Безопасность лазерного излучения. Эргономические основы безопасности жизнедеятельности Вредные воздействия лазерного излучения

Действие на организм:

Биологическое действие излучений лазеров находится в зависимости от ряда факторов: мощности излучения; длины волны; характера импульса; чистоты следования импульсов; продолжительности облучения; величины облучаемой поверхности и другое. Можно выделить термическое и нетермическое, местное и общее действие излучения. Термический эффект для лазеров непрерывного действия имеет много общего с обычным нагревом. Под влиянием лазеров, работающих в импульсном режиме в облучаемых тканях, происходит быстрый нагрев и мгновенное вскипание жидких сред, что, в конечном счете, приводит к механическому повреждению тканей. Нетермическое действие в основном обусловлено процессами, возникающими и результате избирательного поглощения тканями электромагнитной энергии, а также электрическим и фотохимическим эффектами.

В характере действия лазерного излучения на организм человека можно выделить два эффекта: первичный и вторичный. Первичные эффекты ни шикают в виде органических изменений в облучаемых тканях «глаз, кожа». Попадая в глаз, энергия лазера абсорбируется пигментными элементами и в течении очень короткого времени повышает в нем температуру до высоких уровней, вызывая термокоагуляцию прилегающих тканей - хориоретинальный ожог. Термические нарушения сопровождаются повреждениями сетчатки оболочки глаза. Особенно опасны повреждения центральной ямки области с сетчатки как более важной в функциональном отношении. Повреждения этой попасти могут привести к глубоким и стойким нарушениям центрального зрения. Лазерное излучение может вызвать повреждение кожи. Степень воздействия определяется как параметрами излучения лазера, так и пигментацией кожи, состоянием кровообращения. Повреждения кожи напоминают термический ожег, который имеет четкие границы, окруженные небольшой зоной покраснения. Вторичные эффекты - неспецифические изменения, возникающие в организме как реакция излучения. При этом возможны функциональные расстройства центральной нервной и сердечнососудистой системы, неврозы астенического типа, патология вегетативнососудистой системы в виде вегетативно-сосудистых дисфункций и астеновегетативных синдромов. Сердечно-сосудистые расстройства могут проявляться сосудистой дистонией по гипотоническому или гипертоническому мшу, нарушением мозгового кровообращения. В картине периферической крови выявляется незначительное снижение гемоглобина, увеличение количества эритроцитов, ретикулоцитов, уменьшение количества тромбоцитов, Возможны изменения липоидного, углеводного и белковых обменов и другого. `Гигиеническое нормирование:

Все вопросы санитарного надзора регламентированы в санитарных нормах и правилах устройства и эксплуатации лазеров «1982г». За предельно допустимые уровни лазерного излучения «ПДУ» принимают энергетические экспозиции облучаемых тканей. ПДУ охватывают диапазоны спектра от 0,2 до 20 МКМ и регламентируются применительно действию радиации на роговицу, сетчатку глаза и кожу. Под ПДУ понимают также уровни, которые исключают возникновение первичных биологических эффектов для всего спектрального диапазона и вторичных эффектов для видимой области спектра.

Величина ПДУ зависит от длины волны «МКМ», длительности импульса «С», частоты повторения импульсов «Гц» и длительности воздействия «С». Кроме того, в диапазоне 0,4 - 1,4 МКМ ПДУ дополнительно зависит от углового размера источника излучения или от диаметра пятна на сетчатке «См», диаметра зрачка глаза «См», а в диапазоне 0,4 - 0,75 МКМ уровень ПДУ зависит также от фоновой освещенности роговицы. Санитарные нормы и правила предусматривают ПДУ как при моноимпульсном и непрерывном лазерном излучении, так и при импульсно-периодическом лазерном излучении. В каждом из этих видов излучений предусмотрено ПДУ в зависимости от спектра и объекта облучения.

Профилактические мероприятия:

Для обеспечения безопасности работы на лазерных установках необходимо выполнять требования к технологическим процессам, размещению оборудования и организации рабочих мест: Должно быть обеспечено дистанционное управление при обслуживании установок с лазерами IV класса; В технологических процессах, как правило, должны применяться лазерные установки закрытого типа, чтобы исключить облучение персонала; Необходимо ограничивать лазерно-опасную зону или экранировать пучок излучения. С помощью огнестойкого светопоглощающего материала; В конструкции лазерных установок предусматривают защиту работающих от электромагнитных волн, радиочастот и ионизирующей радиации; Лазеры маркируют знаком лазерной опасности в соответствии с действующим стандартом.

