Класифікація лазерів за ступенями небезпечності лазерного випромінювання

В даний час лазерна техніка знаходить дуже широке застосування. Зараз нараховується більше 200 галузей застосування ОКГ. Вони використовуються в дальнометрії, системах передачі інформації, телебаченні, спектроскопії, в електронній та обчислювальній техніці, при забезпеченні термоядерних процесів, біології, медицині, у металообробці, металургії, при обробці твердих і надтвердих матеріалів, при зварювальних роботах і ін.

Мала кутова розбіжність ЛВ дозволяє здійснити його фокусування на площах малих розмірів (порівняних з довжиною хвилі) і одержувати щільність потужності світлового потоку, достатнью для інтенсивного розігрівання і випаровування матеріалів (щільність потужності випромінювання досягає 1011-1014 Вт/см2). Висока локальність нагрівання і відсутність механічних дій дозволяє використовувати лазери при збиранні мікросхем (зварювання металевих виводів і напівпровідникових матеріалів). За допомогою лазерного променю здійснюють проплав багатошарових матеріалів. Використовують ОКГ для приєднання резисторів, конденсаторів, виготовлення друкованих схем. Широко використовують ОКГ для одержання мікроотворів у надтвердих матеріалах.

Розширене застосування лазерних установок у різних галузях діяльності людини сприяє залученню великої кількості працівників для їх обслуговування. Поряд з унікальними властивостями (спрямованість і величезна щільність енергії в промені) і перевагами перед іншим устаткуванням лазерні установки створюють певну небезпеку для здоров'я обслуговуючого персоналу.

Принцип дії лазерного випромінювання заснований на використанні змушеного (стимульованого) електромагнітного випромінювання, одержуваного від робочої речовини в результаті порушення його атомів електромагнітною енергією зовнішнього джерела. Стимульоване випромінювання має такі якості:

1 - когерентність (сталість різниці фаз між коливаннями і монохроматичність - практично ширина смуги випромінювання 2 Гц);

2 - мала розбіжність променя (22 - теоретична, 2 - практична);

3 - висока щільність потужності (1014 Вт/см2).

У залежності від характеру робочої речовини розрізняють ОКГ: твірдотільні (робоча речовина - рубін, стекло з неодимом, пластмаси); напівпровідникові (Zn0, CaSe, Te, Pb і ін.); рідинні (з рідко земельними активаторами, органічними барвниками); газові (He-Ne, Ar, Xe, CO2 і ін.).

По режиму роботи лазери підрозділяються на безупинної дії й імпульсні. Зараз отримане лазерне випромінювання в діапазоні від 0.6 мм (субміліметрові) до 1 мкм, що входить в УФ область (ІЧ, видимий, УФ).

Уже з'явилися повідомлення про створення лазерів у діапазоні рентгенівського (6 нм - 0.01 нм) і ведуться роботи зі створення лазерів в області гамма-випромінювання (0.01 - 0.0005 нм). Лазерне випромінювання в цих діапазонах крім монохроматичності, когерентності, гострої спрямованості і високої щільності потужності буде мати і високу проникаючу здатність. Як ми вже говорили, лазерне випромінювання може бути сконцентрованим у вузько спрямованому промені з великою щільністю потужності. Щільність потужності в промені лазера досягає великих величин внаслідок додавання енергії безлічі когерентних променів окремих атомів, що приходять в обрану точку простору в однаковій фазі.

Випромінювання лазера з величезною щільністю потужності руйнує і випаровує матеріали. Одночасно в області падіння лазерного випромінювання на поверхню матеріалу в ньому створюється світловий тиск сотні тисяч мега паскалей (мільйони атмосфер) (лазерний промінь - потік фотонів, кожний з який має енергію й імпульс сили) до 106 МПа.

При цьому виникає температура до декількох мільйонів градусів К. При фокусуванні лазерного променя в газі відбувається утворення високотемпературної плазми, що є джерелом легкого рентгенівського випромінювання (1 нм).

Як технічний засіб лазер складається з основних елементів:

-активного середовища

-системи накачки

-резонатора.

Агрегатний стан активної робочої речовини може бути: рідким, твердим або газоподібним.В якості резонатора використовують плоскопаралельне дзеркало, з високим коефіцієнтом відображення.

Накачка, тобто перевод атомів активного середовища на верхній рівень, забезпечуїться за допомогою потужнього джерела світла або електричним розрядом. В основу класифікацій лазерів покладено фізико-технічні параметри і ступінь небезпечності лазерного випромінювання для обслуговуючого персоналу.

Фізико-технічні класифікації:

а) в залежності від агрегатного стану активного середовища лазери бувають:

- твердотільними (на кришталах, склові)

- газові

- на фарбниках

- хімічні

- півпровідникові

б) в залежності від характеру генерації:

- непреривні

- імпульсні

в) в залежності від способу накачки активної речовини

- оптичні

- електричні

- хімічні

Медична класифікація (по ступені небезпеки лазерного випромінювання для обслуговуючого персоналу

Клас I (безпечні) - вихідне випромінювання не шкідливе для очей.

Клас II (малонебезпечні) - небезпечні для очей, пряме або дзеркальне відображення випромінювання.

Клас III (середньонебезпечні) - небезпечні для очей, пряме, дзеркально і дифузно відображене випромінювання, для шкіри пряме і дзеркальне відображення.

Клас IV (високонебезпечні) - небезпечні для шкіри, дифузно відображене випромінення.

В якості ведучих критеріїв при оцінці ступеня безпеки генеруючого лазерного випромінювання прийняті:

- величина потужності (енергія);

- довжина хвилі;

- тривалість імпульса;

- експозиція опромінення.

Завдяки своїм винятковим здібностям (висока направленість променя, когерентність, монохроматичність) лазери знаходять винятково широке застосування в різних галузях промисловості, науки, техніки, зв'язку, сільського господарства, біології, медицини.

В той же час розширення сфери їх використовування сприяє збільшенню контингенту осіб, що підлягають впливу лазерного випромінювання і висувають широке коло задач по профілактиці шкідливої і небезпечної дії цього відносно нового фактору оточуючого середовища.

До основних несприятливих факторів, що виникають при роботі лазерів, відносять:

- пряме;

- дзеркальне відображене випромінювання;

- дифузно відображене випромінювання;

- розсіяне випромінювання.

До супутніх - комплекс несприятливих фізичних і хімічних факторів, що виникають при роботі лазерів.

5.