Лазерное излучение

 

Лазерное излучение (ЛИ) представляет собой особый вид электромагнитного излучения, генерируемого в диапазоне длин волн 0,1…1000 мкм оптическими квантовыми генераторами или лазерами. Отличие ЛИ от других видов излучения заключается в монохроматичности, когерентности и высокой степени направленности.

Лазеры получили широкое применение в научных исследованиях (физика,химия, биология и др.), в практической медицине (хирургия, офтальмология и др.), а также в технике (связь, локация, измеритель­ная техника, география), при исследовании внутренней структуры вещества, разделении протонов, термоядерном синтезе, термообработке, сварке, резке, при изготовлении микроотверстий и др. Области применения лазера определяются энер­гией используемого лазерного излучения.

При оценке биологического действия следует различать прямое, отраженное и рассеянноеизлучение. Эффекты воздействия определяются механизмом взаимодействия ЛИ с тканями (тепловой, фотохимиче­ский, ударно-акустический и др.) и зависят от следующих факторов. (схема).

 

 

При действии излучения в облучаемых тканях происходит быстрый нагрев структур, и за время импульса (длительность в пределах 1 мс) тепловая энергия вызывает термический ожог тканей.

В результате быстрого нагрева до высоких темпе­ратур происходит резкое повышение давления в облучаемых тка­невых элементах, что приводит к механическому повреждению тканей. Например, в момент воздействия на глаз или на кожу импульс излучения субъективно ощущается как точечный удар. С увеличением энергии в импульсе излучения ударная волна возрастает. Таким образом, лазерное излучение приводит к сочетанному термическому и механическому действию. Лазерное излучение способно вызывать органические изменения, возникающие непосредственно в облучаемых тканях, и неспецифические изменения, возникающие в организме в ответ на облучение.

Сравнительно легкая уязвимость роговицы и хрусталика глаза, а также способность оптиче­ской системы увеличивать плотность энергии излу­чения видимого и ближнего ИК-диапазона (750-1400 нм) на глазном дне делают глаз наиболее уязвимым органом. Степень его повреждения может изменяться от слабых ожогов сетчатки до полной потери зрения.

Эффект воздействия лазерного излучения на орган зрения в значительной сте-пени зависит от длины волны и локализации воздействия.Так ЛИ с волны 380…1400 нм представляет наибольшую опасность для сетчатки глаза, а излучение с длинной волны 180...380 нм м свыше 1400 нм — для передних сред глаза (конъюктивы, роговицы, хрусталика).

Повреждения сетчатки дифференцируют на временные нарушения, например ослепление от высокой яркости световой вспышки и повреждения, сопровождающиеся разрушением сетчатки в форме термического ожога с необратимыми повреждениями или в виде «взрыва» зерен пигмента меланина.

Степень повреждения радужной оболочки ЛИ в значительной мере зависит от ее окраски. Зеленые и голубые глаза более уязвимы, чем карие. Длительное облучение глаза в диапазоне близкого инфракрас­ного ЛИ может привести к помутнению хрусталика; воздействие ЛИ ультрафиолетового диапазона поражает роговицу, разви­вается кератит. С применением лазеров большой мощности и расширением их практического использования возросла опасность повреждения не только органа зрения, но и кожных покро­вов и даже внутренних органов.

Повреждение кожи может быть вызвано лазерным излучением любой длины волны в спектральном диапазоне l = 180…100000 нм. При воздействии ЛИ в непрерывном режиме преобладают в основном тепловые эффекты, следствием которых является коагуляция (сверты­вание) белка, а при больших мощностях — испарение биоткани. Сте­пень повреждения кожи зависит от первоначально поглощенной энергии. Повреждения могут быть различными: от покраснения до поверхностного обугливания и образования глубоких дефектов кожи; значительные повреждения развиваются на пигментированных участ­ках кожи (родимых пятнах, местах с сильным загаром). Лазерное излучение особенно дальней инфракрасной области (свы­ше 1400 нм) способно проникать через ткани тела на значительную глубину, поражая внутренние органы (прямое ЛИ).

Длительное хроническое действие диффузно отраженного лазерного излучения вызывает неспецифические, преимущественно вегетативно-сосудистые нарушения; функциональные сдвиги могут наблюдаться со стороны нервной, сердечно-сосудистой систем, желез внутренней секреции.

Биологический эффект усиливается при неоднократных воздействиях лазерное излучение и при комбинациях с другими не­благоприятными производственными факторами: вредные химические вещества, шум, вибрация, электромагнитные поля, ионизирующие излучения и др.

По степени опасности лазерного излучение лазеры подразделяются на следующие классы: 0 - безопасные (выход­ное, излучение не представляет опасности для биологической ткани при остром и хроническом воздействии); I - малоопасные (воздейст­вия прямого и зеркально отраженного излучения только на глаза); II - средней опасности (воздействия на глаза прямого, зеркально и диффузно отраженного излучения, а также прямого и зеркально отра­женного излучения на кожу); III — опасные (воздействия на глаза, кожу прямого, зеркально и диффузно отраженного излучения; работа лазеров сопровождается возникновением других опасностей и вредных производственных факторов); IV — высокой опасности (опасности, характерные для лазеров I—III классов, а также ионизирующее излу­чение с уровнем, превышающем установленные допустимые пределы).

При нормировании ЛИ устанавливают предельно допустимые уровни для двух условий облучения—однократного и хронического. Нормируемыми параметрами являются энергетическая экспозиция и облученность. Гигиеническая регламентация ЛИ, производится по Санитарным нормам и правилам устройства и эксплуатации лазеров —СН 5804—91. При воздействии на глаза и кожу установлены раздельные ПДУ.

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 необходимоограждение лазерной зоны, или 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. ЛазерыIV класса опасности размещаются в отдельных изолированных помещениях и обеспечиваются дистанционным управлениемих работой.

При размещении в одном помещении нескольких лазеров следует исключить возможность взаимного облучения операторов, работающих на различных установках. В помещения, где размещены лазеры, лица, не имеющие отношения к их эксплуатации, не допускаются.

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. Средства индивидуальной защиты применяются только в том случае, когда коллективные средства защиты не позволяют обес­печить требования санитарных правил.

Работы, связанные с обслуживанием лазерных установок, от­носятся к работам с вредными условиями труда. В соответствии с приказом Минздрава работающие подлежат предварительным и периодическим (1 раз в год) медицинским осмотрам с участием терапевта, невропатолога, окулиста.