Metódy riadenia parametrov laserového žiarenia. Odborný manažment. Ochrana pracovníkov pred laserovým žiarením

LASEROVÉ ŽIARENIE je vynútená (pomocou lasera) emisia častí-kván elektromagnetického žiarenia atómami hmoty. Slovo "laser" je skratka vytvorená zo začiatočných písmen anglického slovného spojenia Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (zosilnenie svetla indukovaným žiarením). Preto (optický kvantový generátor) je generátor elektromagnetického žiarenia v optickom rozsahu, založený na použití stimulovaného (stimulovaného) žiarenia. Laserová inštalácia obsahuje aktívne (laserové) médium s optickým rezonátorom, zdroj energie na jeho budenie a spravidla chladiaci systém. Vďaka monochromatickosti laserového lúča a jeho nízkej divergencii (vysoký stupeň kolimácie) vznikajú mimoriadne vysoké energetické expozície, ktoré umožňujú získať lokálny tepelný efekt. To je základ pre využitie laserových systémov pri spracovaní materiálov (rezanie, vŕtanie, povrchové kalenie a pod.), v chirurgii atď.

Pôda. môže sa šíriť na značné vzdialenosti a odrážať sa od rozhrania medzi dvoma médiami, čo umožňuje využiť túto vlastnosť na účely lokalizácie, navigácie, komunikácie atď. Výberom určitých látok ako aktívneho média môže vyvolať takmer všetky vlnových dĺžok, počnúc ultrafialovými až po dlhovlnné infračervené. V priemysle sú najpoužívanejšie lasery, ktoré generujú elektromagnetické žiarenie s vlnovou dĺžkou 0,33; 0,49; 0,63; 0,69; 1,06; 10,6 um.

Hlavné fyzikálne veličiny charakterizujúce L. a .:

vlnová dĺžka, um;

uplatňovanie prostriedkov ochrany;

obmedzenie času vystavenia žiareniu;

menovanie a osoby zodpovedné za organizáciu a vykonávanie práce;

obmedzenie prístupu k práci;

Dohľad nad spôsobom práce;

jasné protihavarijné práce a úprava postupu pri vykonávaní prác v núdzových podmienkach;

Personál.

Hygienické a liečebné a profylaktické metódy:

kontrola nad úrovňou škodlivých a nebezpečných faktorov na pracovisku;

kontrola absolvovania predbežných a pravidelných lekárskych prehliadok personálom.

Od L. a. musí zabezpečiť zabránenie ožiareniu alebo zníženie jeho veľkosti na úroveň nepresahujúcu prípustnú úroveň. Do SKZ z L. a. patria: ploty, ochranné mreže, zámky a automatické okenice, puzdrá a pod. OOP od L. a. zahŕňajú: štíty, masky atď. SKZ by mali byť poskytnuté vo fáze projektovania a inštalácie laserov, pri organizácii pracovísk, pri výbere prevádzkových parametrov. Výber ochranných prostriedkov by sa mal vykonávať v závislosti od triedy lasera, intenzity žiarenia v pracovnej oblasti, povahy vykonávanej práce. Indikátory ochranných vlastností ochranných prostriedkov by sa nemali znižovať pod vplyvom iných škodlivých a nebezpečných faktorov (vibrácie, teploty atď.). Konštrukcia ochranných prostriedkov by mala poskytovať možnosť výmeny hlavných prvkov (filtre svetla, clony, priezory atď.). OOP očí a tváre (a štítov), ​​čím sa znižuje intenzita L. a. na diaľkové ovládanie by sa malo používať iba v tých prípadoch (uvádzanie do prevádzky, opravy a experimentálne práce), keď CPS nezabezpečuje personál.

Laserové žiarenie ako škodlivý faktor vo výrobnom prostredí

Laserové žiarenie je vynútená (pomocou lasera) emisia častí-kván elektromagnetického žiarenia atómami hmoty. Slovo "laser" je skratka vytvorená zo začiatočných písmen anglického slovného spojenia Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (zosilnenie svetla indukovaným žiarením). Preto je laser (optický kvantový generátor) generátor elektromagnetického žiarenia v optickom rozsahu, založený na využití stimulovaného (stimulovaného) žiarenia.