Для безопасной эксплуатации лазеров важно, чтобы помещения, в которых они размещаются, отвечали гигиеническим требованиям:

• 1. Лазеры IV класса нужно размещать в отдельных помещениях, устройство которых и их внутренняя отделка должны отвечать требованиям санитарных норм и правил устройства и эксплуатации лазеров.
• 2. Двери помещений для лазеров III - IV классов должны быть оборудованы внутренними замками, табло «Посторонним вход воспрещен» и знаком лазерной опасности.
• 3. Естественное и искусственное освещение должно соответствовать действующим нормам. Воздух рабочей зоны, производственной зоны помещений, где эксплуатируются лазеры, должен соответствовать гигиеническим требованиям. Если работа лазера сопровождается образованием вредных газов, паров, аэрозолей, то на рабочих местах оборудуется вытяжная вентиляция, которая локализует и удаляет вредные продукты места их образования.
• 4. На открытых площадках, где размещаются лазеры, обозначается зона повышенной плотности энергии излучения, и устанавливаются экраны, предотвращающие распространение излучения лазеров за пределы площадки.
• 5. Для предотвращения поражения прямым или зеркально отраженным лучом лазера предусматриваются ограждения, исключающие возможность выхода луча за пределы установки закрытого типа и возможность проникновения человека в зону прохождения луча. Применяются блокировки или затворы для защиты глаз работающего на установке, в которой система наблюдения совмещена с оптической системой. Используются защитные очки.
• 6. 6. Для защиты работающего от поражения электрическим током используются различные дистанционные управления, блокировки, автоматические замыкатели механические заземлители, сигнализация и защитные средства. Все элементы установок лазера, находящиеся под напряжением, ограждаются, а металические корпуса установок заземляются. Способы защиты персонала от электромагнитных полей и шума, а также допустимые санитарные нормы, сроки контрольных измерений, приборы и методики этих измерений указаны в соответствующих разделах специального справочника.
• 7. 7. К работе с лазером допускаются лица, достигшие 18-летнего возраста. Персонал, обслуживающий лазерные установки, должен проходить периодические и предварительные медицинские осмотры, обязателен инструктаж по безопасным методам работы с лазерами и другими.
• 8. 8. Персоналу запрещается осуществлять наблюдение без средств индивидуальной защиты глаз при эксплуатации лазеров II - IV классов опасности и размещать в зоне лазерного пучка предметы, вызывающие зеркальное отражение излучения, если оно не связано с технологической потребностью. В качестве средств индивидуальной защиты используют защитные очки со светофильтрами, а при работе с лазерами IV класса шин опасности применяют защитные маски. Для защиты от лазерного излучения и при работе сна лазерных установках применяют только те средства защиты, на которые имеется нормативно-техническая документация, утвержденная в установленном порядке.

Лазер или оптический кванто­вый генератор - это генератор электромагнитного излучения оптического диапазона, осно­ванный на использовании вынуж­денного (стимулированного) из­лучения.

Лазеры благодаря своим уникаль­ным свойствам (высокая направлен­ность луча, когерентность, монохроматичность) находят исключитель­но широкое применение в различ­ных областях промышленности, на­уки, техники, связи, сельском хо­зяйстве, медицине, биологии и др.

В основу классификации лазе­ров положена степень опаснос­ти лазерного излучения для об­служивающего персонала. По этой классификации лазеры раз­делены на 4 класса:

класс 1 (безопасные) - выходное излучение не опасно для глаз; класс II (малоопасные) - опасно для глаз прямое или зеркально отраженное излучение;

класс III (среднеопасные) - опасно для глаз прямое, зеркально, а так­же диффузно отраженное излуче­ние на расстоянии 10 см от отража­ющей поверхности и (или) для кожи прямое или зеркально отраженное излучение;

класс IV (высокоопасные)- опасно для кожи диффузно отраженное излучение на расстоянии 10 см от отражающей поверхности.

В качестве ведущих критериев при оценке степени опасности генери­руемого лазерного излучения при­няты величина мощности (энергии), длина волны, длительность импуль­са и экспозиция облучения.

Предельно допустимые уров­ни, требования к устройству, размещению и безопасной экс­плуатации лазеров регламенти­рованы "Санитарными нормами и правилами устройства и экс­плуатации лазеров" № 2392-81, которые позволяют разрабатывать мероприятия по обеспечению бе­зопасных условий труда при рабо­те с лазерами. Санитарные нормы и правила позволяют определить величины ПДУ для каждого режима работы, участка оптического диа­пазона по специальным формулам и таблицам. Нормируется энерге­тическая экспозиция облучаемых тканей. Для лазерного излучения видимой области спектра для глаз учитывается также и угловой раз­мер источника излучения.

Предельно допустимые уровни облучения дифференцированы с учетом режима работы лазеров -непрерывный режим, моноимпуль­сный, импульсно-периодический.

В зависимости от специфики тех­нологического процесса работа с лазерным оборудованием может сопровождаться воздействием на персонал главным образом отра­женного и рассеянного излучения. Энергия излучения лазеров в био­логических объектах(ткань, орган) может претерпевать различные пре­вращения и вызывать органичес­кие изменения в облучаемых тканях (первичные эффекты) и неспеци­фические изменения функциональ­ного характера (вторичные эффек­ты), возникающие в организме в ответ на облучение.

