Согласно Санитарным правилам и нормам 2.2.4.13-2-2006 «Лазерное "в излучение и гигиенические требования при эксплуатации лазерных изделий», утвержденным постановлением Главного государственного санитарного врача Республики Беларусь от 17 февраля 2006)6 г. № 16, средства защиты должны снижать уровни лазерного излучения, действующего на человека, до величин ниже предельно допустимых уровней.
Средства защиты не должны уменьшать эффективность технологического процесса и работоспособность человека. Их защитные характеристики должны оставаться неизменными в течение установленного срока эксплуатации.
Выбор средств защиты должен производиться в зависимости от класса а лазера, интенсивности излучения в рабочей зоне, характера выполняемой работы.
Показатели защитных свойств средств защиты не должны снижаться я под воздействием других вредных и опасных факторов (вибрации, [, температуры и т. д.). Конструкция средств защиты должна обеспечивать возможность смены основных элементов (светофильтров, экранов, смотровых стекол и пр.).
Согласно ГОСТ 12.4.011-89 «ССБТ. Средства защиты работающих. Общие требования и классификация» и ГОСТ 12.1.040-83 «ССБТ. Т. Лазерная безопасность. Общие положения» средства защиты от лазерного излучения подразделяются на коллективные и индивидуальные.
Средства коллективной защиты от лазерного излучения - оградительные устройства - подразделяют:
по о способу применения - на стационарные и передвижные;
по в конструкции - на откидные, раздвижные, съемные;
по с способу изготовления - на сплошные, со смотровыми стеклами, с отверстием переменного диаметра;
по с структурному признаку - на простые, составные (комбинированные);
по в виду применяемого материала - на неорганические, органические^, комбинированные;
по л принципу ослабления - на поглощающие, отражающие, комбинированные;
по с степени ослабления - на непрозрачные, частично прозрачные;
по к конструктивному исполнению - на бленды, диафрагмы, заглушки затворы, кожухи, козырьки, колпаки, крышки, камеры, кабины, а мишени, обтюраторы, перегородки, световоды, смотровые окна, ширмы, щитки, шторки, щиты, шторы, экраны.
Средствами защиты от лазерного излучения являются: предохранительные устройства;
устройства автоматического контроля и сигнализации; устройства дистанционного управления; символы органов управления.
Предохранительные устройства подразделяют по конструктивному исполнению на:
оптические устройства для визуального наблюдения и юстировки с вмонтированными светофильтрами; котировочные лазеры;
телеметрические и телевизионные системы наблюдения; индикаторные устройства.
Средства коллективной защиты должны предусматриваться на стадии проектирования и монтажа лазеров, при организации рабочих мест, при выборе эксплуатационных параметров и должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.4.011-89 «ССБТ. Средства защиты работающих. Общие требования и классификация» и ГОСТ 12.2.049-80 «Система стандартов безопасности труда. Оборудование производственное. Общие эргономические требования».
Средства индивидуальной защиты от лазерного излучения включают средства защиты глаз и лица (очки защитные, щитки защитные лицевые, защитные насадки для настройщиков резонаторов газовых лазеров), средства защиты рук, специальную одежду.
Средства индивидуальной защиты глаз и лица должны применяться в комплексе со средствами коллективной защиты при выполнении пусконаладочных, ремонтных и экспериментальных работ.
В зависимости от длины волны лазерного излучения в противолазерных очках используются оранжевые, сине-зеленые или бесцветные стекла.
Светофильтры должны обеспечивать снижение уровней облучения до нормативных требований.
При выборе средств индивидуальной защиты необходимо учитывать:
рабочую длину волны излучения; оптическую плотность светофильтра.
При настройке резонаторов газовых лазеров, работающих в видимой области спектра, для защиты глаз необходимо применять защитные насадки, которые могут использоваться самостоятельно или в сочетании с оптическими устройствами, такими как диоптрийная трубка.
Средства индивидуальной защиты должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.4.011-89 «ССБТ. Средства защиты работающих.
Общие требования и классификация» и маркироваться в соответствии с ГОСТ 12.4.115-82 «Система стандартов безопасности труда. Средства индивидуальной защиты работающих. Общие требования к маркировке».
