Metode upravljanja parametrima laserskog zračenja. rad-struč.menadžment. Zaštita radnika od laserskog zračenja

LASERSKO ZRAČENJE je prisilno (pomoću lasera) emitiranje dijelova-kvanta elektromagnetskog zračenja od strane atoma tvari. Riječ "laser" je skraćenica nastala od početnih slova engleske fraze Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (pojačanje svjetlosti induciranim zračenjem). Dakle, (optički kvantni generator) je generator elektromagnetskog zračenja u optičkom području, koji se temelji na korištenju stimuliranog (stimuliranog) zračenja. Laserska instalacija uključuje aktivni (laserski) medij s optičkim rezonatorom, izvor energije za njegovu pobudu i, u pravilu, sustav za hlađenje. Zbog monokromatičnosti laserske zrake i njene male divergencije (visokog stupnja kolimacije) stvaraju se iznimno visoke energetske ekspozicije koje omogućuju postizanje lokalnog toplinskog učinka. To je osnova za primjenu laserskih sustava u obradi materijala (rezanje, bušenje, površinsko kaljenje itd.), u kirurgiji itd.

L. i. može se širiti na značajne udaljenosti i reflektirati od sučelja između dva medija, što omogućuje korištenje ovog svojstva u svrhu lociranja, navigacije, komunikacije itd. Odabirom određenih tvari kao aktivnog medija, može inducirati gotovo sve valne duljine, počevši od ultraljubičastog do dugovalnog infracrvenog. U industriji se najviše koriste laseri koji stvaraju elektromagnetsko zračenje valne duljine 0,33; 0,49; 0,63; 0,69; 1.06; 10,6 µm.

Glavne fizičke veličine koje karakteriziraju L. i .:

valna duljina, µm;

primjena sredstava zaštite;

ograničavanje vremena izlaganja zračenju;

imenovanje i osobe odgovorne za organizaciju i vođenje rada;

ograničenje pristupa radu;

Nadzor nad načinom rada;

jasan protuhitni rad i reguliranje postupka obavljanja rada u izvanrednim uvjetima;

Osoblje.

Sanitarno-higijenske i terapijske i profilaktičke metode:

nadzor nad razinama štetnih i opasnih čimbenika na radnom mjestu;

nadzor nad prolaskom preliminarnih i periodičnih zdravstvenih pregleda od strane osoblja.

Od L. i. mora osigurati sprječavanje izlaganja zračenju ili smanjenje njegove veličine na razinu koja ne prelazi dopuštenu. SKZ-u od L. i. uključuju: ograde, zaštitne zaslone, brave i automatske kapke, kućišta itd. OZO iz L. i. uključuju: štitove, maske itd. SKZ treba osigurati u fazi projektiranja i ugradnje lasera, prilikom organiziranja radnih mjesta, pri odabiru radnih parametara. Izbor zaštitne opreme treba napraviti ovisno o klasi lasera, intenzitetu zračenja u radnom području, prirodi posla koji se obavlja. Pokazatelji zaštitnih svojstava zaštitne opreme ne smiju se smanjivati ​​pod utjecajem drugih štetnih i opasnih čimbenika (vibracije, temperature itd.). Dizajn zaštitne opreme trebao bi osigurati mogućnost izmjene glavnih elemenata (svjetlosni filtri, zasloni, vidna stakla itd.). OZO oči i lice (i štitnici), smanjujući intenzitet L. i. na daljinsko upravljanje, treba koristiti samo u onim slučajevima (puštanje u pogon, popravak i eksperimentalni rad), kada CPS ne osigurava osoblje.

Lasersko zračenje kao štetni čimbenik u proizvodnom okruženju

Lasersko zračenje je prisilno (pomoću lasera) emitiranje dijelova-kvanta elektromagnetskog zračenja od strane atoma tvari. Riječ "laser" je skraćenica nastala od početnih slova engleske fraze Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (pojačanje svjetlosti induciranim zračenjem). Dakle, laser (optički kvantni generator) je generator elektromagnetskog zračenja u optičkom području, koji se temelji na korištenju stimuliranog (stimuliranog) zračenja.