Zdroj fotografií: shutterstock.com.

Laserová inštalácia obsahuje aktívne (laserové) médium s optickým rezonátorom, zdroj energie na jeho budenie a spravidla chladiaci systém. Vďaka monochromatickosti laserového lúča a jeho nízkej divergencii (vysoký stupeň kolimácie) vznikajú mimoriadne vysoké energetické expozície, ktoré umožňujú získať lokálny tepelný efekt. To je základ pre využitie laserových systémov pri spracovaní materiálov (rezanie, vŕtanie, povrchové kalenie a pod.), v chirurgii atď.

Laserové žiarenie (môže sa šíriť na značné vzdialenosti a odrážať sa od rozhrania medzi dvoma médiami, čo umožňuje využiť túto vlastnosť na účely lokalizácie, navigácie, komunikácie atď. Výberom určitých látok ako aktívneho média sa laser môžu indukovať žiarenie na takmer všetkých vlnových dĺžkach, od ultrafialového po dlhovlnné infračervené. Najrozšírenejšie v priemysle sú lasery, ktoré generujú elektromagnetické žiarenie s vlnovou dĺžkou 0,33; 0,49; 0,63; 0,69; 1,06; 10,6 mikrónov.

BIOLOGICKÝ ÚČINOK LASEROVÉHO ŽIARENIA

Akcia LI (ďalej len LI)pre človeka veľmi ťažké. Závisí od parametrov LI, predovšetkým od vlnovej dĺžky, sily (energie) žiarenia, trvania expozície, frekvencie opakovania pulzu, veľkosti ožarovanej plochy („veľkosť efektu“) a anatomických a fyziologických vlastností ožarovaného tkaniva (oko, koža). Pretože organické molekuly, ktoré tvoria biologické tkanivo, majú široký rozsah absorbovaných frekvencií, nie je dôvod domnievať sa, že monochromatickosť LR môže vytvárať nejaké špecifické účinky pri interakcii s tkanivom.

Priestorová koherencia tiež výrazne nemení mechanizmus radiačného poškodenia, pretože fenomén tepelnej vodivosti v tkanivách a neustále malé pohyby vlastné oku ničia interferenčný obrazec už pri trvaní expozície presahujúcej niekoľko mikrosekúnd. LI teda prechádza a absorbuje biologickými tkanivami podľa rovnakých zákonov ako nekoherentný LI a nespôsobuje žiadne špecifické účinky v tkanivách.

Zdroj publikácie: shutterstock.com.

Energia LI absorbovaná tkanivami sa premieňa na iné druhy energie - tepelnú, mechanickú, energiu fotochemických procesov, ktoré môžu spôsobiť množstvo efektov: tepelné, šokové, svetelný tlak atď. LI je pre zrakový orgán nebezpečný. Sietnica oka môže byť ovplyvnená lasermi vo viditeľnom (0,38 - 0,7 mikrónu) a blízkej infračervenej oblasti (0,75 - 1,4 mikrónu). Laserové ultrafialové (0,18 - 0,38 mikrónu) a ďaleké infračervené (viac ako 1,4 mikrónu) žiarenie nedosiahne sietnicu, ale môže poškodiť rohovku, dúhovku, šošovku.

Po dosiahnutí sietnice je LI zaostrená refrakčným systémom oka, pričom hustota výkonu na sietnici sa zvyšuje 1000 - 10 000 krát v porovnaní s hustotou výkonu na rohovke. Krátke impulzy (0,1 s - 10-14 s), ktoré lasery generujú, môžu spôsobiť poškodenie zrakového orgánu v oveľa kratšom čase, než je potrebný na aktiváciu ochranných fyziologických mechanizmov (žmurkací reflex 0,1 s).

Druhým kritickým orgánom pre pôsobenie LI je koža. Interakcia laserového žiarenia s pokožkou závisí od vlnovej dĺžky a pigmentácie kože. Odrazivosť pokožky vo viditeľnej oblasti spektra je vysoká. LI ďalekej infračervenej oblasti začína byť silne absorbované pokožkou, keďže toto žiarenie aktívne pohlcuje voda, ktorá tvorí 80% obsahu väčšiny tkanív, hrozí popálenie kože.