Лазерное излучение — это электромагнитные излучения с длиной волны 0,2...1000 мкм: от 0,2 до 0,4 мкм — ультрафиолетовая область; свыше 0,4 до 0,75 мкм — видимая область; свыше 0,75 до 1 мкм — ближняя инфракрасная область; свыше 1,4 мкм — дальняя инфракрасная область.
Источниками лазерного излучения являются оптические квантовые генераторы — лазеры, которые нашли широкое применение в науке, технике, технологии (связи, локации, измерительной технике, голографии, разделении изотопов, термоядерном синтезе, сварке, резке металлов и т.п.).
Лазерное излучение характеризуется исключительно высоким уровнем концентрации энергии: плотность энергии — 1010...1012 Дж/см3; плотность мощности — 1020..1022 Вт/см3. По виду излучения оно разделяется на прямое (заключенное в ограниченном телесном угле); рассеянное (рассеянное от вещества, находящегося в составе среды, сквозь которую проходит лазерный луч); зеркально отраженное (отраженное от поверхности под углом, равным углу падения луча); на диффузно отраженное (отражается от поверхности по всевозможным направлениям).
В процессе эксплуатации лазерных установок обслуживающий персонал может подвергнуться воздействию большой группы физических и химических факторов опасного и вредного воздействия. Наиболее характерными при обслуживании лазерной установки являются следующие факторы: а) лазерное излучение (прямое, рассеянное или отраженное); б) ультрафиолетовое излучение, источником которого являются импульсивные лампы накачки или кварцевые газоразрядные трубки; в) яркость света, излучаемого импульсивными лампами или материалом мишени под воздействием лазерного излучения; г) электромагнитные излучения диапазона ВЧ и СВЧ; д) инфракрасное излучение; ж) температура поверхностей оборудования; з) электрический ток цепей управления и источника питания; и) шум и вибрации; к) разрушение систем накачки лазера в результате взрыва; л) запыленность и загазованность воздуха, происходящие в результате воздействия лазерного излучения на мишень и радиолиза воздуха (выделяются озон, окислы азота и другие газы).
Одновременность воздействия этих факторов и степень их проявления зависят от конструкции, характеристики установки и особенностей выполняемых с ее помощью технологических операций. В зависимости от потенциальной опасности обслуживания лазерных установок они подразделены на четыре класса. Чем выше класс установки, тем выше опасность воздействия излучения на персонал и тем большее число факторов опасного и вредного воздействия проявляется одновременно.
Если для 1-го класса опасности лазерной установки обычно характерна лишь опасность воздействия электрического поля, то для 2-го класса характерна еще и опасность прямого и зеркального отраженного излучения; для 3-го класса — еще и опасность диффузного отражения, ультрафиолетового и инфракрасного излучения, яркости света, высокой температуры, шума, вибраций, запыленности и загазованности воздуха рабочей зоны.
Лазерная установка 4-го класса опасности характеризуется полным наличием потенциальных опасностей, перечисленных выше.
В качестве основных критериев для нормирования лазерных излучений избрана степень изменения, происходящего под их влиянием в органах зрения и кожи человека. Безопасность при работе с лазерами оценивается вероятностью достижения того или иного патологического эффекта, определяемой:
где Рбез — вероятность безопасности работы с лазером в конкретных условиях; РПат — фактический патологический эффект, измеренный при воздействии лазерного излучения.
В настоящее время доказано, что при воздействии лазерного излучения (особенно при разовом) существует однозначная связь между количественным показателем интенсивности воздействия поля и производимым им эффектом.
В целях обеспечения безопасных условий труда персонала установлены предельно допустимые уровни (ПДУ) лазерного излучения, которые при ежедневном воздействии на человека не вызывают в процессе работы или в отдаленные сроки отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами медицинских исследований.
1 — лазер, 2 — бленда, 3 — линза, 4 — диафрагма, 5 — мишень
Биологические эффекты воздействия лазерного излучения зависят не только от энергетической экспозиции, поэтому ПДУ лазерного излучения установлены с учетом длины волны излучения, длительности импульсов, частоты их повторения, времени воздействия и площади облучаемых участков, а также от биологических и физико-химических особенностей облучаемых тканей и органов.
Контроль уровней опасных и вредных факторов при эксплуатации лазеров проводится периодически (не реже одного раза в год), при приеме новых установок, при изменении конструкции лазерной установки или средств защиты, при организации новых рабочих мест.
