Лазерные излучения и защита от них

12.7.1. Характеристика и источники лазерного излучения

Лазер (оптический квантовый генератор) – это генератор электромагнитного излучения оптического диапазона, основанный на использовании вынужденного излучения.

Все лазеры состоят из трех основных конструкционных блоков:

1. Активная среда (твердая (рубин), жидкая (органические красители) или газообразная (гелий, неон, углекислый газ)), которая определяет возможную длину волн эмиссии;

2. Источник энергии (например, газовый разряд, электрический ток, импульсная лампа или химическая реакция);

3. Оптический резонатор (простейший оптический резонатор состоит из двух параллельно расположенных зеркал).

Принцип действия лазера основан на свойстве атома (сложной квантовой системы) излучать фотоны при переходе из возбужденного состояния в основное (с меньшей энергией).

Лавинообразный переход атомов за очень короткое время из возбужденного состояния в основное приводит к возникновению лазерного излучения.

Лазерное излучение широко используют в промышленности, в частности, при сварке тугоплавких металлов и сплавов, в процессе резки металлов, пластмасс, в фотофизике, фотохимии, спектроскопии, хирургии и др.

 

12.7.2. Классификация лазерной опасности

Современные стандарты лазерной безопасности во всем мире следуют практике классификации всех лазерных устройств по классам опасности. В России «Санитарными нормами и правилами устройства и эксплуатации лазеров» № 5804-91 установлено 4 класса опасности лазеров.

Лазеры 1 класса не могут испускать потенциально опасного лазерного излучения и не представляют опасности для здоровья. Лазеры 2-4 классов создают возрастающую (по мере роста класса) опасность для глаз и кожи. Такая система классификации полезна, поскольку для каждого класса лазеров предписаны свои меры безопасности. Для лазеров более высокого класса требуются более строгие меры безопасности.

К 1 классу относятся полностью безопасные лазеры, т. е. такие лазеры, выходное коллимированное излучение которых не представляет опасности при облучении глаз и кожи. Большинство лазеров, полностью изолированных от человека (например, лазерные записывающие устройства для компакт-дисков), относятся к классу 1. Для лазеров класса 1 не требуется никаких мер безопасности.

Ко 2 классу относятся лазеры, выходное излучение которых представляет опасность при облучении глаз или кожи человека коллимированным пучком (опасность при облучении кожи существует только в 1 и 3 спектральных диапазонах); диффузно отраженное излучение безопасно как для кожи, так и для глаз во всех диапазонах. Примерами лазеров класса 2 являются лазерные указки и некоторые регулировочные лазеры.

Лазеры 3 класса – это лазеры, выходное излучение которых представляет опасность при облучении глаз не только коллимированным, но и диффузно отраженным излучением на расстоянии 10 см. Примерами лазеров класса 3 являются многие исследовательские лазеры и военные лазерные дальномеры.

Лазеры 4 класса – лазеры, диффузно отраженное излучение которых представляет опасность не только для глаз, но и для кожи на расстоянии 10 см от отражающей поверхности. Фактически, все хирургические лазеры и лазеры для обработки материалов, использующиеся для сварки и резки, если они не закрыты защитной оболочкой, относятся к классу 4. Все лазеры со средней выходной мощностью более 0,5 Вт также относятся к классу 4.

Класс лазера по степени опасности определяется на основании его выходной энергии (мощности) и предельно допустимых уровней при одноразовом воздействии генерируемого излучения.

12.7.3. Нормирование лазерного излучения

Нормирование лазерного излучения (ЛИ) осуществляется на основании «Санитарных норм и правил устройства и эксплуатации лазеров» № 5804-91.

Согласно этому документу ПДУ ЛИ устанавливаются для двух условий облучения глаз и кожи - однократного и хронического в трех диапазонах длин волн:

I – от 180 до 380 нм (УФ область);

II – от 380 до 1400 нм (видимая и ближняя ИК);

III – от 1400 до 10s нм (дальняя ИК).

Нормируемыми параметрами лазерного излучения являются:

- энергетическая экспозиция Н – величина, определяемая интегралом облученности во времени, (Дж/м²);

- облученность Е – отношение потока излучения, падающего на малый участок поверхности, содержащий рассматриваемую точку, к площади этого участка, (Вт/м²).

Наряду с энергетической экспозицией и облученностью регламентируются также энергия W (Дж) и мощность излучения Р (Вт).

При установлении ПДУ лазерного излучения учитывается длительность его воздействия, а также характер: импульсное или непрерывное; коллимированное или неколлимированное (рассеянное или диффузно отраженное).

