Реферат: Лазерная безопасность
<span Times New Roman",«serif»"> 1. Физиологическиеэффекты при воздействии лазерного излучения на человека.
<span Times New Roman",«serif»">Непосредственное воздействие начеловека оказывает лазерное излучение любой длины волны, однако в связи соспектральными особенностями поражаемых органов и существенно различными предельнодопустимыми дозами облучения обычно различают воздействие на глаза и кожныепокровы человека.
<span Times New Roman",«serif»">1.1.Воздействие лазерного излучения наорганы зрения
<span Times New Roman",«serif»"><img src="/cache/referats/4268/image002.jpg" v:shapes="_x0000_i1025">
Рисунок 1. Спектральные характеристики глаза:
<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"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">t2 — произведение пропускания глазной среды на поглощение всеми слоями сетчатки
<span Times New Roman",«serif»">Основной элемент зрительногоаппарата человека — сетчатка глаза — может быть поражена лишь излучением видимого( от 0.4 мкм ) и ближнего ИК-диапазонов ( до 1.4 мкм ), что объясняетсяспектральными характеристиками человеческого глаза ( рис. 1 ). При этомхрусталик и глазное яблоко, действуя как дополнительная фокусирующая оптика,существенно повышают концентрацию энергии на сетчатке, что, в свою очередь, нанесколько порядков понижает максимально допустимый уровень ( МДУ ) облученностизрачка. Световой диаметр зрачка при расчете МДУ облучения принимают обычноравным 7 мм. Это не всегда соответствует действительности. Например, прибольшой светлоте ( физиологическая оценка яркости ) фона — из-за световойадаптации, в пожилом возрасте — из-за уменьшения чувствительности световыхрецепторов.
<span Times New Roman",«serif»">1.1.1. МДУпрямого облучения сетчатки
<span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»">Кроме длины волны
<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",«serif»">, необходимоучитывать также длительность воздействия светового излучения. При очень короткихимпульсах ( когда не успевают сработать механизмы теплопроводности в областисетчатки ) нормируют плотность энергии для видимого излучения ( 0.4<<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",«serif»"><0.7 мкм )при <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">D<span Times New Roman",«serif»">t<2<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">×<span Times New Roman",«serif»">10-5c МДУ облучения роговицы глаза составляет 5<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×<span Times New Roman",«serif»">10-3Дж/м2; для ИК-излучения ( 1.05<<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",«serif»"><1.4 мкм )при 2<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">×<span Times New Roman",«serif»">10-5<<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">D<span Times New Roman",«serif»">t<5<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">×<span Times New Roman",«serif»">10-5с — на порядок больше, то есть 5<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×<span Times New Roman",«serif»">10-2Дж/м2. Если длительность импульса превышает 20 мкс для видимого и 20<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">¸<span Times New Roman",«serif»">50 мкс дляближнего ( до 1.4 мкм ) излучения, то нормируют в первом приближении плотностьмощности: для видимого излучения МДУ составляет 18<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">D<span Times New Roman",«serif»">t0.75Вт/м2; для ИК-излучения — почти порядок больше, то есть 90<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">D<span Times New Roman",«serif»">t0.75Вт/м2.<span Times New Roman",«serif»">Во всех рассматриваемых далееслучаях переходная область спектра — от темно-красного (
<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",«serif»">>700 нм ) дополностью невидимого ближнего ИК-излучения ( <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",«serif»"><1050 нм ) —характеризуется монотонным повышением МДУ от минимального значения ( длятемно-красного излучения ) до максимального ( для полностью невидимогоИК-излучения ) по закону С4=10(<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",«serif»">-700)/500<span Times New Roman",«serif»">.<span Times New Roman",«serif»">Приведенные данные по МДУохватывают область наиболее критических значений параметров облучения зрачка глаза,когда в интервале от 10-9 до 10 с причиной повреждения сетчаткиявляется тепловое действие сфокусированного света при прямом наблюдениилазерного пучка, тогда как сверхкороткие лазерные импульсы вызывают в основномтермоакустическое воздействие — протоплазма клеток из-за быстрого разогревазакипает и разрывает оболочку. В этом случае нормируют плотность мощности: длявидимого излучения МДУ составляет 5
<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×<span Times New Roman",«serif»">106Вт/м2, для ИК-излучения — 5<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×<span Times New Roman",«serif»">107Вт/м2.<span Times New Roman",«serif»">Длительное (
