скачать рефераты

скачать рефераты

 
 
скачать рефераты скачать рефераты

Меню

Вопросы лазерной безопасности - (реферат) скачать рефераты

Вопросы лазерной безопасности - (реферат)

Дата добавления: март 2006г.

    Московский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции
    и ордена Трудового Красного Знамени
    ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
    имени Н. Э. Баумана.

_____________________________________________________________

    Факультет РЛ
    Кафедра РЛ 2
    Реферат по теме
    "Вопросы лазерной
    безопасности"
    студента
    Майорова Павла
    Леонидовича, группа РЛ 3-81.
    Руководитель
    Щетинкин
    Владимир Савельевич.

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. 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. [1? ?? ?? ?? ? ? ?? ?? ?? ? ?? ?? ? ? ?? ? ?? ?? ?? ? ?? ? ?? ?? ?? ?? ? ?? ?? ?? ?? ? ?? ?? ? ? ?? ?? ? 7 ? ?. ? ?? ? ? ? ?? ?? ? ? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?. ? ?? ?? ?? ?, ? ?? ? ?? ?? ?? ? ?? ?? ?? ? ( ? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ? ?? ?? ? ? ?? ?? ?? ) ? ?? ?— ? ?-? ? ? ?? ?? ?? ? ? ?? ?? ?? ?? , ? ? ?? ?? ?? ? ?? ?? ?? ? — ? ?-? ? ? ?? ?? ?? ?? ? ? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ? ? ?? ?? ?? ? ? ?? ?? ?? ?? ?. ] 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
    Рисунок 1. Спектральные характеристики глаза:
    t1 — относительное пропускание глазной среды;

t2 — произведение пропускания глазной среды на поглощение всеми слоями сетчатки Во всех рассматриваемых далее случаях переходная область спектра — от темно-красного ( l>700 нм ) до полностью невидимого ближнего ИК-излучения ( l

Приведенные данные по МДУ охватывают область наиболее критических значений параметров облучения зрачка глаза, когда в интервале от 10-9до 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 5Ч106 Вт/м2, для ИК-излучения — 5Ч107 Вт/м2.

Длительное ( Dt>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/м2. Что касается "теплых" цветов (550103ё104c) прямое воздействие лазерного излучения характеризуется малым значением МДУ, а именно 0. 01 Вт/м2 для сине-зеленого (0. 410 c: для 1. 05700 нм (темно-красное излучение) и l

При наличии последовательности импульсов не только ни один из них, но и усредненная облученность не должны превышать МДУ. При усреднении воздействия последовательности импульсов с длительностьюDt1 Гц МДУ одиночного импульса должен быть уменьшен в С5 раз:

    (1. 1)

Если длительность отдельных импульсов Dt в последовательности превышает 10 мкс ( а частота следования f>1 Гц), то для импульса длительностью NDt 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:

если Dt 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; если Dt 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

Невидимое УФ (0. 2T1=10(l-295)/5 c; если Dt

1. 1. 3. Представление МДУ облучения как поверхности в координатах l — Dt В 825-й публикации МЭК полностью, хотя и не всегда с достаточно высокой точностью, определены МДУ облучения роговой оболочки глаза человека прямым (то есть направленным непосредственно из оптической системы, а не рассеянным на каких-либо шероховатых поверхностях) лазерным излучением. Для удобства практического применения эти рекомендации МЭК представлены в виде таблицы 1. 1. В результате, во первых, появляется возможность достаточно просто (хотя и приближенно) определить численные значения МДУ при прямом облучении глаза человека лазерным излучением. При измерении следует лишь помнить следующие рекомендации МЭК по пространственному усреднению облученности: для 0. 2
    поддиапазон — УФ-С и УФ-В, 200    поддиапазон — УФ-А, 315    поддиапазон — весь видимый и ИК-А, 0. 4    поддиапазон — ИК-В и ИК-С, 1. 4

Кроме того, всегда суммируют воздействия облучений 2-го и 4-го поддиапазонов. Аналогичное суммирование проводят и при совместном воздействии на кожные покровы лазерных излучений 2-го и 3-го поддиапазонов.

Естественно, что принимать во внимание эффект аддитивного воздействия имеет смысл лишь при близких к МДУ значениях облучения для каждой из генерируемых длин волн. К сожалению, 825-я публикация МЭК не дает аналитического выражения для определения МДУ аддитивного облучения, а лишь указывает на необходимость особой осторожности, если длительности воздействия существенно различаются (например, совместное действие импульсного и непрерывного излучений). В случае, если длительности импульсов или время экспозиции соизмеримы (имеют один порядок), то полагают, что парциальное (на одной длине волны) облучение пропорционально МДУ для данного излучения, то есть суммарное относительное облучение не должно превышать единицы:

    (1. 2)

И, наконец, МЭК настоятельно напоминает об опасности любого облучения, в том числе лазерного, подчеркивая, что МДУ является не порогом безопасности, а лишь усредненным значением (определенным на основе многочисленных экспериментов) уровня опасности повреждения органов зрения (и кожного покрова) человека.