Chronické vystavovanie sa nízkoenergetickému (na úrovni alebo nižšej ako maximálna hranica LI) rozptýlenému žiareniu môže viesť k rozvoju nešpecifických zmien zdravotného stavu osôb obsluhujúcich lasery. Zároveň je akýmsi rizikovým faktorom pre vznik neurotických stavov a kardiovaskulárnych porúch. Najcharakteristickejšími klinickými syndrómami, ktoré sa vyskytujú u ľudí pracujúcich s laserom, sú astenická, astenovegetatívna a vegetovaskulárna dystónia.

REGULÁCIA LASEROVÉHO ŽIARENIA

Dva prístupy k štandardizácii LI boli vedecky podložené: prvý je založený na škodlivých účinkoch tkanív alebo orgánov, ktoré sa vyskytujú priamo v mieste ožiarenia; druhá - na základe zistiteľných funkčných a morfologických zmien v rade systémov a orgánov, ktoré nie sú priamo ovplyvnené. Hygienická regulácia je založená na kritériách biologického pôsobenia, ktoré sú primárne určené oblasťou elektromagnetického spektra. V súlade s tým je rad LI rozdelený do niekoľkých oblastí:

Stanovenie hodnoty MRL je založené na princípe stanovenia minimálneho „prahového“ poškodenia v ožarovaných tkanivách (sietnica, rohovka, koža) zisteného modernými výskumnými metódami počas alebo po expozícii LR. Normalizovanými parametrami sú energetická expozícia H (J x (m / 100)) a ožiarenosť E (W x (m / 100)), ako aj energia W (J) a výkon P (W).

Údaje z experimentálnych a klinicko-fyziologických štúdií poukazujú na prevládajúci význam všeobecných nešpecifických reakcií organizmu v reakcii na chronickú expozíciu nízkoenergetickým hladinám LI v porovnaní s lokálnymi lokálnymi zmenami v orgáne zraku a kože. Súčasne LI vo viditeľnej oblasti spektra spôsobuje posuny vo fungovaní endokrinného a imunitného systému, centrálneho a periférneho nervového systému, metabolizmu bielkovín, sacharidov a lipidov. LI s vlnovou dĺžkou 0,514 mikrónov vedie k zmenám v aktivite sympatoadrenálneho a hypofýzo-nadobličkového systému.

Dlhodobé chronické pôsobenie LI s vlnovou dĺžkou 1,06 μm spôsobuje vegetatívno-cievne poruchy. Takmer všetci výskumníci, ktorí skúmali zdravotný stav osôb obsluhujúcich laser, zdôrazňujú vyššiu frekvenciu detekcie astenických a vegetatívno-vaskulárnych porúch u nich. V dôsledku toho nízkoenergetický LI pri chronickom pôsobení pôsobí ako rizikový faktor pre rozvoj patológie, čo určuje potrebu zohľadniť tento faktor v hygienických normách.

Prvé PDU pre LI v Rusku pre jednotlivé vlnové dĺžky boli inštalované v roku 1972 a v roku 1981 boli uvedené do platnosti prvé hygienické normy a pravidlá. V USA existuje norma ANSI - Z 136. Vypracovaná je aj norma Medzinárodnej elektrotechnickej komisie (IEC) - publikácia 825. ale aj funkčné zmeny v tele.

Široká škála vlnových dĺžok, množstvo parametrov LR a indukované biologické účinky sťažujú zdôvodnenie hygienických noriem. Navyše, experimentálne a najmä klinické overovanie si vyžaduje dlhý čas a peniaze. Preto sa matematické modelovanie používa na riešenie problémov zdokonaľovania a vývoja systémov diaľkového ovládania pre LI. To vám umožňuje výrazne znížiť množstvo experimentálneho výskumu na laboratórnych zvieratách. Pri tvorbe matematických modelov sa berie do úvahy charakter distribúcie energie a absorpčné charakteristiky ožarovaného tkaniva.

