При диффузном отражении энергетическая яркость источ­ника связана с энергетическим потоком лазерного излуче­ния соотношением:

где р — коэффициент отражения.

Из анализа приведенных выше соотношений следует, что облученность глаза лазерным источником прямо пропорцио­нальна мощности лазера и обратно пропорциональна квад­рату расстояния до облучаемой поверхности.

Облученность кожных покровов численно равна облучен­ности роговицы глаза. При вычислении уровней облученно­сти органа зрения и кожных покровов в производственных условиях, где расстояния не превышают десятков метров, значения коэффициентов k_l и k_cp можно принять равными единице. Приведенные формулы позволяют связать луче­вые нагрузки на различные биологические ткани с энерге­тической характеристикой источника излучения.

Воздействия лазерного излучения на глаза. Сравнительно легкая уязвимость роговицы и хрусталика глаза при воздей­ствии электромагнитных излучений самых различных длин волн, а также способность оптической системы глаза увели­чивать плотность энергии излучения видимого и ближнего инфракрасного диапазона на глазном дне на несколько поряд­ков по отношению к роговице выделяет его в наиболее уяз­вимый орган. Степень повреждения глаза главным образом зависит от таких физических параметров, как время облучения, плотность потока энергии, длина волны и вид излучения (импульсное или непрерывное), а также индивидуальных особенностей глаза.

Воздействие ультрафиолетового излучения на орган зре­ния в основном приводит к поражению роговицы. Поверхно­стные ожоги роговицы лазерным излучением с длиной волны в пределах ультрафиолетовой области спектра устраняются в процессе самозаживления.

Для лазерного излучения с длиной волны 0,4—1,4 мкм кри­тическим элементом органа зрения является сетчатка. Она обладает высокой чувствительностью к электромагнитным волнам видимой области спектра и характеризуется большим коэффициентом поглощения электромагнитных волн види­мой, инфракрасной и ближней ультрафиолетовой областей.

Повреждение глаза может изменяться от слабых ожогов сетчатки, сопровождающихся незначительными или полно­стью отсутствующими изменениями зрительной функции, до серьезных повреждений, приводящих к ухудшению зре­ния и даже к полной его потере.

Излучения с длинами волн более 1,4 мкм практически полностью поглощаются в стекловидном теле и водянистой влаге передней камеры глаза. При умеренных повреждениях эти среды глаза способны самовосстанавливаться.

Лазерное излучение средней инфракрасной области спек­тра может вызвать тяжелое тепловое повреждение рого­вицы.

Из сказанного следует, что лазерное излучение оказы­вает повреждающее действие на все структуры органа зре­ния. Основным механизмом повреждений является тепловое. Импульсное лазерное излучение представляет большую опас­ность, чем непрерывное.

Воздействие лазерного излучения на кожу. Повреждения кожи, вызванные лазерным излучением, могут быть различ­ными: от легкого покраснения до поверхностного обугливания и образования глубоких дефектов кожи. Эффект воздейст­вия на кожные покровы определяется параметрами излуче­ния лазера и степенью пигментации кожи.

Пороговые уровни энергии излучения, при которых воз­никают видимые изменения в коже, колеблются в сравни­тельно широких пределах (от 15 до 50 Дж/см).

Биологические эффекты, возникающие при облуче­нии кожи лазерным излучением, с учетом их зависимости от длины волны приведены в табл. 5.9.

Таблица 5.9

Биологические эффекты, возникающие при облучении кожи лазерным излучением

Действие лазерного излучения на внутренние органы. Лазер­ное излучение (особенно дальней инфракрасной области спектра) способно проникать через ткани тела и взаимодей­ствовать с биологическими структурами на значительной глубине, поражая внутренние органы.

Наибольшую опасность для внутренних органов представ­ляет сфокусированное лазерное излучение. Степень повреж­дения внутренних органов в значительной мере определяется интенсивностью потока излучения и цветом окраски органа. Так, печень является одним из наиболее уязвимых внутрен­них органов. Тяжесть повреждения внутренних органов также зависит от длины волны падающего излучения. Наибольшую опасность представляют излучения с длинами волн, близкими к спектру поглощения химических связей органических моле­кул, входящих в состав биологических тканей.

Кроме лазерного излучения, персонал, занимающийся экс­плуатацией лазерной техники, может подвергнуться воздейст­вию интенсивного светового и ультрафиолетового излучения, источником которого являются лампы вспышки, газоразряд­ные трубки и плазменный факел. Излучение незащищенных ламп накачки весьма вредно для глаз. Воздействие излучения ламп накачки возможно при их разъэкранировании, главным образом, при наладке и в случае самопроизвольного разряда. При эксплуатации лазерных установок также следует учиты­вать и другие опасные факторы, к которым относятся повы­шенное напряжение в электрической цепи, акустический шум, вибрации и вредные вещества. При эксплуатации лазеров необходимо учитывать также возможность взрывов и пожаров при попадании лазерного излучения на горючие мате­риалы. В табл. 5.10 приведены основные опасные факторы, возникающие при эксплуатации лазерных установок.

Таблица 5.10

Опасности, возникающие при эксплуатации лазерных установок, и источники их возникновения