Лазерне випромінювання

Це електромагнітне випромінювання, що генерується в діапазоні довжин хвиль 0,2-10^-6... 10^{-3 м (0,2... 1000 мкм). Лазери широко використовують у мікроелектроніці, біології, метрології, медицині, геодезії, зв'язку, спектрографії, голографії, обчислювальній техніці, у дослідах з термоядерного синтезу та в інших галузях науки і техніки.}

Розрізняють лазери імпульсного і безперервного випромінювання. Імпульсне випромінювання має тривалість не більше ніж 0,25 с, безперервне — 0,25 с і більше.

Промислові лазери бувають твердотілі, газові й рідинні.

Лазерне випромінювання характеризується монохроматичністю, когерентністю, надзвичайно малою енергетичною розбіжністю променя і високою енергетичною освітленістю.

Енергетична освітленість (опроміненість) — це відношення потужності потоку випромінювання, який падає на малу ділянку поверхні, що опромінюється, до площі цієї ділянки. Енергетична освітленість виражається у ватах на квадратний сантиметр (Вт/см²).

Енергетична експозиція — це відношення енергії випромінювання до площі ділянки, що опромінюється (Дж/см²), або добуток енергетичної освітленості на тривалість опромінення (Вт*с/см²).

Енергетична освітленість лазерного променя досягає 10¹²...10¹³Вт/см². Така енергія здатна розплавити, навіть випа­рувати найтугоплавкіші речовини.

Лазерне випромінювання супроводжується потужним електромагнітним полем. Наприклад, лазерний промінь з енергетичною освітленістю 3*10⁹ Вт/см², поширюючись у повітрі, створює електричне поле напруженістю до Е =10⁸ В/м. Тому в опроміненій лазерним променем речовині можливі прояви як чисто електричних, так і хімічних ефектів. Ці прояви ослабляють зв'язки між молекулами, поляризують їх, навіть іонізують.

Таким чином, лазерне випромінювання, безумовно, становить небезпеку для людини. Найнебезпечніше воно для органів зору. Енергія лазерного випромінювання, поглинута всередині ока, перетворюється в теплову. Нагрівання може спричи­ни різні пошкодження й руйнування ока.

Тканина живого організму майже непроникна для лазерного випромінювання малих і середніх інтенсивностей. Тому найпошкодженішою може бути шкіра. Ступінь пошкодження, з одного боку, залежить від параметрів випромінювання (чим вищі інтенсивність випромінювання і довжина хвилі, тим сильніша дія променю), з дру­гого боку, на ступінь ураження шкіри впливає її пігментація. Пігмент шкіри є своєрідним екраном на шляху проникнення випромінювання до розміщених під шкірою тканин та органів.

При великих інтенсивностях лазерного випромінювання можливі пошкодження не тільки шкіри, а й внутрішніх тканин органів. Ці пошкодження мають характер набряків, крововиливів, омертвіння тканин, а також згортання або розпаду крові.

Лазерне випромінювання малої інтенсивності (розсіяне віддзеркалене) спричинює різні функціональні порушення в орга­змі, насамперед у нервовій і серцево-судинній системах. Ці рушення проявляються в нестійкому артеріальному тиску крові, підвищеному потовиділенні, роздратованості тощо.

Лазерне опромінення нормують за гранично допустимими рівнями, які при щоденній роботі не спричинюють у працівників захворювань і відхилень у стані здоров'я.

Робота лазерних пристроїв може супроводжуватися також виникненням інших небезпечних виробничих факторів: шум, вібрація, аерозолі, гази, електромагнітне та іонізуюче випромінювання.

Лазери треба обладнувати сигнальними пристроями, які вмикаються і працюють з моменту початку генерації до її закінчення, а також дистанційним керуванням.

Щоб обмежити поширення прямого лазерного випромінювання, лазери обладнують екранами з вогнестійких, тугоплавких, світлопоглинальних матеріалів. Потужні лазери мають розміщуватися в окремих приміщеннях. Всередині приміщення стіни і стеля повинні мати матову поверхню. Для захисту від випромінювання всю небезпечну зону огороджують або екранують його пучок (рис. 4.3). Екрани та огородження мають бути з матеріалів з найменшим коефіцієнтом віддзеркалення на довжині хвилі генерації лазера, вогнестійкими і не виділяти токсичних речовин під час дії на них лазерного випромінювання.

Якщо колективні засоби не забезпечують достатнього захисту, то використовують ЗІЗ — протилазерні окуляри і захисні маски.

Рис. 4.3. Схема екранування відбитого випромінювання лазера:

1 — лазер; 2 — бленда; 3 — лінза; 4 — діафрагма; 5 — мішень