Особенности конструирования и практического применения лазерных приборов

1. Воздействие лазерного излучения на органы зрения 1.1.1. МДУ прямого облучения сетчатки 1.1.2. МДУ для наружных покровов глаз человека 3. Представление МДУ облучения как поверхности в координатах l — D t 1.1.4. МДУ облучения глаз рассеянным лазерным излучением 1.2. МДУ лазерного облучения кожных покровов 2. Требования к изготовителям лазерных приборов в связи с обеспечением безопасности пользователей 1. Лазерные излучатели класса 2. Лазерные излучатели класса 3. Лазерные излучатели класса 1. Лазерные излучатели подкласса 3А 2. Лазерные излучатели подкласса 3Б 4. Лазерные излучатели класса 5. Особенности использования ДПИ при классификации лазерных излучателей 3. Технико-гигиеническая оценка лазерных изделий в России 1. Классы опасности лазерного излучения по СНиП 5804-2. Гигиеническое нормирование лазерного излучения 3.2.1. ПДУ лазерного излучения УФ диапазона 3.2.2 ПДУ лазерного излучения при облучении глаз в диапазоне 380<l Ј 1400 нм 3.2.3 ПДУ лазерного излучения при облучении кожи в диапазоне 380<l Ј 1400 нм 3.2.4. ПДУ лазерного излучения в диапазоне 1400<l Ј 10 5 нм 5. Определение класса лазерного изделия по степени опасности излучения, генерируемого лазером 1. Физиологические эффекты при воздействии лазерного излучения на человека Непосредственное воздействие на человека оказывает лазерное излучение любой длины волны, однако в связи со спектральными особенностями поражаемых органов и существенно различными предельно допустимыми дозами облучения обычно различают воздействие на глаза и кожные покровы человека. 1. Воздействие лазерного излучения на органы зрения Основной элемент зрительного аппарата человека — сетчатка глаза — может быть поражена лишь излучением видимого (от 0.4 мкм) и ближнего ИК-диапазонов (до 1.4 мкм) , что объясняется спектральными характеристиками человеческого глаза (рис. 1) . При этом хрусталик и глазное яблоко, действуя как дополнительная фокусирующая оптика, существенно повышают концентрацию энергии на сетчатке, что, в свою очередь, на несколько порядков понижает максимально допустимый уровень (МДУ) облученности зрачка.

Световой диаметр зрачка при расчете МДУ облучения принимают обычно равным 7 мм. Это не всегда соответствует действительности.

Например, при большой светлоте (физиологическая оценка яркости) фона — из-за световой адаптации, в пожилом возрасте — из-за уменьшения чувствительности световых рецепторов. 1.1.1. МДУ прямого облучения сетчатки Кроме длины волны l, необходимо учитывать также длительность воздействия светового излучения.

При очень коротких импульсах (когда не успевают сработать механизмы теплопроводности в области сетчатки) нормируют плотность энергии для видимого излучения (0.4<l <0.7 мкм) при D t< 2Ч 10 -5 c МДУ облучения роговицы глаза составляет 5Ч 10 -3 Дж/м 2 ; для ИК-излучения (1.05<l <1.4 мкм) при 2Ч 10 -5 <D t<5Ч 10 -5 с — на порядок больше, то есть 5Ч 10 -2 Дж/м 2 . Если длительность импульса превышает 20 мкс для видимого и 20ё 50 мкс для ближнего (до 1.4 мкм) излучения, то нормируют в первом приближении плотность мощности: для видимого излучения МДУ составляет 18D t 0.75 Вт/м 2 ; для ИК-излучения — почти порядок больше, то есть 90D t 0.75 Вт/м 2 . Во всех рассматриваемых далее случаях переходная область спектра — от темно-красного (l >700 нм) до полностью невидимого ближнего ИК-излучения (l <1050 нм) — характеризуется монотонным повышением МДУ от минимального значения (для темно-красного излучения) до максимального (для полностью невидимого ИК-излучения) по закону С 4 =10 (l -700) /500 . Приведенные данные по МДУ охватывают область наиболее критических значений параметров облучения зрачка глаза, когда в интервале от 10 -9 до 10 с причиной повреждения сетчатки является тепловое действие сфокусированного света при прямом наблюдении лазерного пучка, тогда как сверхкороткие лазерные импульсы вызывают в основном термоакустическое воздействие — протоплазма клеток из-за быстрого разогрева закипает и разрывает оболочку.

