Лазерное излучение

метки: Лазерный, Излучение, Свойство, Химический, Ионный, Источник, Лазер, Опасность

Одним из самых замечательных достижений физики второй половины двадцатого века было открытие физических явлений, послуживших основой для создания удивительного прибора оптического квантового генератора, или лазера.

Лазер представляет собой источник монохроматического когерентного света с высокой направленностью светового луча. Само слово “лазер” составлено из первых букв английского словосочетания, означающего ”усиление света в результате вынужденного излучения”.

Изобретение лазеров стоит в одном ряду с наиболее выдающимися достижениями науки и техники XX века. Первый лазер появился в 1960 году, и с тех пор происходит бурное развитие лазерной техники. В короткое время были созданы разнообразные типы лазеров и лазерных устройств, предназначенных для решения конкретных научных и технических задач. Лазеры уже успели завоевать прочные позиции во многих отраслях народного хозяйства, непрерывно расширяется область использования лазеров в научных исследованиях — физических, химических, биологических. Лазерный луч становится надежным помощником медиков, строителей, картографов, археологов, криминалистов.

Цель контрольной работы – рассмотреть физическую сущность, действие на организм, нормирование, средства защиты лазерного излучения.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:

• дать теоретическое понятие лазерного излучения;
• изучить основы и ГОСТы нормирования;
• рассмотреть средства защиты и действие на организм человека лазерного излучения.

При написании контрольной работы были использованы учебная литература, материалы периодических изданий, Интернет-ресурсы.

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.

Приминения лазеров в офтальмологии

... к свету и цвету. Адаптация Ощущение света возникает при действии на светочувствительные элементы сетчатой оболочки глаза электромагнитные излучения ... методами, а также криопексией и диатермией. Совершенствование лазерных технологий позволяет не только выпускать серийно аппараты ... яблоко имеет приблизительно шаровидную форму с длиной в осевом направлении в среднем 24-25 мм и содержит светопреломляющий ...

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/см3, а температура, создаваемая лазерным пучком, может достигать 1015 К (примерно в 1011 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 другие.

Психофизиологические факторы – это:

•  Монотония, гипокинезия, эмоциональная напряженность, психологический дискомфорт;

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

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 случайном однократном воздействии генерируемого излучения. Лазеры подразде­ляют на четыре класса опасности.

Таблица 1

Класс лазера	Выходные излучения лазера
I	Не представляет опасности для глаз и кожи
II	Представляет опасность при облучении глаз прямым или зеркальным отражением излучения
III	Представляет опасность при облучении глаз прямым, зеркальным отражением излучения, а также диффузно отраженным излучением на расстоянии 10 см от диффузно отражающей поверхности и (или) при облучении кожи прямым или зеркальным отражением излучения
IV	Представляет опасность при облучении кожи диффузно отраженным излучением на расстоянии 10 см от диффузно отражающей поверхности

К лазерам I класса относят полностью безопасные лазеры, т. е. такие лазеры, излу­чение которых не представляет опасности при воздействии ни на глаза, ни на кожу.

Лазеры II класса — это лазеры, выходное излучение которых представляет опасность при облучении глаз и (или) кожи прямым или зеркально отраженным излучением (диффузно отраженное излучение безопасно как для глаз, так и для кожи).

Лазеры это­го класса не считаются безопасными, хотя для их использования достаточно непосред­ственного выполнения требования безопасности — не попадать под воздействие прямого и зер­кально отраженного излучения.

К лазерам III класса относят такие лазеры, выходное излучение которых пред­ставляет опасность при облучении глаз прямым, зеркально отраженным, а также диффузно отраженным излучением. Диффузно отраженное излучение для кожи не представляет опасности. Этот класс распространяется только на лазеры, генери­рующие излучение в видимом и ближнем ИК-диапазонах спектра.

Лазеры IV класса — это такие лазеры, даже диффузно отраженное излучение, которых представляет опасность для глаз и кожи.

Лазеры классифицирует предприятие-изготовитель по выходным характеристикам излучения.

Лазерные изделия должны маркироваться в соответствии с приведенными ниже требованиями. Знаки должны быть четкими, хорошо видимыми и надежно укреплены на изделии. Рамки текста и обозначения должны быть черными на желтом фоне. Если размеры или конструкция изделия не позволяют прикрепить к нему знак или над­пись, то они должны быть внесены в паспорт.

Любое лазерное изделие должно иметь пояснительный знак с надписью.

Лазерное изделие I класса должно иметь пояснительный знак с надписью:

ЛАЗЕРНОЕ ИЗДЕЛИЕ КЛАССА I

Любое лазерное изделие II класса должно иметь предупреждающий знак в соот­ветствии с ГОСТ 12.4.026—01 и пояснительный знак с надписью:

ЛАЗЕРНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

НЕ СМОТРИТЕ В ПУЧОК

ЛАЗЕРНОЕ ИЗДЕЛИЕ КЛАССА II

Лазерное изделие III класса должно иметь предупреждающий знак и пояснительный знак с надписью:

ЛАЗЕРНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

ИЗБЕГАЙТЕ ОБЛУЧЕНИЯ ГЛАЗ

ЛАЗЕРНОЕ ИЗДЕЛИЕ КЛАССА III

Лазерное изделие IV класса должно иметь предупреждающий знак и пояснительный знак с надписью:

ЛАЗЕРНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

ИЗБЕГАЙТЕ ОБЛУЧЕНИЯ ГЛАЗ И КОЖИ

ПРЯМЫМ И РАССЕЯНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ

ЛАЗЕРНОЕ ИЗДЕЛИЕ КЛАССА IV

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

Таблица 2

Опасные и вредные производственные факторы	классы лазера
	I	II	III	IV
Лазерное излучение Прямое, зеркальное отраженное Диффузно отраженное	— —	+ —	+ +	+ +
Повышенная напряженность электрического поля	-(+)	+	+	+
Повышенная запыленность и загазованность воздуха рабочей зона	—	—	-(+)	+
Повышенный уровень ультрафиолетовой радиации	—	—	-(+)	+
Повышенная яркость света	—	—	-(+)	+
Повышенные уровни шума и вибрации	—	—	-(+)	+
Повышенный уровень ионизирующих излучений	—	—	—	+
Повышенный уровень электромагнитных излучений ВЧ – и СВЧ – диапазонов	—	—	—	-(+)
Повышенный уровень инфракрасной радиации	—	—	-(+)	+
Повышенная температура поверхностей оборудования	—	—	-(+)	+
Химические опасные и вредные производственные факторы	При работе с токсичными веществами