Справочник от Автор24
Найди эксперта для помощи в учебе
Найти эксперта
+2

Лазерное излучение

Физическая сущность лазерного излучения

Замечание 1

В наше время лазер нашел широкое применение во многих сферах деятельности человека – это промышленность, медицина, научные исследования, мониторинг состояния окружающей среды и др. Лазерное излучение (ЛИ), как и другие виды излучений, оказывают неблагоприятное воздействие на организм человека. Непрерывно излучающие лазеры создают интенсивность порядка $10$ Вт/см кв, а этого вполне достаточно, чтобы расплавить и испарить любой материал. Интенсивность излучения при генерации коротких импульсов достигает иногда больше $10$ Вт/см кв. Чтобы представить себе эту величину, надо отметить, что вблизи поверхности Земли интенсивность солнечного света составляет только $0,1$…$0,2$ Вт/см кв. ЛИ является оптическим когерентным излучением, которое имеет высокую направленность и большую плотность энергии.

Излучение формируется в активной среде, которая является главным элементом лазера и, чтобы она образовалась необходимо:

  1. Свет нелазерных источников;
  2. Разряд электричества в газах;
  3. Химреакции;
  4. Бомбардировку электрическим пучком и другие методы.

Оптический резонатор образуют зеркала, между которыми располагается активная среда, она может представлять твердый материал – стекло, пластмассу, рубины – может быть представлена полупроводниками, жидкостью с органическими красителями, газом и др. Лазеры могут быть импульсного и непрерывного действия.

По своим физико-техническим параметрам лазеры классифицируются:

  1. Конструктивное исполнение:

    • Стационарные лазеры;
    • Лазеры передвижные;
    • Открытые лазеры;
    • Закрытые лазеры.
  2. Мощность излучения:

    • Лазеры сверхмощные;
    • Мощные лазеры;
    • Лазеры средней мощности;
    • Маломощные лазеры.
  3. Режим работы:

    • Лазеры непрерывного режима;
    • Импульсные лазеры;
    • Импульсные лазеры с модулированной добротностью.
  4. Способ отвода тепла:

    • Лазеры с естественным охлаждением;
    • Лазеры с принудительным охлаждением водой;
    • Лазеры с принудительным охлаждением воздухом;
    • Лазеры с принудительным охлаждением специальными жидкостями.
  5. Назначение:

    • Технологические лазеры;
    • Лазеры специальные;
    • Лазеры исследовательские;
    • Лазеры уникальные.
  6. Метод накачки:

    • Накачка химическим возбуждением;
    • Накачка пропусканием высокочастотного тока;
    • Пропусканием импульсного тока;
    • Пропусканием постоянного тока;
    • Накачка импульсным светом;
    • Накачка постоянным светом.
  7. Длина генерируемой световой волны:

    • Инфракрасные лазеры;
    • Лазеры видимого света;
    • Ультрафиолетовые лазеры;
    • Рентгеновские лазеры;
    • Субмиллиметровые лазеры.
  8. По активному элементу:

    • Газодинамические лазеры;
    • Твердотельные лазеры;
    • Полупроводниковые лазеры;
    • Лазеры жидкостные;
    • Лазеры газовые.
«Лазерное излучение» 👇
Помощь эксперта по теме работы
Найти эксперта
Решение задач от ИИ за 2 минуты
Решить задачу
Найди решение своей задачи среди 1 000 000 ответов
Найти

Лазерное излучение и организм человека

Все лазеры, исходя из степени их опасности для работающих, делят на 4 класса:

  1. Не представляющие для кожи человека и его глаз опасности излучения;
  2. Как прямое, так и зеркально отраженное излучение представляет большую опасность для глаз;
  3. Все три излучения – прямое, зеркально отраженное и диффузно отраженное – на расстоянии $0,1$ м от отражающей поверхности, представляет опасность. Есть также опасность облучения кожи;
  4. Опасность диффузно отраженным излучением на расстоянии $0,1$ м от диффузно отражающей поверхности.

В организме человека лазерное излучение может вызвать патологические изменения, расстройство органов зрения, ЦНС и вегетативной системы. Лазерное излучение оказывает негативное влияние на внутренние органы человека – печень, почки, спинной мозг и др. Возникающие поверхностные ожоги – основной патофизиологический эффект облучения.