Izvor fotografije: shutterstock.com.

Laserska instalacija uključuje aktivni (laserski) medij s optičkim rezonatorom, izvor energije za njegovu pobudu i, u pravilu, sustav za hlađenje. Zbog monokromatičnosti laserske zrake i njene male divergencije (visokog stupnja kolimacije) stvaraju se iznimno visoke energetske ekspozicije koje omogućuju postizanje lokalnog toplinskog učinka. To je osnova za primjenu laserskih sustava u obradi materijala (rezanje, bušenje, površinsko kaljenje itd.), u kirurgiji itd.

Lasersko zračenje (može se širiti na znatne udaljenosti i reflektirati od sučelja između dva medija, što omogućuje korištenje ovog svojstva u svrhu lociranja, navigacije, komunikacije itd. Odabirom određenih tvari kao aktivnog medija, laser može inducirati zračenje na gotovo svim valnim duljinama, od ultraljubičastog do dugovalnog infracrvenog. U industriji su najrašireniji laseri koji generiraju elektromagnetsko zračenje valne duljine 0,33; 0,49; 0,63; 0,69; 1,06; 10,6 mikrona.

BIOLOŠKI UČINAK LASERSKOG ZRAČENJA

Radnja LI (u daljnjem tekstu LI)vrlo teško za osobu. Ovisi o parametrima LI, prvenstveno o valnoj duljini, snazi ​​(energiji) zračenja, trajanju ekspozicije, brzini ponavljanja pulsa, veličini ozračenog područja (“size effect”) te anatomskim i fiziološkim značajkama ozračenog tkiva (oko, koža). Budući da organske molekule koje čine biološko tkivo imaju širok raspon apsorbiranih frekvencija, nema razloga vjerovati da LR monokromatičnost može stvoriti bilo kakve specifične učinke u interakciji s tkivom.

Prostorna koherencija također ne mijenja značajno mehanizam oštećenja zračenjem, budući da fenomen toplinske vodljivosti u tkivima i stalni mali pokreti svojstveni oku uništavaju interferencijski uzorak već pri trajanju izloženosti duljem od nekoliko mikrosekundi. Dakle, LI prolazi kroz biološka tkiva i apsorbira ih prema istim zakonima kao i nekoherentni LI, te ne uzrokuje nikakve specifične učinke u tkivima.

Izvor objave: shutterstock.com.

Energija LI koju apsorbiraju tkiva pretvara se u druge vrste energije - toplinsku, mehaničku, energiju fotokemijskih procesa, što može izazvati niz učinaka: toplinski, udarni, lagani pritisak itd. LI je opasan za organ vida. Na mrežnicu oka mogu djelovati laseri u vidljivom (0,38 - 0,7 mikrona) i bliskom infracrvenom (0,75 - 1,4 mikrona) rasponu. Lasersko ultraljubičasto (0,18 - 0,38 mikrona) i daleko infracrveno (više od 1,4 mikrona) zračenje ne dopire do mrežnice, ali može oštetiti rožnicu, šarenicu, leću.

Dolazeći do mrežnice, LI se fokusira refrakcijskim sustavom oka, dok se gustoća snage na mrežnici povećava 1000 - 10 000 puta u usporedbi s gustoćom snage na rožnici. Kratki impulsi (0,1 s - 10-14 s) koje generiraju laseri mogu uzrokovati oštećenje organa vida u znatno kraćem vremenskom razdoblju od onog potrebnog za aktivaciju zaštitnih fizioloških mehanizama (refleks treptanja 0,1 s).

Drugi kritični organ za djelovanje LI je koža. Interakcija laserskog zračenja s kožom ovisi o valnoj duljini i pigmentaciji kože. Reflektivnost kože u vidljivom području spektra je visoka. LI dalekog infracrvenog područja koža počinje snažno apsorbirati, budući da ovo zračenje aktivno apsorbira voda, koja čini 80% sadržaja većine tkiva, postoji opasnost od opeklina kože.