Влияние излучения лазера на орган зрения (от небольших функ­циональных нарушений до полной потери зрения) зависит в основном от длины волны и локализации воз­действия.

При применении лазеров боль­шой мощности и расширении их практического использования воз­росла опасность случайного повреж­дения не только органа зрения, но и кожных покровов и даже внутрен­них органов с дальнейшими изме­нениями в центральной нервной и эндокринной системах.

При работе с лазерной техникой на обслуживающий персонал может

воздействовать комплекс опасных и вредных производственных факторов.

Количественные и качественные характеристики неблагоприятных

производственных факторов зависят от физико-химических свойств

обрабатываемого материала и пространственно-энергетических характеристик

лазерного излучения.

Опасные и вредные производственные факторы, определяющие условия

труда операторов лазерных установок, условно разделяют на первичные и

вторичные. К первичным относят факторы, источником образования которых

является непосредственно лазерная установка, к вторичным - факторы,

образующиеся при воздействии лазерного излучения на обрабатываемый

материал.

При эксплуатации и разработке лазерных изделий необходимо учитывать

также возможность взрывов и пожаров при попадании лазерного излучения на

горючие материалы.

Для лазерных технологических установок наиболее значимыми из

неблагоприятных производственных факторов являются отраженное лазерное

излучение, импульсный шум и загрязнение воздуха вредными веществами,

образующимися при нагревании и разрушении (испарении) обрабатываемого

материала.

Шум лазерных установок имеет широкий частотный спектр; эквивалентный

уровень звука лазерных установок на 15...20 дБА ниже уровня звука в

импульсе; уровни звукового давления в отдельных импульсах длительностью

порядка миллисекунды могут достигать 100...120 дБ. Основное количество

вредных веществ поступает в воздух рабочей зоны в виде аэрозольных частиц с

аэродинамическим диаметром меньше 10 мкм, представляющих наибольшую

опасность для органов дыхания.

При проведении ремонтно-профнлактических и пусконаладочных работ

можно ожидать наличия дополнительных неблагоприятных факторов,

характеристики которых зависят от конструктивных особенностей лазерного

оборудования.

Наибольшую опасность лазерное излучение представляет для глаз и кожи.

Вместе с тем лазерное излучение может вызывать в организме человека

различные патологические изменения, функциональные расстройства центральной

нервной, сердечно-сосудистой и вегетативной систем, а также влиять на

различные внутренние органы.

Основным документом, регламентирующим требования безопасности при

эксплуатации лазерных установок, являются "Санитарные нормы и правила

устройства и эксплуатации лазеров" № 5804-91 (СанПиН-лазер). Этот документ

устанавливает:

Предельно допустимые уровни (ПДУ) лазерного излучения в диапазоне

длин волн 180...105 нм при различных условиях воздействия на человека;

Классификацию лазеров по степени опасности генерируемого ими

излучения;

Требования к устройству и эксплуатации лазеров;

Требования к производственным помещениям, размещению оборудования и

организации рабочих мест;

Требования к персоналу;

Контроль за состоянием производственной среды;

Требования к применению средств защиты;

Требования к медицинскому контролю.

Предельно допустимые уровни (ПДУ) лазерного излучения установлены для

двух условий облучения - однократного и хронического в трех диапазонах длин

волн: I - от 180 до 380 нм; II -св. 380 до 1400 нм; III - св. 1400 до 105.

Нормируемыми параметрами лазерного излучения являются энергетическая

экспозиция Н и облученности Е, усредненные по ограничивающей апертуре.

Для определения предельно допустимых уровней энергетической

экспозиции НПДУ и облученности ЕПДУ при воздействии лазерного излучения на

кожу усреднение производится по ограничивающей апертуре диаметром 1,1 х10-3

м (площадь апертуры Sа = 10-6 м2).

Для определения предельно допустимых уровней НПДУ и ЕПДУ при

воздействии на глаза лазерного излучения в диапазонах I и III усреднение

производится по ограничивающей апертуре диаметром 1,1х10-3 м, а в диапазоне

II - по апертуре диаметром 7х10-7 м.

Наряду с энергетической экспозицией и облученностью нормируемыми

параметрами являются также энергия W и мощность P излучения, прошедшего

через указанные ограничивающие апертуры.

НПДУ = WПДУ / Sа, EПДУ = PПДУ / Sа

где: WПДУ и РПДУ – предельно допустимые уровни соответственно энергии

и мощности.

Параметры НПДУ, EПДУ и WПДУ, РПДУ могут использоваться каждый в

отдельности в соответствии с решаемой задачей.

