Тема 2. Гигиеническая оценка лазерного излучения

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 9Следующая ⇒

Общая цель обучения: научиться производить гигиеническую оценку лазерного излучения и разрабатывать основные оздоровительные мероприятия.

Конкретные цели обучения: ознакомиться с областями применения лазеров, классификацией лазеров, биологическим действием лазерного излучения; изучить неблагоприятные факторы при работе лазерных установок; освоить принципы нормирования лазерного излучения; научиться разрабатывать профилактические мероприятия по снижению неблагоприятного воздействия на рабочих лазерного излучения.

Лазерное излучение, области его применения

Лазеры, или оптические квантовые генераторы, являются источниками электромагнитных излучений оптического диапазона с монохроматичностью (одночастотность волн), временной и пространственной когерентностью (совпадение всех фаз световых волн в пространстве и времени), малой расходимостью пучка, высокой яркостью, поляризацией (совпадение векторов электрического и магнитного полей излученной волны и волны, вызвавшей это излучение).

По физической природе лазерное излучение представляет собой электромагнитное излучение, которое при прохождении через биологические среды может изменять процессы поглощения, преломления и рассеяния.

Излучение существующих оптических квантовых генераторов (ОКГ) охватывает диапазон длин волн от ультрафиолетовой (0.2 мкм) до инфракрасной области спектра (10²мкм). Области излучений лазеров, получивших распространение в промышленности и научных исследованиях, представлены в табл.4

В настоящее время трудно назвать те области науки и техники, где бы ОКГ не нашли или не найдут в ближайшее время широкого применения. Обработка металлов, локация, дефектоскопия, геодезия, картография, строительство, управление химическими реакциями и термоядерным синтезом, скоростная фотография, космическая и военная промышленность, биология и медицина – вот далеко не полный перечень современного использования лазерного луча.

Таблица 4

Области излучения лазеров

Вид излучения	Область спектра	Длина волны	Вид ОКГ
Ультрафиолетовое излучение Видимый свет Инфракрасное излучение	С В А Фиолетовый Синий Голубой Зеленый Желтый Оранжевый Красный А В С	0, 2 – 0, 4 мкм 0, 4 – 0, 76 мкм 0, 76 – 346мкм	Азотный (ультрафиолетовый) лазер 0, 33 мкм Аргоновый лазер 0, 49 мкм Гелий-неоновый лазер 0, 63 мкм, рубиновый лазер 0, 69мкм Лазер на арсениде галлия 0, 84 мкм; лазер на неодимовом стекле 1, 06 мкм; лазер на стекле с присадкой эрбия 1, 54 – 1, 63 мкм; лазер на СО₂ и N₂ 10, 6 мкм.

В области лазерной обработки материалов можно выделить несколько направлений, имеющих свою специфику: резка и сварка материалов, сверление отверстий и термообработка, обработка тонких металлических и неметаллических пленок, получение на них рисунков и микросхем.

Интенсивно развивается лазерная резка, пайка, точечная и шовная сварка. В радиолампах лазером сваривают катоды (без нарушения вакуума и строения свариваемых материалов) и производят герметизацию корпусов кварцевых резонаторов, обрезают стекло, раскраивают фанерные листы, размечают детали и наносят штрихи на шкалы. Созданы лазерные установки с программным управлением для автоматизации раскроя тканей, кожи, пластмасс.

Возможность концентрации лазерного излучения на очень малые участки живой ткани позволяет вызывать в них те или иные физико-химические превращения, что привело к внедрению лазеров в медицину и биологию.

Многообразный терапевтический эффект излучения гелий-неонового лазера связан с воздействием на мембраны клеток. Так как взаимодействие излучения с веществом наиболее выражено на поверхностях раздела, структура мембран делает более вероятными эффекты, при которых изменения небольшого звена приводят к существенным сдвигам в системе в целом. Это нашло отражение при лечении таких заболеваний, как ишемическая болезнь сердца (облучение зон Захарьина-Геда монохроматическим красным светом гелий-неонового лазера), окклюзирующие заболевания артерий, остеомиелит, гнойные раны и др. Использование импульсных лазеров в микрохирургии глаза обеспечивает эффективное лечение глаукомы, позволяет производить восстановление отслоившейся сетчатки, разрушать мелкие глазные опухоли. В качестве бескровного скальпеля лазеры широко применяются в хирургии, нейрохирургии, отиатрии и других областях медицины.

В качестве нивелиров лазеры применяются для центровки опалубки дымовых труб, при строительстве высоких зданий, башен и вышек, прокладке туннелей, шахтных сооружений, при настилке железнодорожных путей и т.д.

Классификация лазеров

С позиций обеспечения лазерной безопасности лазеры классифицируются по основным физико-техническим параметрам и степени опасности генерируемого ими излучения.

1. По активному элементу: газовые, жидкостные, полупроводниковые, твердотельные.

2. По способу возбуждения (накачки): воздействием постоянного, импульсного или высокочастотного тока; облучением светом непрерывным или импульсным; за счет химических реакций и т.п.

3. По длине генерируемой световой волны: лучи ультрафиолетовые, видимой части спектра, инфракрасные.

4. По режиму работы: работающие в режиме непрерывном, импульсном, импульсном с модуляцией добротности резонатора.

5. По способу отвода тепла от ОКГ: с естественным охлаждением, принудительным воздушным или жидкостным.

Будущему врачу-гигиенисту необходимо знать следующую классификацию лазерных установок по степени опасности излучения:

Класс (безопасные)

Лазерные установки, выходное излучение которых не представляет опасности для глаз и кожи.

Класс (малоопасные)

Лазерные установки, выходное излучение которых представляет опасность при облучении глаз прямым или зеркально-отраженным излучением.

Класс (среднеопасные)

Лазерные установки, выходное излучение которых представляет опасность при облучении глаз прямым, зеркально-отраженным, диффузно-отраженным излучением и/или при облучении кожи прямым или зеркально-отраженным излучением.

Класс (высокоопасные)

Лазерные установки, выходное излучение которых представляет опасность

при облучении кожи диффузно-отраженным излучением на расстоянии 10 см от диффузно-отражающей поверхности.

Принцип работы лазеров

Основными элементами любого лазера являются: рабочее вещество (монокристалл, стекло с активными присадками, инертные газы, органические жидкости и др.), оптический резонатор, состоящий из параллельных зеркал, источник энергии накачки (яркие лампы-вспышки для рабочего вещества, постоянное или переменное электрическое поле), блок питания (рис.1).

Рис. 1 Схема оптического квантового генератора

Принцип действия основан на использовании вынужденного (стимулированного) электромагнитного излучения, полученного от рабочего вещества (рис. 2).

Рис. 2. Процесс формирования луча в активном веществе лазера

В лазерах при помощи специальных приемов и путем подачи на рабочее тело энергии накачки добиваются инверсной населенности энергетических уровней (число атомов, находящихся в возбужденном состоянии больше числа атомов, находящихся на основном уровне энергии). Лавинообразный переход атомов из возбужденного состояния, совершаемый за очень короткое время, приводит к образованию лазерного излучения. Для усиления возникшей световой волны и поддержания процесса генерации активное тело помещается между зеркалами резонатора. Отраженная от полупрозрачного зеркала световая волна вновь проходит через активное тело и дает начало лавине фотонов. В рабочем теле накапливается значительная энергия, которая испускается в виде одного мощного импульса. Для уменьшения потерь энергии зеркала резонатора должны быть строго параллельны друг другу.

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 9 Следующая ⇒