    Таблица 1. 1
    МДУ прямого облучения глаз человека
    Длина
    МДУ
    волны
    Еди
    Усло
    При длительности излучения Dt, с
    l, нм
    ница изме-рения
    вие
        От 10-9 до 10-7
    От 10-7 до 1. 8Ч10-5
    От 1. 8Ч10-5 до 5Ч10-5
    От 5Ч10-5 до 10
    От 10 до 103
    От 103 до 104
    От 104 до 3Ч104
    От 200 до
    ГВт/м2
    —
    30
    —
    —
    —
    —
    —
    —
    —
    302. 5 (УФ-С)
    Дж/м2
    —
    —
    30
    30
    30
    30
    30
    30
    30
    От 302. 5
    Дж/м2
    При DtЈT1
    —
    C1
    C1
    C1
    C1
    —
    —
    —
    до 315 (УФ-В)
    Дж/м2
    При Dt>T1
    —
    C2
    C2
    C2
    C2
    —
    —
    —
    Дж/м2
    —
    —
    —
    —
    —
    —
    C2
    C2
    C2
    ГВт/м2
    —
    30
    —
    —
    —
    —
    —
    —
    —
    От 315 до 400
    Вт/м2
    —
    3Ч1010
    —
    —
    —
    —
    —
    10
    10
    (УФ-А)
    Дж/м2
    —
    —
    C1
    C1
    C1
    C1
    104
    —
    —
    От 400
    Вт/м2
    —
    5Ч106
    —
    —
    —
    —
    —
    —
    10-2
    до 550
    Дж/м2
    —
    —
    5Ч10-3
    5Ч10-3
    C6
    C6
    100
    100
    —
    От 550 до 700
    Дж/м2
    При DtЈT2
    —
    —
    —
    —
    —
    С6
    С6
    —
    Дж/м2
    При Dt>T2
    —
    —
    —
    —
    —
    С3Ч102
    С3Ч102
    —
    Дж/м2
    —
    —
    5Ч10-3
    5Ч10-3
    С6
    С6
    —
    —
    —
    Вт/м2
    —
    5Ч106
    —
    —
    —
    —
    —
    —
    С3Ч10-2
    От 700 до
    Дж/м2
    —
    —
    5С4Ч10-3
    5С4Ч10-3
    С4С6
    С4С6
    С4С6
    —
    —
    1050 (ИК-А)
    Вт/м2
    —
    5С4Ч106
    —
    —
    —
    —
    —
    3. 2С4
    3. 2С4
    От 1050 до
    Дж/м2
    —
    —
    5Ч10-2
    5Ч10-2
    5Ч10-2
    5С6
    5С6
    —
    —
    1400 (ИК-В)
    Вт/м2
    —
    5Ч107
    —
    —
    —
    —
    —
    16
    16
    От 1400
    Дж/м2
    —
    —
    100
    С1
    С1
    С1
    —
    —
    —
    до 106 (ИК-С)
    Вт/м2
    —
    1011
    —
    —
    —
    —
    103
    103
    103
    С1=5. 6Ч103(Dt)0. 25; T1=100. 8(l-295)-15;
    C2=100. 2(l-295); T2=101+0. 02(l-550);
    C3=100. 015(l-550);
    C4=10(l-700)/500;
    С6=18(Dt)0. 75;
    1. 1. 4. МДУ облучения глаз рассеянным лазерным излучением

Рисунок 2. Предельный угол видения (предполагаемый угол поля зрения): 1 — 0. 012 рад;

    2 — 0. 00885 рад;
    3 — 0. 00025(Dt)-0. 17 (при 1050Јl    5 — 0. 015Ч (Dt)0. 21 (при 400Јl    6 — 0. 24 рад.

На практике наиболее вероятно именно рассеянное лазерное облучение. В этом случае важно при определении МДУ облучения перенормировать плотность излучения в диапазоне 0. 4aприведены в таблице 1. 2. Напомним, что при измерении энергетической яркости рассеянного (точнее: со значительным углом расходимости) излучения ее усреднение при измерении МДУ следует выполнять по углуa(см. рисунок 2). Кроме того, поскольку глаза устроены так, что не пропускают к сетчатке УФ и ИК излучение сl>1. 4 мкм, то в этих диапазонах разница между МДУ, указанным в таблице 1. 1, и МДУ, указанным в таблице 1. 2, отсутствует.

