Токи высоких (ВЧ) и сверхвысоких (СВЧ) частот.

Кроме рассмотренного нами тока промышленной частоты (50 Гц), сегодня все большее распространение как в радиосвязи, так и в энергетике получили токи высокой (от 30 КГц до ЗО0 МГц) и сверхвысокой (от 300 МГц до 300 ГГц) частоты. Указанные диапазоны расположены между участками длинных радиоволн и инфракрасных тепловых излучений. Они применяются в телевизорах, радиоприемниках, видеомагнитофонах, МКВ-печах и др. В крупных городах увеличивается число передатчиков на башнях телецентров, находящихся в черте жилых застроек. Их размещение весьма привлекательно из-за большой высоты башни, но в то же время это существенно осложняет обстановку в прилегающих жилых районах. В последнее время широкое распространение получили такие источники ЭМП, как видиодисплейные терминалы и радиотелефоны, системы мобильной связи. Т.е., ЭМП различных частот и интенсивности окружают человека дома, на улице, на работе, в саду и даже в лесу, вблизи линий электропередач. Мы просто купаемся в излучениях. Но их применение в различных частотных диапазонах приводит к тому, что при определенных условиях они оказывают неблагоприятное воздействие на здоровье человека. Интенсивность этого воздействия зависит от мощности источника тока, режима и продолжительности его действия, конструктивных особенностей излучающих устройств, технического состояния аппаратуры, а также от расположения рабочего места в эффективности защитных мероприятий.

Составляющими токов ВЧ и СВЧ являются электрическое (ЭП), магнитное (МП) и электромагнитное (ЭМП) поля. Их воздействие может носить изолированный (от одного источника), сочетанный (от двух и более источников одного диапазона), смешанный (от двух и более различных источников) и комбинированный (в случае одновременного воздействия различных неблагоприятных факторов) характер. Воздействие бывает постоянное и прерывистое (облучение от устройств с перемещающейся диаграм­мой излучения - вращающиеся и сканирующие антенны РЛС).

Известно, что эффект воздействия СВЧ ЭМ поля на биологические объекты в известной степени определяется количеством проникающей в них и поглощаемой ими электромагнитной энергии. При соответствующем регулировании выходной мощности генератора сверхвысоких частот и продолжительности облучения различные ткани, содержащие кровеносные сосуды, могут быть нагреты практически до любой температуры. Температура тканей, начинает повышаться сразу же после подвода к ней СВЧ-энергии. Этот рост температуры продолжается в течение 15-20 мин и может на 1-2 °С повысить температуру ткани по сравнению со средней температурой тела, после чего температура начинает падать. Падение температуры в облучаемом участке происходит в результате резкого увеличения в нем потока крови, что приводит к соответствующему отводу теплоты.

Отсутствие кровеносных сосудов в некоторых частях тела делает их особенно уязвимыми к облучению сверхвысокими частотами. В этом случае теплота может поглощаться только окружающими сосудистыми тканями, к которым она может поступать только путем теплопроводности. Это в частности справедливо для тканей глаза и таких внутренних органов, как желчный пузырь, мочевой пузырь и желудочно-кишечный тракт. Малое количество кровеносных сосудов в этих тканях затрудняет процесс авторегулирования температуры. Кроме того, отражения от граничных поверхностей полостей тела и областей расположения костного мозга при определенных условиях приводит в образованию стоячих волн. Чрезмерное возрастание температуры в отдельных участках действия стоячих волн может вызвать повреждение ткани. Отражения такого рода вызываются также металлическими предметами, расположенными внутри или на поверхности тела.

При интенсивном облучении этих тканей СВЧ-полем наблюдается их перегрев, приводящий к необратимым изменениям. В то же время СВЧ-поля малой мощности благотворно воздействуют на организм человека, что используется в медицинской практике.

Головной и спинной мозг чувствительны к изменениям давления, и поэтому повышение температуры в результате облучения головы может иметь серьезные последствия. Кости черепной коробки вызывают сильные отражения, из-за чего оценить поглощенную энергию очень трудно. Повышение температуры мозга происходит наиболее быстро, когда голова облучается сверху или когда облучается грудная клетка, так как нагретая кровь из грудной клетки непосредственно направляется к мозгу. Облучение головы вызывает состояние сонливости с последующим переходом к бессознательному состоянию. При длительном облучении появляются судороги, переходящие затем в паралич. При облучении головы неизбежно наступает смерть, если температура мозга повышается на 6 °С.

