Лазерные излучения

Излучения оптического диапазона

Квантовые генераторы или лазеры используются:

- Для создания точных измерительных приборов и инструментов;

- В оптической локации;

- Для передачи информации;

- Прецизионного сварки;

- Сверление тугоплавких материалов.

Применение лазеров в области связи и на телевидении особенно перспективно.

В лазерах генерируется когерентное излучение оптического диапазона большой интенсивности, в узком пучке излучения, а плотность потока мощности может достигать 10 +12 -10 13 Вт / см 2.

Излучение электромагнитные (лазерные) охватывают практически весь оптический диапазон, от ультрафиолетовой до инфракрасной области спектра излучения (табл.6.1).

Генераторы оптического диапазона работают на основе вынужденных излучений, источниками которых являются рабочие вещества, генерирующие электромагнитные излучения оптического диапазона (создающих лазерный эффект) вследствие нарушения их атомов электромагнитной энергией другого источника.

Таблица 6.1

Классификация электромагнитных излучений оптического диапазона

Вид

излучения

Длина волны X, мкм

Частота 1, Гц

Инфракрасные волны

100-0,76

3 октября +12 - 3,94 10 14

Видимый свет

0,76-0,39

3,94 +10 +14 - 7,7 +10 +14

Ультрафиолетовые волны

0,39-0,001

7,7 10 14 - 10 марта 17

Другим источником в твердо тилих лазерах служат газоразрядные импульсные лампы, а в газовых лазерах - генераторы СВЧ.

Рабочим веществом в твердо тилих квантовых генераторах применяют кристаллы рубина, стекла с примесью неодима, диспрозия, вольфрамат кальция, а в газовых генераторах наиболее простого типа - смесь гелия с неоном и азотом. Рабочее вещество излучает волны определенной длины. Например, рубиновый лазер создает волну длиной X = 0,6943 мкм, неодимовый X = 1,06 мкм, лазер на смеси углекислого газа с неоном и азотом X = 10,6 мкм.

При распространении лазерного излучения в воздухе на большие расстояния интенсивность в (Вт / м 2) определяется по формуле:

где: Р - мощность излучения, Вт; r - расстояние до источника,

м;

а - коэффициент ослабления по мощности, 1 / м. Коэффициенты ослабления по мощности при распространении излучения в воздушной среде приведены в табл.6.2.

Таблица 6.2

Коэффициенты ослабления по мощности в воздухе

Вид генератора

Длина волны излучения XX, мкм

Коэффициент ослабления я, 1 / м 10-5

Рубиновый

0,6943

10x10-5

Неодимовый

1,06

5,75x10-5

На смеси СО2 с неоном и азотом

10,6

3,25x10-5

Интенсивность отраженного лазерного луча (Вт / м 2) определяется по формуле:

где: Р - мощность излучения, Вт; г. 0 - коэффициент ослабления излучения оптического квантового генератора от препятствия; S - площадь проекции поверхности препятствия, облучается, на плоскость, перпендикулярную прямого луча лазера, г. 2; r -расстояние к источнику излучения, м.

Влияние лазерных излучений на человека

Когда лазерные излучения попадают на биологические ткани человека, тогда они оказывают тепловую, механическую и электрохимическую действие на организм человека. Тепловое воздействие проявляется в поглощении энергии лазерного излучения биологическими тканями и, в первую очередь, кожей. Кожа поглощает большую часть энергии, в результате чего возникают ожоги. Степень ожога кожи в большой степени зависит от интенсивности и частоты излучения, а также от степени пигментации кожи в момент ожога. Чем больше частота, тем сильнее ожог. Чем темнее кожа, тем большая часть энергии ней поглощается и тем сильнее ее ожог.

Когда большая интенсивность облучения влияет на человека, могут поражаться внутренние органы, вызывая отеки, кровоизлияния, омертвение тканей. Тогда может иметь место даже свертывания и распад крови.

Если интенсивности лазерного излучения в организме человека небольшие, могут возникнуть функциональные нарушения - в первую очередь в нервной и сердечно-сосудистой системах, проявляется в снижении или повышении артериального давления, повышении потливости, возникновении головной боли, утомляемости, раздражительности. Такие изменения обратимы, если принять меры по исключению облучения и соблюдение надлежащего режима труда и отдыха.

Механическое воздействие проявляется в разрыве тканей, возникающее в результате резкого вскипания жидкостных структур живой ткани, повышение давления и ударной волны.

Электрохимический влияние лазерного излучения приводит ионизацию жидкостных компонентов и образования новых структур, не свойственных живой материи.

