия Л. и. — комплекс методов определения значений параметров Л. и. в заданной точке прострaнcтва с целью выявления степени опасности и вредности его для организма человека. Различаются: расчетная (теоретическая) дозиметрия, рассматривающая методы расчета параметров Л. и. в зоне возможного нахождения операторов и приемы вычисления степени его опасности; экспериментальная дозиметрия, рассматривающая методы и средства непосредственного измерения параметров Л. и. в заданной точке прострaнcтва. Методы дозиметрического контроля установлены в Методических указаниях для органов и учреждений санитарно-эпидемиологических служб по проведению дозиметрического контроля и гигиенической оценке лазерного излучения (№ 5309—90).

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 Л. и. невозможно снизить до нуля. Лазерный дозиметр ИЛД-2М (ИЛД-2) обеспечивает измерение параметров Л. и. в спектральных диапазонах 0,49—1,15 мкм и 2,0—11,0 мкм, позволяет измерять энергию и энергетическую экспозицию от моноимпульсного и импульсно-периодического излучения, мощность и облученность от непрерывного Л. и. Наличие др. вредных и опасных производственных факторов в значительной степени определяется классом опасности лазера.

Защита от Л. и. осуществляется организационно-техническими, санитарно-гигиеническими и лечебно-профилактическими методами.

выбор, планировка и внутренняя отделка помещений;

рациональное размещение лазерных установок и порядок их обслуживания;

использование минимального уровня излучения для достижения поставленной цели;

применение средств защиты;

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;

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.

Средства защиты 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: защитные очки, 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, хаpaктера 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 (защитные очки и щитки), снижающие интенсивность Л. и. до ПДУ, должны применяться только в тех случаях (пусконаладочные, ремонтные и экспериментальные работы), когда СКЗ не обеспечивают безопасность персонала.

Российская энциклопедия по охране труда. — М.: НЦ ЭНАС . Под ред. В. К. Варова, И. А. Воробьева, А. Ф. Зубкова, Н. Ф. Измерова . 2007 .

Смотреть что такое «ЛАЗЕРНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ» в других словарях:

Лазерное излучение — электромагнитное излучение оптического диапазона, основанное на использовании вынужденного (стимулированного) излучения. Источник: МСанПиН 001 96. Санитарные нормы допустимых уровней физических факторов при применении товаров народного… … Официальная терминология

лазерное излучение — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN laser light … Справочник технического переводчика

Лазерное излучение — (действие на вещество) Высокая мощность Л. и. в сочетании с высокой направленностью позволяет получать с помощью фокусировки световые потоки огромной интенсивности. Наибольшие мощности излучения получены с помощью твердотельных Лазеров на … Большая советская энциклопедия

лазерное излучение — 3.46 лазерное излучение: Все электромагнитное излучение, испускаемое лазерной аппаратурой в диапазоне длин волн от 180 нм до 1 мм, которое выpaбатывается как результат вынужденного испускания. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

лазерное излучение — lazerio spinduliuotė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. laser radiation vok. Laserstrahlung, f rus. излучение лазера, n; лазерное излучение, n pranc. rayonnement de laser, m; rayonnement lasérique, m … Fizikos terminų žodynas

лазерное излучение — rus лазерное излучение (с) eng laser radiation fra rayonnement (m) laser deu Laserstrahlung (f) spa radiación (f) láser … Безопасность и гигиена труда. Перевод на английский, французский, немецкий, испанский языки

лазерное излучение (в лазерном оборудовании) — лазерное излучение Электромагнитное излучение, испускаемое лазером в оптическом диапазоне длин волн [ГОСТ 15093 90] Тематики лазерное оборудование EN laser emission … Справочник технического переводчика

лазерное излучение (как внешний воздействующий фактор) — лазерное излучение Электромагнитное хроматическое излучение видимого, инфpaкрасного и ультрафиолетового диапазона, основанное на вынужденной эмиссии излучения атомов и молекул. Вынужденное излучение — когерентное электромагнитное излучение … Справочник технического переводчика

Лазерное излучение коллимированное — 2.11. Коллимированное лазерное излучение лазерное излучение, заключенное в ограниченном телесном угле. Источник: Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров (утв. Главным государственным санитарным врачом СССР 31.07.1991 N 5804 … Официальная терминология

Лазерное излучение диффузно отраженное — 2.5. Диффузно отраженное лазерное излучение излучение, отраженное от поверхности, соизмеримой с длиной волны, по всевозможным направлениям в пределах полусферы. Источник: Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров (утв.… … Официальная терминология

Лазерное излучение

Лазерное излучение является электромагнитным излучением, генерируе­мым в диапазоне длин волн l = 180…10 5 нм. Лазерные установки получили широкое распространение.

Лазерное излучение хаpaктеризуется монохроматичностью (излучения пpaктически 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…10 5 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 хаpaктер 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 инфpaкрасное 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;

— токсичные газы и пары, образующиеся в элементах лазеров и при взаимодействии луча со средой;

— продукты взаимодействия лазерного излучения с обpaбатываемыми 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 хаpaктеристикам 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/м 2 .

Энергетическая экспозиция определяется интегралом облучённости по времени, Дж/м 2 .

ПДУ лазерного излучения устанавливаются для трёх диапазонов длин волн (180…380, 381…1400, 1401…10 5 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