ЛАЗЕРНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

ЛАЗЕРНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

Лазерная установка включает активную (лазерную) среду с оптическим резонатором, источник энергии ее возбуждения и, как правило, систему охлаждения.

За счет монохроматичности лазерного луча и его малой расходимости (высокой степени коллиминированности) создаются исключительно высокие энергетические экспозиции, позволяющие получить локальный термоэффект. Это является основанием для использования лазерных установок при обработке материалов (резание, сверление, поверхностная закалка и др.), в хирургии и т.д. Лазерное излучение способно распространяться на значительные расстояния

и отражаться от границы раздела двух сред, что позволяет применять это свойство для целей локации, навигации, связи и т.д.

Путем подбора тех или иных веществ в качестве активной среды лазера можно индуцировать излучение практически на всех длинах волн, начиная с ультрафиолетовых и кончая длинноволновыми инфракрасными.

К настоящему времени наибольшее распространение в народном хозяйстве получили лазеры, генерирующие электромагнитные излучения с длиной волны 0,33; 0,49; 0,63; 0,69; 1,06; 10,6 мкм, т.е. диапазон длин волн электромагнитного излучения включает следующие области:

•  ультрафиолетовую - от 0,2 до 0,4 мкм;

•  оптическую - свыше 0,4 до 0,75 мкм;

•  ближнюю инфракрасную - свыше 0,75 до 1,4 мкм;

•  дальнюю инфракрасную - свыше 1,4 мкм.

Основными физическими величинами, характеризующими лазерное излучение, являются;

•  длина волны (λ), мкм;

•  энергетическая освещенность (плотность мощности, Wu), Вт/см2, - отношение потока излучения, падающего на рассматриваемый небольшой участок поверхности, к площади этого участка;

•  энергетическая экспозиция (Н), Дж/см2 - отношение энергии излучения, определяемой на рассматриваемом участке поверхности, к площади этого участка;

•  длительность импульса (tu), с;

•  длительность воздействия (t), с - срок воздействия лазерного излучения на человека в течение рабочей смены;

•  частота повторения импульсов (fu), Гц - количество импульсов за 1 с.

При работе с лазерными установками обслуживающий персонал может подвергаться воздействию прямого (выходящего непосредственно из лазера), рассеянного (рассеянного средой, сквозь которую проходит излучение) и отраженного излучений. Отраженное лазерное излучение может быть зеркальным (в этом случае угол отражения луча от поверхности равен углу падения на нее) и диффузным (излучение, отраженное от поверхности в пределах полусферы по различным направлениям). Необходимо подчеркнуть, что при эксплуатации лазеров в закрытых помещениях на персонал, как правило, действуют рассеянное и отраженное излучения; в условиях

открытого пространства возникает реальная опасность воздействия прямых лучей.

Органами-мишенями для лазерного излучения являются кожа и глаза.

Воздействие лазерного излучения на кожу зависит от длины волны и пигментации кожных покровов. Отражающая способность кожи в диапазоне видимой части спектра высокая. Лазерное излучение дальней инфракрасной области за счет высокого содержания воды в тканях (до 80%) интенсивно поглощается кожными покровами, что обусловливает возникновение опасности их ожогов.

Лазерное излучение оптической и ближней инфракрасной областей спектра при попадании в орган зрения достигает сетчатки, а излучение ультрафиолетовой и дальней инфракрасной областей спектра поглощается конъюнктивой, роговицей, хрусталиком. Следует отметить, что лазерное излучение фокусируется преломляющей средой глаза, при этом плотность мощности на сетчатке (видимое и ближнее инфракрасное излучение) увеличивается в 1000-10000 раз по сравнению с плотностью мощности на роговице.

Хроническое воздействие низкоэнергетического рассеянного лазерного излучения может привести к развитию неспецифических изменений в организме работающих. Так, лазерное излучение видимой области приводит к нарушению деятельности эндокринной (симпато-адреналиновой и гипофизарно-надпочечниковой систем) и иммунной систем, центральной и периферической нервной системы, белкового, углеводного и липидного обменов. У операторов, обслуживающих лазерные установки, отмечается более высокая частота астенических и вегето-сосудистых расстройств. В связи с этим низ- коэнергетическое лазерное излучение при хроническом воздействии выступает как фактор риска развития заболеваний, что определяет необходимость учета этого фактора при гигиеническом нормировании.