Лазерное излучение с длиной волны 380...1400 нм наибольшую опасность

представляет для сетчатой оболочки глаза, а излучение с длиной волны

180...380 нм и св. 1400 нм - для передних сред глаза. Повреждение кожи

может быть вызвано лазерным излучением любой длины волны рассматриваемого

спектрального диапазона (180...105 нм).

В СанПиН-лазер приведены соотношения для определения ПДУ при

однократном воздействии на глаза и кожу одиночных импульсов

коллимированного или диффузного лазерного излучения, а также поправки для

учета хронического воздействия повторяющихся импульсов и углового размера

источников диффузного излучения.

Инструментом, позволяющим определять основные направления работы по

нормализации условий труда операторов лазерных установок, является

классификация лазеров по степени опасности генерируемого ими излучения.

Определение класса опасности основано на учете его выходной энергии

(мощности) и предельно допустимых уровней при однократном воздействии

генерируемого излучения. Лазеры по степени опасности подразделяют на четыре

К лазерам I класса относят полностью безопасные лазеры, т.е. такие

лазеры, выходное (коллимированное) излучение которых не представляет

опасности при облучении глаз и кожи.

Лазеры II класса - это лазеры, выходное излучение которых

представляет опасность при облучении глаз или кожи человека коллимированным

пучком (опасность при облучении кожи существует только в I и III

спектральных диапазонах). Диффузно отраженное излучение безопасно как для

кожи, так и для глаз во всех спектральных диапазонах.

К лазерам III класса относят такие лазеры, выходное излучение которых

представляет опасность при облучении глаз не только коллимированным, но и

диффузно отраженным излучением на расстоянии 10 см от отражающей

поверхности и (или) при облучении кожи коллимированным излучением. Диффузно

отраженное излучение не представляет опасности для кожи. К этому классу

относят лазеры, генерирующие излучение в спектральном диапазоне II.

Лазеры IV класса включают такие лазеры, диффузно отраженное излучение

которых, представляет опасность для глаз и кожи на расстоянии 10 см от

отражающей поверхности.

Лазеры классифицирует предприятие-изготовитель по выходным

характеристикам излучения расчетным методом.

Класс опасности лазерного изделия определяется классом используемого

в нем лазера.

Основными нормативными пра­вовыми актами при оценке усло­вий труда с оптическими кванто­выми генераторами являются:

"Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазе­ров" № 2392-81; методические рекомендации "Гигиена труда при работе с лазерами", утверж­денные МЗ РСФСР 27.04.81 г.;

ГОСТ 24713-81 "Методы измере­ний параметров лазерного излу­чения. Классификация"; ГОСТ 24714-81 "Лазеры. Методы из­мерения параметров излучения. Общие положения"; ГОСТ 12.1.040-83 "Лазерная безопас­ность. Общие положения"; ГОСТ 12.1.031 -81 "Лазеры. Методы дозиметрического контроля лазерного излучения".

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 необходимо либо ограждение лазерной зоны, либо 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.

Лазеры IV класса опасности раз­мещаются в отдельных изолирован­ных помещениях и обеспечиваются дистанционным управлением их работой.

При размещении в одном поме­щении нескольких лазеров следует исключить возможность взаимного облучения операторов, работающих на различных установках. Не допус­каются в помещения, где размеще­ны лазеры, лица, не имеющие отно­шения к их эксплуатации. Запрещается визуальная юстировка лазе­ров без средств защиты.

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.

Введение

1. Физическая сущность лазерного излучения

2.

3.

4.

1.Физическая сущность лазерного излучения

Лазер (от английского Lighting amplification by stimulated emission of radiation) - устройство, предназначенный для выработки и усиления электромагнитной энергии оптического диапазона частот с использованием процесса управляемой индукционной эмиссии. Он работает на принципе индуцированного излучения, получаемого при оптической накачке (например, воздействием импульсов света) термически неравновесной (активной) среды, в качестве которой служат диэлектрические кристаллы, стекло, газы, полупроводники и плазма.

Отдельные атомы таких материалов при попадании на них фотона обладают свойствами перехода с верхнего энергетического уровня на нижний уровень с испусканием двух фотонов, индуцированных с той же частотой, поляризацией и направлением распространения.

Примером может служить рубиновый оптический квантовый генератор, в котором рабочим телом является рубин. Мощность в импульсе составляет около 100 МВт при мощности на возбуждение около 20 кВт/см 3 , а температура, создаваемая лазерным пучком, может достигать 10 15 К (примерно в 10 11 раз больше температуры Солнца).

Существуют и другие виды лазеров с твердым телом, например из ниодимового стекла, флюоритита кальция с примесью атомов таких редкоземельных элементов, как диспрозий, самарий и пр. (длина волны излучения равна 1,06 мкм), или газовые лазеры, например гелий – ниодимовые лазеры (длина волны излучения равна 632,8 нм; 1,15 и 3,39 мкм) и др.