 

12.7.4. Отнесение условий труда к классу (подклассу) условий труда при воздействии лазерных излучений

При воздействии неионизирующих электромагнитных излучений оптического диапазона (лазерное) отнесение условий труда к классу (подклассу) условий труда на рабочем месте осуществляется в соответствии с табл. 12.7.

 

Таблица 12.7

Отнесение условий труда на рабочем месте к классам (подклассам) условий труда при воздействии неионизирующих электромагнитных излучений оптического диапазона (лазерное)

Наименование показателя фактора	Класс (подкласс) условий труда
допустимый	вредный	опасный
		3.1	3.2	3.3	3.4
Лазерное излучение	≤ПДУ1 ≤ПДУ2	>ПДУ1 >ПДУ2	≤10 ПДУ2	<10^2ПДУ2	<10^3ПДУ2	>10^3ПДУ2
Примечание: ПДУ1 – для хронического воздействия, ПДУ2 – для однократного воздействия.

12.7.5. Воздействие лазерного излучения на организм человека

Воздействие лазерного излучения на организм человека имеет сложный характер и до конца еще не изучено.

Эффект воздействия лазерного излучения зависит от параметров лазерного излучения:

- энергетических - энергетической освещенности или энергетической экспозиции облучаемой ткани;

- пространственных - распределения интенсивности лазерного излучения в облучаемом участке ткани;

- временных - длительности воздействия при непрерывном облучении и длительности импульсов, частоты повторения импульсов и длительности серии импульсов при импульсном излучении;

- анатомо-физиологических особенностей облучаемой ткани.

Отличительной особенностью лазерного излучения от других видов излучения является монохроматичность, когерентность и направленность.

Лазерное излучение представляет особую опасность для тех тканей, которые максимально поглощают излучение. Наиболее уязвимым для лазерного излучения является орган зрения человека.

Вторым критическим органом к действию ЛИ являются кожные покровы. Взаимодействие лазерного излучения с кожей зависит от длины волны и пигментации кожи. Отражающая способность кожного покрова в видимой области спектра высокая. ЛИ дальней ИК области начинает сильно поглощаться кожей, поскольку это излучение активно поглощается водой, которая составляет 80% содержимого большинства тканей, что приводит к возникновению опасности ожогов кожи.

При большой интенсивности облучения возможны повреждения не только кожи, но и внутренних тканей и органов. Эти повреждения имеют характер отеков, кровоизлияний, а также свертывания или распада крови.

Длительное хроническое воздействие низкоэнергетического (на уровне или менее ПДУ) диффузно отраженного лазерного излучения может приводить к развитию неспецифических сдвигов в состоянии здоровья лиц, обслуживающих лазеры. Это, прежде всего, невротические состояния и сердечно-сосудистые расстройства. Наиболее характерными клиническими синдромами, обнаруживаемыми у работающих с лазерами, являются астенический, астеновегетативный и вегето-сосудистая дистония.

12.7.6. Методы и средства контроля лазерного излучения

Методы проведения дозиметрического контроля установлены в МУ № 5309-90 и частично рассмотрены в СанПиН № 5804-91.

В основе методов лазерной дозиметрии лежит принцип наибольшего риска. В соответствии с ним оценка степени опасности проводится для наихудших, с точки зрения биологического воздействия, условий, то есть измерение уровней лазерного облучения осуществляется при работе лазера в режиме максимальной мощности, определенной условиями эксплуатации.

Для измерения лазерного излучения существуют специальные средства измерения - лазерные дозиметры.

Лазерный дозиметр должен определять, какой будет энергетическая экспозиция сетчатки глаза человека, поэтому он должен представлять собой модель усредненного глаза.

Применяемая аппаратура должна быть аттестована органами Госстандарта и проходить государственную поверку.

 

12.7.7. Средства и методы защиты от лазерных излучений

Защита персонала от лазерного излучения осуществляется техническими, организационными и санитарно-гигиеническими методами и средствами.

К основным организационным мероприятиям относятся:

- рациональное размещение лазерных установок;

- ограничение времени воздействия излучения;

- обучение персонала;

- проведение инструктажей;

- выбор, планировка и внутренняя отделка помещений;

- организация рабочего места.

К техническим мероприятиям относятся:

- применение коллективных средств защиты: оградительные, предохранительные индикаторные устройства, устройства автоматического контроля, сигнализации и дистанционного управления;

- применение индивидуальных средств защиты: защитные очки, щитки, насадки, средства защиты рук (перчатки), специальную одежду (халаты из хлопчатобумажной или бязевой ткани)

Санитарно-гигиенические и лечебно-профилактические методы включают:

- контроль за уровнями опасных и вредных производственных факторов на рабочих местах;

- контроль за прохождением персоналом предварительных и периодических медицинских осмотров.