Для создания безопасных условий труда и предупреждения профессиональных поражений у персонала при обслуживании лазерных установок органы санитарного надзора осуществляют дозиметрический контроль - измерение уровней лазерного излучения с помощью различных приборов и сравнение полученных величин с ПДУ.

В практике врача-специалиста в области гигиены труда дозиметрический контроль может осуществляться за лазерами как с известными, так и с неизвестными техническими параметрами излучения.

В первом случае определяют следующие параметры:

•  плотность мощности (энергетическая освещенность) непрерывного излучения;

•  плотность энергии (энергетическая экспозиция) при работе лазера в импульсном (длительность излучения не более 0,1 с, интервалы между импульсами более 1 с) и импульсно-модулированном (длительность импульса не более 0,1 с, интервалы между импульсами не более 1 с) режимах.

Во втором случае дозиметрическому контролю подлежат следующие параметры лазерного излучения:

•  плотность мощности непрерывного излучения;

•  плотность энергии импульсного и импульсно-модулированного излучения;

•  частота повторения импульсов;

•  длительность воздействия непрерывного и импульсно-модулированного излучений;

•  угловой размер источника (для рассеянного излучения в диапазоне длин волн 0,4-1,4 мкм).

Кроме того, следует различать две формы дозиметрического контроля:

•  предупредительный (оперативный) дозиметрический контроль;

•  индивидуальный дозиметрический контроль.

Дозиметрический контроль заключается в определении максимальных уровней энергетических параметров лазерного излучения в точках, находящихся на границе рабочей зоны (как правило, не реже раза в год).

Индивидуальный дозиметрический контроль состоит в определении уровней энергетических параметров излучения, воздействующего на глаза (кожу) конкретного работающего в течение смены. Указанный контроль проводят при работе на открытых лазерных установках (экспериментальные стенды), а также в тех случаях, когда не исключено случайное воздействие лазерного излучения на глаза и кожу.

С целью проведения дозиметрического контроля администрация предприятия назначает специальное лицо из числа инженерно-техни- ческих работников, которое должно пройти специальное обучение.

Для осуществления дозиметрического контроля разработаны специальные средства измерения - лазерные дозиметры. Применяемые в настоящее время приборы характеризуются высокой чувствитель-

ностью и универсальностью, с их помощью можно проводить контроль как направленного (прямого), так и рассеянного непрерывного, импульсного и импульсно-модулированного излучений большинства применяемых на практике лазеров.

Наиболее широкое распространение получил прибор для лазерной дозиметрии ИЛД-2 М, который обеспечивает измерение пара- метров лазерного излучения в спектральных диапазонах 0,49-1,15 и 2-11 мкм. Он позволяет измерять энергию и энергетическую экспозицию от моноимпульсного и импульсно-модулированного излучений, а также мощность непрерывного излучения. Дозиметр обеспечивает прямые показания измеряемых параметров при работе на длинах волн 0,53; 0,63; 0,69; 1,06; 10,6 мкм. К недостаткам прибора ИЛД-2 М следует отнести сравнительно большие габариты и массу.

Более компактный и легкий дозиметр лазерного излучения - ЛДМ-2, который оператор может переносить на плече. Прибор используют для лазерной дозиметрии в диапазоне длин волн 0,43- 1,15 и 2-11 мкм в зависимости от изменения двух малогабаритных фотоприемных устройств. Эти устройства можно размещать вблизи глаз оператора на специальной оправе или защитных очках, что позволяет проводить индивидуальный контроль лазерного излучения в процессе работы оператора на лазерной установке.