В процессе изготовления, испытания и эксплуатации лазерных изделий на обслуживающий персонал могут воздействовать физические, химические и психофизиологические опасные и вредные факторы.

К физическим факторам относятся:

· Лазерное излучение (прямое, рассеянное, зеркальное или диффузно отраженное);

· Высокое напряжение в цепях управления и источниках электропитания лазера (лазерных установок);

· Повышенный уровень ультрафиолетовой радиации от импульсных ламп накачки или кварцевых газоразрядных трубок в рабочей зоне;

· Повышенная яркость света от импульсных ламп накачки и зоны взаимодействия лазерного излучения с материалом мишени;

· Повышенный шум и вибрация на рабочем месте, возникающие при работе лазера (лазерной установки);

· Повышенный уровень ионизирующего рентгеновского излучения от газоразрядных трубок и др. элементов, работающих при анодном напряжении более 5 кВ;

· Повышенный уровень электромагнитных излучений ВЧ – и СВЧ – диапазонов в рабочей зоне;

· Повышенный уровень инфракрасной радиации в рабочей зоне;

· Повышенная температура поверхностей оборудования;

· Взрывоопасность в системах накачки лазеров;

· Возможность взрывов и пожаров при попадании лазерного излучения на горючие материалы.

К химическим факторам относятся:

· Загрязнение воздуха рабочей зоны продуктами взаимодействия лазерного излучения с мишенью и радиолиза воздуха (озон, окислы азота и др);

· Токсические газы и пары от лазерных систем с прокачкой хладагентов и др.

Психофизиологические факторы – это:

· Монотония, гипокинезия, эмоциональная напряженность, психологический дискомфорт;

· Локальные нагрузки на мышцы и кисти предплечья; напряженность анализаторных функций (зрение, слух).

Таблица 1

Наличие опасных и вредных факторов в зависимости от класса лазера (классы лазеров приведены в табл. 1) приведено в табл. 2.

Таблица 2

Воздействие лазерного излучения на организм

Лазерное излучение представляет собой вид электромагнитного излучения, генерируемого в оптическом диапазоне длин волн 0,1…1000 мкм. Отличие его от других видов излучения заключается в монохромности, когерентности и высокой степени направленности. Благодаря малой расходимости луча лазера плотность потока мощности может достигать 10 16 …10 17 Вт/м 2 .

Эффекты воздействия (тепловой, фотохимический, ударно – акустический и др.) определяются механизмом взаимодействия лазерного излучения с тканями и зависят от энергетических и временных параметров излучения, а также от биологических и физики – химических особенностей облучаемых тканей и органов.

Лазерное излучение представляет особую опасность для тканей, максимально поглощающих излучение. Сравнительно легкая уязвимость роговицы и хрусталика глаза, а также способность оптической системы глаза многократно увеличивать плотность энергии(мощность) излучения видимого и ближнего инфракрасного диапазона (780<λ<1400 нм) на глазном дне по отношению к роговице делают глаз наиболее уязвимым органом.

При повреждении появляется боль в глазах, спазм век, слезотечение, отек век и глазного яблока, помутнение сетчатки, кровоизлияние. Клетки сетчатки после повреждения не восстанавливаются.

Ультрафиолетовое излучение вызывает фотокератит, средневолновое инфракрасное излучение(1400<λ<3000 нм) может вызвать отек, катаракту и ожог роговой оболочки глаза; дальнее ИК – излучение (3000<λ<10 6 нм) – ожог роговицы.

Повреждение кожи может быть вызвано лазерным излучением любой длинны волны в спектральном диапазоне 180…100000 нм. Характер поражения кожи аналогичен термическим ожогам. Степень тяжести повреждения кожи, а в некоторых случаях и всего организма, зависит от энергии излучения, длительности воздействия, площади поражения, ее локализации, добавления вторичных источников воздействия (горение, тление). Минимальное повреждение кожи развивается при плотности энергии 1000…10000 Дж/м 2 .

Лазерное излучение дальней инфракрасной области (>1400 нм) способно проникать через ткани тела на значительную глубину, поражая внутренние органы (прямое лазерное излучение).

Длительное хроническое действие диффузно отраженного лазерного излучения нетепловой интенсивности может вызывать неспецифические, преимущественно вегетативно – сосудистые нарушения; функциональные сдвиги могут наблюдаться со стороны нервной, сердечно – сосудистой системы, желез внутренней секреции. Работающие жалуются на головные боли, повышенную утомляемость, раздражительность, потливость.

Нормирование лазерного излучения

Основными нормативными правовыми актами при оценке условий труда являются:

"Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров" № 2392-81; методические рекомендации "Гигиена труда при работе с лазерами", утвержденные МЗ РСФСР 27.04.81 г.;

ГОСТ 24713-81 "Методы измерений параметров лазерного излучения. Классификация"; ГОСТ 24714-81 "Лазеры. Методы измерения параметров излучения. Общие положения"; ГОСТ 12.1.040-83 "Лазерная безопасность. Общие положения"; ГОСТ 12.1.031 -81 "Лазеры. Методы дозиметрического контроля лазерного излучения".