В этом случае нормируют плотность мощности: для видимого излучения МДУ составляет 5Ч 10 6 Вт/м 2 , для ИК-излучения — 5Ч 10 7 Вт/м 2 . Длительное (D t>10 с) прямое воздействие лазерного излучения на сетчатку приводит в основном к фотохимическим процессам ее разрушения.

Чтобы избежать этого (как и в случае сверхкоротких импульсов) , нормируют энергетическую освещенность (экспозицию) . Для зеленого (l =550 нм) и более коротковолнового (l >400 нм) видимого света МДУ составляет 100 Дж/м 2 . Что касается "теплых" цветов (550<l <700 нм) , то фотохимические процессы начинают играть заметную роль только при больших временных воздействиях лазерного излучения (T 2 =10 0.02(l -500) +1 c) , и в этом случае МДУ нужно уменьшить в С 3 раз (C 3 =10 0.015(l -550) ) . Сверхдлительное (D t>10 3ё 10 4 c) прямое воздействие лазерного излучения характеризуется малым значением МДУ, а именно 0.01 Вт/м 2 для сине-зеленого (0.4<l <0.55 мкм) излучения.

Более длинноволновое видимое излучение (550<l <700 нм) допускает МДУ=10 0.015(l -500) +2 Вт/м 2 . В случае ИК излучения переход от экспозиционного к мощностному ограничению (когда существенную роль играют регенерационные процессы, компенсирующие фотохимическое разрушение) осуществляется при D t>10 c: для 1.05<l <1.4 мкм МДУ составляет 16 Вт/м 2 ; для l >700 нм (темно-красное излучение) и l <1050 нм (ближнее ИК излучение) монотонно возрастающий МДУ составляет 3.2Ч 10 (l -700) /500 Вт/м 2 . На перечисленные МДУ облучения ориентируются при однократном воздействии на глаз прямого лазерного излучения, фокусируемого хрусталиком в очень незначительное пятно на сетчатке.

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 D t<10 мкс и частотой повторения f>1 Гц МДУ одиночного импульса должен быть уменьшен в С 5 раз: (1.1) Если длительность отдельных импульсов D t в последовательности превышает 10 мкс (а частота следования f>1 Гц) , то для импульса длительностью ND t за ограничение облученности принимают (1/N) -ю часть МДУ. Наиболее сложно определить МДУ для повторяющихся серий, состоящих из определенного числа импульсов.

Когда в серии не более 10 импульсов, ее приравнивают к одному эквивалентному импульсу.

При этом: 1. если D t серии меньше 10 мкс, то за длительность эквивалентного импульса принимают длительность самого короткого импульса в серии, а за энергетическое воздействие — суммарное (полное) энергетическое воздействие всей серии; 2. если D t серии больше 10 мкс, то за длительность эквивалентного импульса принимают суммарную длительность парциальных импульсов, а за энергетическое воздействие — суммарное энергетическое воздействие всей серии.

Если в серии более 10 импульсов, то МДУ рассчитывают как для одного, якобы непрерывного импульса, охватывающего всю последовательность. 1.1.2.

МДУ для наружных покровов глаз человека

Для сколько-нибудь длительного воздействия (10< D t<30000 c) МДУ... поддиапазон — весь видимый и ИК-А, 0.4<l <1.4 мкм; 4. Во вторых, таблица 1.1 свидетельствует о том, что в разных спектральны... В случае, если длительности импульсов или время экспозиции соизмеримы ... В результате, во первых, появляется возможность достаточно просто (хот...