5.4.5. Лазерное излучение

Лазерное излучение представляет собой особый вид электромагнитного излучения, которое возникает в результате применения лазера (оптического квантового генератора) - генератора электромагнитного излучения оптического диапазона, основанного на использовании вынужденного (стимулированного) излучения.

Лазеры благодаря своим уникальным свойствам (высокая направленность луча, когерентность, монохроматичность) нашли широкое применение в различных отраслях народного хозяйства: в медицине для коагуляции, достижения противовоспалительного и стимулирующего эффекта; в промышленности для резки, сварки, прошивки отверстий, термообработки изделий, раскроя материалов; в контрольно-измерительной технике; для связи в земных и космических условиях и др.

Оптический квантовый генератор состоит из рабочего тела (активная среда), лампы накачки и зеркального резонатора. Сильная световая вспышка лампы накачки превращает электроны активной среды из спокойного в возбужденное состояние. Эти электроны, действуя друг на друга, создают лавинный поток световых фотонов. Отражаясь от резонансных экранов, фотоны пробивают полупрозрачный экран и выходят узким монохроматическим когерентным (строго направленным) световым пучком высокой энергии. Рабочее тело, или активная среда, может быть твердым (кристаллы искусственного рубина с добавкой хрома, некоторые соли вольфрамовой или молибденовой кислот, стекла с примесью редкоземельных и других элементов), жидким (пиридин, бензол, толуол, бром нафталин, нитробензол и др.), газообразным (смесь галлия и неона, галлия и паров кадмия, аргон, криптон, углекислый газ и др.). Атомы рабочего тела переводятся в возбужденное состояние не только световым излучением, но и потоком электронов, радиоактивных частиц и химической реакцией.

При эксплуатации лазеров возникают различные неблагоприятные факторы производственной среды:

§ наличие высокого напряжения зарядных устройств, питающих батареи конденсаторов. После разряда импульсных конденсаторов на лампы-вспышки они могут сохранять электрический заряд высокого потенциала;

§ слепящий свет лампы накачки высокой энергии и яркости;

§ вредные химические примеси в воздухе рабочих помещений, образующиеся при разрядке импульсных ламп накачки (озон, оксиды азота) и в результате испарения материала мишени (оксид углерода, свинец, ртуть и др.);

§ интенсивный шум, возникающий в момент работы некоторых лазеров, который может достигать 70-80 дБ при среднечастотном спектре и 95-120 дБ при частоте 1000-1250 Гц. Высокие уровни громкости шума возникают в момент настроек лазеров, имеющих механические затворы для управления длительностью импульса излучения;

§ ультрафиолетовое излучение импульсных ламп и газоразрядных трубок;

§ воздействие электромагнитного поля ВЧ или УВЧ.

Биологическое действие на организм излучений лазеров находится в зависимости от ряда факторов: мощности излучения, длины волны, характера импульса, частоты следования импульсов, продолжительности облучения, величины облучаемой поверхности и др.

Под воздействием лазера в биологической ткани отмечаются эффекты: тепловой, ударный, светового давления, образование в клетке микроволнового электрического поля. Могут наблюдаться также изменения в нервной, сердечно-сосудистой системах, железах внутренней секреции, изменение артериального давления, снижение работоспособности.

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.

Влияние излучения лазера на орган зрения (от небольших функциональных нарушений до полной потери зрения) зависит в основном от длины волны и локализации воздействия. При облучении глаз легко повреждаются и теряют прозрачность роговица и хрусталик, причем нагрев хрусталика приводит к образованию катаракты. При повреждении сетчатки могут происходить временные нарушения типа ослепления от высокой яркости световой вспышки, и повреждения, сопровождающиеся разрушением сетчатки. При повреждении сетчатки происходит необратимое нарушение зрения, так как эти клетки не восстанавливаются.

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.

По степени опасности лазерного излучения для обслуживающего персонала лазеры разделены на 4 класса:

§ класс 1 (безопасные) - выходное излучение не опасно для глаз и кожи;

§ класс II (малоопасные) - опасно для глаз прямое или зеркально отраженное излучение;

§ класс III (среднеопасные) - опасно для глаз прямое, зеркально, а также диффузно отраженное излучение на расстоянии 10 см от отражающей поверхности и/или для кожи прямое или зеркально отраженное излучение;

§ класс IV (высокоопасные) - опасно для глаз и кожи диффузно отраженное излучение на расстоянии 10 см от отражающей поверхности.

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 предельно допустимого уровня (ПДУ) лазерного излучения для каждого режима работы, участка оптического диапазона по специальным формулам и таблицам. (Под ПДУ понимают такие уровни, которые исключают возникновение первичных биологических эффектов для всего спектрального состава и вторичных эффектов для видимой области спектра. ПДУ охватывают диапазон спектра от 0,2 до 20 мкм и регламентируются применительно к действию радиации на роговицу, сетчатку глаза и кожу).

Предупреждение поражений лазерным излучением включает систему мер инженерно-технического, планировочного, 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 размещают в отдельных изолированных помещениях и обеспечивают 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.

Работающим с лазерами необходимы предварительные и периодические (1 раз в год) медицинские осмотры терапевта, невропатолога, окулиста.