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 необходимо либо ограждение лазерной зоны, либо 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.

Лазеры IV класса опасности размещаются в отдельных изолированных помещениях и обеспечиваются дистанционным управлением их работой.

При размещении в одном помещении нескольких лазеров следует исключить возможность взаимного облучения операторов, работающих на различных установках. Не допускаются в помещения, где размещены лазеры, лица, не имеющие отношения к их эксплуатации. Запрещается визуальная юстировка лазеров без средств защиты.

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.

Методы защиты от лазерного излучения

К организационным защитным мероприятиям относятся:

· Организация рабочих мест с определением всех необходимых защитных мероприятий и учетом специфики конкретных обстоятельств использования лазерных установок;

· Обучение персонала и контроль знаний правил техники безопасности;

· Организация медицинского контроля и т.д.

Технические мероприятия и средства защиты подразделяются на коллективные и индивидуальные. Коллективные включают в себя:

· Средства нормализации внешней среды;

· Автоматические системы управления технологическим процессом;

· Использование предохранительных устройств, приборов, различных ограждений лазерно – опасной зоны;

· Использование телеметрических и телевизионных систем наблюдения;

· Применение заземления, зануления, блокировки и т.д.

Еще из раздела Безопасность жизнедеятельности:

• Контрольная работа: Безпека експлуатації турбогенератора ТВВ-320-2ЕУЗ
• Курсовая работа: Обеспечение устойчивости работы хозяйственных объектов в чрезвычайных ситуациях

Лазерное излучение является электромагнитным излучением, генерируемым в диапазоне длин волн l = 180…105 нм. Лазерные установки получили широкое распространение.

Лазерное излучение характеризуется монохроматичностью (излучения практически одной частоты), высокой когерентностью (сохранением фазы колебаний), чрезвычайно малой энергетической расходимостью луча и высокой концентрацией энергии излучения в луче.

Биологические эффекты воздействия лазерного излучения на организм определяются механизмами взаимодействия излучения с тканями и зависят от длины волны излучения, длительности импульса (воздействия), частоты следования импульсов, площади облучаемого участка, а также от биологических и физико-химических особенностей облучаемых тканей и органов. Различают тепловые, энергетические, фотохимические и механические (ударно-акустические) эффекты воздействия, а также прямое и отражённое (зеркальное и диффузное) излучения. Для глаз, кожи и внутренних тканей организма наибольшую опасность представляет энергонасыщенное прямое и зеркально отражённое излучения. Кроме того, наблюдаются негативные функциональные сдвиги в работе нервной и сердечно-сосудистой систем, эндокринных желез, изменяется артериальное давление, увеличивается утомляемость.

Лазерное излучение с длиной волны от 380 до 1400 нм наиболее опасно для сетчатой оболочки глаза, а излучение с длиной волны от 180 до 380 нм и свыше 1400 нм – для передних сред глаза. Повреждение кожи может быть вызвано излучением любой длины волны рассматриваемого диапазона (180…105 нм).

Ткани живого организма при малых и средних интенсивностях облучения почти непроницаемы для лазерного излучения. Поэтому поверхностные (кожные) покровы оказываются наиболее подверженными его воздействию. Степень этого воздействия определяется длиной волны и интенсивностью излучения.

При больших интенсивностях лазерного облучения возможны повреждения не только кожи, но и внутренних тканей и органов. Эти повреждения имеют характер отёков, кровоизлияний, омертвения тканей, а также свёртывания или распада крови. В таких случаях повреждения кожи оказываются относительно менее выраженными, чем изменения во внутренних тканях, а в жировых тканях вообще не отмечено каких-либо патологических изменений.

Биологические эффекты, возникающие при воздействии лазерного излучения на организм, условно подразделяют на группы:

а) первичные эффекты - органические изменения, возникающие непосредственно в облучаемых живых тканях (прямое облучение);

б) вторичные эффекты - неспецифические изменения, возникающие в организме в ответ на облучение (длительное облучение диффузно отражённым излучением).

При эксплуатации лазерных установок на человека могут воздействовать следующие опасные и вредные факторы, обусловленные как самим лазерным излучением, так и спецификой его формирования:

• лазерное излучение (прямое, отражённое, рассеянное);
• сопутствующее работе установки ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное излучения структурных компонентов;
• высокое напряжение в цепях управления и электропитания;
• ЭМП промышленной частоты и радиочастотного диапазона;
• рентгеновское излучение от газоразрядных трубок и элементов, работающих при анодном напряжении более 5 кВ;
• шум и вибрация;
• токсичные газы и пары, образующиеся в элементах лазеров и при взаимодействии луча со средой;
• продукты взаимодействия лазерного излучения с обрабатываемыми материалами;
• повышенная температура поверхностей лазерного изделия и в зоне облучения;
• опасность взрыва в системах накачки лазеров;
• возможность взрыва и пожара при взаимодействии луча с горючим материалом.