Kronična izloženost niskoenergetskom (na razini ili nižoj od maksimalne granice LI) raspršenom zračenju može dovesti do razvoja nespecifičnih promjena u zdravstvenom stanju osoba koje servisiraju lasere. Istovremeno, to je svojevrsni faktor rizika za razvoj neurotičnih stanja i kardiovaskularnih poremećaja. Najkarakterističniji klinički sindromi kod onih koji rade s laserom su astenična, astenovegetativna i vegetovaskularna distonija.

REGULACIJA LASERSKOG ZRAČENJA

Znanstveno su potkrijepljena dva pristupa standardizaciji LI: prvi se temelji na štetnom učinku tkiva ili organa koji se javlja neposredno na mjestu zračenja; drugi - na temelju vidljivih funkcionalnih i morfoloških promjena u nizu sustava i organa koji nisu izravno zahvaćeni. Higijenska regulacija temelji se na kriterijima biološkog djelovanja, prvenstveno određenog područjem elektromagnetskog spektra. U skladu s tim, asortiman LI podijeljen je na nekoliko područja:

Utvrđivanje MRL vrijednosti temelji se na principu određivanja minimalnog "praga" oštećenja u ozračenim tkivima (mrežnica, rožnica, koža) otkrivenih suvremenim metodama istraživanja tijekom ili nakon izlaganja LR. Normalizirani parametri su energetska ekspozicija H (J x (m / 100)) i zračenje E (W x (m / 100)), kao i energija W (J) i snaga P (W).

Podaci eksperimentalnih i kliničko-fizioloških studija ukazuju na prevladavajuće značenje općih nespecifičnih reakcija organizma kao odgovora na kroničnu izloženost niskoenergetskim razinama LI u usporedbi s lokalnim lokalnim promjenama u organu vida i koži. Istovremeno, LI u vidljivom području spektra uzrokuje pomake u funkcioniranju endokrinog i imunološkog sustava, središnjeg i perifernog živčanog sustava, metabolizma proteina, ugljikohidrata i lipida. LI s valnom duljinom od 0,514 mikrona dovodi do promjena u aktivnosti simpatoadrenalnog i hipofizno-nadbubrežnog sustava.

Dugotrajno kronično djelovanje LI valne duljine 1,06 μm uzrokuje vegetativno-vaskularne poremećaje. Gotovo svi znanstvenici koji su proučavali zdravstveno stanje osoba koje su podvrgnute laseru ističu veću učestalost otkrivanja asteničnih i vegetativno-vaskularnih poremećaja kod njih. Posljedično, niskoenergetski LI pod kroničnim djelovanjem djeluje kao čimbenik rizika za razvoj patologije, što uvjetuje potrebu uzimanja u obzir ovog čimbenika u higijenskim standardima.

Prvi PDU-ovi za LI u Rusiji za pojedinačne valne duljine instalirani su 1972. godine, a 1981. godine stavljene su na snagu prve sanitarne norme i pravila. U SAD-u postoji standard ANSI – Z 136. Razvijen je i standard Međunarodne elektrotehničke komisije (IEC) – publikacija 825. ali i funkcionalne promjene u tijelu.

Širok raspon valnih duljina, različiti LR parametri i inducirani biološki učinci otežavaju opravdanje higijenskih standarda. Osim toga, eksperimentalna, a posebno klinička provjera zahtijevaju mnogo vremena i novca. Stoga se matematičko modeliranje koristi za rješavanje problema usavršavanja i razvoja sustava daljinskog upravljanja za LI. To vam omogućuje značajno smanjenje količine eksperimentalnih istraživanja na laboratorijskim životinjama. Pri izradi matematičkih modela uzimaju se u obzir priroda raspodjele energije i apsorpcijske karakteristike ozračenog tkiva.

Metoda matematičkog modeliranja glavnih fizičkih procesa (toplinski i hidrodinamički učinci, laserski slom, itd.), koji dovode do razaranja tkiva očnog fundusa pod utjecajem LE u vidljivom i bliskom infracrvenom području s trajanjem impulsa. od 1 do 10-12 s, korišteno je pri određivanju i razjašnjavanju daljinskog upravljanja LI-a uključenog u posljednje izdanje "Sanitarnih normi i pravila za dizajn i rad lasera" SNiP br. 5804-91 (u daljnjem tekstu: Pravila br. 5804-91, cca. izd.), koji su razvijeni na temelju rezultata znanstvenih istraživanja i uzimajući u obzir glavne odredbe sljedećih dokumenata:

Činjenica da su ove norme trenutno podložne primjeni dokazuje pismo Rospotrebnadzora od 16. svibnja 2007. br. 0100 / 4961-07-32. Sadrži Popis glavnih trenutnih normativnih i metodoloških dokumenata o higijeni rada, a također kaže sljedeće: u skladu sa zakonodavstvom Ruske Federacije, sanitarna pravila, norme i higijenski standardi su na snazi ​​na području Ruske Federacije, odobreno, posebno, od strane Ministarstva zdravstva SSSR-a, djelomično, nije u suprotnosti sa sanitarnim zakonodavstvom Ruske Federacije. Ovi dokumenti vrijede do ukidanja ili donošenja novih regulatornih pravnih akata koji zamjenjuju postojeće.

Pravila br. 5804-91 utvrđuju najveće dopuštene razine (MPL) laserskog zračenja u različitim uvjetima izloženosti ljudi, klasifikaciju lasera prema stupnju opasnosti od zračenja koje stvaraju i zahtjeve:

Treba imati na umu da su vrijednosti MPL opasnih i štetnih faktora proizvodnje na radnom mjestu opremljenom laserskom tehnologijom također regulirane GOST-ovima, SNiP-ovima, SN-ovima i drugim dokumentima navedenim u Dodatku 1 Pravila br. 5804-91. . Međutim, mnogi od tih dokumenata postali su nevažeći ili su zamijenjeni novim propisima. Kao što je već spomenuto, biološki učinak laserskog zračenja na tijelo ovisi o valnoj duljini zračenja, trajanju pulsa (izloženosti), brzini ponavljanja pulsa, površini ozračenog područja, kao i o biološkoj i fizikalno-kemijske karakteristike ozračenih tkiva i organa. Mehanizam interakcije zračenja s tkivima može biti toplinski, fotokemijski, udarno-akustični itd. Klasifikacija lasera prema stupnju opasnosti od generiranog zračenja navedena je u odjeljku 4 Pravila br. 5804-91. Klasa lasera određena je uzimajući u obzir njegovu snagu i daljinsko upravljanje za jedno izlaganje generiranom zračenju. Pravilnik navodi četiri razreda opasnosti od generiranog zračenja (vidi tablicu u nastavku).

Klase opasnosti zračenja koje stvaraju laseri

Klasifikaciju lasera provodi proizvođač. Koristi metodu izračuna temeljenu na analizi izlaznih karakteristika zračenja. Primjer izračuna dan je u odjeljku "Kontrola razina opasnih i štetnih čimbenika pri radu s laserima" Uredbe br. 5804-91. Ovaj odjeljak sadrži posebnu tablicu koja odražava ovisnost opasnih i štetnih čimbenika o klasi lasera (GOST 12.1.040).

ZAHTJEVI ZA METODE, INSTRUMENTE ZA MJERENJE I KONTROLU LASERSKOG ZRAČENJA

LI dozimetrija je skup metoda za određivanje vrijednosti parametara laserskog zračenja u određenoj točki u prostoru kako bi se utvrdio stupanj opasnosti i štete ljudskom tijelu. Laserska dozimetrija uključuje dva dijela:

- računska ili teorijska dozimetrija (razmatra metode za izračunavanje parametara LI u području gdje se mogu nalaziti operateri i metode za izračunavanje stupnja njegove opasnosti);
- eksperimentalna dozimetrija (razmatra metode i sredstva izravnog mjerenja parametara LR u određenoj točki prostora).