В зависимости от класса лазерной установки используются различные защитные средства, включающие порядок эксплуатации установки, определенные «Санитарными нормами и правилами устройства и эксплуатации лазеров».
Комплекс мер, обеспечивающих безопасность работы с лазером, включает технические, санитарно-гигиенические и организационные мероприятия и направлен на предотвращение облучения персонала уровнями, превышающими ПДУ.
Достигается это обеспечением лазеров приспособлениями, исключающими воздействие прямого и отраженного излучения (экраны); использованием средств дистанционного управления, сигнализации и автоматического отключения; созданием специальных помещений для работ с лазером, их правильной компоновкой с обеспечением необходимого свободного пространства, систем контроля уровней облучения; оборудованием рабочих мест местной вытяжной вентиляцией.
В качестве экранирующих устройств от прямого и отраженного излучения на пути луча устанавливают бленды, а возле облучаемого объекта — диафрагмы.
К обслуживанию лазеров допускаются лица не моложе 18 лет, не имеющие медицинских противопоказаний, прошедшие инструктаж и обученные безопасным методам работы (имеют соответствующую квалификационную группу по технике безопасности).
В процессе эксплуатации установок на администрацию возложены обязанности контроля за безопасным ведением работ, а также предотвращение использования запрещенных приемов работ.
К средствам индивидуальной защиты от лазерного излучения, используемым только в комплексе со средствами коллективной защиты, относятся защитные очки и маски со светофильтрами.
Их выбор в каждом конкретном случае осуществляется с учетом длины волны генерируемого излучения.
С целью обеспечения безопасности работ с лазерами при разработке проектов, планировок и размещении оборудования прежде всего должны быть предусмотрены меры по защите работающих от лазерных излучений, а также от других сопутствующих опасных и вредных производственных факторов.
Наличие того или иного неблагоприятного фактора зависит от типа и мощности лазеров, а также от условий их применения. Перечень опасных и вредных производственных факторов, которые могут присутствовать при эксплуатации лазеров I-IV классов, приведен в табл. 11.1.
Для защиты от лазерного излучения предусматриваются следующие меры.
Размещение лазерных установок разрешается только в специально оборудованных помещениях. Следует избегать размещения в одном помещении двух и более лазерных установок. В последнем случае для каждой установки отводят отдельный светонепроницаемый бокс. Двери помещений, в которых размещены лазерные установки III, IV классов, должны быть заперты на внутренние замки с блокирующими устройствами, исключающими доступ в помещения во время работы лазеров, а также иметь автоматически включающееся световое табло «Опасно, работает лазер!»
На дверях помещений, оборудовании, приборах и в других местах, где имеется лазерное излучение, должен быть знак лазерной опасности «Опасно. Лазерное излучение» по ГОСТ 12.4.026-2001.
Установку размещают таким образом, чтобы луч лазера был направлен на капитальную, неотражающую, огнестойкую стену, но не на окна, двери, некапитальные сооружения, способные пропускать излучение. Стены и потолки окрашивают матовой краской с малой отражающей способностью. Для фона мишени рекомендуется темная краска с высоким коэффициентом поглощения, а для окружающей площади – светлая. Предметы, находящиеся в помещении, за исключением специальной аппаратуры, не должны иметь зеркальных поверхностей. Если этого нельзя избежать, то такие поверхности драпируют материалом (черной байкой или другими подобными).
Следует избегать работ с лазерными установками при затемнении помещения. Естественное и искусственное освещение должно быть обильным, чтобы зрачок глаза всегда имел минимальные размеры. Никакие работы не должны производиться при недостаточном освещении.
Для предотвращения поражения прямым или зеркально отраженным лучом лазера предусматриваются ограждения, исключающие возможность выхода луча за пределы установки закрытого типа и возможность проникновения человека в зону прохождения луча; применяются блокировки или затворы для защиты глаз работающего на установке, в которой системы наблюдения совпадают с оптической системой.
Оградительные устройства – для защиты от лазерного излучения подразделяют:
По способу применения – стационарные и передвижные;
По конструкции – откидные, раздвижные, съемные;
По способу изготовления – сплошные, со смотровыми стеклами, с отверстием переменного диаметра;
По структурному признаку – простые, составные (комбинированные);
По виду применяемого материала – неорганические, органические, комбинированные;
По принципу ослабления – поглощающие, отражающие, комбинированные;
По степени ослабления – непрозрачные, частично прозрачные;
По конструктивному исполнению – бленды, диафрагмы, заглушки, затворы, кожухи, козырьки, колпаки, крышки, камеры, кабины, мишени, обтюраторы, перегородки, световоды, смотровые окна, ширмы, щитки, шторки, щиты, шторы, экраны.