Длина волны этого диапазона намного больше размеров тела человека. Максимальные токи возникают в теле, когда его большая ось расположена параллельно силовым линиям ЭМП. Общим в характере биологического воздействия названных полей токов ВЧ и СВЧ большой интенсивности является тепловой эффект, который может выражаться в интегральном повышении температуры тела или в избирательном нагреве отдельных тканей или органов, причем органы и ткани, недостаточно хорошо снабженные кровеносными сосудами (хрусталик глаза, желчный пузырь, мочевой пузырь), наиболее чувствительны к такому локальному перегреву. Глаз - это один из наиболее чувствительных к облучению энергией СВЧ органов, потому что он имеет слабую терморегуляционную систему, и выделяющаяся теплота не может отводиться достаточно быстро. После 10 мин облучения мощностью 100 Вт на частоте 2450 МГц возможно развитие катаракты (помутнения хрусталика глаза), в результате чего белок хрусталика коагулирует и образует видимые белые вкрапления. На этой частоте наибольшая температура возникает около задней поверхности хрусталика, который состоит из протеина, легко повреждаемого при нагревании.

Чувствительными к воздействию волн радиочастот являются центральная нервная система (ЦНС) и сердечно-сосудистая система (ССС). Нарушения в деятельности ЦНС сражаются в первую очередь в учащении ритма работы сердца, а в более тяжелой форме - в нарушении функций головного мозга. Под воздействием СВЧ-излучения возникают нарушения восприятия реальности, усталость, тошнота, головная боль.

Особенно чувствительны к подобному облучению мужские половые органы. Для них безопасная плотность облучения не превышает 5 мВт/ см². При превышении интенсивности может наступить временное или даже полное бесплодие. А генетики считают, что даже меньшие плотности облучения могут вызвать мутации генов, которые остаются скрытыми в течение нескольких поколений.

При выраженных формах заболевания появляется лейкопения (уменьшение лейкоцитов в крови), лимфопения (уменьшение лимфоцитов) и тромбоцитопения. Возможны изменения в костном мозге, нарушения в эндокринной системе (гиперфункция щитовидной железы - зобная болезнь, пучеглазие), нарушение функций соловых желез. В результате сильного облучения токами СВЧ может наступить удушье. Особо следует заострить внимание на механизме действия токов СВЧ сантиметрового диапазона. Аппаратура этого диапазона находит сейчас все более широкое применение. На более высоких частотах длина волны становится соизмерима с размерами тела человека и его отдельных органов. В тканях начинают преобладать диэлектрические потери, в электролитах (кровь и лимфа) наводятся ионные вихревые токи. Энергия ЭМП поглощается в организме, превращаясь в тепловую. Нарушаются обменные процессы в клетках. Особенно сильно страдают органы со слабо выраженным механизмом терморегуляции: мозг, глаза, желчный и мочевой пузырь, нервная система. Наблюдаются трофические изменения в организме, старение и шелушение кожи, ломкость ногтей, выпадение волос.

Проникновение токов СВЧ в жировую ткань в 4 раза глубже, чем в мышечную. Причем максимальное проникновение тока СВЧ с λ = 20-40 см. Под влиянием теплового облучения в организме происходят биохимические сдвиги - уменьшается кислородная насыщенность крови, повышается венозное давление, замедляется кровоток и, как следствие, наступает нарушение сердечно-сосудистой деятельности и нервной системы. Даже локальное облучение токами СВЧ вызывает общую реакцию организма. Помимо непосредственного воздействия на работника лучистый поток теплоты нагревает пол, стены, оборудование, что приводит к повышению температуры воздуха в помещении, ухудшению условий труда. В целях предупреждения вредного влияния токов и их полей проводится контроль их уровней.

Мы знаем, что интенсивность излучения максимальна вблизи излучающих систем (антенны, открытые контуры волноводов и р.). Но излучение возможно и в других местах. Это и утечки в токах генераторов, неплотности в сочленениях тракта передачи волн, катодные выводы магнетронов и др. Излучения в этих случаях возможны в рабочих помещениях. При этом необходимо учитывать, что контролируемые параметры излучений неодинаковы во всех случаях и во многом зависят от электромагнитной обстановки (особенностей ЭМП). Так, в ближней зоне излучения (зоне индукции), которая простирается на 1/6 длины волны, энергия поля представляет собой некоторый запас реактивной мощности, т.к. МП еще не сформировалась и его интенсивность оценивается в основном по электрической составляющей.

