4.3.3. Лазерне випромінювання

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, одержу-ваного від робочої речовини в результаті порушення його атомів електро-магнітною 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 (ZnО, 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.

Щільність потужності лазерного випромінювання на малій площині об'єкта визначається формулою:

,

де Р - вихідна потужність випромінювання лазера;

D - діаметр об'єкта оптичної системи;

 - довжина хвилі;

f - фокусна відстань оптичної системи.

Лазерне випромінювання з високою щільністю потужності супроводжується високою напруженістю електричного полю:

,

де  – магнітна проникність середовища (для повітря Гн/м) ;

 – діелектрична проникність середовища (для повітря Ф/м).

Значення електричної напруженості у вакуумі при Р=1 МВт складає В/м.

Дія лазерного випромінювання на організм людини відзначається складним харак­тером, а біологічні ефекти, які при цьому виникають можна підрозділити на дві групи: первинні ефекти – органічні зміни, що виникають безпосередньо в опромінених тканинах; вторинні ефекти – фізіологічні зміни, що виникають в організмі, як реакція на опромінення. Вторинні ефекти проявляються у частих болях голови, швидкому втомлю­ванні, порушенні сну, підвищеній збудливості тощо. Оскільки лазерне випромінювання характеризується великою густиною енергії, то в опромінених тканинах можуть виник­нути опіки різного ступеня. Найбільш небезпечне лазерне випромінювання для очей, оскільки кришталик фокусує та концентрує його на сітківці. Залежно від інтенсивності лазерне випромінювання може викликати тимчасову чи незворотну втрату зору вна­слідок сильного опіку сітківки. При великій інтенсивності випромінювання можливе ураження не лише очей, але й шкіри, оболонок мозку, внутрішніх органів.

При експлуатації лазера виникає небезпека, пов'язана не лише з дією лазерно­го випромінюваня, а й з низкою супутніх несприятливих чинників, а саме: підвище­ною запиленістю та загазованістю повітря робочої зони продуктами взаємодії лазер­ного випромінювання з матеріалом мішені та повітрям (утворюється озон, окиси азоту та ін.); ультрафіолетовим випромінюванням імпульсних ламп накачки або кварцових газорозрядних трубок у робочій зоні; світлом високої яскравості від імпульс­них ламп накачування і зони взаємодії лазерного променя з матеріалом мішені; іонізуючими випромінюваннями, які використовуються для накачування; електромагніт­ними випромінюваннями радіочастотного діапазону, які виникають при роботі гене­раторів накачування газових лазерів; підвищеною напругою в електричних колах керування та живлення лазера.

З метою забезпечення безпечних умов праці персоналу санітарними правила­ми та нормами (СанПиН № 5804-91) регламентовані граничнодопустимі рівні (ГДР) лазерного випромінювання на робочих місцях, які виражені в енергетичних експози­ціях. Енергетична експозиція – це відношення енергії випромінювання, що падає на відповідну ділянку поверхні, до площі цієї ділянки. Одиницею вимірювання є Дж/ см².

Енергетична експозиція нормується окремо для рогівки та сітківки ока, а також шкіри. В різних діапазонах довжин хвиль норми встановлюють ГДР лазерного випромінювання в залежності від тривалості імпульса, частоти повторення імпульсів, тривалості дії, кутового розміру променя чи діаметра плями засвітки на сітківці, фонової освітленості лиця працівника тощо.

В залежності від класу лазерної установки використовуються ті чи інші захисні засоби та заходи, які за організаційною ознакою підрозділяються на колективні та індивідуальні. До колективних заходів та засобів лазерної безпеки належать:

• вибір лазера для технологічної операції за мінімально необхідним рівнем випромінювання;

• розташування лазерів IV класу в ізольованих приміщеннях;

• використання дистанційного керування;

• огороджування зон можливого поширення лазерного випромінювання (пря­мого, розсіяного, відбитого);

• оброблення внутрішніх поверхонь приміщення, в якому встановлені лазерні установки матеріалами з високим коефіцієнтом поглинання;

• екранування променя лазера на всьому шляху його поширення, а також зони взаємодії променя і мішені;

• встановлення на лазерній установці блокувальних засобів та сигналізації початку та закінчення роботи лазера;

• проведення контролю рівнів лазерного опромінення.

До засобів індивідуального захисту від лазерного випромінювання належать захисні окуляри із світлофільтрами, маски, щитки, халати, рукавички, їх вибір здійсню­ється з урахуванням інтенсивності та довжини хвилі лазерного випромінювання.

Для вимірювання енергетичних характеристик лазерного випромі-нювання використовується прилад типу ИЛД-2.