При изготовлении экранирующих щитов, ширм, штор необходимо применять непрозрачные теплостойкие материалы. Если отсутствует опасность возникновения пожара от луча лазера, ограждения могут быть выполнены из плотной ткани.
Помещения, в которых при эксплуатации лазерных установок происходит образование вредных газов и аэрозолей, должны быть оборудованы общеобменной, а в необходимых случаях и местной вытяжной вентиляцией для удаления загрязненного воздуха с последующей его очисткой. В случае использования веществ I и II классов опасности должна быть предусмотрена аварийная вентиляция.
При работе лазеров на открытом месте следует обозначить зону повышенной плотности энергии излучения и оградить ее стойкими, непрозрачными экранами для исключения возможности выхода луча за пределы этой зоны. Следует избегать работы наружных установок при плохой погоде, так как туманы, снег, пыль усиливают рассеивание лучей.
Для оценки опасности действия лазерного излучения в производственных условиях следует произвести расчет лазерно опасной зоны.
Расчет границ лазерно опасной зоны
Достаточно надежным и простым методом определения границы лазерно опасной зоны может быть расчет плотности потока излучения (облученности) в различных точках пространства вокруг лазерных установок. При проведении такого расчета необходимо знать выходные характеристики лазерного излучения и коэффициент отражения (альбедо) излучения от мишени ρ. Наиболее важными характеристиками лазерного излучения, определяющими его воздействие на биологические объекты, являются: длина волны, диаметр и расходимость пучка, длительность и частота повторения импульсов, энергия (мощность) излучения. Как правило, эти параметры известны из паспортных данных лазерной установки с достаточной точностью.
При определении границ лазерно опасной зоны исходят из предположения, что воздействие на человека прямых и зеркально отраженных лучей исключено конструкцией установки.
Расчет лазерно опасной зоны начинают с определения границ зоны 1 , внутри которой источник излучения (отражающая поверхность) является для глаза протяженным, рис. 11.1.
Рис. 11.1. Схема к расчету лазерно опасной зоны:
I – граница зоны 1 ; II - граница лазерно опасной зоны; III - граница зоны, внутри которой
излучение представляет опасность для кожи; 1 – лазер; 2 - мишень
Отражающая поверхность будет протяженным источником в том случае, если она видна под углом большим или равным α min . Угол α min определяется из условия, когда поверхность с энергетической яркостью L е , равной ПДУ для диффузно отраженного излучения, создает на роговице глаза энергетическую освещенность, соответствующую ПДУ для коллимированного излучения, т.е.
, (11.6)
где Θ - угол между направлением визирования и нормалью к поверхности; - энергетическая освещенность на роговице глаза, равная ПДУ для коллимированного излучения.
Значения α min для различных длительностей экспозиций приведены в табл. 11.2.
Таблица 11.2.
Предельный угол видения протяженного источника
Угол видения отражающей поверхности α вычисляется по формуле:
, (11.7)
где S q – площадь пятна на отражающей поверхности; R – расстояние от поверхности до наблюдателя.
Подставив в формулу (11.7) выражение для α min (11.6), определим значение радиуса зоны 1 – R 1:
, (11.8)
где Е э " – энергетическая освещенность на роговице глаза, равная ПДУ для коллимированного излучения; L е ´ – энергетическая яркость поверхности, равная ПДУ для диффузионно отраженного излучения.
Граница лазерно опасной зоны определяется в каждом конкретном случае по следующей схеме:
1) рассчитывается угол видения отражающей поверхности по формуле (11.7);
2) полученное по формуле (11.7) значение угла α сравнивается с предельным углом видения протяженного источника α min , при этом могут возникнуть две ситуации:
а) угол видения отражающей поверхности меньше α min (точечный источник); в этом случае граница лазерно опасной зоны вычисляется по формуле:
(11.9)
б) угол видения отражающей поверхности больше α min (протяженный источник). В этом случае повреждение органов зрения определяется энергетической яркостью отражающей поверхности L е. Если энергетическая яркость диффузно отражающей поверхности меньше ПДУ, то источник является безопасным. Если энергетическая яркость равна ПДУ, то граница лазерно опасной зоны совпадает с границей зоны I (рис. 11.1), вычисляемой по формуле (11.8). И, наконец, если энергетическая яркость превышает ПДУ, то граница лазерно опасной зоны вычисляется по формуле (11.9).