Промежуточная зона (зона интерференции) от 1/6 до 6 длин волны характеризуете наличием сформированного ЭМП, распространяющегося в виде бегущей волны. Таким образом, в зависимости от места нахождения работающего относительно источника излучения он может подвергаться воздействию электрической или магнитной составляющей поля или их сочетанию, а в случае пребывания в волновой зоне воздействию сформировавшейся электромагнитной волны.

Воздействие ЭМП СВЧ не ограничивается биологическими объектами. В жизнь современного человека прямо-таки врываются электронные новшества и давно проверенные и привычные компоненты различной сложности. Даже в обычном автомобиле насчитываются десятки радиоэлектронных устройств. В самолетах их счет переходит на сотни – датчики, полетные и навигационные компьютеры, системы автопилотирования и контроля связи, приводов и т.д. Одновременно происходит развитие наземных и воздушных систем, принцип действия которых основан на излучении ЭМП большой мощности и частоты. Это станции дальней космической связи и телеметрии, обладающие мощностью дл сотен киловатт, станции дальнего радиолокационного обнаружения. Так, например, импульсный радар ДРЛС обладает пиковой мощностью до 700 мегаватт, что уже на значительной дальности (порядка 5-10 км) представляет опасность не только для радиолокационного оборудования, но и для людей, находящихся вне укрытия.

Одним из источников ЭМП, переходящего в ЭМИ, являются перспективные космические электростанции, представляющие собой геостанционарные спутники, собирающие энергию солнца, преобразующие ее в электрическую и передающие ее в виде СВЧ-излучения на землю в специальные приемники, Попадающие в зоны подобного излучения средства радиоэлектроники подвергаются опасности необратимых повреждений.

Для чего необходимо знать эти детали? Дело том, что контроль уровней ЭП осуществляется по значению напряженности ЭП выражаемой в В/м (кВ/м). Контроль уровней МП - по значению напряженности МП, выражаемой в А/м (кА/м), или магнитной индукции, выражаемой в Тл (мТл, мкТл). Соотношение между значениями напряженности МП и индукции 1мТл = 800 А/м. Энергетическим показателем для волновой зоны являет» плотность потока энергии, т.е. энергия, проходящая через 1 cм² поверхности, перпендикулярной к направлению распространения ЭМ волны за I с. За единицу ППЭ принят Вт/см² (мВт/см² или мкВт/см²) в сек. Так, при воздействии ЭП с ППЭ=0,1 Вт/см² в с. на рабочем месте может находиться весь рабочий персонал. При ППЭ от 1 до 10 Вт/см² - не более 20 мин при условии пользования защитными очками. Предельно допустимая интенсивность постоянного облучения по функциональным изменениям - 0,01 мВт/см². При наличии на рабочем месте рентгеновского излучения или высокой температуры воздуха в помещении допустимое ППЭ или вpeмя нахождения на рабочем месте уменьшается на порядок.

 

Таблица 4

Предельно допустимые уровни ЭМП

При круглосуточном непрерывном облучении

Метрическое подразделение диапазона	Частоты	Длины волн	Предельно допустимый уровень
Километровые волны,низкие частоты	30-330 КГц	10-1 км	25 Вт/м
Гектометровые волны,средние частоты	0,3-3 МГц	1-0,1 км	15 Вт/м
Декаметровые волны,высокие частоты	3-30 МГц	100-10 м	10 Вт/м
Метровые волны, очень высокие частоты	30-300 МГц	10-1 м	3 Вт/м
Дециметровые волны, ультравысокие частоты	300-3000 МГц	1-0,1 м	мкВт/ см^2
Сантиметровые волны, сверхвысокие частоты	3-30 ГГц	10-1 см	10 мкВт/см^2

 