По степени опасности излучения для биологических структур человека лазеры подразделяются на четыре класса.

К лазерам 1 класса относят полностью безопасные лазеры. Их излучение не представляет опасности для глаз и кожи.

Лазеры 2 класса – это лазеры, луч которых представляет опасность при облучении кожи или глаз человека. Однако диффузно отражённое излучение безопасно как для кожи, так и для глаз.

Лазеры 3 класса представляют опасность при облучении глаз и кожи прямым, зеркально отражённым излучением. Диффузно отражённое излучение опасно для глаз на расстоянии 10 см от диффузно отражающей поверхности, но безопасно для кожи.

У лазеров 4 класса диффузно отражённое излучение на расстоянии 10 см от диффузно отражающей поверхности представляет опасность для глаз и кожи.

Лазеры классифицирует изготовитель по выходным характеристикам излучения.

При эксплуатации установок 2-4 классов следует предусматривать мероприятия по лазерной безопасности, дозиметрический контроль лазерного излучения, санитарно-гигиенические мероприятия и медицинский контроль.

Лазерная безопасность – это совокупность технических, санитарно-гигиенических, лечебно-профилактических и организационных мероприятий, обеспечивающих безопасные и безвредные условия труда при эксплуатации лазерных установок.

Нормирование лазерного излучения осуществляется по предельно допустимым уровням облучения (ПДУ) согласно «Санитарным нормам и правилам устройства и эксплуатации лазеров» № 5804-91 . ПДУ излучения при однократном воздействии могут привести к незначительной вероятности возникновения обратимых отклонений в организме работающего. ПДУ излучения при хроническом воздействии не приводят к отклонению в состоянии здоровья человека как в процессе работы, так и в отдалённые сроки жизни настоящего и последующих поколений.

Нормируемыми параметрами являются облучённость Е, энергетическая экспозиция Н, энергия W и мощность Р излучения.

Облучённость – это отношение потока излучения, падающего на малый участок поверхности, к площади этого участка, Вт/м2.

Энергетическая экспозиция определяется интегралом облучённости по времени, Дж/м2.

ПДУ лазерного излучения устанавливаются для трёх диапазонов длин волн (180…380, 381…1400, 1401…105 нм) и случаев облучения: однократного (с временем воздействия до одной смены), сериями импульсов и хронического (систематически повторяющегося). Кроме того, при нормировании учитывают объект облучения (глаза, кожа, глаза и кожа одновременно).

При использовании лазеров в театрально-зрелищных мероприятиях, для демонстрации в учебных заведениях, для подсветки и других целей в медицинских приборах, не связанных непосредственно с лечебным действием излучения, ПДУ для всех облучаемых устанавливаются в соответствии с нормами для хронического облучения.

К лазерным изделиям с учётом их классов опасности предъявляются различные требования. Например, лазеры 3 и 4 класса должны содержать дозиметрическую аппаратуру, а их конструкция должна

обеспечивать возможность дистанционного управления. Лазерные изделия медицинского назначения должны быть оборудованы средствами для измерения уровня излучения, воздействующего на пациента и персонал. Лазеры 3 и 4 классов запрещено использовать в театрально-зрелищных мероприятиях, в учебных заведениях и на открытых пространствах. Класс лазерного изделия учитывается в требованиях по его эксплуатации.

Лазерные изделия и зоны распространения лазерного излучения должны обозначаться знаками лазерной опасности с пояснительными надписями, зависящими от класса лазера.

Безопасность при работе с открытыми лазерными изделиями обеспечивается путём применения СИЗ. Безопасность при использовании лазеров в демонстрационных целях, в театрально-зрелищных мероприятиях и на открытом пространстве обеспечивается организационно-техническими мероприятиями (разработка схемы размещения лазеров, учёт траектории лазерных лучей, строгий контроль за соблюдением правил и др.).

При использовании очков для защиты от лазерного излучения уровни освещённости рабочих мест должны быть повышены на одну ступень согласно СНиП 23-05-95.

Средства защиты (коллективные и индивидуальные) применяются для снижения уровней лазерного излучения, действующего на человека, до значений ниже ПДУ. Выбор средств защиты осуществляется с учётом параметров лазерного излучения и особенностей эксплуатации. СИЗ от лазерного излучения включают в себя средства защиты глаз и лица (защитные очки, выбираемые с учётом длины волны излучения, щитки, насадки), средства защиты рук, специальную одежду.