Лазерное излучение может представлять также опасность для кожи. В этом случае опасность лазерного излучения определяется величиной облученности кожных покровов и не зависит от геометрических размеров источников излучения. Граница зоны, внутри которой необходимо использовать средства защиты кожи, вычисляется по формуле (11.9), в которую необходимо вместо ПДУ для глаз подставить значение ПДУ для кожи.
Расчет лазерно опасной зоны при длине волны излучения, находящейся вне интервала 0,4-1,4 мкм, проводится по формуле (11.9) независимо от геометрических размеров источника излучения.
Расчетный метод оценки границ лазерно опасной зоны является ориентировочным (рис. 11.1), так как он требует знаний энергетических характеристик лазерного излучения, коэффициента отражения излучения, закона отражения и не учитывает дополнительно отраженного от различных предметов (оптических элементов и т.п.) излучения. Более точным является экспериментальный метод, позволяющей по результатам измерений строить истинную картину поля излучения вокруг лазерных установок.
Меры защиты от других опасных и вредных факторов, возникающих при эксплуатации лазерных установок (см. табл. 11.1), выбирают с учетом требований, изложенных в соответствующих разделах данной книги.
Средства индивидуальной защиты
СИЗ от лазерного излучения включают в себя средства защиты глаз и лица (защитные очки, щитки, насадки), средства защиты рук, специальную одежду. При выборе СИЗ необходимо учитывать рабочую длину волны излучения и оптическую плотность светофильтра.
Оптическая плотность светофильтров, применяемых в защитных очках, щитках и насадках, должна удовлетворять требованиям:
, (11.10)
или (для диапазона 380 < λ £1400 нм)
, (11.11)
где , , , - максимальные значения энергетических параметров лазерного излучения в рабочей зоне; , , , - предельно допустимые уровни энергетических параметров при хроническом облучении.
Защитные очки предназначены для защиты глаз при определенной длине волны, что необходимо учитывать при их выборе. В качестве светофильтров рекомендуется применять стекла по ГОСТ 9411-91 «Стекло оптическое цветное. Технические условия». Отдельные марки стекол приведены в табл. 11.3.
| Длина волны, нм | Марка стекла |
| УФС1, УФС5, ПС11, БСЗ, БС12 | |
| УФС2, УФС5, УФС6, БС4 | |
| ФС1, ФС6, СЗС7, СЗС8, СЗС9 | |
| СС16, ОС5, ПС11 | |
| СС1, СС2, СС4, СС5, ЖЗС9, ЖЗС12 | |
| УФС8, ФС1, СС1, СЗС5, ОС5, ИКС1, ПС11 | |
| ФС6, СЗС15, ИКСЗ, ИКС5, ИКСУ | |
| ИКСЗ, ИКС5, ИКС7 | |
| СЗС5, СЗС16, НС14, ТСЗ | |
| ИКС1, ИКСЗ, ИКС6, ИКС7 | |
| Примечание: УФС – ультрафиолетовое стекло; ФС – фиолетовое стекло; ИКС – инфракрасное стекло; ОС – оранжевое стекло; СЗС – сине-зеленое стекло; БС – бесцветное (ультрафиолетовое) стекло; ПС – пурпурное стекло; ЖЗС – желто-зеленое стекло; СС – синее стекло; НС – нейтральное стекло; ТС – темное стекло |
В паспорте на очки должны быть указаны диапазоны длин волн, на которые рассчитаны эти очки, и оптическая плотность светофильтра.
Форма оправы защитных очков должна исключить возможность попадания излучения лазера внутрь очков через щели между оправой и лицом, а также обеспечивать широкое поле зрения. Целесообразно очки вмонтировать в маску или полумаску, защищающую лицо.
Защитные лицевые щитки применяются в тех случаях, когда лазерное излучение представляет опасность не только для глаз, но и для кожи лица.