Необходимо иметь в виду, что гигиенические нормативы разработаны не для всех частот, а лишь для 50 Гц, 1-12 кГц и 0,06- 300 мГц. Для ЭП ряда частот менее 50 Гц отсутствуют средства измерений. Нет средств измерений для ряда режимов импульсных воздействий. И то же самое можно сказать об измерении энергии МП. Отсутствуют методы и средства измерений МП с частот' более 30 мГц, а также импульсных МП. А ведь повышение напряженности тока частот более 30 мГц наиболее опасно и ограничивает время пребывания на рабочем месте. Ряд тесламетров переменного тока пригодны для измерения ЭП и МП лишь на строго определенных частотах. Проверка их пригодности осуществляется созданием образцовых полей и сравнение с показателями образцовых установок. Но и они разработаны не для всех частот. Одним из универсальных измерительных средств является высокочувствительный прибор «Локсан», работающий от батареек. О наличии электромагнитного поля с энергией, превышающей допустимую, он предупреждает сигналом.

Защита от воздействия ВЧ и СВЧ

Для предупреждения вредного воздействия ЭМП ВЧ и СВЧ на объектах (промышленных предприятиях), лабо­раториях, радиостанциях и т.п. предусматриваются сле­дующие мероприятия:

►санитарными правилами устанавливается порядок раз­мещения оборудования в помещениях и порядок досту­па персонала в эти помещения. Запрещается пребыва­ние лиц, не связанных с обслуживанием в залах пере­датчиков, на антенных полях и других местах, где дей­ствуют источники ВЧ и СВЧ-излучений;

►при размещении ВЧ и СВЧ-установок в отдельных по­мещениях запрещается проведение в них работ, не свя­занных с обслуживанием установок;

►для снижения напряженности ЭМП применяется экра­нирование источников излучения, смотровых окон, фи­деров, катушек индуктивности и конденсаторов. Пре­дусматривается дистанционное управление и контроль установок в экранированных помещениях;

►один раз в год производятся измерения напряженности ЭП в зоне обслуживания установок, а также в прилега­ющих служебных помещениях на максимально исполь­зуемых установками мощностях. Аналогичные измере­ния проводятся после ремонтных работ и при вводе в действие новых установок. Результаты измерений зано­сятся в специальный журнал.

Неплохим защитным средством от вредного воздействия ВЧ и СВЧ-излучений является нейтрализатор «Гамма-7Н», обеспечивающий защиту от излучений и нейтрализацию искусственных геопатогенных зон на производстве и в быту. Это широкополосный автопреобразователь слабых физических полей, работающий от энергии окружающей среды. Рассеивает, размельчает электромагнитное излучение, в т.ч. рентгеновское, ультрафиолетовое. Ослабление физической компоненты исходного излучения в 30 раз (эталонного излучения кварца в 60 раз), а по импульсным модулированным сигналам – в 3,5 раза.

Пострадавшему от поражения токами СВЧ необходимо сделать искусственное дыхание, обеспечить быстрое охлаждение тела и кислородное питание. Следует подчеркнуть, что у человека отсутствуют органы чувств, которые бы своевременно предупреждали об опасности облучения. Из-за большой глубины проникновения ЭМИ нельзя полагаться на обманчивые тепловые ощущения кожи.

 

Как и при работе с любыми видами излучений, работающий с токами ВЧ и СВЧ должен периодически проходить медосмотр. Причем этот медосмотр, вследствие специфики работы с этими излучениями, должен быть комплексным - терапевт, невропато­лог, окулист. Необходимо также помнить, что при допуске к работе с аппаратурой СВЧ имеется ряд медицинских противопо­казаний.

Рекомендации при работе с ВЧ и СВЧ:

экранирование источников излучения, рациональное разме­щение передатчиков, отдельных ВЧ и СВЧ блоков, дистанционное управление передатчиками.

на участке изготовления аппаратуры необходимо применять поглотители мощности, имитаторы цепи, волноводные осветите­ли, ослабители, экранизацию рабочих мест, использовать СИЗ (защитные очки типа ОРЗ-5).

при работе нескольких генераторов в одном помещении следует принять меры, исключающие превышение предельно до­пустимых уровней облучения за счет суммирования энергии из­лучения.

