Сторінка
1

Техніка безпеки при експлуатації лазерів і лазерних установок

План

1. Класифікація лазерів і лазерних установок

2. Джерела небезпечних і шкідливих виробничих факторів при використанні лазерів та лазерних установок

3. Механізми дії лазерного випромінювання

4. Вплив лазерного випромінювання на очі

5. Вплив лазерного випромінювання на шкіряний покрив

і внутрішні органи

1. Класифікація лазерів і лазерних установок

У науковій, технічній і нормативній літературі наводиться кілька варі-антів класифікації лазерів і лазерних установок. З позиції забезпечення ла-зерної безпеки (ЛБ) вони класифікуються за основними фізико-технічними параметрами і ступенем небезпеки генеруємого випромінювання [1; 3].

В основу класифікації лазерів (ЛР) і лазерних установок (ЛУ) за фізи-ко-технічними параметрами покладені наступні ознаки.

Активний елемент, у якому енергія накачування перетворюється у випромінювання: твердотільні ЛР (рубін, активоване неодимом скло, алю-моіттрієвий гранат, пластмаси); напівпровідникові (ZnS, ZnO, CaSe, Тe, PbS і ін.); рідинні (з рідкоземельними активаторами чи органічними барвниками); газові (газостатичні, газодинамічні, електроаеродинамічні, електроіонізацій-ні та хімічні у залежності від способу накачування: Не – Ne, аргон, криптон, ксенон, неон, Не – Cb, CO2 і ін.).

Спосіб накачування: пропущення постійного, імпульсного чи висо-кочастотного струмів через газ; вплив світлом неперервним чи імпульс-ним (зокрема, світловим спалахом імпульсної лампи, використовуваної у твердотільних і рідинних ЛР), пучками електронів, протонів, заряджени-ми осколками ядерних реакцій; рентгенівським випромінюванням; хіміч-ним збудженням.

Довжина хвилі генеруємого випромінювання: субміліметрові, інф-рачервоні, видимого діапазону, ультрафіолетові, рентгенівські і гамма-випромінювання.

Режим роботи: ЛР, що працюють у неперервному режимі, простому імпульсному чи імпульсному з модульованою добротністю (моноімпульсне й імпульсне періодичне).

Вплив лазерного випромінювання (ЛВ) на обслуговуючий персонал у залежності від виду установки: установки закриті і відкриті. Техноло-гічні ЛУ в більшості випадків закритого типу; унікальні і дослідницькі – в основному відкриті, можуть бути закриті.

Умови експлуатації: стаціонарні і пересувні, у виробничих примі-щеннях, лабораторіях, клініках і польових умовах.

Спосіб відводу тепла: із природним і примусовим охолодженням, повітряним чи рідинним (вода чи рідина, що містить як правило токсичні речовини).

Призначення: унікальні, дослідницькі, спеціальні, технологічні, ме-дичні.

Потужність випромінювання: надпотужні, потужні, середньої потужності, малої потужності.

У відповідності із СНіП 2392-81 і ГОСТ 12.1.040-83 ЛР і ЛУ за ступе-нем небезпеки генеруємого випромінювання підрозділяються на чотири класи.

До лазерів I класу відносяться ЛР, вихідне випромінювання яких не становить небезпеки для очей і шкіри. При експлуатації ЛР і ЛУ даного кла-су не потрібно дозиметричного контролю ЛВ у робочій зоні і медичного об-слуговування навіть при максимальній тривалості опромінення протягом усього робочого дня (8 год чи 3∙104 с). Однак ЛР даного класу, випроміню-вання яких знаходиться у видимому діапазоні спектра, можуть призвести до зорового дискомфорту, у зв’язку, з чим бажане вживання заходів, що змен-шують засвітку очей [3].

До лазерів II класу відносяться такі ЛР, вихідне випромінювання яких становить небезпеку при опроміненні очей прямим чи дзеркально відбитим випромінюванням.

До лазерів III класу відносяться такі ЛР, вихідне випромінювання яких становить небезпеку при опроміненні очей прямим, дзеркально відби-тим, а також дифузно відбитим випромінюванням на відстані 10 см від ди-фузно відбиваючої поверхні і при опроміненні шкіри прямим і, дзеркально відбитим випромінюванням.

До лазерів IV класу відносяться такі ЛР, вихідне випромінювання яких становить небезпеку при опроміненні шкіри диффузно відбитим випромінюванням на відстані 10 см від дифузно відбиваючої поверхні.

Клас небезпеки ЛР і ЛУ встановлюється підприємством-виготівником

2. Джерела небезпечних і шкідливих виробничих факторів при використанні лазерів та лазерних установок

При експлуатації ЛУ персонал може піддаватися впливу комплексу небезпечних і шкідливих факторів, кількість і інтенсивність яких залежать від просторово-енергетичних характеристик ЛВ, лазерних технологій (ЛТ), умов експлуатації і конструктивних особливостей ЛР. Характерно, що пра-ктично кожному типу ЛР і ЛУ, кожному технологічному процесу відповідає певний комплекс небезпечних і шкідливих виробничих факторів. Деякі ЛТ вимагають подачі в робочу зону технологічного середовища (наприклад, при зварюванні подають інертні гази) чи введення додаткової енергії (механіч-ної, електромагнітної і т.д.). Прикладами комбінованих методів можуть слу-жити газолазерне різання, лазерно-електрична обробка отворів і т. д. Тому необхідно в кожнім конкретному випадку розглядати окремо особливості роботи кожного типу ЛР і ЛУ стосовно до умов їхньої експлуатації.

Небезпечні і шкідливі виробничі фактори розділяють на основні і су-путні [4]. До основних небезпечних і шкідливих факторів відносяться вла-сне монохроматичне, когерентне ЛВ і паразитне випромінювання (відбите і розсіяне), а до супутніх – фактори, що виникають у робочій зоні (на лазер-них ділянках) при експлуатації ЛР і інших установок.

Розглянемо механізм утворення супутніх небезпечних і шкідливих факторів.

Монохроматичність, когерентність і мала розходимість лазерного променя дозволяють сфокусувати його на надзвичайно малій площі, що прагне до точки, діаметр якої відповідає порядку довжини хвилі, що дає мо-жливість одержати на поверхні оброблюваного матеріалу енергію при густи-нах потужності до 1017 Вт/см2. Однак час існування зазначеної потужності у фокусі імпульсного лазерного променя мізерно малий: 10 - 3 – 10 - 9 с. Проте в подібних умовах дія даного променя на різні матеріали приводить до їхнього руйнування і випару (метали випаровуються при щільності потужності вип-ромінювання порядку 1010 Вт/см2). Пари, що утворилися, розширюються зі швидкістю, порівнянною зі швидкістю звуку (v = 103 м/с), що приводить до механічного ефекту – тілу надається імпульс віддачі.