ЛАЗЕРНЕ ВИПРОМІНЮВАННЯ

Лазерна техніка з кожним роком знаходить все ширше використання. Це зумовле­но унікальними властивостями лазерного випромінювання: монохромністю (генеруван­ня хвилі лише однієї довжини хвилі), високою спрямованістю (малим кутовим розши­ренням променя навіть на значних відстанях), великою інтенсивністю (до 10¹⁴ Bm/см²). Лазерне випромінювання широко використовується в інформаційних системах, радіотех­ніці, енергетиці, зв'язку, металургії, металообробці, біології, медицині і т. п.

Джерелом лазерного випромінювання є оптичний квантовий генератор (лазер), принцип роботи якого базується на використанні вимушеного (стимульованого) елек­тромагнітного випромінювання, яке генерується робочим елементом у результаті збудження (накачування) його атомів електромагнітною енергією. Лазери відрізня­ються за наступними ознаками:

— за активним елементом, в якому енергія накачування перетворюється
у випромінювання — газові, рідинні, твердотілі, напівпровідникові;

— за методом збудження (накачування) — пропусканням постійного, імпульсного чи високочастотного струму через газ; неперервним чи імпульсним світлом; опромі­ненням іонізуючими променями;

— за довжиною світлової хвилі, що генерується — ультрафіолетові, видимого випромінювання, інфрачервоні;

— за режимом роботи — неперервний та імпульсний;

— за конструктивним виконанням — закриті та відкриті;

— за особливостями використання — стаціонарні та переносні;

— за способом відведення тепла від лазера — з природним та примусовим
охолодженням: повітряним чи водяним;

— за ступенем безпеки випромінювання, що генерується лазером — чотирьох класів (табл. 2.23).

Дія лазерного випромінювання на організм людини відзначається складним харак­тером, а біологічні ефекти, які при цьому виникають можна підрозділити на дві групи: первинні ефекти — органічні зміни, що виникають безпосередньо в опромінених тканинах; вторинні ефекти — фізіологічні зміни, що виникають в організмі, як реакція на опромінення. Вторинні ефекти проявляються у частих болях голови, швидкому втомлю­ванні, порушенні сну, підвищеній збудливості тощо. Оскільки лазерне випромінювання характеризується великою густиною енергії, то в опромінених тканинах можуть виник­нути опіки різного ступеня. Найбільш небезпечне лазерне випромінювання для очей, оскільки кришталик фокусує та концентрує його на сітківці. Залежно від інтенсивності лазерне випромінювання може викликати тимчасову чи незворотну втрату зору вна­слідок сильного опіку сітківки. При великій інтенсивності випромінювання можливе ураження не лише очей, але й шкіри, оболонок мозку, внутрішніх органів.

Таблиця 2.23 Клас лазера залежно від небезпеки вихідного випромінювання

При експлуатації лазера виникає небезпека, пов'язана не лише з дією лазерно­го випромінюваня, а й з низкою супутніх несприятливих чинників, а саме: підвище­ною запиленістю та загазованістю повітря робочої зони продуктами взаємодії лазер­ного випромінювання з матеріалом мішені та повітрям (утворюється озон, окиси азоту та ін.); ультрафіолетовим випромінюванням імпульсних ламп накачки або кварцових газорозрядних трубок у робочій зоні; світлом високої яскравості від імпульс­них ламп накачування і зони взаємодії лазерного променя з матеріалом мішені; іонізуючими випромінюваннями, які використовуються для накачування; електромагніт­ними випромінюваннями радіочастотного діапазону, які виникають при роботі гене­раторів накачування газових лазерів; підвищеною напругою в електричних колах керування та живлення лазера.

З метою забезпечення безпечних умов праці персоналу санітарними правила­ми та нормами (СанПиН № 5804-91) регламентовані гранично допустимі рівні (ГДР) лазерного випромінювання на робочих місцях, які виражені в енергетичних експози­ціях. Енергетична експозиція — це відношення енергії випромінювання, що падає на відповідну ділянку поверхні, до площі цієї ділянки. Одиницею вимірювання є Дж/см².

Енергетична експозиція нормується окремо для рогівки та сітківки ока, а також шкіри. В різних діапазонах довжин хвиль норми встановлюють ГДР лазерного випромінювання в залежності від тривалості імпульса, частоти повторення імпульсів, тривалості дії, кутового розміру променя чи діаметра плями засвітки на сітківці, фонової освітленості лиця працівника тощо. В табл. 2.24 наведені ГДР енергетичної експозиції Hуф при опроміненні імпульсним та неперервним лазерним променем з довжиною хвилі від 0,2 до 0,4 мкм (ультрафіолетова область спектра) рогівки ока чи шкіри.

Таблиця 2.24 ГДР лазерного випромінювання залежно від довжини хвилі

В залежності від класу лазерної установки використовуються ті чи інші захисні засоби та заходи, які за організаційною ознакою підрозділяються на колективні та індивідуальні. До колективних заходів та засобів лазерної безпеки належать:

— вибір лазера для технологічної операції за мінімально необхідним рівнем
випромінювання;

— розташування лазерів IV класу в ізольованих приміщеннях;

— використання дистанційного керування;

— огороджування зон можливого поширення лазерного випромінювання (пря­мого, розсіяного, відбитого);

— оброблення внутрішніх поверхонь приміщення, в якому встановлені лазерні установки матеріалами з високим коефіцієнтом поглинання;

— екранування променя лазера на всьому шляху його поширення, а також зони взаємодії променя і мішені;

— встановлення на лазерній установці блокувальних засобів та сигналізації
початку та закінчення роботи лазера;

— проведення контролю рівнів лазерного опромінення.

До засобів індивідуального захисту від лазерного випромінювання належать захисні окуляри із світлофільтрами, маски, щитки, халати, рукавички. Ix вибір здійсню­ється з урахуванням інтенсивності та довжини хвилі лазерного випромінювання.

Для вимірювання енергетичних характеристик лазерного випромінювання ви­користовується прилад типу ИЛД-2.