Лазерное излучение

Лазерное излучение (ЛИ) представляет собой особый вид электромагнитного излучения, генерируемого в диапазоне длин волн 0, 1... 1000 мкм оптическими квантовыми генераторами или лазерами. Отличие ЛИ от других видов излучения заключается в монохроматичности, когерентности и высокой степени направленности.

Лазеры получили широкое применение в научных исследованиях (физика, химия, биология и др.), в практической медицине (хирургия, офтальмология и др.), а также в технике (связь, локация, измерительная техника, география), при исследовании внутренней структуры вещества, разделении протонов, термоядерном синтезе, термообработке, сварке, резке, при изготовлении микроотверстий и др. Области применения лазера определяются энергией используемого лазерного излучения.

При оценке биологического действия следует различать прямое, отраженное и рассеянное излучение. Эффекты воздействия определяются механизмом взаимодействия ЛИ с тканями (тепловой, фотохимический, ударно-акустический и др.) и зависят отследующих факторов, (схема).

При действии излучения в облучаемых тканях происходит быстрый нагрев структур, и за время импульса (длительность в пределах 1 мс) тепловая энергия вызывает термический ожог тканей.

В результате быстрого нагрева до высоких температур происходит резкое повышение давления в облучаемых тканевых элементах, что приводит к механическому повреждению тканей. Например, в момент воздействия на глаз или на кожу импульс излучения субъективно ощущается как точечный удар. С увеличением энергии в импульсе излучения ударная волна возрастает. Таким образом, лазерное излучение приводит к сочетанному термическому и механическому действию. Лазерное излучение спо­собно вызывать органические изменения, возникающие непосредственно в облучаемых тканях, и неспецифические изменения, возникающие в организме в ответ на облучение.

Сравнительно легкая уязвимость роговицы и хрусталика глаза, а также способность оптической системы увеличивать плотность энергии излучения видимого и ближнего ИК-диапазона (750-1400 нм) на глазном дне делают глаз наиболее уязвимым органом. Степень его повреждения может изменяться от слабых ожогов сетчатки до полной потери зрения.

Эффект воздействия лазерного излучения на орган зрения в значительной степени зависит от длины волны и локализации воздействия. Так ЛИ с волны 380... 1400 нм представляет наибольшую опасность для сетчатки глаза, а излучение с длинной волны 180...380 нм м свыше 1400 нм — для передних сред глаза (конъюктивы, роговицы, хрусталика).

Повреждения сетчатки дифференцируют на временные нарушения, например ослепление от высокой яркости световой вспышки и повреждения, сопровождающиеся разрушением сетчатки в форме термического ожога с необратимыми повреждениями или в виде «взрыва» зерен пигмента меланина.

Степень повреждения радужной оболочки ЛИ в значительной мере зависит от ее окраски. Зеленые и голубые глаза более уязвимы, чем карие. Длительное облучение глаза в диапазоне близкого инфракрасного ЛИ может привести к помутнению хрусталика; воздействие ЛИ ультрафиолетового диапазона поражает роговицу, развивается кератит. С применением лазеров большой мощности и расширением их практического использования возросла опасность повреждения не только органа зрения, но и кожных покровов и даже внутренних органов.

Повреждение кожи может быть вызвано лазерным излучением любой длины волны в спектральном диапазоне l = 180...100000 нм. При воздействии ЛИ в непрерывном режиме преобладают в основном тепловые эффекты, следствием которых является коагуляция (свертывание) белка, а при больших мощностях — испарение биоткани. Степень повреждения кожи зависит от первоначально поглощенной энергии. Повреждения могут быть различными: от покраснения до поверхностного обугливания и образования глубоких дефектов кожи; значительные повреждения развиваются на пигментированных участках кожи (родимых пятнах, местах с сильным загаром). Лазерное излучение особенно дальней инфракрасной области (свыше 1400 нм) способно проникать через ткани тела на значительную глубину, поражая внутренние органы (прямое ЛИ).

Длительное хроническое действие диффузно отраженного лазерного излучения вызывает неспецифические, преимущественно вегетативно-сосудистые нарушения; функциональные сдвиги могут наблюдаться со стороны нервной, сердечно-сосудистой систем, желез внутренней секреции.

Биологический эффект усиливается при неоднократных воздействиях лазерное излучение и при комбинациях с другими неблагоприятными производственными факторами: вредные химические вещества, шум, вибрация, электромагнитные поля, ионизирующие излучения и др.

По степени опасности лазерного излучение лазеры подразделяются на следующие классы: 0 - безопасные (выходное, излучение не представляет опасности для биологической ткани при остром и хроническом воздействии); I - малоопасные (воздействия прямого и зеркально отраженного излучения только на глаза); II - средней опасности (воздействия на глаза прямого, зеркально и диффузно отраженного излучения, а также прямого и зеркально отраженного излучения на кожу); III — опасные (воздействия на глаза, кожу прямого, зеркально и диффузно отраженного излучения; работа лазеров сопровождается возникновением других опасностей и вредных производственных факторов); IV — высокой опасности (опасности, характерные для лазеров I—Ш классов, а также ионизирующее излучение с уровнем, превышающем установленные допустимые пределы).

При нормировании ЛИ устанавливают предельно допустимые уровни для двух условий облучения—однократного и хронического. Нормируемыми параметрами являются энергетическая экспозиция и облученность. Гигиеническая регламентация ЛИ, производится по Санитарным нормам и правилам устройства и эксплуатации лазеров —СН 5804—91. При воздействии на глаза и кожу установлены раздельные ПДУ.

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 ограждение лазерной зоны, или 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. В помещения, где размещены лазеры, лица, не имеющие отношения к их эксплуатации, не допускаются.

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.

Работы, связанные с обслуживанием лазерных установок, относятся к работам с вредными условиями труда. В соответствии с приказом Минздрава работающие подлежат предварительным и периодическим (1 раз в год) медицинским осмотрам с участием терапевта, невропатолога, окулиста.