С помощью дозиметра ЛДМ-2 измеряют энергетическую экспозицию от моноимпульсного и импульсно-модулированного излучений, а также суммарную энергетическую экспозицию от импульсно- модулированного и непрерывного излучений. Этот прибор является единственным средством дозиметрического контроля излучения при длительности воздействия от 1 до 104 с, работающим в режиме прямых измерений энергетической экспозиции. ЛДМ-2 позволяет также измерять энергетическую освещенность от непрерывного излучения и определять количество зарегистрированных импульсов при импульсно-модулированном излучении.

На основе дозиметра ЛДМ-2 разработан дозиметр ЛДМ-3, спектральный диапазон которого распространяется на УФ-область спек- тра (0,2-0,5 мкм), а также ЛФ-4 и «ЛАДИН», которые обеспечивают измерение отраженного и рассеянного лазерного излучения в спектральном диапазоне 0,2-20 мкм.

Лазерный дозиметр оперативного контроля ЛДК предназначен для экспресс-контроля уровней лазерного излучения на рабочих местах операторов.

Для наведения дозиметра на исследуемый излучатель приборы типов ИЛД-2 М и ЛДМ-2 снабжены углоповоротным и углоотсчетным устройствами.

Дозиметрический контроль лазерного излучения в зависимости от его спектра, вида воздействия на персонал (прямое, рассеянное), наличия сведений о параметрах излучения (известные, неизвестные) имеет определенные особенности, которые изложены в разделе «Проведение контроля» ГОСТа 12.1-031-81 «Методы дозиметрического контроля лазерного излучения».

Однако существуют общие требования, соблюдение которых при дозиметрии лазерного излучения обязательно. В частности, после установки дозиметра в заданной точке контроля и направлении отверстия входной диафрагмы его приемного устройства на возможный источник излучения регистрируется максимальное показание прибора.

При дозиметрии лазерная установка должна работать в режиме наибольшей отдачи мощности (энергии), определенной условиями эксплуатации.

В случае контроля непрерывного лазерного излучения показания дозиметра снимают в режиме измерения мощности (или плотности мощности) в течение 10 мин с интервалом 1 мин.

При измерении параметров импульсно-модулированного лазерного излучения показания дозиметра снимают в режиме измерения энергии (или плотности энергии) в течение 10 мин с интервалом не более 1 мин. При контроле импульсного излучения фиксируют показания прибора для 10 импульсов излучения (общее время измерений не должно превышать 15 мин). Если в течение 15 мин на дозиметр поступает менее 10 импульсов, то максимальное значение показаний выбирают из общего числа проведенных измерений.

Порядок и методы контроля за состоянием производственной среды при использовании лазерных установок (лазеров) рассматриваются в «Санитарных нормах и правилах устройства и эксплуатации лазеров» ? 5804-91 Минздрава РФ, ГОСТе 12.1040-83 «Лазерная безопасность. Общие положения», а также в «Методических указаниях для органов и учреждений санитарно-эпидемиологических служб по проведению дозиметрического контроля и гигиенической оценки лазерного излучения» ? 5309-90.

Результаты дозиметрического контроля лазерного излучения вносятся в протокол, который должен содержать следующие сведения:

место и дату проведения контроля; тип и заводской номер дозиметра; нулевой ориентир (предмет на плане, принятый за начало угловых координат); режим измерения, значения параметров излучения λ, xu, t, Fu (у лазеров с известными параметрами); диаметр и площадь выбранной входной диафрагмы приемного устройства дозиметра; температуру окружающей среды.

При проведении дозиметрического контроля за лазерами (установками) необходимо соблюдать требования безопасности. Штатив с приемным устройством дозиметра должен иметь непрозрачный экран для защиты оператора во время дозиметрии. Кроме того, запрещается смотреть в сторону предполагаемого излучения без специальных защитных очков. К проведению дозиметрического контроля допускаются лица, получившие специальные удостоверения, выданные соответствующей квалификационной комиссией и дающие право работать на электроустановках с напряжением свыше 1000 В.

При работе лазеров (установок) возможно генерирование комплекса физических и химических факторов, которые могут не только усиливать неблагоприятное влияние излучения, но и иметь само- стоятельное значение (табл. 7.7). В связи с этим врач-специалист в области гигиены труда должен не только осуществлять дозиметрию лазерного излучения, но и давать оценку сопутствующим факторам (методика их оценки изложена в соответствующих разделах).

При гигиенической оценке лазерного излучения полученные при дозиметрии величины необходимо сравнить с предельно допустимы- ми уровнями.

Предельно допустимые уровни лазерного излучения устанавливаются для двух условий облучения - однократного и хронического в трех диапазонах длин волн:

I 180 < λ < 380 нм

II 380 < λ < 1400 нм

III 1400 < λ < 105 нм

Нормируемыми параметрами лазерного излучения являются энергетическая экспозиция - Н (Дж ? м-2) и облученность - Е (Вт ? м-2).

ПДУ лазерного излучения приведены в «Санитарных нормах и правилах устройства и эксплуатации лазеров» ? 5804-91 Минздрава РФ.

Профилактика неблагоприятного воздействия лазерного излучения осуществляется техническими, организационными, планиро-

вочными, санитарно-гигиеническими и лечебно-профилактическими средствами. К ним относятся выбор, планировка и внутренняя отделка помещений, рациональное размещение лазерных установок с обозначением зоны безопасности; рациональное устройство системы вентиляции и освещения, назначение и инструктаж лиц, ответственных за организацию и проведение работ, обучение персонала; ограждения, защитные экраны, кожухи и пр.

Кроме средств коллективной защиты, при недостаточной их эффективности применяются средства индивидуальной защиты - очки (табл. 7.8), щитки, маски и др. СИЗ применяются с учетом длины волны лазерного излучения, класса, режима работы лазерной установки, характера выполняемой работы. Кроме органа зрения, необходима защита кожных покровов. Для этого используются хлопчатобумажные или льняные халаты. СИЗ и спецодежда должны быть сертифицированы.

7.7. ГЕОМАГНИТНЫЕ ИЗЛУЧЕНИЯ И ПОЛЯ

В предыдущих разделах главы приводились материалы по гигиенической оценке неионизирующих электромагнитных излучений и полей антропогенного происхождения, уровни которых существенно превышают естественный фон Земли. Однако в настоящее время доказана важнейшая роль ЭМИ естественного происхождения в развитии и регуляции жизни на Земле, т.е. его следует рассматривать как один из важнейших экологических факторов.

В составе естественных электромагнитных полей условно можно выделить три составляющие:

- геомагнитное поле (ГМП) Земли;

- электростатическое поле Земли;

- переменные ЭМП в диапазоне частот от 10-3 до 1012 Гц. Геомагнитное поле Земли состоит из основного постоянного поля

(его доля достигает 99%) и переменного поля (1%). Существование постоянного магнитного поля объясняется процессами, протекающими в жидком металлическом ядре Земли. В средних широтах его напряженность составляет примерно 40 А/м, у полюсов - 55,7 А/м.

Естественное электростатическое поле Земли обусловлено избыточным отрицательным зарядом на ее поверхности. Его напряжен- ность находится в диапазоне от 100 до 500 В/м. Грозовые облака могут увеличивать напряженность этого поля от десятков до сотен кВ/м.

Таблица 7.7. Сопутствующие опасные и вредные производственные факторы при эксплуатации лазеров

Примечание. Сведения, приведенные в таблице, ориентировочные. Таблица 7.8. Защитные очки от лазерного излучения

Переменное геомагнитное поле Земли порождается токами в магнитосфере и ионосфере. Магнитные бури многократно увеличивают амплитуду переменной составляющей геомагнитного поля. Магнитные бури являются результатом проникновения в атмосферу летящих от Солнца со скоростью 1000-3000 км/с заряженных частиц - «солнечного ветра», интенсивность которого обусловлена солнечной активностью.

Кроме этого, для формирования естественного электромагнитного поля Земли большое значение имеет грозовая активность (0,1-15 кГц). Электромагнитные колебания с частотой 4-30 Гц существуют практически постоянно. Считается, что они могут служить синхронизаторами некоторых биологических процессов, являясь для них резонансными частотами.