При настройке резонаторов газовых лазеров, работающих в видимой области спектра, для защиты глаз следует применять защитные насадки (ЗН). Защитные насадки могут использоваться самостоятельно или в сочетании с оптическими устройствами, такими как диоптрийная трубка.
Одежда должна оставлять возможно меньше открытых частей тела. Она может быть обычной, предпочтительней халаты из непроницаемой ткани черного цвета. Руки защищают хлопчатобумажными перчатками.
Контроль лазерных излучений
Дозиметрический контроль лазерного излучения заключается в оценке тех характеристик лазерного излучения, которые определяют его способность вызывать биологические эффекты, и сопоставлении их с нормируемыми величинами.
Различают две формы дозиметрического контроля: предупредительный(оперативный) дозиметрический контроль и индивидуальный дозиметрический контроль.
Предупредительный дозиметрический контроль заключается в определении максимальных уровней энергетических параметров лазерного излучения в точках на границе рабочей зоны, он проводится в соответствии с регламентом, утвержденным администрацией предприятия, но не реже одного раза в год в порядке текущего санитарного надзора, а также в следующих случаях:
При приемке в эксплуатацию новых лазерных изделий II-IV классов;
При внесении изменений в конструкцию действующих лазерных изделий;
При изменении конструкции средств коллективной защиты;
При проведении экспериментальных и наладочных работ;
При аттестации рабочих мест;
При организации новых рабочих мест.
Предупредительный дозиметрический контроль проводят при работе лазера в режиме максимальной отдачи мощности (энергии), определенной в паспорте на изделие и конкретными условиями эксплуатации.
Индивидуальный дозиметрический контроль заключается в измерении уровней энергетических параметров излучения, воздействующего на глаза (кожу) конкретного работающего в течение рабочего дня, он проводится при работе на открытых лазерных установках (экспериментальных стендах), а также в тех случаях, когда не исключено случайное воздействие лазерного излучения на глаза и кожу.
Для проведения измерений применяются переносные дозиметры лазерного излучения, отвечающие требованиям ГОСТ 24469-80 «Средства измерений параметров лазерного излучения. Общие технические требования» и позволяющие определять облученность Е е и энергетическую экспозицию Н е в широком спектральном, динамическом, временном и частотном диапазонах.
При измерениях энергетических параметров лазерного излучения предел допускаемой погрешности дозиметров не должен превышать 30%.
Промышленностью выпускается ряд приборов, позволяющих измерять энергетические характеристики лазерного излучения, см. приложение 10. В зависимости от типа приемника излучения приборы подразделяются на колориметрические (цвет), пироэлектрические (появление электрических зарядов при изменении температуры), болометрические (изменение электрического сопротивления термочувствительных элементов), пондеромоторные (эффект давления света на тело) и фотоэлектрические (изменение проводимости).
Контрольные вопросы к разделу 11:
1. Что такое – лазер, и с какими его свойствами связано широкое применение в различных отраслях деятельности?
2. Как подразделяют лазеры по типу активной среды?
3. Какие параметры лазерного излучения относят к энергетическим?
4. Какие параметры лазерного излучения относят к временны́м?
5. Какие виды лазерного излучения существуют?
6. Как подразделяют лазеры по степени опасности генерируемого излучения?
7. Какие опасные и вредные факторы могут возникнуть при работе лазера?
8. Чем определяется биологическое воздействие лазерных излучений на организм человека?
9. От каких факторов зависит степень тяжести повреждения организма человека при воздействии лазерного излучения?
10. Что может случиться от попадания прямого или отраженного пучка лазерного излучения на кожные покровы или роговицу глаза человека?
11. Зависят ли предельно допустимые уровни (ПДУ) лазерного излучения от длины его волны?
12. Какие требования предъявляются к помещениям для размещения лазеров?
13. Какие требования предъявляются к освещению помещений, в которых проводятся работы с лазерами?
14. Как должен быть ориентирован лазерный луч при его использовании?
17. Какие средства индивидуальной защиты применяются при работе с лазерным излучением?
15. Какое стекло можно использовать для защитных от лазерного излучения очков?
16. В каких случаях проводится предупредительный дозиметрический контроль лазерного излучения?
17. С какой целью проводится индивидуальный дозиметрический контроль лазерного излучения?
