Физиологические эффекты при воздействии лазерного излучения на человека

Введение

Использование лазерных приборов связано с определенной опасностью для человека. В данной работе будут рассмотрены только особенности конструирования и практического применения лазерных приборов, связанные с возможностью поражения глаз и кожных покровов человека. При этом основополагающими нормативными документами являются: 825-я публикация Международной технической комиссии (МЭК) под названием «Радиационная безопасность лазерных изделий, классификация оборудования, требования и руководство для потребителей» как наиболее компетентная рекомендация мирового класса; новейшая отечественная разработка СНиП; ГОСТы.

Физиологические эффекты при воздействии лазерного излучения на человека Непосредственно на человека оказывает лазерное излучение любой длины волны; однако в связи со спектральными особенностями поражения органов и существенно различными предельно допустимыми дозами облучения обычно различают воздействие на глаза и кожные покровы человека.

Воздействие лазерного излучения на органы зрения Основное вредное воздействие лазерное излучение оказывает на сетчатку глаза, причем хрусталик (и глазное яблоко), действуя как дополнительная фокусирующая оптика, существенно повышает концентрацию энергии на сетчатке.

Диапазон длин волн вредного воздействия на сетчатку глаза от 0.4 до 1.4 мкм.

МДУ прямого облучения сетчатки

Основное воздействие при импульсном воздействии оказывает тепловое разрушение сетчатке, при длительном воздействии излучения на сетчатку глаза приводит в основном к фотохимическим процессам ее разрушения.

Нормы плотности энергии для импульсного воздействия на сетчатку глаза [Дж/м2]: dt[мс] \ &[мкм] 0.4−0.7 1.05−1.4

< 2E-5 5E-3 2E-5. 5E-5 5E-2 > 2E-5 18*dt0.75 > 5E-5 90*dt0.75 При наличии последовательности импульсов не только ни один из них, но и усредненная облученность не должны превышать МДУ.

При усреднении воздействия последовательности импульсов с длительностью dt<10 мкс и частотой повторения f>1 Гц МДУ одиночного импульса должен быть уменьшен в C5 раз: C5= 1/sqrt (f) при 1<f<278 Гц. C5=0.06 при f>278 Гц.

Если длительность отдельных импульсов dt в последовательности превышает 10 мкс, то для длительностью Ndt за ограничение облученности принимают 1/N часть МДУ В сериях до 10-ти импульсов принимают длительность импульса равным длительности серии и счетают как в предыдущем пункте.

МДУ для наружных покровов глаз человека

Невидимое УФ-(0.2. 0.4мкм) или ИК-излучение (1.4. 1000мкм) практически не доходят до сетчатки и поэтому может повреждать лишь наружные части глаза человека 1.1.3 Представление МДУ облучения как поверхности в координатах — t В 825-й публикации МЭК определены МДУ облучения роговой оболочки глаза человека прямым (т.е. направленным) лазерным излучением.

МДУ облучения глаз рассеянным лазерным излучением

На практике наиболее вероятно рассеянное лазерное излучение. В этом случае очень важно при определении МДУ облучения перенормировать плотность излучения в диапазоне 0.4< <1.4 мкм.

Достигающего сетчатки, поражая ее. Эта перенормировка связана с тем, что характер и размер поражения сетчатки изменяются в связи с резким увеличением зоны облучения — от 0.01 мм., т. е. угловой размер составляет 1' до a=0.015… 0.24 рад.

МДУ лазерного облучения кожных покровов

МДУ лазерного облучения для кожных покровов человека определяется по рекомендациям МЭК, и они несколько отличаются от значений, рассмотренных ранее для глаз в области видимого и ближнего ИК-излучения (<1.4 мкм.) Для определения МДУ для глаз и для кожных покровов пользуются таблицами, созданными по рекомендации МЭК.

Требования к изготовителям лазерных приборов в связи с обеспечением безопасности пользователей

МЭК рекомендует в связи с унификацией требований к конструкциям лазерных приборов разделять эти приборы на четыре класса с точки зрения опасности лазерного излучения для пользователей.

Лазерные излучатели класса 1

Наиболее безопасными как по своей природе, так и по конструктивному исполнению являются приборы класса 1.

Технико-гигиеническая оценка лазерных изделий в России

В систему документов, устанавливающих единую систему обеспечения лазерной безопасности, входят: технические средства снижения опасных и вредных производственных факторов, организационные мероприятия, контроль условий труда на лазерных установках.

К опасным и вредным производственным факторам относятся: — лазерное излучение (прямое рассеянное, прямое, отраженное); световое излучение (УФ, видимое, ИК) от источников накачки или кварцевых газоразрядных трубок, а также от плазменных факелов и материалов мишени; - шум и вибрации; - ионизирующие и рентгеновское излучение (при анодом напряжении более 5 КВ); - продукты взаимодействия ЛИ и мишеней; - высокое напряжение в цепях питания; - ВЧ- и СВЧ-поля от генераторов накачки; - нагретые поверхности; - токсичные и агрессивные вещества, используемые в конструкции лазера; - опасность взрывов и пожаров.

Все факторы нормируются соответствующими ГОСТами.

Классы опасности лазерного излучения по СНиП 5804−91

Наиболее опасно лазерное излучение с длинной волны: 0.38 1.40 мкм. — для сетчатки глаза; 0.18 — 0.38 мкм. и свыше 1.40 мкм. — для передних сред глаза; 0.18 — 100 мкм. (т.е. во всем диапазоне) для кожи.

При конструировании лазерных установок руководствуются принципом исключения воздействия ЛИ на человека.