В настоящее время впервые в мире российскими учеными выполнена разработка гигиенических регламентов воздействия на чело- века ослабленных геомагнитных полей, так как было доказано их неблагоприятное влияние на здоровье работающих.

Контроль за степенью ослабления геомагнитного поля Земли (СанПиН 2.2.4.1191-03, пп. 3.1; 4.2) должен осуществляться:

- в экранированных помещениях (объектах) специального назначения. Такие экранированные сооружения, выполняя свои основные производственные функции (предотвращение распространения элек- тромагнитных излучений, генерируемых оборудованием, которое размещено в рабочих помещениях, за их пределы), в силу своих конструктивных особенностей препятствуют проникновению на рабочие места электромагнитных полей естественного происхождения;

- в помещениях (объектах) гражданского и военного назначения, расположенных под землей (в том числе в метро, шахтах, банковских хранилищах и др.);

- в помещениях (объектах), в конструкции которых используется большое количество металлических элементов (железобетон);

- в наземных, водных, подводных и воздушных передвижных технических средствах (в том числе транспортных) гражданского и военного назначения.

Интенсивность геомагнитного поля (Т) оценивается в единицах напряженности (Н, А/м) или единицах магнитной индукции (В, Тл). При этом 1 А/м » 1,25 мкТл, а 1 мкТл » 0,8 А/м.

Оценка и нормирование ослабления геомагнитного поля (гипогеомагнитное поле - ГГМП) проводится следующим образом.

1. Проводится измерение интенсивности геомагнитного поля Земли в открытом пространстве на территории, где размещаются обследуемый объект, помещение, техническое средство. Определение интенсивности ГМП (То) проводится на высоте 1,5-1,7 м от поверхности земли.

2. Измерение интенсивности электромагнитного поля внутри экранированного объекта, помещения или технического средства (Тв) осуществляется с учетом рабочей позы: 0,5; 1,0 и 1,4 м - в позе сидя, 0,5; 1,0 и 1,7 м - в позе стоя.

До начала проведения измерения в помещениях должны быть отключены технические средства, которые могут создавать постоян- ные магнитные поля.

Датчики приборов, используемых при измерениях, располагаются на расстоянии не менее 0,5 м от железосодержащих предметов, конструкций, оборудования.

3. Рассчитывается коэффициент ослабления геомагнитного поля (Ко) для каждого рабочего места:

Полученные данные заносят в протокол.

4. Полученные данные сравнивают с временными допустимыми уровнями (ВДУ) ослабления геомагнитного поля Земли, которые в течение смены не должны превышать 2 (СанПиН 2.9.4.1191-03).

ВДУ устанавливаются сроком на 3 года.

Измерения проводятся приборами, прошедшими в установленном порядке метрологическую аттестацию и имеющими действующее свидетельство о поверке. Рекомендуется использовать:

- прибор ИМП-3 - измеритель напряженности постоянных магнитных полей в диапазоне 0,4-200,0 А/м (разработка МТЦ

ИРЭСАООТ «Взлет»);

- прибор МФ-1 - измеритель индукции постоянных магнитных полей в диапазоне 0-200,0 мкТл (разработка ТПКБ, г. Раменское Московской обл.);

- прибор МТМ-01 (рис. 7.3).

Рис. 7.3. Магнитометр трехкомпонентный малогабаритный - измеритель

магнитного поля «МТМ-01»

Предназначен для обеспечения контроля за биологически опасными уровнями геомагнитного и гипогеомагнитного поля по ГОСТР 51724-2001.

Магнитометр «МТМ-01» (производитель - приборостроительная компания «НТМ-Защита») обеспечивает селективную регистрацию постоянного магнитного поля в диапазоне от 0,1 до 200 А/м. Измерительный преобразователь устойчив к воздействию переменных магнитных полей промышленной частоты 50 Гц напряженностью не менее 5 А/м и частоты 400 Гц напряженностью) не менее 0,6 А/м.

YAmedik.org