Оглавление книги Следующая страница>>Лазером называется оптический квантовый генератор. Лазер является новейшим видом современной техники, получившим за десять лет своего существования широкое распространение. Лазер используют для сварки сложнейших приборов, выполнения точнейших измерений, обработки алмазных инструментов, уникальных гравировальных работ, выжигая на одном квадратном сантиметре до 600 линий, вместо пятидесяти штрихов при прежнем способе работ, и во многих других областях (рис. 59).
Рис. 59. Схема рубинового лазера :
1 - резонатор; 2 - кристалл рубина; 3 - лампа накачки; 4 - высоковольтный выпрямитель
Излучения лазера могут оказать на организм человека вредные воздействия, для предупреждения которых введены санитарно-гигиенические нормативы и разработаны мероприятия по защите.
Излучения лазера охватывают почти весь оптический диапазон электромагнитных волн - от ультрафиолетовой до дальней инфракрасной области спектра. Световой пучок излучения лазера очень узкий (угол расхождения меньше 1"), что позволяет получить большую плотность потока мощности на облучаемой поверхности. Плотность потока мощности, излучаемой лазером, достигает 10 11 -10 14 Вт/см 2 , тогда как испарение самых твердых материалов происходит при плотности потока мощности 10 9 Вт/см 2 . Такой мощный поток энергии, попадая на биологические ткани, может нанести им серьезные поражения. Облучение лучами лазера может нарушить деятельность центральной нервной и сердечно-сосудистой систем, повредить глаза, кожу и др. Облучение может стать причиной свертывания или распада крови, повышенной утомляемости, головной боли, расстройства сна.
В качестве внешних источников энергии в лазерах используются газоразрядные импульсные лампы, лампы непрерывного горения, СВЧ, сами по себе представляющие при эксплуатации разные виды опасности.
Характер и степень вредного действия на организм человека лучей лазера зависит от направленности луча, длины волны, мощности излучения, характера импульсов, их частоты. Энергия излучения лазера поглощается тканями организма, отчего в них возникает тепло. Способность поглощения энергии в разных тканях неодинакова. Жировые ткани энергии совершенно не поглощают. Глаза не имеют жировых прослоек, и поэтому облучение для них представляет наибольшую опасность.
Временные санитарные нормы при работе с оптическими квантовыми генераторами, утвержденные Министерством здравоохранения СССР, определили предельно допустимые уровни интенсивности облучения роговой оболочки глаза, обеспечивающие безопасность наиболее чувствительной к поражению части глаза-сетчатой оболочки. Эта предельно допустимая плотность потока мощности составляет для лазеров рубиновых 1.10 -8 -2.10 -8 Дж/см 2 , неодимовых 1.10 -7 - 2.10 -7 Дж/см 2 (оба в зависимости от импульсного режима), гелий-неонового 1.10 -6 Дж/см 2 (непрерывный режим). Средствами защиты от излучения лазеров являются оградительные устройства и знаки безопасности. Оградительные устройства и знаки запрещают нахождение людей в опасной зоне.
Помещения для установки лазеров предусматриваются отдельные, специально оборудованные. Установка размещается так, чтобы луч лазера был направлен на капитальную огнестойкую стену. Эта стена, а также и все поверхности в помещении должны иметь покрытия или окраску с малым коэффициентом отражения. Поверхности и детали оборудования не должны иметь блескости, отражающей падающие на них лучи. Освещение в помещении предусматривается с высоким уровнем освещенности, чтобы зрачок глаза имел минимальное расширение. Важное значение имеют автоматизация и дистанционное управление установкой.
Индивидуальными средствами защиты являются: защитные очки со светофильтрами, защитные щитки, халат и перчатки.
Контрольные измерения проводятся калориметрическими и фотометрическими методами с использованием соответствующей аппаратуры.
Лазеры - оптические квантовые генераторы, нашедшие широкое применеие в различных областях науки и техники (обработке металлов, микроэлектронике, биологии, метрологии, медицине, геодезии, связи, сперктроскопии, голографии, вычислительной и бытовой технике и т. д.).
Лазеры бывают импульсного и непрерывного излучения. Импульсное излучение - с длительностью не более 0,25 с, непрерывное - 0,25 с и более.
Промышленностью выпускаются твердотельные, газовые и жидкостные лазеры.