    Таблица 1. 2
    МДУ облучения глаз человека рассеянным лазерным излучением
    Длина
    МДУ
    волны
    Единица
    Условие
    При длительности экспозиции Dt, с
    l, нм
    изме-рения
        От 10-9 до 10-7
    От 10-7 до 10
    От 10 до 103
    От 103 до 104
    От 104 до 3Ч104
    От 200
    ГВт/м2
    —
    30
    —
    —
    —
    —
    —
    до 302. 5
    Дж/м2
    —
    —
    30
    30
    30
    30
    30
    От 302. 5 до 315
    Дж/м2
    При DtЈT1
    —
    C1
    C1
    —
    —
    —
    Дж/м2
    При Dt>T1
    —
    C2
    C2
    —
    —
    —
    Дж/м2
    —
    —
    —
    —
    C2
    C2
    C2
    ГВт/м2
    —
    30
    —
    —
    —
    —
    —
    От 315
    Вт/м2
    —
    3Ч1010
    —
    —
    —
    10
    10
    до 400
    Дж/м2
    —
    —
    C1
    C1
    104
    —
    —
    От 400
    Вт/м2 ср
    —
    1011
    —
    —
    —
    —
    21
    до 550
    Дж/м2 ср
    —
    —
    С7
    С7
    2. 1Ч105
    2. 1Ч105
    —
    От 550 до 700
    Дж/м2 ср
    При DtЈT2
    —
    —
    —
    2С8
    2С8
    —
    Дж/м2 ср
    При Dt>T2
    —
    —
    —
    2. 1Ч105С3
    2. 1Ч105С3
    —
    Дж/м2 ср
    —
    —
    С7
    С7
    —
    —
    —
    Вт/м2 ср
    —
    1011
    —
    —
    —
    —
    21С3
    От 700
    Дж/м2 ср
    —
    —
    С4С7
    С4С7
    2С4С8
    —
    —
    до 1050
    кВт/м2ср
    —
    С4Ч108
    —
    —
    —
    6. 4С4
    6. 4С4
    От 1050
    Дж/м2 ср
    —
    —
    5С7
    5С7
    10С8
    —
    —
    до 1400
    Вт/м2 ср
    —
    5Ч1011
    —
    —
    —
    3. 2Ч104
    3. 2Ч104
    От 1400
    Дж/м2
    —
    100
    С1
    —
    —
    —
    до 106
    Вт/м2
    —
    1011
    —
    —
    103
    103
    103
    С1=5. 6Ч103(Dt)0. 25; T1=100. 8(l-295)-15;
    C2=100. 2(l-295); T2=101+0. 02(l-550);
    C3=100. 015(l-550);
    C4=10(l-700)/500;
    С7=105(Dt)0. 33;
    С8=1. 9Ч104(Dt)0. 75;
    Таблица 1. 3
    МДУ облучения наружных покровов человека
    Длина
    МДУ
    волны
    Единица
    Условие
    При длительности экспозиции Dt, с
    l, нм
    изме-рения
        От 10-9 до 10-7
    От 10-7 до 10
    От 10 до 103
    От 103 до 3Ч104
    От 200
    Дж/м2
    —
    —
    30
    30
    30
    30
    до 302. 5
    ГВт/м2
    —
    30
    —
    —
    —
    —
    От 302. 5
    Дж/м2
    При DtЈT1
    —
    C1
    C1
    —
    —
    до 315
    Дж/м2
    При Dt>T1
    —
    C2
    C2
    —
    —
    Дж/м2
    —
    —
    —
    —
    —
    —
    Вт/м2
    —
    3Ч1010
    —
    —
    10-3С3
    10-3С2
    От 315
    Дж/м2
    —
    —
    С1
    С1
    104
    —
    до 400
    Вт/м2
    —
    3Ч1010
    —
    —
    —
    10
    От 400
    Дж/м2
    —
    —
    200
    С9
    —
    —
    до 1400
    Вт/м2
    —
    2Ч1011
    —
    —
    2000
    2000
    От 1400
    Дж/м2
    —
    —
    100
    С1
    —
    —
    до 106
    Вт/м2
    —
    1011
    —
    —
    1000
    1000
    С1=5. 6Ч103(Dt)0. 25; T1=100. 8(l-295)-15;
    C2=100. 2(l-295);
    С9=1. 1Ч104(Dt)0. 25;
    1. 2. МДУ лазерного облучения кожных покровов

Страницы: 1, 2, 3