<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">D<span Times New Roman",«serif»">t>10 с )прямое воздействие лазерного излучения на сетчатку приводит в основном кфотохимическим процессам ее разрушения. Чтобы избежать этого (как и в случаесверхкоротких импульсов), нормируют энергетическую освещенность (экспозицию).Для зеленого (<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",«serif»">=550 нм) и более коротковолнового(<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",«serif»">>400нм) видимого света МДУ составляет 100 Дж/м2. Что касается «теплых»цветов (550<<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",«serif»"><700 нм), то фотохимическиепроцессы начинают играть заметную роль только при больших временных воздействияхлазерного излучения (T2=100.02(<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",«serif»">-500)+1<span Times New Roman",«serif»"> c), и в этомслучае МДУ нужно уменьшить в С3 раз (C3=100.015(<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",«serif»">-550)<span Times New Roman",«serif»">).<span Times New Roman",«serif»">Сверхдлительное (
<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">D<span Times New Roman",«serif»">t>103<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">¸<span Times New Roman",«serif»">104c) прямое воздействие лазерного излучения характеризуется малым значением МДУ,а именно 0.01 Вт/м2 для сине-зеленого (0.4<<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",«serif»"><0.55 мкм)излучения. Более длинноволновое видимое излучение (550<<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",«serif»"><700 нм)допускает МДУ=100.015(<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",«serif»">-500)+2 <span Times New Roman",«serif»">Вт/м2.В случае ИК излучения переход от экспозиционного к мощностному ограничению(когда существенную роль играют регенерационные процессы, компенсирующиефотохимическое разрушение) осуществляется при <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">D<span Times New Roman",«serif»">t>10 c: для1.05<<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",«serif»"><1.4мкм МДУ составляет 16 Вт/м2; для <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",«serif»">>700 нм(темно-красное излучение) и <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",«serif»"><1050 нм (ближнее ИКизлучение) монотонно возрастающий МДУ составляет 3.2<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">×<span Times New Roman",«serif»">10(<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",«serif»">-700)/500 <span Times New Roman",«serif»">Вт/м2.<span Times New Roman",«serif»">На перечисленные МДУ облученияориентируются при однократном воздействии на глаз прямого лазерного излучения,фокусируемого хрусталиком в очень незначительное пятно на сетчатке.
<span Times New Roman",«serif»">При наличии последовательностиимпульсов не только ни один из них, но и усредненная облученность не должныпревышать МДУ. При усреднении воздействия последовательности импульсов сдлительностью
<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">D<span Times New Roman",«serif»">t<10 мкс и частотой повторенияf>1 Гц МДУ одиночного импульса должен быть уменьшен в С5 раз:<span Times New Roman",«serif»"><img src="/cache/referats/4268/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1026"> (1.1)
<span Times New Roman",«serif»">Если длительность отдельныхимпульсов
<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">D<span Times New Roman",«serif»">tв последовательности превышает 10 мкс ( а частота следования f>1 Гц), то дляимпульса длительностью N<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">D<span Times New Roman",«serif»">t за ограничение облученностипринимают (1/N)-ю часть МДУ.<span Times New Roman",«serif»">Наиболее сложно определить МДУдля повторяющихся серий, состоящих из определенного числа импульсов. Когда всерии не более 10 импульсов, ее приравнивают к одному эквивалентному импульсу.При этом:
<span Times New Roman",«serif»">1)<span Times New Roman"">
<span Times New Roman",«serif»">если<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">D<span Times New Roman",«serif»">tсерии меньше 10 мкс, то за длительность эквивалентного импульса принимаютдлительность самого короткого импульса в серии, а за энергетическое воздействие— суммарное (полное) энергетическое воздействие всей серии;<span Times New Roman",«serif»">2)<span Times New Roman"">
<span Times New Roman",«serif»">если<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">D<span Times New Roman",«serif»">tсерии больше 10 мкс, то за длительность эквивалентного импульса принимаютсуммарную длительность парциальных импульсов, а за энергетическое воздействие —суммарное энергетическое воздействие всей серии.<span Times New Roman",«serif»">Если в серии более 10 импульсов,то МДУ рассчитывают как для одного, якобы непрерывного импульса, охватывающеговсю последовательность.
<span Times New Roman",«serif»">1.1.2. МДУ длянаружных покровов глаз человека
<span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»">Невидимое УФ (0.2<
<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",«serif»"><0.4 мкм) илиИК излучение (1.4<<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",«serif»"><1000 мкм) практически недоходит до сетчатки и потому может повреждать лишь наружные части глазчеловека: УФ излучение вызывает фотокератит, средневолновое ИК излучение(1.4<<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",«serif»"><3мкм) — отек, катаракту и ожог роговой оболочки глаза; дальнее ИК излучение (3мкм<<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",«serif»"><1мм) — ожог роговицы. Поэтому МДУ облучения глаз при УФ и ИК излучениирассматривают здесь, хотя (из-за отсутствия фокусирующего действия хрусталика)численные значения данного МДУ на несколько порядков больше значений,приведенных в подразделе «МДУ прямого облучения сетчатки», исоответствуют МДУ для кожных покровов. К тому же для наружных покровов глаза икожных покровов МДУ нормируются относительно апертуры диаметром 1 мм (длясетчатки — 7 мм), что еще более снижает требования лучевой безопасности врассматриваемом случае. Тем не менее эти данные могут оказаться полезными, таккак в настоящее время возрастает число коммерческих лазеров, работающих в УФ иИК диапазонах.<span Times New Roman",«serif»">Плотность мощности длясверхкоротких (менее 1 нс) импульсов почти одинакова в обоих диапазонах: 30ГВт/м2 в УФ области и 100 ГВт/м2 в ИК области (1.4мкм<
<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",«serif»"><1мм).<span Times New Roman",«serif»">При больших временах воздействияситуация наиболее проста для жесткого (200<
<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",«serif»"><320.5 нм) УФизлучения, где МДУ=30 Дж/м2, вплоть до длительностей облучения 30000с, то есть свыше 8 часов.<span Times New Roman",«serif»">Более сложна система задания МДУдля узкого участка УФ излучения с 302.5<
<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",«serif»"><315 нм. Длясколько-нибудь длительного воздействия (10<<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">D<span Times New Roman",«serif»">t<30000 c)МДУ возрастает на 2.5 порядка по закону С2=10(<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",«serif»">-295)/5<span Times New Roman",«serif»"> Дж/м2.В области импульсных воздействий (1 нс<<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">D<span Times New Roman",«serif»">t<10 c) такоебыстрое нарастание МДУ имеет место лишь при <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">D<span Times New Roman",«serif»">t>T1=10(<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",«serif»">-295)/5<span Times New Roman",«serif»"> c; если <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">D<span Times New Roman",«serif»">t<T1,то МДУ не зависит от длины волны и составляет С1=5600(<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">D<span Times New Roman",«serif»">t)0.75Дж/м2.<span Times New Roman",«serif»">МДУ для ближней УФ области(315<
<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",«serif»"><400нм) в случае импульсного (1 нс<<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">D<span Times New Roman",«serif»">t<10 c)облучения почти не меняется, составляя С1=5600(<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">D<span Times New Roman",«serif»">t)0.25Дж/м2, плавно переходящее в 10 КДж/м2 для времениоблучения от 10 до 1000 с; если длительность облучения превышает 1000 с, тонормируют плотность мощности, и МДУ равно 10 Вт/м2.<span Times New Roman",«serif»">В ИК области МДУ облучениянаружных покровов почти не зависит от длины волны и составляет: длясверхкоротких (
<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">D<span Times New Roman",«serif»">t<1 нс) импульсов 100 ГВт/м2;для гигантских ( 1 нс<<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">D<span Times New Roman",«serif»">t<100 нс) импульсов 100 Дж/м2;для остальных (100 нс<<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">D<span Times New Roman",«serif»">t<10 с) импульсов 5600(<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">D<span Times New Roman",«serif»">t)0.25Дж/м2. Плотность мощности при непрерывном облучении (10 с<<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">D<span Times New Roman",«serif»">t<30000 c) недолжна превышать 1 кВт/м2.<span Times New Roman",«serif»">Надо отметить, что такие значениясправедливы и для дальней ИК области (0.1<
<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",«serif»"><1 мм) с тойлишь разницей, что МДУ задают здесь в апертуре диаметром 11 мм (а не 1 мм, какдля УФ и основного ИК диапазонов).<span Times New Roman",«serif»">1.1.3.Представление МДУ облучения как поверхности в координатах
<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",«serif»"> — <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">D<span Times New Roman",«serif»">t<span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»">В 825-й публикации МЭК полностью,хотя и не всегда с достаточно высокой точностью, определены МДУ облученияроговой оболочки глаза человека прямым (то есть направленным непосредственно изоптической системы, а не рассеянным на каких-либо шероховатых поверхностях)лазерным излучением. Для удобства практического применения эти рекомендации МЭКпредставлены в виде таблицы 1.1.
<span Times New Roman",«serif»">В результате, во первых,появляется возможность достаточно просто (хотя и приближенно) определитьчисленные значения МДУ при прямом облучении глаза человека лазерным излучением.При измерении следует лишь помнить следующие рекомендации МЭК попространственному усреднению облученности: для 0.2<
<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",«serif»"><0.4 мкм —внутри круга <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">Æ<span Times New Roman",«serif»"> 1 мм; для0.4<<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",«serif»"><1.4мкм — внутри круга <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">Æ<span Times New Roman",«serif»"> 7 мм (чтосоответствует зрачку глаза при темновой адаптации); для 1.4<<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",«serif»"><100 мкм —внутри круга <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">Æ<span Times New Roman",«serif»"> 1 мм; для 100мкм<<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",«serif»"><1мм — внутри круга <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">Æ<span Times New Roman",«serif»"> 11 мм.<span Times New Roman",«serif»">Во вторых, таблица 1.1свидетельствует о том, что в разных спектральных поддиапазонах лазерноевоздействие частично аддитивно. Эта ситуация относится к двух- и более волновымлазерам, в основном, к лазерным приборам и установкам, в которых используетсялазерное излучение разных длин волн. В соответствии с рекомендацией МЭК весьдиапазон длин волн лазерного излучения делят на четыре поддиапазона, внутрикоторых лазерное излучение полностью аддитивно (как для глаз: так и для кожныхпокровов):
<span Times New Roman",«serif»">1.<span Times New Roman"">
<span Times New Roman",«serif»">поддиапазон— УФ-С и УФ-В, 200<<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",«serif»"><315 нм;<span Times New Roman",«serif»">2.<span Times New Roman"">
<span Times New Roman",«serif»">поддиапазон— УФ-А, 315<<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",«serif»"><400 нм;<span Times New Roman",«serif»">3.<span Times New Roman"">
<span Times New Roman",«serif»">поддиапазон— весь видимый и ИК-А, 0.4<<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",«serif»"><1.4 мкм;<span Times New Roman",«serif»">4.<span Times New Roman"">
<span Times New Roman",«serif»">поддиапазон— ИК-В и ИК-С, 1.4<<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",«serif»"><1000 мкм.<span Times New Roman",«serif»">Кроме того, всегда суммируютвоздействия облучений 2-го и 4-го поддиапазонов. Аналогичное суммированиепроводят и при совместном воздействии на кожные покровы лазерных излучений 2-гои 3-го поддиапазонов.
<span Times New Roman",«serif»">Естественно, что принимать вовнимание эффект аддитивного воздействия имеет смысл лишь при близких к МДУзначениях облучения для каждой из генерируемых длин волн. К сожалению, 825-япубликация МЭК не дает аналитического выражения для определения МДУ аддитивногооблучения, а лишь указывает на необходимость особой осторожности, еслидлительности воздействия существенно различаются (например, совместное действиеимпульсного и непрерывного излучений). В случае, если длительности импульсов иливремя экспозиции соизмеримы (имеют один порядок), то полагают, что парциальное(на одной длине волны) облучение пропорционально МДУ для данного излучения, тоесть суммарное относительное облучение не должно превышать единицы:
<span Times New Roman",«serif»">И, наконец, МЭК настоятельнонапоминает об опасности любого облучения, в том числе лазерного, подчеркивая,что МДУ является не порогом безопасности, а лишь усредненным значением(определенным на основе многочисленных экспериментов) уровня опасностиповреждения органов зрения (и кожного покрова) человека.