Лазеры $II$, $ III$, $IV$ классов в обязательном порядке маркируют знаками лазерной опасности и снабжают сигнальными устройствами на весь период работы. Чтобы излучение не распространилось за пределы обрабатываемых материалов $III$ и $IV$ класс лазеров оснащают специальными экранами. Для их производства используют огнестойкий, неплавящийся, светопоглощающий материал. Управление такими лазерами дистанционное.

Для лазерного излучения установлены предельно допустимые уровни. Определены эти уровни с учетом области спектра отдельно для глаз и кожи. Работающие с лазером должны проходить как предварительный, так и ежегодный медицинский осмотр. Для лазеров $II$…$IV$ классов работники должны использовать индивидуальную защиту глаз, а для $IV$ класса – защитные маски. В зависимости от длины волны излучения стекла защитных очков могут быть бесцветные или оранжевого, сине-зеленого цвета.

Все опасности лазерного излучения делят на первичные – лазерная установка и вторичные – в процессе взаимодействия лазерного излучения и мишени.

  1. Первичные факторы вредности:

    • Прямое лазерное излучение;
    • Электрическое напряжение;
    • Световое излучение;
    • Акустический шум;
    • Вибрация вспомогательного оборудования;
    • Газы, загрязняющие воздух, выделяющиеся из узла установки;
    • Рентгеновское излучение при напряжении выше $15$ кВ.
  2. Вторичные факторы вредности:

    • Отраженное лазерное излучение;
    • Аэродисперсные системы;
    • Акустические шумы;
    • Излучение плазменного факела.

Нормирование лазерного излучения

К нормированию лазерного излучения существует два научно обоснованных подхода:

  1. Первый касается повреждающих эффектов тканей или органов непосредственно в месте облучения;
  2. Второй подход касается выявляемых изменений систем и органов, которые не подвергались непосредственному воздействию.

В основе гигиенического нормирования лежат критерии биологического действия.

Исходя из этого, диапазон лазерного излучения разделили на области:

  1. Область ультрафиолета – от $0,18$ - $0,38$ мкм;
  2. Видимая область – $0,38$ - $0,7$5 мкм;
  3. Инфракрасная ближняя область – $0,75$ - $1,4$ мкм;
  4. Инфракрасная дальняя область – свыше $1,4$ мкм.
Замечание 2

Обоснование гигиенических нормативов затруднено по той причине, что диапазон длин волн широкий, параметры лазерного излучения и биологические эффекты разнообразны. На экспериментальную и клиническую проверку необходимо время и средства, поэтому для уточнения и разработки предельно допустимых уровней ЛИ используют математическое моделирование.

Математические модели, безусловно, учитывают характер распределения энергии и абсорбционные характеристики облучаемых тканей. При определении и уточнении ПДУ ЛИ использовался метод математического моделирования основных физических процессов. Он вошел в последнюю редакцию санитарных норм и правил устройства и эксплуатации лазеров – СНиП № 5804-91.

Разработанные нормы учитывали результаты научных исследований и основных положений документов:

  1. СаНиП устройства и эксплуатации лазеров № 2392-81;
  2. Стандарт МЭК (первое издание, $1984$ г.);
  3. Изменения к стандарту Международной электротехнической комиссии ($1987 $г., публикация $825$).

Данные нормы подлежат применению и это засвидетельствовано Письмом Роспотребнадзора от $16$.$05$.$2007$ № 0100/4961-07-32. Предельно допустимые уровни лазерного излучения устанавливают правила № 5804-91.

Они же устанавливают требования относительно:

  1. Устройств и эксплуатации лазеров;
  2. Производственных помещений, размещения оборудования и рабочих мест;
  3. Требований к персоналу;
  4. Состояния производственной сферы;
  5. Применения средств защиты;
  6. Медицинского контроля.
Дата последнего обновления статьи: 24.12.2023
Получи помощь с рефератом от ИИ-шки
ИИ ответит за 2 минуты
Все самое важное и интересное в Telegram

Все сервисы Справочника в твоем телефоне! Просто напиши Боту, что ты ищешь и он быстро найдет нужную статью, лекцию или пособие для тебя!

Перейти в Telegram Bot