В первую очередь и наиболее опасное лазерное излучение для глаз. Опасность возникает тогда, когда луч лазера фиксируется на сетчатке глаза, приводит к ее коагуляции. Следствием коагуляции является слепота пораженной области сетчатки. Наиболее опасное поражение центральной ямки сетчатки - небольшая область диаметром 0,2 мм вблизи центра сетчатки. Это серьезная потеря зрения. Внутренняя среда глаза допускает излучения оптического квантового генератора с длинами волн 0,33-1,4 мкм на сетчатку глаза. Наибольшая прозрачность глаза (до 100%) имеет место для длин волн 0,5-0,9 мкм, поэтому излучение рубинового генератора с X = 0,6943 мкм проходит к сетчатке без потерь и воспринимается как красный цвет, а излучение генератора, работающего на смеси углекислого газа с неоном и азотом с X = 10,6 мкм, поглощается роговицей глаза.

Для глаз опасно не только прямое излучение лазера, но и отраженный от любой поверхности. Когда от лазерного излучения глаз удаляется на видимую расстояние, то это не спасает его от поражения, так как в оптической системе глаза отдаленные объекты фокусируются на сетчатке меньше, чем близлежащие объекты.

Вредная работа с оптическими квантовыми генераторами связана с такими вредными производственными факторами, как: ослепительно яркий свет лампы накачки, озон, электромагнитные излучения СВЧ.

Нормирование лазерных излучений

Поток мощности лазерных излучений измеряют с помощью фотометрических и калориметрических измерителей. Фотометрические приборы более чувствительны, чем калориметрические и с их помощью можно измерять плотность потока мощности до нескольких микроватт на квадратный сантиметр при погрешности до 10%. Нормы излучений приведены в табл.6.3.

Таблица 6.3

Нормы лазерных излучений

Нормы лазерных излучений

Защита от воздействия лазерных излучений

Лазерные квантовые генераторы следует размещать в специально предназначенных для этих целей помещениях, двери должны иметь специальное блокировки со световым табло, включается на время работы лазерных генераторов. Помещения должны удовлетворять всем требованиям санитарных норм и должны быть оборудованы приточно-вытяжной вентиляцией.

Помещение внутри, а также оборудование и предметы, находящиеся в нем, не должны иметь зеркально отражающих поверхностей, в противном случае их следует красить в темные матовые тона.

Квантовый генератор должен устанавливаться таким образом, чтобы путь луча проходил в наименее посещаемой человеком зоне, а места фокусировки луча во время его работы были защищены диафрагмами. В конце луча размещают ловушку для поглощения отраженного излучения. Для уменьшения рассеяния излучения линзы, призмы и другие твердые препятствия на пути луча должны быть оборудованы блендами. В некоторых случаях необходимо отражать весь ход луча.

Для визуального юстировки устройства должны быть оснащены защитными поглощающими фильтрами. При работе с оптическими квантовыми генераторами их расположения в полевых условиях следует обозначать специальными знаками.

Ширмы экранирующих шторы, занавеси можно изготавливать из хлопчатобумажной черной фланели.

Защита глаз следует осуществлять защитными очками, стекло которых имеет большую оптическую плотность. Зарубежные исследователи предлагают использовать стекло плотностью 9 на длинах волн 0,6943 и 1,06 мкм. Для предотвращения повреждения стекла излучением оптического квантового генератора перед ним предлагается размещать стекло с меньшим коэффициентом поглощения.

Очки СЗС-22, выполненные из сине-зеленого стекла, практически непроницаемы для излучений с длинами волн 0,63-1,5 мкм.

Рабочие в процессе работы с оптическими квантовыми генераторами для профилактики заболеваний должны два раза в год проходить медицинские осмотры с участием терапевта, гематолога, офтальмолога и невропатолога.

Исследования и обслуживания оптических квантовых генераторов должны проводить работники не моложе 18 лет, не имеющие медицинских противопоказаний.

Литература: [1], [8], [14].

Вопросы для самоконтроля

1. Какие виды воздействия лазерных излучений на человека?

2. Что следует знать о механическом воздействии лазерного излучения на человека?

3. Что следует знать о электромеханический влияние лазерного излучения на человека?

4. Для каких органов человека установленные нормы лазерного излучения?

5. Какие меры защиты от лазерных излучений Вам известны?

6. В каких единицах измеряются лазерные излучения?

7. Для каких длин волн непроницаемое сине-зеленое стекло защитных

очков СЗС- 22?

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >