Защита от лазерного излучения

Лазеры в настоящее время широко используются в народном хозяйстве и, в частности, в машиностроении.

Излучение существующих лазеров охватывает практически весь оптический диапазон и простирается от ультрафиолетовой области до дальней инфракрасной области спектра электромагнитных волн.

По характеру работы режима лазеры подразделяют на:

а) лазеры непрерывного действия;

б) импульсные;

в) импульсные с модуляцией добротности.

Модуляции добротности дают возможность генерировать импульсы очень большой мощности и длительностью всего в несколько наносекунд или пикосекунд. Существуют лазеры, излучающие последовательные импульсы с частотой до десятков и даже сотен герц.

В качестве источников энергии в лазерах служат газоразрядные импульсные лампы непрерывного горения или генераторы СВЧ. Высокая монохроматичность (одноцветность), когерентность и узкая направленность лазерного излучения позволяет получить плотность потока мощности на поверхности, облучаемой лазером, достигающую 1011 – 1014 Вт/см2, в   то   время   как  для  испарения самых   твердых   материалов   достаточно   плотности 10 Вт/см2. Поток энергии, попадая на биологические ткани, вызывает в них изменения, наносящие вред здоровью человека. Особенно опасно это излучение для органов зрения человека.

На характер и степень производимого вредного действия оказывают влияние:

1) направленность лазерного луча;

2) длительность импульса излучения;

3) пространственное распределение энергии в луче;

4) различия в структуре различных участков сетчатки и её пигментации.

Особенно опасно, если лазерный луч пройдет вдоль зрительной оси глаза.

Лазерное излучение может вызывать повреждение кожи и внутренних органов. Повреждение кожи лазерным излучением похоже на термический ожог. На степень повреждения влияют как выходные характеристики лазера, так и цвет, и степень пигментации кожи облучаемого человека.

В утвержденных в своё время Министерством здравоохранения СССР временных санитарных нормах при работе с оптическими квантовыми генераторами установлены максимально допустимые уровни интенсивности облучения роговой оболочки глаза. Они обеспечивают безопасность наиболее чувствительной к поражению части  глаза - сетчатой оболочки. В частности, для рубиновых лазеров, работающих в импульсном режиме свободной генерации, предельно допустимая плотность потока энергии составляет 2·10-8 Дж/см2, для ниодимовых - 2·10-7 Дж/см2, для работающего    в   непрерывном    режиме   гелий-неонового лазера предельная плотность потока энергии составляет 1·10-6 Вт/см.

Определить зоны безопасности можно также с помощью замеров плотности энергии в определенных точках.

Методы защиты от лазерного излучения подразделяют на:

1 Организационные.

2 Инженерно-технические.

3 Планировочные.

4 Средства индивидуальной защиты.

1 Организационные методы защиты направлены на правильную организацию работ, исключающую попадание людей в опасные зоны при работе на лазерных установках.

2 Для лазерных установок отводятся специально оборудованные помещения. Установку размещают так, чтобы луч лазера был 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 блескостью, способных отражать падающие на них лучи. Освещение (общее и местное) в этих помещениях должно быть обильным, чтобы зрачок глаза всегда имел минимальные размеры. Никакие работы не должны производится при недостаточном освещении.

В   качестве   индивидуальной  защиты  применяют защитные   очки   со   светофильтрами   типа  СЗС-22 (ГОСТ 9411-66) - для защиты от излучения с длинами волн 0,49-0,53 мкм. Иногда защитные очки монтируют в маску, защищающую лицо. Для защиты кожи рук и тела применяют перчатки и халат.

Для контроля и определения плотности энергии и мощности существуют приборы, использующие калориметрический и фотометрический методы. Калориметрический метод основан на поглощении энергии излучения и превращении её в тепловую. Фотометрический метод основан  на преобразовании энергии излучения и преобразовании энергии потока излучения в электрическую энергию.

При эксплуатации лазеров возникает не только опасность поражения излучением, но и ряд других опасностей:

- высокое напряжение зарядных устройств;

- загрязнение воздушной среды химическими веществами;

- ультрафиолетовое излучение импульсных ламп;

- интенсивный шум;

- электромагнитные поля;

- взрывы;

- пожары.

Все эти факторы необходимо также учитывать при эксплуатации и проектировании лазерных установок.

ГОСТ 12.1.40-83 "Лазеры,   общие   требования безопасности" устанавливает классификацию опасных и вредных факторов, возникающих при эксплуатации лазеров, в зависимости от степени опасности генерируемого излучения:

1 Физические опасные и вредные факторы:

- лазерное излучение (прямое, рассеянное, зеркальное или диффузионно отражённое);

- повышенное значение напряжения в цепях управления;

- запыленность и загазованность воздуха продуктами взаимодействия лазерного излучения;

- ультрафиолетовая радиация;

- шум;

- вибрация;

- ИИ в рабочей зоне;

- ЭМИ ВЧ и СВЧ диапазона;

- повышенная температура поверхностей оборудования.

По степени опасности генерируемого излучения лазеры делятся на 4 класса.

Например:

I – выходное излучение не представляет опасности для глаз и кожи человека;

IV - выходное излучение представляет опасность при облучении кожи диффузно отраженным излучением на расстоянии 10 см от отражающей поверхности.