Лазерное излучение может генерироваться в диапазоне длин волн от 0,2 до 1000 мкм, который в соответствии с биологическим действием, разбивается на следующие области спектра:
Ультрафиолетовая – от 0,2 до 0,4 мкм;
- видимая – от 0,4 до 0,75 мкм;
- ближняя инфракрасная – от 0,75 до 1,4 мкм;
- дальняя инфракрасная – более 1,4 мкм.
Лазерное излучение характеризуется:
Монохроматичностью (электромагнитное излучение, обладающее малым разбросом частот, в идеале - одной длиной волны );
Высокой когерентностью прямой и отраженной волн (колебания называются когерентными, если разность их фаз остаётся постоянной во времени и при сложении колебаний определяет амплитуду суммарного колебания );
Чрезвычайно малой угловой расходимостью луча;
Интенсивностью (энергетической освещенностью) и дозой (энергетической экспозицией) излучения.
Энергетическая освещенность (интенсивность) (Вт/см ) - это плотность потока энергии излучения, падающего на малый участок поверхности.
Энергетическая экспозиция (доза) (Дж/ см ) - плотность энергии излучения, падающего на малый участок поверхности.
Биологическое воздействие лазерного излучения зависит от:
Интенсивности;
Длительности излучения;
Длины волны излучения;
Частоты следования импульсов;
Продолжительности импульса воздействия;
Площади облучаемого участка;
Биологических и физико-химических особенностей облучаемых тканей и органов.
Лазерное излучение опасно для человека. Биологические эффекты, возникающие при его воздействии на организм человека, делятся на две группы:
Первичные эффекты - органические изменения, возникающие непосредственно в облучаемых тканях;
Вторичные эффекты - неспецифические изменения, появляющиеся в организме в ответ на облучение.
Наиболее подвержен поражению лазерным излучениям глаз человека. Сфокусированный на сетчатке хрусталиком глаза лазерный луч будет иметь вид малого пятна с еще более плотной концентрацией энергии, чем падающее на глаз излучение. Поэтому попадание лазерного излучения в глаз опасно и может вызвать повреждение сетчатой и сосудистой оболочек с нарушением зрения. При малых плотностях энергии происходит кровоизлияние, а при больших - ожег, разрыв сетчатой оболочки, появление пузырьков глаза в стекловидном теле.
Лазерное излучение может вызвать также повреждение кожи и внутренних органов человека. Повреждение кожи лазерным излучением схоже с термическим ожогом. На степень повреждения влияют как входные характеристики лазеров, так и цвет, и степень пигментации кожи. Интенсивность излучения, которая вызывает повреждение кожи, намного выше интенсивности, приводящей к повреждению зрения.
По степени опасности генерируемого излучения лазеры делятся на четыре класса:
1 класс - выходное излучение не представляет опасности для глаз и кожи;
2 класс - представляет опасность для глаз прямым и зеркально отраженным излучением;
3 класс - представляет опасность для глаз прямым и зеркально отраженным излучением, диффузионным излучением на расстоянии 10 см от отражающей поверхности, а также опасность для кожи прямым и зеркально отраженным излучением;
4 класс - представляет опасность для кожи диффузно отраженным излучением на расстоянии 10 см от отражающей поверхности.
Работа лазерных установок может сопровождаться воздействием и других опасных и вредных производственных факторов (шум, вибрация, аэрозоли, газы, электромагнитные и ионизирующие излучения, высокая температура нагреваемых поверхностей и др.).
Методы защиты от лазерного излучения подразделяются на:
- организационные
(правильная организация работ, исключающая попадание людей в опасные зоны при работе на лазерных установок; ограничение времени работы);
- инженерно-технические . Для лазеров 2-3 класса необходимо ограждение рабочей зоны либо экранирование пучка излучения. Установки 3-4 класса должны обеспечиваться сигнальными устройствами. Лазеры 4 класса кроме того должны иметь дистанционным управлением и размещаться в специально отведенных помещениях. Во всех случаях луч лазера должен быть направлен на капитальную не отражающую огнестойкую стенку. Все поверхности в помещении окрашиваются в цвета с малым коэффициентом отражения. Не должно быть поверхностей (в том числе и деталей оборудования), обладающих блёсткостью, способных отражать падающие на них лучи. Освещение (общее и местное) в этих помещениях должно быть обильным, чтобы зрачок глаза всегда был максимально сужен;
- средства индивидуальной защиты (очки со светофильтрами, защитные маски, халаты, перчатки).