Metóda matematického modelovania hlavných fyzikálnych procesov (tepelné a hydrodynamické efekty, rozpad lasera atď.), ktoré vedú k deštrukcii tkanív očného pozadia pod vplyvom LE vo viditeľnom a blízkom infračervenom rozsahu s trvaním impulzu 1 až 10-12 s, bol použitý pri určovaní a objasňovaní PDU LI zahrnutých v najnovšom vydaní "Sanitárnych noriem a pravidiel pre návrh a prevádzku laserov" SNiP č. 5804-91 (ďalej len Pravidlá č. 5804-91, približne. vyd.), ktoré sú vypracované na základe výsledkov vedeckého výskumu a s prihliadnutím na hlavné ustanovenia týchto dokumentov:

Skutočnosť, že tieto normy v súčasnosti podliehajú uplatňovaniu, dokazuje list Rospotrebnadzor zo 16. mája 2007 č. 0100 / 4961-07-32. Obsahuje Zoznam hlavných aktuálnych regulačných a metodických dokumentov o ochrane zdravia pri práci a hovorí aj toto: v súlade s legislatívou Ruskej federácie platia na území Ruskej federácie hygienické predpisy, normy a hygienické normy, schválený najmä Ministerstvom zdravotníctva ZSSR, čiastočne v rozpore so sanitárnou legislatívou Ruskej federácie. Tieto dokumenty sú platné až do zrušenia alebo prijatia nových regulačných právnych aktov, ktoré nahradia existujúce.

Pravidlá č. 5804-91 stanovujú maximálne prípustné úrovne (MPL) laserového žiarenia pri rôznych podmienkach vystavenia ľudí, klasifikáciu laserov podľa stupňa nebezpečenstva žiarenia, ktoré vytvárajú, a požiadavky:

Treba mať na pamäti, že hodnoty MPL nebezpečných a škodlivých výrobných faktorov na pracovisku vybavenom laserovou technológiou upravujú aj GOST, SNiP, SN a ďalšie dokumenty uvedené v prílohe 1 k pravidlám č. 5804-91. . Mnohé z týchto dokumentov však stratili platnosť alebo ich nahradili nové predpisy. Ako je uvedené vyššie, biologický účinok laserového žiarenia na telo závisí od vlnovej dĺžky žiarenia, trvania impulzu (expozície), frekvencie opakovania impulzov, oblasti ožarovanej oblasti, ako aj od biologického a fyzikálno-chemické charakteristiky ožiarených tkanív a orgánov. Mechanizmus interakcie žiarenia s tkanivami môže byť tepelný, fotochemický, nárazovo-akustický atď. Klasifikácia laserov podľa stupňa nebezpečenstva generovaného žiarenia je uvedená v časti 4 pravidiel č. 5804-91. Trieda lasera je určená s prihliadnutím na jeho výkon a diaľkové ovládanie na jedno vystavenie generovanému žiareniu. Nariadenia uvádzajú štyri triedy nebezpečnosti generovaného žiarenia (pozri tabuľku nižšie).

Triedy nebezpečenstva žiarenia generovaného lasermi

Klasifikácia laserov je vykonávaná výrobcom. Využíva metódu výpočtu založenú na analýze výstupných charakteristík žiarenia. Príklad výpočtu je uvedený v časti "Kontrola úrovní nebezpečných a škodlivých faktorov pri práci s lasermi" predpisu č. 5804-91. Táto časť obsahuje špeciálnu tabuľku, ktorá odráža závislosť nebezpečných a škodlivých faktorov od triedy lasera (GOST 12.1.040).

POŽIADAVKY NA METÓDY, NÁSTROJE NA MERANIE A KONTROLU LASEROVÉHO ŽIARENIA

LI dozimetria je komplex metód na zisťovanie hodnôt parametrov laserového žiarenia v danom bode v priestore s cieľom identifikovať mieru nebezpečenstva a škodlivosti pre ľudský organizmus. Laserová dozimetria zahŕňa dve časti:

- výpočtová alebo teoretická dozimetria (uvažuje o metódach výpočtu parametrov LI v oblasti, kde sa môžu operátori nachádzať, a metódach výpočtu miery jej nebezpečenstva);
- experimentálna dozimetria (uvažuje metódy a prostriedky priameho merania parametrov LR v danom bode priestoru).