Mjerni instrumenti namijenjeni dozimetrijskoj kontroli nazivaju se laserski dozimetri. Dozimetrijska kontrola je od posebne važnosti za ocjenu reflektiranog i raspršenog zračenja, kada proračunske metode laserske dozimetrije, temeljene na podacima o izlaznim karakteristikama laserskih instalacija, daju vrlo približne vrijednosti LR razina na danoj kontrolnoj točki. .

Korištenje računalnih metoda diktira nemogućnost mjerenja LR parametara za čitav niz laserske tehnologije. Metoda izračuna laserske dozimetrije omogućuje procjenu stupnja opasnosti od zračenja u određenoj točki prostora, koristeći podatke iz putovnice u izračunima. Metoda je prikladna za rad s rijetko ponavljajućim kratkotrajnim impulsima zračenja, kada je ograničena mogućnost mjerenja maksimalne vrijednosti izloženosti, određivanja laserski opasnih zona i klasificiranja lasera prema stupnju opasnosti od zračenja koje stvaraju.

Metode dozimetrijske kontrole utvrđene su u "Metodološkim uputama za tijela i ustanove sanitarne i epidemiološke službe za provođenje dozimetrijske kontrole i higijenske procjene laserskog zračenja" br. 5309-90, a također su djelomično razmatrane u Pravilima br. 5804-91. .

Metode laserske dozimetrije temelje se na načelu najvećeg rizika, prema kojem se procjena stupnja opasnosti provodi za najgore uvjete izloženosti u smislu bioloških učinaka, tj. mjerenje razine laserskog zračenja treba provoditi kada laser radi u načinu rada s maksimalnom izlaznom snagom (energijom), određenom radnim uvjetima. U procesu traženja i usmjeravanja mjernog uređaja prema objektu zračenja mora se pronaći pozicija na kojoj se bilježe maksimalne razine LI. Kada laser radi u ponavljajućem pulsirajućem načinu, mjere se energetske karakteristike maksimalnog impulsa serije.

U higijenskoj procjeni laserskih instalacija potrebno je mjeriti ne parametre izlaznog zračenja, već intenzitet zračenja kritičnih ljudskih organa (oči, koža), koji utječe na stupanj biološkog djelovanja. Ta se mjerenja provode na određenim točkama (zonama) u kojima je prisutnost servisnog osoblja određena programom laserske instalacije i razine reflektiranog ili raspršenog LI ne mogu se svesti na nulu.

Granice mjerenja dozimetara određene su vrijednostima daljinskog upravljača i tehničkim mogućnostima suvremene fotometrijske opreme. U Rusiji su razvijeni posebni mjerni instrumenti za dozimetrijsku kontrolu LI - laserski dozimetri. Odlikuje ih visoka svestranost, koja se sastoji u mogućnosti upravljanja usmjerenim i raspršenim kontinuiranim, monopulznim i repetitivno pulsirajućim zračenjem većine laserskih sustava koji se koriste u praksi.

Laserski dozimetar ILD-2M (ILD-2) omogućuje mjerenje parametara laserskog zračenja u spektralnim područjima od 0,49 - 1,15 i 2 - 11 mikrona. ILD-2M vam omogućuje mjerenje energije (W) i izloženosti energiji (H) od monopulsnog i repetitivno pulsirajućeg zračenja, snage (P) i zračenja (E) od kontinuiranog laserskog zračenja. Nedostaci uređaja ILD-2M uključuju relativno velike dimenzije i težinu. Za industrijska istraživanja prikladniji su prijenosni laserski dozimetri LD-4 i LADIN koji omogućuju mjerenje reflektiranog i raspršenog laserskog zračenja u spektralnom području od 0,2 - 20 μm.

Prisutnost drugih opasnih i štetnih faktora proizvodnje uvelike je određena klasom opasnosti lasera. Njihova kontrola provodi se u skladu s važećim regulatornim i metodološkim dokumentima.

PREVENCIJA ŠTETNOG DJELOVANJA LASERSKOG ZRAČENJA