 

Лазерное излучение

Лазерное излучение (ЛИ) – излучение огромной интенсивности оптического квантового генератора связано с широким распространением высокоэнергетических процессов. Благодаря уникальным свойствам излучения лазеры нашли широкое применение в науке и технике (машиностроение, авиация и космонавтика, судостроение, геодезия, строительство, измерительная техника, галография, исследование структуры вещества, вычислительная техника, микроэлектроника, создание различных оптических эффектов в театрально-зрелищных мероприятиях, разделение изотопов и т.д.). Лазеры позволяют быстро и надежно контролировать загрязненность атмосферы и водной поверхности, определять внутренние дефекты в различных механизмах. Исключительно большое применение лазеры нашли в медицине, в том числе для диагностики и лечении различных заболеваний. Такое широкое их применение возможно благодаря та­ким уникальным свойствам, как монохроматичность и высокая плотность излучаемых колебаний, а также благо­даря возможности формирования узких пучков излучения с высокой концентрацией в них электромагнитной энер­гии. Излучение может охватить весь оптический диапазон электромагнитной энергии. Это дает возможность концентрировать световую энергию в пространстве. Лазеры, генерирующие непрерывное излучение, позволяют давать непрерывное излучение, позволяют создавать интенсивность порядка 10 ¹⁰ Вт/см ² , что достаточно для плавления и испарения любого материала. При генерации коротких импульсов интенсивность излучения достигает 10 ¹⁵ Вт/см² и больше, что открывает возможность создания управляемого термоядерного синтеза.

Различают следующие режимы генерации ЛИ:

импульсный;

импульсно-периодический;

непрерывный.

Диапазон длин волн, излучаемых лазером, охватывает видимый спектр и распространяется на инфракрасную и ультрафиолетовую области. Чаще всего используются ла­зеры с длиной волн 0,49-0,51; 0,53-0,63; 0,694, 1,06 и 10,6 мкм. Видимая область лежит в пределах 0,4-0,86 мкм.

Параметрами воздействия ЛИ являются:

энергия одного импульса в Дж;

мощность непрерывного излучения в Вт;

расстояние до границы рабочей зоны (ГРЗ) в см.

По санитарным нормам источники излучения оптиче­ского диапазона в зависимости от спектрального состава излучения делятся на четыре диапазона.

Класс 1 (безопасное) – выходное излучение вредно, но не опасно для глаз.

Класс 2 (молоопасное) – опасно для глаз прямое или зеркально отраженное излучение.

Класс 3 (среднеопасное) – опасно для глаз прямое, зеркально или диффузно отраженное излучение на расстоянии 10 см от отражающей поверхности и (или) для кожи прямое или зеркально отраженное излучение.

Класс 4 (высокоопасное) – опасно для кожи диффузно отраженное излучение на расстоянии 10 см от отражающей поверхности. Это источники ЭМИ в диапазоне волн от 0,2 дм до 1000 мкм.

В качестве ведущих критериев по оценке степени опасности генерирующего ЛИ приняты величина мощности (энергии), длина волны, длительность импульса и экспозиция излучения.

Предельно допустимые уровни, требования к устройству, размещению и безопасной эксплуатации лазеров регламентированы «Санитарными нормами и правилами устройства и эксплуатации лазеров № 2392-81», которые позволяют разрабатывать мероприятия по обеспечению безопасных условий труда при работе с лазерами. Санитарные нормы и правила позволяют определить величины ПДУ для каждого режима работы, участка оптического диапазона по специальным формулам и таблицам. Нормируется энергетическая экспозиция облучаемых тканей. Для лазерного излучения видимой области спектра для глаз учитывается также и угловой размер источника излучения.

Предельно допустимые уровни облучения дифференцированы с учетом режима работы лазеров - непрерывный режим, моноимпульсный, импульсно-периодический.

В зависимости от специфики технологического процесса работа с лазерным оборудованием может сопровождаться воздействием на персонал главным образом отраженного и рассеянного излучения. Энергия излучения лазеров в биологических объектах (ткань, орган) может претерпевать различные превращения и вызывать органические изменения в облучаемых тканях (первичные эффекты) и неспецифические изменения функционального характера (вторичные эффекты), возникающие в организме в ответ на облучение.

Воздействие ЛИ на организм носит сложный характер и обусловлено как непосредственным воздействием ЛИ на облучаемые ткани, так и вторичными явлениями, выра­жающимися в различных изменениях, возникающих в организме. В оценку эффективности этих излучений поло­жено их взаимодействие с тканями организма человека, в частности, с роговицей глаза и кожей. Биологическое воз­действие ЛИ бывает термическим (ожог) — быстрый на­грев и мгновенное 'закипание жидкости, приводящее к ме­ханическому повреждению, и нетермическим, возникаю­щим в результате избирательного поглощения тканями ЭМ энергии. Первичный эффект проявляется в виде орга­нических изменений в облучаемых тканях (глаз, кожи). Сфокусированный на сетчатке хрусталиком глаза лазер­ный луч будет иметь вид малого пятна с еще более плот­ной концентрацией энергии, чем попадающее в глаз излу­чение. Энергия лазера адсорбируется пигментным эпите­лием и в течение очень короткого времени повышает в нем температуру до высоких уровней, вызывая термкоогуляцию прилегающих тканей – хореолетинальный ожог. Наибольшая проницаемость глаза, доходящая до 100%, лежит в области 0,5-0,9мкм. Влияние излучения лазера на орган зрения (от небольших функциональных нарушений до полной потери зрения) зависит в основном от длины волны и локализации воздействия. Длительное облучение глаз в диапазоне близкого инфракрасного излучения может привести к помутнению хрусталика. Воздействие на глаз сверхпороговых интенсивностей излучения вызывает тепловой ожог глазного дна с необратимыми повреждениями сетчатки глаза. Облучение глаз сопровождается развитием дистрофических изменений в коре головного мозга.

Импульсное ЛИ представляет большую опасность, чем непрерывное, так как в этом случае повреждение глазного дна вызывается комбинированным действием – термическим и механическим.

При применении лазеров большой мощности и расширении их практического использования возросла опасность случайного повреждения не только органа зрения, но и кожных покровов и даже внутренних органов с дальнейшими изменениями в центральной нервной и эндокринной системах. Под воздействием непрерывного ЛИ происходит коогуляция (свертывание) белка, а при больших мощностях – испарение биоткани. При мощности излучения в импульсе свыше 10⁷ Вт и высокой степени фокусирования лазерного луча возможно образование ионизирующего излучения.

Воздействие на кожу. Интенсивное лазерное облучение кожи может вызвать в ней различные повреждения от легких функциональных изменений, сопровождающихся покраснением (эритема) до тяжелых патологических, включая омертвление (некроз). Наибольшее биологическое воздействие оказывает ЛИ с длинами волн 0,28…0,32 мкм. Оно наиболее глубоко проникает в кожу и обладает выраженным канцерогенным действием.

Степень воздействия определяется интенсивностью ЛИ, степенью пигментации кожи и состоянием кровообращения. Темная кожа, особенно при наличии родимых пятен, поглощает большую часть энергии по сравнению со светлой, а при белой энергия излучения проникает под кожу и повреждает расположенные под ней сосуды и нервные окончания.

При большой интенсивности облучения возможны повреждения не только глаз и кожи, но и внутренних органов и тканей. Они имеют характер отеков, кровоизлияний, омертвления тканей. Одним из наиболее уязвимых внутренних органов для воздействия ЛИ является печень.

ЛИ благодаря высокой интенсивности (I = 109 Вт/см²) также может воздействовать на элементы радиоэлектронной аппаратуры, вызывая, в частности, значительный нагрев поверхности облучаемых полупроводников. Если плотность потока тока энергии лазерного импульса превышает определенный порог (W_пл). поверхностный слой полупроводникового элемента испытывает фазовый переход плавления. При этом имеет место диффузия материала (примесей) и поверхности полупроводника в расплавленный слой, а также нарушение стехнометрического состава этого соя за счет испарения одной наименее устойчивой к нагреву компоненты в полупроводниках сложного состава.

В условиях допороговых энергий лазерного импульса (W ≤ W_пл) возникают точечные дефекты (электронное возбуждение, деформация и тепло). Тепловыделение при лазерном воздействии вызывает термализацию неравновестных носителей и решетки кристалла, а вместе с электронным возбуждением – деформацию поверхностного слоя за счет увеличения или уменьшения межатомного расстояния в молекулах кристаллов.