Meracie prístroje určené na dozimetrickú kontrolu sa nazývajú laserové dozimetre. Dozimetrická kontrola má osobitný význam pre hodnotenie odrazeného a rozptýleného žiarenia, kedy výpočtové metódy laserovej dozimetrie na základe údajov o výstupných charakteristikách laserových zariadení dávajú veľmi približné hodnoty hladín LR v danom kontrolnom bode. .

Použitie výpočtových metód je diktované neschopnosťou merať parametre LR pre celú škálu laserových technológií. Metóda výpočtu laserovej dozimetrie umožňuje posúdiť mieru radiačného nebezpečenstva v danom bode priestoru pomocou pasových údajov vo výpočtoch. Metóda je vhodná pre prácu so zriedkavo sa opakujúcimi krátkodobými pulzmi žiarenia, kedy je obmedzená možnosť merania maximálnej expozičnej hodnoty, určovania laserovo nebezpečných zón a klasifikácie laserov podľa stupňa nebezpečenstva žiarenia, ktoré vytvárajú.

Metódy dozimetrickej kontroly sú ustanovené v "Metodickom pokyne pre orgány a inštitúcie hygienickej a epidemiologickej služby na vykonávanie dozimetrickej kontroly a hygienického hodnotenia laserového žiarenia" č. 5309-90 a čiastočne sú zohľadnené aj v predpisoch č. 5804-91 .

Metódy laserovej dozimetrie sú založené na princípe najväčšieho rizika, podľa ktorého by sa hodnotenie stupňa nebezpečenstva malo vykonávať pre najhoršie expozičné podmienky z hľadiska biologických účinkov, t.j. meranie úrovne laserového ožiarenia by sa malo vykonávať, keď laser pracuje v režime maximálneho výkonu (energie), určeného prevádzkovými podmienkami. V procese hľadania a zamerania meracieho zariadenia na radiačný objekt je potrebné nájsť polohu, v ktorej sa zaznamenávajú maximálne hladiny LI. Keď laser pracuje v režime opakovaných impulzov, merajú sa energetické charakteristiky maximálneho impulzu série.

Pri hygienickom hodnotení laserových zariadení je potrebné merať nie výstupné parametre žiarenia, ale intenzitu ožiarenia kritických ľudských orgánov (oči, koža), ktorá ovplyvňuje stupeň biologického pôsobenia. Tieto merania sa vykonávajú v špecifických bodoch (zónach), v ktorých je prítomnosť servisného personálu určená programom laserovej inštalácie a hladiny odrazeného alebo rozptýleného LI nemožno znížiť na nulu.

Hranice merania dozimetrov sú určené hodnotami diaľkového ovládača a technickými možnosťami moderných fotometrických zariadení. V Rusku boli vyvinuté špeciálne meracie prístroje na dozimetrickú kontrolu LI - laserových dozimetrov. Vyznačujú sa vysokou univerzálnosťou, ktorá spočíva v schopnosti riadiť smerové aj rozptýlené spojité, monopulzné a opakovane pulzné žiarenie väčšiny v praxi používaných laserových systémov.

Laserový dozimeter ILD-2M (ILD-2) poskytuje meranie parametrov laserového žiarenia v spektrálnych rozsahoch 0,49 - 1,15 a 2 - 11 mikrónov. ILD-2M umožňuje merať energiu (W) a energetickú expozíciu (H) z monopulzného a opakovane pulzného žiarenia, výkon (P) a ožiarenosť (E) z kontinuálneho laserového žiarenia. Medzi nevýhody zariadenia ILD-2M patria pomerne veľké rozmery a hmotnosť. Pre priemyselný výskum sú vhodnejšie prenosné laserové dozimetre LD-4 a LADIN, ktoré poskytujú meranie odrazeného a rozptýleného laserového žiarenia v spektrálnom rozsahu 0,2 - 20 μm.

Prítomnosť iných nebezpečných a škodlivých výrobných faktorov je do značnej miery určená triedou nebezpečnosti lasera. Ich kontrola prebieha v súlade s platnými regulačnými a metodickými dokumentmi.

PREVENCIA ŠKODLIVÉHO ÚČINKU LASEROVÉHO ŽIARENIA