Практическое занятие №3

тема

«ВЫБОР СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ ОТ ЛАЗЕРНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ»

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Лазером называют оптический квантовый генератор в соответствии с начальными буквами английского названия – Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, что означает «усиление света путем создания стимулированного излучения».

Действие лазерных излучений на биологические объекты зависит от мощности излучения и длины волны, а также от характера импульса, частоты следования импульсов, продолжительности облучения, величины облучаемой поверхности, анатомических и функциональных особенностей облучаемых тканей. Лазерные излучения могут вызывать органические изменения непосредственно в облучаемых тканях (первичные биологические эффекты) и изменения, возникающие в организме в ответ на облучение (вторичные биологические эффекты) [1…3].

В соответствии с нормативными документами по способности излучения вызывать повреждения глаз и кожи лазеры подразделяют на четыре класса:

1-й класс – выходное излучение лазеров не представляет опасности для глаз и кожи;

2-й класс – эксплуатация лазеров связана с опасностью воздействия прямого и зеркально отраженного излучения только на глаза;

3-й класс – существует опасность воздействия на глаза прямого, зеркально и диффузно отраженного излучения на расстоянии 10 см от диффузно отражающей поверхности, а также прямого и зеркально отраженного излучения на кожу;

4-й класс – существует опасность воздействия на кожу на расстоянии 10 см от диффузно отражающей поверхности.

Применение лазеров может сопровождаться действием следующих опасных и вредных производственных факторов в зависимости от класса лазера:

прямое и зеркально отраженное лазерное излучение – для лазеров 2, 3 и 4-го классов;

диффузно отраженное лазерное излучение – для лазеров 3-го и 4-го классов;

повышенная напряженность электрического поля – для лазеров 2, 3 и 4-го классов, иногда – 1-го;

повышенная запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны – для лазеров 4-го, иногда – 3-го класса;

повышенный уровень ультрафиолетовой радиации – для лазеров 4-го, иногда – 3-го класса;

повышенная яркость света – для лазеров 4-го, иногда – 3-го класса;

повышенные уровни шума и вибрации – для лазеров 4-го, иногда – 3-го класса;

повышенный уровень ионизирующих излучений – только иногда для лазеров 4-го класса в зависимости от их технической характеристики и условий эксплуатации;

повышенный уровень электромагнитных излучений в диапазонах ВЧ и СВЧ – иногда для лазеров 4-го класса;

повышенный уровень инфракрасной радиации – иногда для лазеров 3-го и 4-го классов;

повышенная температура поверхностей оборудования – иногда для лазеров 3-го и 4-го классов;

химические опасные факторы – только иногда для лазеров 3-го и 4-го классов при работе с токсичными веществами.

Различают четыре диапазона спектра излучения лазеров:

ультрафиолетовый (УФ) с длиной волны 0,2…0,4 мкм;

видимый с длиной волны 0,4…0,75 мкм;

ближний инфракрасный (ИК) с длиной волны 0,75…1,4 мкм;

дальний инфракрасный (ИК) с длиной волны 1,4…20 мкм.

Класс опасности лазера в каждом диапазоне спектра излучения определяют по индивидуальной методике.

2. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ КЛАССА ОПАСНОСТИ ЛАЗЕРА

Чтобы выбрать средство защиты от лазерного излучения, необходимо определить класс опасности лазера в соответствующем диапазоне спектра излучения.

2.1. Ультрафиолетовый диапазон спектра.

Вычисляют безразмерный параметр

(1)

где P ₀ – энергия, генерируемая лазером за рабочий день, Дж (справочная величина – задается по варианту); r – радиус пучка (источника) излучения, см (справочная величина – задается по варианту); Н ₀ – суммарная энергетическая экспозиция, Дж/см² (нормативная величина, зависящая от длины волны):

Класс опасности лазера определяют с помощью графика (рис. 1), на котором по оси абсцисс отложены значения радиуса пучка r, а на оси ординат – значения безразмерного параметра U.

2.2. Видимый диапазон спектра.

Вычисляют безразмерный параметр

(2)

где Р – энергия, генерируемая за время однократного воздействия, Дж (паспортная величина – задается по варианту); Н_k – предельно допустимый уровень (ПДУ) энергетической экспозиции кожи, Дж/см² (нормативная величина – задается по варианту); К ₁ – коэффициент, зависящий от частоты повторения импульсов и длительности серии импульсов (задается по варианту).

Рис. 1. Зависимость максима ­ льного значения параметра U от r:

1, 2 – зависимости максимального значения U от r соответственно для 1-го и 2-го классов опасности лазеров

Рис. 2. Зависимость минима­льного значения параметра Uк от r.

Затем с помощью графика (рис. 2) определяют, принадлежит или не принадлежит лазер к 4-му классу опасности.

Если лазер не принадлежит к 4-му классу опасности, то его принадлежность к последующим классам определяют с учетом первичных U _П и вторичных U _В биологических эффектов. Для этого необходимо вычислить безразмерные параметры U _П и U _В.

(3)

где Н ₁ – ПДУ энергетической экспозиции на роговице глаза в зависимости от длительности импульса и длины волны излучения, Дж/см² (нормативная величина – задается по варианту); K ₂ – поправочный коэффициент на частоту повторения импульсов и длительность воздействия серии импульсов (задается по варианту);

(4)

где n – число излучений на глаз за рабочий день; H ₂ – ПДУ энергетической экспозиции на роговице глаза за рабочий день, Дж/см² (нормативная величина, зависящая от длины волны, – задается по варианту).

Затем с помощью графиков на рис. 3 и 4 (кривые 7 и Охарактеризуют зависимость максимальных значений U _П и U _З для лазеров 1-го и 2-го классов опасности) определяют класс опасности лазера соответственно по первичным и вторичным биологическим эффектам.

2.3. Ближний инфракрасный (ИК) диапазон спектра.

Для излучения ближнего ИК-диапазона спектра класс опасности лазера определяют без учета вторичных биологических эффектов так же, как для видимого диапазона спектра, по формулам (2) и (3) и с помощью графиков на рис. 2 и 3.

2.4. Дальний инфракрасный (ИК) диапазон спектра.

В данном случае сначала вычисляют безразмерный параметр U_k по формуле (2). Затем определяют класс опасности лазера с помощью графика на рис. 1. Средства защиты выбирают с помощью табл. 1.

Рис. 3. Зависимость максима­льного значения параметра U _П от r.

Рис. 4. Зависимость максима­льного значения параметра U _B от r.