Таблица 1.1
МДУ прямого облучения глазчеловека
Длина
МДУ
волны
Еди-
Усло-
При длительности излучения <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">D
t, с<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">l
, нмница изме-рения
вие
<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol"><
10-9От 10-9 до 10-7
От 10-7 до 1.8<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×
10-5От 1.8<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">×
10-5 до 5<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×10-5От 5<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">×
10-5 до 10От 10 до 103
От 103 до 104
От 104 до 3<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×
104От 200 до
ГВт/м2
—
30
—
—
—
—
—
—
—
302.5 (УФ-С)
Дж/м2
—
—
30
30
30
30
30
30
30
От 302.5
Дж/м2
При <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">D
t<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">£T1—
C1
C1
C1
C1
—
—
—
до 315 (УФ-В)
Дж/м2
При <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">D
t<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">>T1—
C2
C2
C2
C2
—
—
—
Дж/м2
—
—
—
—
—
—
C2
C2
C2
ГВт/м2
—
30
—
—
—
—
—
—
—
От 315 до 400
Вт/м2
—
3<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">×
1010—
—
—
—
—
10
10
(УФ-А)
Дж/м2
—
—
C1
C1
C1
C1
104
—
—
От 400
Вт/м2
—
5<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">×
106—
—
—
—
—
—
10-2
до 550
Дж/м2
—
—
5<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">×
10-35<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">×
10-3C6
C6
100
100
—
От 550 до 700
Дж/м2
При <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">D
t<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">£T2—
—
—
—
—
С6
С6
—
Дж/м2
При <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">D
t<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">>T2—
—
—
—
—
С3<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">×
102С3<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">×
102—
Дж/м2
—
—
5<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">×
10-35<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">×
10-3С6
С6
—
—
—
Вт/м2
—
5<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">×
106—
—
—
—
—
—
С3<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">×
10-2От 700 до
Дж/м2
—
—
5С4<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;letter-spacing:-1.0pt;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">×
10-35С4<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;letter-spacing:-1.0pt;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">×
10-3С4С6
С4С6
С4С6
—
—
1050 (ИК-А)
Вт/м2
—
5С4<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">×
106—
—
—
—
—
3.2С4
3.2С4
От 1050 до
Дж/м2
—
—
5<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">×
10-25<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">×
10-25<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">×
10-25С6
5С6
—
—
1400 (ИК-В)
Вт/м2
—
5<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">×
107—
—
—
—
—
16
16
От 1400
Дж/м2
—
—
100
С1
С1
С1
—
—
—
до 106 (ИК-С)
Вт/м2
—
1011
—
—
—
—
103
103
103
С1=5.6<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×
103(<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">Dt)0.25; T1=100.8(<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">l-295)-15;C2=100.2(<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">l
-295); T2=101+0.02(<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">l-550);C3=100.015(<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">l
-550);C4=10(<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">l-700)/500
;С6=18(<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">D
t)0.75;<span Times New Roman",«serif»">1.1.4. МДУоблучения глаз рассеянным лазерным излучением
<span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»">На практике наиболее вероятноименно рассеянное лазерное облучение. В этом случае важно при определении МДУоблучения перенормировать плотность излучения в диапазоне 0.4<
<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",«serif»"><1.4 мкм,достигающего сетчатки и поражающего ее. Эта перенормировка связана с тем, чтохарактер и размер поражения сетчатки изменяются в связи с резким увеличениемзоны облучения — от 0.01 мм (определяется аберрацией глаза и дифракцией светана его зрачке), то есть угловой размер составляет примерно 1', или 0.0003 рад,до <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">a<span Times New Roman",«serif»">=0.015<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">¸<span Times New Roman",«serif»">0.24 рад.Последняя величина (эффективный угол зрения) во многом зависит от длительностиоблучения и (для коротких импульсов) от длины волны. Все это видно из рисунка2, где представлена кусочно-линейная аппроксимация <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">a<span Times New Roman",«serif»">=<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">a<span Times New Roman",«serif»">(<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">D<span Times New Roman",«serif»">t) в двойном логарифмическоммасштабе.<span Times New Roman",«serif»"><img src="/cache/referats/4268/image006.gif" v:shapes="_x0000_i1027">
<span Times New Roman",«serif»">Рисунок 2. Предельный угол видения (предполагаемый угол поля зрения):
1 — 0.012 рад;
2 — 0.00885 рад;
3 — 0.00025(
5 — 0.015<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">×<span Times New Roman",«serif»"> (<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">D<span Times New Roman",«serif»">t)0.21 (при 400<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">£<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",«serif»"><1400 нм);
6 — 0.24 рад.
<span Times New Roman",«serif»">МДУ облучения глаза протяженнымисточником с угловым размером
<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">a<span Times New Roman",«serif»">изл<span Times New Roman",«serif»">><span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">a<span Times New Roman",«serif»"> приведены втаблице 1.2. Напомним, что при измерении энергетической яркости рассеянного(точнее: со значительным углом расходимости) излучения ее усреднение приизмерении МДУ следует выполнять по углу <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">a<span Times New Roman",«serif»"> (см. рисунок2). Кроме того, поскольку глаза устроены так, что не пропускают к сетчатке УФ иИК излучение с <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",«serif»">>1.4 мкм, то в этих диапазонахразница между МДУ, указанным в таблице 1.1, и МДУ, указанным в таблице 1.2,отсутствует.<span Times New Roman",«serif»">
Таблица 1.2 МДУ облучения глазчеловека рассеянным лазерным излучением
Длина волны <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">l
, нмМДУ
Единица изм