Ударный эффект

Кроме термического эффекта при действии лазерного излучения на ткани организма имеет место ударный эффект. При облучении поверхности кожи происходит испарение частиц, вследствие чего поверхности передаётся импульс, направленный в противоположном направлении, т.е. по ходу лазерного излучения. Одновременно с этим в облучаемой зоне образуется тепловое объёмное расширение. Из-за быстроты протекания процесса тепло не успевает передаться от более нагретых участков к менее нагретым. В результате начинает распространяться механическая волна вглубь ткани. Каждая молекула ткани организма обладает строго определённым запасом энергии, которому соответствует определенная структура энергетических уровней. При изменении структуры электронных уровней начинаются пространственные изменения в расположении молекул различных соединений. Поглощение клеткой лазерного излучения приводит к образованию паров внутри клеток и их гибели. Тепловое расширение клеток порождает гораздо большее давление, чем давление, образующееся при испарении частиц с поверхности. Повышение давления распространяется со сверхзвуковой скоростью (по характеру напоминает ударную волну) и только по мере проникновения вглубь ткани замедляется.

Таким образом при лазерном облучении разрушению могут подвергаться не только покровные ткани, но и внутренние органы без видимых наружных поражений.

В результате воздействия лазерного излучения на вещество возникают дополнительные колебания молекул с частотой 2-10⁴-10¹³ Гц. Они также являются причиной повреждения облучаемых участков тканей. Белки, находящиеся во всех клетках живого организма, являются основным классом соединений, который определяет понятие «жизнь». Попадание лазерного излучения на ткань приводит к свёртыванию белков и образованию периодически повторяющихся зон уплотнённого вещества - коогулята или свернувшегося белка. Возникают колебания коогулята. Они приводят к образованию стоячей волны (наложение основной и отражённой волн) на различных по плотности веществ. В результате погибает большое количество клеток.

 

Кроме того, при действии ЛИ могут возникать сопутствующие опасные факторы:

сохранение электрического заряда после разряда конденсатора в накопительных батареях, системах управления и других узлах;

акустический шум до 120 ДБ на частоте 1000-250 Гц, возникающий в момент настройки лазера и в процессе взаимодействия ЛИ с мишенью. При работе мощных твердотельных лазеров импульсного действия дополнительным источником шума является блок накачки. Наиболее характерным типом интенсивного шума лазерных установок является импульсный шум. Вся энергия импульса беспрепятственно проходит во внутреннее ухо, обладая значительной интенсивностью, вызывая серьезные изменения в чувствительных клетках;

вредные химические примеси в воздухе рабочих помещений, образующиеся при разряде импульсных ламп накачки (озон, окислы азота), при действии его излучения на обрабатываемые материалы и в результате испарения материала мишени (оксид углерода, свинец, ртуть и др.). В жидкостных лазерах активная среда представляет собой раствор красителей или редкоземельных элементов в ацетоне, диметилформальдегиде, спиртах, кислотах и др. Особой токсичностью отличается семинил в присутствии четыреххлористого олова и оксихлорид фосфора.

В газовых лазерах активной средой является или смесь газов с парами металлов, брома, шестифтористой серы и др. В химических лазерах для создания активной среды используют смеси водорода и дейтерия с галогенами. При увеличении мощности излучения лазера в воздушную среду могут поступать пары нитробензола, сероуглерода, бензола и др;

воздействие ЭМ поля ВЧ и СВЧ на организм в целом заключается в том, что рентгеновское излучение при фокусировании ЛИ в газе в режиме модулирования добротности приводит к образованию сгустка высоко ионизированной плазмы с плотностью электронов 1045-1020 на см³. Этот вид ЛИ генерируется при использовании источников питания с напряжением свыше 15 кВ (вакуумные выпрямительные кенотроны и тиратроны, генераторные лампы).

Основным нормирующим фактором ЛИ является энергетическая экспозиция Н и облученность Е облучаемых тканей. Ее предельно допустимый уровень нормируется в спектральном диапазоне от180 до 10⁵ нм. Величина ПДУ зависит от длины волны, длительности импульса, частоты повторений импульсов, продолжительности воздействия импульсов, а в видимой части спектра – дополнительно от освещенности роговицы глаза. Необходимо учитывать, что на ряд параметров ЛИ не разработаны их значения. Существуют лишь расчетные.

Любое лазерное изделие должно иметь пояснительный знак с надписью. Рамки текста и обозначения должны быть черными на желтом фоне.

