Лазерные излучения

Лазерное излучение (ЛИ) представляет собой особый вид ЭМИ, генерируемого в инфракрасной, световой и ультрафиолетовой областях неионизирующего ЭМИ (в диапазоне длин волн 0,1...1000 мкм). Отличие ЛИ от других видов ЭМИ заключается в монохроматичности (строго одной длины волны), когерентности (все источники изучения испускают электромагнитные волны в одной фазе) и острой направленности луча.

Лазеры широко применяются в микроэлектронике, биологии, метрологии, медицине, связи, спектроскопии, голографии, вычислительной технике, в исследованиях различных областей науки и техники.

В настоящее время в промышленности используется ограниченное число типов лазеров. В основном это лазеры, генерирующие излучения в видимом диапазоне спектра (λ=0,44÷0,59; λ=0,63 и λ=0,69 мкм), ближнем ИК-диапазоне спектра (λ=1,06 мкм) и дальнем ИК-диапазоне спектра (λ=10, 6 мкм).

Лазеры, генерирующие непрерывное излучение позволяют создавать интенсивность порядка 10¹⁰ Вт/см^2, что достаточно для плавления и испарения любого материала. При генерации коротких импульсов интенсивность излучения достигает величин порядка 10¹⁵ Вт/см² и более. Для сравнения - значение интенсивности солнечного света, вблизи земной поверхности 0,1-0,2 Вт/см².

При оценке биологического действия ЛИ следует различать прямое (заключенное в ограниченном телесном угле), рассеянное (от вещества, находящегося в составе среды, сквозь которую проходит лазерный луч), зеркально отраженное (под углом, равным углу падения излучения), диффузно отраженное (по всевозможным направлениям).

Степень воздействия ЛИ на организм человека зависит от интенсивности излучения, длины волны, длительности импульса, частоты повторения импульсов, времени воздействия, а также от биологических и физико-химических особенностей облучаемых тканей и органов. Лазерное излучение действует избирательно на различные органы, выделяют локальное и общее повреждение организма.

Воздействие ЛИ на глаза. При облучении глаз легко повреждаются и теряют прозрачность роговица и хрусталик, причем нагрев хрусталика приводит к образованию катаракты. В спектральном диапазоне 0,4... 1,4 мкм опасность для зрения резко возрастает, так как для этих длин волн оптические среды глаза становятся прозрачными. Степень повреждения радужной оболочки ЛИ в значительной мере зависит от ее окраски. Зеленые и голубые глаза более уязвимы в сравнении с карими.

Воздействие ЛИ на кожу. Повреждение кожи может быть вызвано ЛИ любой длины волны в спектральном диапазоне 180...100000 нм. При воздействии ЛИ в непрерывном режиме преобладают в основном тепловые эффекты, следствием которых являются свертывания белка, а при больших мощностях — испарение биоткани. Повреждения кожи могут быть различными: от покраснения до поверхностного обугливания и образования глубоких дефектов кожи, особенно на пигментированных участках (родимые пятна, места с сильным загаром).

Воздействие ЛИ на внутренние органы. ЛИ особенно дальней инфракрасной области (свыше 1400 нм) способно проникать через ткани тела на значительную глубину, поражая внутренние органы. Например, прямое облучение поверхности брюшной стенки вызывает повреждение печени, кишечника и других органов, а при облучении головы возможны внутричерепные кровоизлияния.

Общее воздействие ЛИ (диффузно отраженного) может приводить к различным функциональным нарушениям нервной, сердечнососудистой систем, желез внутренней секреции, артериального давления, увеличению утомляемости, снижению работоспособности.

Гигиеническое нормирование лазерного излучения проводится по СанПиН 5804—91. Предельно допустимые уровни (ПДУ) ЛИ устанавливаются для двух условий излучения — однократного и хронического, для трех диапазонов длин волн: 180...380 нм, 380...1400 нм, 1400...100 000 нм. Нормируемыми параметрами являются энергетическая экспозиция и облученность. ПДУ ЛИ существенно различаются в зависимости от длины волны, длительности одиночного импульса, частоты следования импульсов и длительности воздействия. Установлены различные ПДУ для глаз (роговицы и сетчатки) и кожи.

Энергетическая экспозиция (Дж/см^-2) - это отношение энергии излучения, падающей на рассматриваемый участок, к площади этого участка, или: произведение энергетической освещенности (облученности) (Вт/см^-2) на длительность облучения (с).

Энергетическая облученность (Вт/см^-2) - это отношение мощности потока излучения, падающего на малый участок облучаемой поверхности, к площади этого участка. Энергетическая освещенность лазерного луча достигает 10¹²-10¹³ Вт/см^-2 и более. Этой энергии достаточно для плавления и даже испарения самых тугоплавких веществ. На поверхности Солнца плотность мощности излучения равна 10⁸ Вт/см^-2

В соответствии с ГОСТ 12.1.040—83 по степени опасности генерируемого излучения лазеры подразделяются на четыре класса.

К лазерам 1 класса относят полностью безопасные лазеры, выходное излучение которых не представляет опасности при облучении глаз и кожи.

II класс — лазеры, выходное излучение которых представляет опасность при облучении глаз прямым и зеркально отраженным излучением, диффузно отраженное их излучение безопасно как для кожи, так и для глаз.

III класс — лазеры, выходное излучение которых представляет опасность при облучении глаз прямым, зеркально отраженным, а также диффузно отраженным излучением на расстоянии 10 см от отражающей поверхности и (или) кожи при облучении прямым и зеркально отраженным пучком. Диффузно отраженное излучение не представляет опасности для кожи. Этот класс распространяется только на лазеры, генерирующие излучение в спектральном диапазоне 380... 1400 нм.

IV класс включает такие лазеры, диффузно отраженное излучение которых представляет опасность для глаз и кожи на расстоянии 10 см от отражающей поверхности.

Зоны опасного влияния современных лазерных установок обычно ограничены размерами помещения, в котором они используются.

Поиск по сайту: