Реферат: Вредные и опасные факторы при работе лазерных установок"

Вопрос 2. Вредные иопасные факторы при работе лазерных установок.

 

 Оптические квантовые генераторы или лазерынаходят все более широкое применение в промышленности.Их использование возможно благодаря таким уникальным свойствам, какмонохроматичность и высокая плотностьизлучаемых колебаний, а также благодаря возможности формирования очень узкихпучков излучения с высокой концентрацией в них электромагнитной энергии.

 Можно выделить два направления применениялазеров и отрасли. Первое направление связано с целенаправленным воздействиемна обрабатываемое вещество (микросварка, термообработка, резка хрупких итвердых материалов, подгонка параметров микросхем и др.), второе направление находитвсе большее развитие.

 Диапазон длин волн, излучаемых лазерами, охватываетвидимый спектр и распространяется в инфракрасную и ультрафиолетовую области.Чаще всего используются лазеры с длинами волн 0,49 — 0,51; 0,53 — 0,63; 0,694;1,06; 10,6 мкм.

 Действие лазерного излучения бывает: тепловым– заключается в том, что при фокусировке излучения выделяется значительноеколичество тепла в небольшом объеме за короткий промежуток времени;энергетическим – определяется высоким градиентом электрического поля, которыйможет вызвать поляризацию молекул, резонансные и другие эффекты, фотохимическим– проявляется и выцветании некоторых красителей; механическим – характеризуетсявозникновением колебаний типа ультразвуковых в облучаемом организме.

 Основную опасность при эксплуатации лазерапредставляет прямое лазерное излучение. Из-за его большой интенсивности и малойрасходимости луча возникает возможность получения высокой плотности излучения,достигающей иногда 1011 — 1014 Вт/см2, в товремя как для испарения самых твердых материалов достаточно 109 Вт/см2.

 Излучение лазера, выходящее из резонатора,направляется через различные оптические элементы (фильтры, линзы, призмы,светоотделительные пластинки и т.д.) на какую-либо мишень. Все эти элементы в некоторойстепени отражают или рассеивают излучение оптических квантовых генераторов. Зеркальноотраженное излучение опасно в той же мере, что и прямое. Кроме того,зеркально-отраженный луч лазера может многократно зеркально или диффузноотражаться от различных поверхностей.

 Степень потенциальной опасности лазерногоизлучения зависит от мощности источника, длины волны, длительности импульса ичистоты его следования, окружающих условий, отражения и рассеяния излучения.

 Кроме воздействия лазерного излучениявозникают и другие опасные факторы.

 Вредное влияние на глаза может оказатьсветовая энергия от импульсных ламп накачки. Во время разряда лампа накачкиизлучает энергию, достигающую десятков килоджоулей. Кроме того, спектризлучения импульсных ламп содержит длинноволновые ультрафиолетовые лучи,которые могут дополнительно вызывать специфическую реакцию глаз.

 К сопутствующим опасным факторам, возникающимпри эксплуатации лазерных установок, можно отнести:

·<span Times New Roman"">      

·<span Times New Roman"">      

·<span Times New Roman"">      

·<span Times New Roman"">      

 Биологические эффекты, возникающие привоздействии лазерного излучения на организм человека, делятся на две группы:

1)         Первичныеэффекты — органические изменения, возникающие непосредственно в облучаемыхтканях;

2)         Вторичныеэффекты — неспецифические изменения, появляющиеся в организме в ответ наоблучение.

 Наиболее подвержен поражению лазернымизлучениям глаз человека. Сфокусированный на сетчатке хрусталиком глазалазерный луч будет иметь вид малого пятна с еще более плотной концентрациейэнергии, чем падающее на глаз излучение. Поэтому попадание лазерного излученияв глаз опасно и может вызвать повреждение сетчатой и сосудистой оболочек снарушением зрения. При малых плотностях энергии происходит кровоизлияние, а прибольших — ожег, разрыв сетчатой оболочки, появление пузырьков глаза встекловидном теле.

 Излучение лазера, работающего вультрафиолетовом и дальнем инфракрасном диапазоне длин волн, почти полностьюбудет поглощаться прозрачными средами глаза, содержащими большое количествожидкости. Вследствие этого их повреждения могу наступить при сравнительнонебольших интенсивностях излучения, обычно эти повреждения имеют характерожогов.

 Лазерное излучение может вызвать такжеповреждение кожи и внутренних органов человека. Повреждение кожи лазернымизлучением схоже с термическим ожогом. На степень повреждения влияют каквходные характеристики лазеров, так и цвет, и степень пигментации кожи.Интенсивность излучения, которая вызывает повреждение кожи, намного вышеинтенсивности, приводящей к повреждению глаза. Кроме ожогов кожи лазерноеизлучение способно вызвать повреждения внутренних органов, даже в тех случаях,когда на теле возникают относительно слабые поверхностные повреждения. Этиповреждения имеют характер отеков, кровоизлияний, омертвления тканей,свертывания и распада крови. В ряде случаев имеет место воздействие какпрямого, так и зеркально отраженного лазерного излучения на отдельные органычеловека, а также диффузно отраженного излучения на весь организм человека.Результатом такого воздействия оказываются различные функциональные измененияцентральной нервной системы, сердечно-сосудистой системы, эндокринных желез,физическое утомление и др.

 В соответствии с “Санитарными нормами иправилами устройства и эксплуатации лазеров” лазеры подразделяются по степениопасности генерируемого ими излучения на четыре класса.

 К лазерам класса I относятся лазеры, выходноеизлучение которых не представляет опасности для глаз и кожи.

 К лазерам класса II относятся лазеры, выходноеизлучение которых представляет опасность при облучении глаз прямыми илизеркально отраженным излучением.

 У лазеров класса III выходное излучениепредставляет опасность при облучении глаз прямым, зеркально и диффузноотраженным излучением на расстоянии десяти сантиметров от диффузно отражающейповерхности и при облучении кожи прямым и зеркально отраженным излучением.

 Лазеры класса IV представляют опасность приоблучении кожи диффузно отраженным излучением на расстоянии десяти сантиметровот отражающей поверхности.

 Классификация технологических лазерныхустановок проводится измерением уровней лазерного излучения в рабочей зоне исравнением их с предельно-допустимым уровнем (ПДУ).

 Кроме прямого лазерного излучения на организмчеловека при эксплуатации лазеров различных классов могут воздействоватьсопутствующие опасные и вредные производственные факторы (табл. 1).

Таблица 1.

Фактор

Класс лазеров

I

II

III

IV

 

Электрическое напряжение

Световое излучение импульсных ламп или газового разряда

Шум, вибрация

Аэрозоль

Газы

Электромагнитное излучение (ВЧ, СВЧ)

Ионизирующее излучение

— (+)

-

-

-

-

-

-

+*

-

-

-

-

-

-

+

— (+)

— (+)

-

-

-

-

+

+

+

+

+

— (+)

— (+)

 

·<span Times New Roman"">      

Энергетическуюэкспозицию, освещенность лазерного излучения H,E Вт/см2 (Дж/см2) на расстоянииR от источника при условии равномерного распределения энергии в пятне можноопределить по формуле

<img src="/cache/referats/4265/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1025"><img src="/cache/referats/4265/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1026">

гдеP — мощность энергии излучения, Вт(Дж); <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">q

— угол расхождения луча; <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">q = 2.44 <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">l / d; <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">d — коэффициент ослабления излучения лазера воздушной средой.

Вомногих случаях необходимо знать, какой интенсивностью обладает в данной точкепространства отраженный луч (от объекта, стен помещения и т.п.). В условияхдиффузного отражения энергетическую экспозицию, освещенность в заданной точкеможно определить по формуле

<img src="/cache/referats/4265/image006.gif" v:shapes="_x0000_i1027">

(вкоторую при необходимости добавляется сомножитель e-<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">d

R )

ГдеPn  — энергия (мощность), падающая на отраженнуюповерхность, Дж (Вт); Ко  — коэффициент отражения поверхности; <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">b

— угол между нормалью кповерхности и направлением на глаз; Kn  — коэффициент, учитывающий размер пятна; если R> 30 rn(rn — радиус пятна), то Kn = 1.

Дляопределения безопасного расстояния R приведенные формулы преобразуются заменой H на допустимые значения Нпду.

МинистерствомЗдравоохранения СССР утверждены в 1981г “Санитарные нормы и правила устройстваи эксплуатации лазеров”, в которых установлены ПДУ облучения роговой оболочкисетчатки глаз и кожи.

НаПДУ влияют следующие параметры:

·<span Times New Roman"">      

<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">l;

·<span Times New Roman"">      

<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">t;

·<span Times New Roman"">      

·<span Times New Roman"">      

·<span Times New Roman"">      

<img src="/cache/referats/4265/image008.gif" v:shapes="_x0000_i1028"> (где R — расстояние отглаза до излучателя; d — диаметр пучка на выходе генератора) принят I<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">¢;

·<span Times New Roman"">      

Для лазеров смоноимпульсным и непрерывным режимом излучения нормируется энергетическаяосвещенность E (облученность — отношения потока излучения, падающего на рассматриваемыйучасток поверхности, к площади этого участка, иначе: произведениеэнергетической освещенности (облученности) на длительность облучения (ГОСТ7601-78)).

Приодновременном воздействии лазерного излучения с различными параметрами на одини тот же участок тела и при условии суммирования биологических эффектов суммаотношений уровней лазерного излучения Hn к величине ПДУ Hпду не должна превышать единицы, т.е.

H1/Hпду(1)+Н2/Нпду(2)+...+Нn/Нпду(n)<img src="/cache/referats/4265/image010.gif" v:shapes="_x0000_i1029">

Для контролялазерного излучения и определения границ опасной зоны в условиях производстваприменяют ряд приборов. В зависимости от типа приемника излучения приборыразделяют на калориметрические, фотоэлектрические, фотохимические, механическиеи др. Наибольшее распространение получили первые два вида приборов.

Калориметрическийметод основан на поглощении энергии излучения приемником прибора и превращенииее в тепловую энергию. Однако этот метод не точен вследствие наложения напоказания колебаний температуры внешней среды.

При фотоэлектрическомметоде измерений происходит преобразование энергии излучения в электрическуюэнергию. Этот метод позволяет достичь высокой чувствительности и поэтому внастоящее время является основным при дозиметрии лазерного излучения. На этомпринципе основаны приборы “Измеритель-1”, ИЛД-2. Прибор “Измеритель-1”предназначен для измерения службами охраны труда непосредственно на рабочихместах плотностей мощности и энергии отраженного лазерного излучения с длинамиволн 0,53; 0,63; 0,69 и 1,069 мкм. Прибор ИЛД-2 измеряет энергетическиехарактеристики направленного или отраженного лазерного излучения с длиной волны0,49 — 1,15 и 2 — 11 мкм в заданной точке пространства. Величину лазерногоизлучения определяют на рабочих местах на уровне глаз работающего и открытыхчастей его тела.

По результатамизмерений строится диаграмма направленности уровней плотности отраженнойэнергии, что дает возможность оценить опасность и разработать комплекс защитныхмероприятий.

Методы исредства защиты от воздействия лазерного излучения можно подразделить наорганизационные, инженерно-технические и средства индивидуальной защиты.

Организационныеметоды защиты обеспечивают правильную организацию работ, исключающую попаданиелюдей в опасные зоны при работе на лазерных установках.

Инженерно-техническиеметоды предусматривают создание безопасных лазерных установок за счетуменьшения мощности применяемого лазера, надежной экранировки лазернойустановки и дистанционного управления. Надежной защитой от случайного попаданияна человека является экранирование луча световодом на всем пути его действия.Для снижения уровня отраженного излучения линзы, призмы и другие твердыепредметы с зеркальной поверхностью на пути следования луча снабжают блендами, аперед облученным объектом устанавливают защитные экраны — диафрагмы сотверстием, диаметром, несколько превышающим диаметр луча.

В качествесредств индивидуальной защиты применяются специальные защитные очки, стекла вкоторых подбираются в соответствии с ГОСТ 9411-81Е; технологические халаты иперчатки, изготавливаемые из хлопчатобумажной ткани светло-зеленого илиголубого цвета.

Для уменьшенияопасности необходима защита от сопутствующих опасностей, источниками которыхявляются сама лазерная установка и обрабатываемые объекты. Для уменьшениязагрязнения воздуха парами и аэрозолями испаряющихся веществ мишени, а такжеобразующегося в воздухе озона в рабочих помещениях предусматривают специальнуюсистему вентиляции. Применяют также необходимые меры защиты от высокогонапряжения (защитные и предохранительные блокировки), воздействиеэлектромагнитных полей (защитные экраны), шума (звукоизолирующие кожухи),жесткого рентгеновского излучения, ионизации воздуха, взрывов и пожаров.Выполнение мер защиты обеспечивает безопасность работ, проводимых с лазернымиустановками.

При работелазерных установок, обслуживающий персонал подвергается следующим вредным иопасным факторам:

1. Излучениелазера даже небольшой мощности при попадании на сетчатку глаза может вызвать еёразрушение, что приведёт к частичной или полной потере зрения.

2. При работес мощными лазерными установками можно получить ожог .

3. Как и любоеэлектрооборудование, лазерные установки опасны с точки зрения пораженияэлектрическим током.

еще рефераты
Еще работы по здоровью