Таким образом, ЛИ может представляет опасность для человека, вызывая в его организме патологические изменения, функциональные расстройства зрения, центральной нервной и вегетативной систем, а также воздействует на внутренние органы, такие как печень, спинной мозг и др. При эксплуатации лазерных установок (изделий) необходимо учитывать также возможность взрывов и пожаров при попадании ЛИ на горючие материалы.

Основным документом, регламентирующим требования безопасности при эксплуатации лазерных установок являются «Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров» № 5804 -91 (СанПиН-лазер), методические рекомендации "Гигиена труда при работе с лазерами", утвержденные МЗ РСФСР 27.04.81 г.; ГОСТ 24713-81 "Методы измерений параметров лазерного излучения. Классификация", ГОСТ 24714-81 "Лазеры. Методы измерения параметров излучения. Общие положения"; ГОСТ 12.1.040-83 "Лазерная безопасность. Общие положения"; ГОСТ 12.1.031 -81 "Лазеры. Методы дозиметрического контроля лазерного излучения".

Предупреждение поражений лазерным излучением включает систему мер инженерно-технического, организационного, санитарно-гигиенического характера. При использовании лазеров II—III классов в целях исключения облучения персонала необходимо либо ограждение лазерной зоны, либо экранирование пучка излучения. Экраны и ограждения должны изготавливаться из материалов с наименьшим коэффициентом отражения, быть огнестойкими и не выделять токсических веществ при воздействии на них лазерного излучения. Лазеры IV класса опасности размещаются в отдельных изолированных помещениях и обеспечиваются дистанционным управлением их работой.

При размещении в одном помещении нескольких лазеров следует исключить возможность взаимного облучения операторов, работающих на различных установках. Не допускаются в помещения, где размещены лазеры, лица, не имеющие отношения к их эксплуатации. Запрещается визуальная юстировка лазеров без средств защиты.

Для удаления возможных токсических газов, паров и пыли оборудуется приточно-вытяжная вентиляция с механическим побуждением. Для защиты от шума принимаются соответствующие меры звукоизоляции установок, звукопоглощения и др.

К индивидуальным средствам защиты, обеспечивающим безопасные условия труда при работе с лазерами, относятся специальные очки, щитки, маски, обеспечивающие снижение облучения глаз до ПДУ. Защитные очки бывают открытые и закрытые с бесцветным стеклами и стеклами-светофильтрами, селикатными или пластмассовыми. Лицевые щитки применяются в тех случаях, когда ЛИ представляет опасность не только для глаз, но и для кожи лица.

Лазерный бронежилет, состоящий из отдельных уголковых отражателей, предназначен для активной защиты от ЛИ, которая заключается в отражении падающего луча, попадающего на ячеистую структуру бронежилет в строго противоположном направлении.

 

ОСВЕЩЕНИЕ

Свет является естественным условием жизнедеятельности человека, необходимым для сохранения здоровья и высокой производительности труда. С точки зрения безопасности жизнедеятельности чрезвычайно важна зрительная способность человека и зрительный комфорт. Много несчастных случаев происходит из-за неудовлетворительного освещения или из-за ошибок, сделанных по причине трудности распознавания того или иного предмета, связанных с управлением транспортных средств, оборудованием и др. Неудовлетворительная освещенность на рабочем месте является причиной снижения производительности и качества труда, получения травм.

Свет представляет собой видимые глазом электромагнитные волны оптического диапазона длиной 380-760 нм, воспринимаемые сетчатой оболочкой зрительного анализатора.

Для того, чтобы обеспечить условия для зрительного комфорта, к системе освещения предъявляются следующие требования:

равномерное освещение;

оптимальная яркость;

отсутствие бликов и ослепленности;

правильная цветовая гамма;

отсутствие пульсации света.

Свет должен включать компоненты как прямого, так и рассеянного излучения. Результатом этой комбинации станет тенеобразование, которое позволит правильно воспринимать форму и положение предметов на рабочем месте.

Освещение подразделяется на естественное, искусственное и совмещенное. Естественное освещение создается природными источниками света: прямыми солнечными лучами и диффузным светом небосвода (от солнечных лучей, рассеянных атмосферой). Естественное освещение является биологически наиболее ценным видом освещения, к которому максимально приспособлен глаз человека.

При недостатке освещенности естественного света используют искусственное освещение, создаваемое электрическими источниками света.