Персонал, работающий с лазерными изделиями, должен проходить предварительные и периодические (раз в год) медицинские осмотры. К работе с лазерами допускаются лица, достигшие 18 лет и не имеющие медицинских противопоказаний.

Конспект по безопасности жизнедеятельности

В последние десятилетия в промышленности, медицине, при научных исследованиях, в системах мониторинга состояни я окружающей среды нашли применение лазеры. Их излучение может оказывать опасное воздействие на организм человека и в первую очередь на орган зрения. Лазерное излучение генерируют в инфракрасной, световой и ультрафиолетовой областях неионизирующего ЭМИ.

Лазеры, генерирующие непрерывное излучение, позволяют создавать интенсивность порядка 10 10 Вт/см 2 , что достаточно для плавления и испарения любого материала. При генерации коротких импульсов интенсивность излучения достигает величин порядка 10 ь Вт/см 2 и больше. Для сравнения отметим, что значение интенсивности солнечного света вблизи земной поверхности составляет всего 0,1-0,2 Вт/см.

В настоящее время в промышленности используется ограниченное число типов лазеров. Это в основном лазеры, генерирующие излучение в видимом диапазоне спектра (X = 0,44+0,59; X = 0,63; X = 0,69 мкм), ближнем ИК-диапа- зоне спектра (X = 1,06 мкм) и дальнем ИК-диаиазоне спектра (Х= 10,6 мкм).

Область применения лазеров в зависимости от требуемой плотности потока излучения показаны на рис. 5.12.

При оценке неблагоприятного влияния лазеров все опасности разделяют на первичные и вторичные. К первичным относят факторы, источником образования которых является непосредственно сама лазерная установка. Вторичные факторы возникают в результате взаимодействия лазерного излучения с мишенью.

К первичным факторам относятся: лазерное излучение, повышенное электрическое напряжение, световое излучение импульсных ламп накачки или газового разряда, электромагнитное излучение, акустические шумы и вибрация от работы вспомогательного оборудования, загрязнение воздуха газами, выделяющимися из узлов установки, рентгеновское излучение электроионизационных лазеров или электровакуумных приборов, работающих при напряжении свыше 15 кВ.

Вторичные факторы включают отраженное лазерное излучение, аэродисперсные системы и акустические шумы, образующиеся при взаимодействии лазерного излучения с мишенью, излучение плазменного факела.

Лазерное излучение может представлять опасность для человека, вызывая в его организме патологические изменения, функциональные расстройства органа зрения, центральной нервной и вегетативной систем, а также влиять на такие

Рис. 5.12. Области применения лазеров в зависимости от требуемой плотности потока излучения внутренние органы, как печень, спинной мозг и др. Наибольшую опасность лазерное излучение представляет для органа зрения. Основным патофизиологическим эффектом облучения тканей лазерным излучением является поверхностный ожог, степень которого связана с пространственно-энергетическими и временными характеристиками излучения.

При создании условий для безопасной эксплуатации лазеров прежде всего необходимо с помощью расчета определить лазеро- опасную зону и сформулировать основные принципы защиты от излучения, а также общие требования к организации рабочих мест, методам контроля и дозиметрической аппаратуре.

Лазероопасная зона - пространство, в пределах которого уровни лазерного излучения могут превышать предельно допустимые значения.

Схема расчета облученности роговицы представлена на рис. 5.13.

При прямом облучении для наблюдателя, находящегося непосредственно в конусе узконаправленного лазерного луча (рис. 5.13, а), облученность роговицы глаза вычисляется по формуле

где Ф р - энергетический поток (мощность) лазерного излучения; k { - коэффициент ослабления излучения на пути от лазера до роговицы глаза; d () - диаметр выходного зрачка лазера; у - угол расходимости луча, рад; R - расстояние от лазера до глаза.

При воздействии на роговицу глаза излучения лазера, отраженного от поверхности (рис. 5.13, б), расположенной на расстоянии /?, от выходного отверстия лазера, расчет ведут с учетом отражения. Облученность роговицы глаза наблюдателя Е р, находящегося на расстоянии R от поверхности q, значительно превышающем линейные размеры источника, равна произведению энергетической яркости L e источника на величину телесного угла 0, под которым он виден из точки наблюдения:

где k cp - коэффициент ослабления излучения на пути от площади поверхности S r/ до наблюдателя.

Рис. 5.13.

а - для прямого пучка; б - для отраженного излучения;

1 - лазер; 2 - глаз

Поверхность q как источник излучения удобно характеризовать энергетической яркостью L e и площадью пятна отражения У 7 .

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 { 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 дайн 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. 5.10.

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.

Таблица 5.10

Биологические эффекты, возникающие при облучении кожи лазерным излучением

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. 5.11 приведены основные опасные факторы, возникающие при эксплуатации лазерных установок.

Таблица 5.11

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

Окончание табл. 5.11

Зоны опасного влияния современных лазерных установок обычно ограничены размерами производственного помещения.