Захист від лазерного випромінювання

 

Лазери в даний час широко використовуються в народному господарстві і, зокрема, в машинобудуванні, медицині.

Випромінювання існуючих лазерів охоплює практично весь оптичний діапазон і простирається від ультрафіолетової області до віддаленої інфрачервоної області спектра електромагнітних хвиль.

За характером режиму роботи лазери поділяють на:

а) лазери безперервної дії;

б) імпульсні;

в) імпульсні з модуляцією добротності.

Модуляції добротності дають можливість генерувати імпульси дуже великої потужності і тривалістю всього в декілька наносекунд або пікосекунд. Є лазери, що випромінюють послідовні імпульси з частотою до десятків і навіть сотень герців.

Джерелами енергії в лазерах є газорозрядні імпульсні лампи безперервного горіння або генератори НВЧ. Висока монохроматичність (одноколірність), когерентність і вузька спрямованість лазерного випромінювання дозволяє отримати щільність потоку потужності на поверхні, яка опромінюється лазером, що досягає 10¹¹ – 10¹⁴ Вт/см², в той час як для випаровування найтвердіших матеріалів достатньо щільності 10⁹ Вт/см². Потік енергії, потрапляючи на біологічні тканини, спричиняє в них зміни, що завдають шкоди здоров'ю людини. Особливо небезпечне це випромінювання для органів зору людини.

На характер і ступінь заподіяної шкідливої дії чинять вплив:

1) спрямованість лазерного променя;

2) тривалість імпульсу випромінювання;

3) просторовий розподіл енергії в промені;

4) відмінності в структурі різних ділянок сітчастої оболонки ока і її пігментації.

Особливо небезпечно, якщо лазерний промінь пройде уподовж зорової осі ока.

Лазерне випромінювання може викликати пошкодження шкіри і внутрішніх органів. Пошкодження шкіри лазерним випромінюванням подібне на термічний опік. На ступінь пошкодження впливають як вихідні характеристики лазера, так і колір, і ступінь пігментації шкіри людини, яка опромінюється.

У затверджених свого часу Міністерством охорони здоров'я СРСР тимчасових санітарних нормах при роботі з оптичними квантовими генераторами встановлені максимально допустимі рівні інтенсивності опромінювання рогової оболонки ока. Вони забезпечують безпеку найчутливішої до ураження частини ока - сітчастої оболонки. Зокрема, для рубінових лазерів, що працюють в імпульсному режимі вільної генерації, гранично допустима щільність потоку енергії становить 2·10^-8 Дж/см², для неодимових - 2·10^-7 Дж/см², для працівника в безперервному режимі гелій-неодимового лазера гранична щільність потоку енергії становить 1·10^-6 Вт/см².

Визначити зони безпеки можна також за допомогою вимірів щільності енергії в певних точках.

Методи захисту від лазерного випромінювання поділяють на:

1 Організаційні.

2 Інженерно-технічні.

3 Планувальні.

4 Засоби індивідуального захисту.

1 Організаційні методи захисту спрямовані на правильну організацію робіт, що виключає попадання людей у небезпечні зони при роботі на лазерних установках.

2 Для лазерних установок відводяться спеціально обладнані приміщення. Установку розміщують так, щоб промінь лазера був спрямований на капітальну вогнестійку стінку, яка не віддзеркалює. Всі поверхні в приміщенні забарвлюються в кольори з малим коефіцієнтом відбиття. Не повинно бути поверхонь (у тому числі і деталей устаткування), здатних відбивати падаюче на них проміння. Освітлення (загальне і місцеве) в цих приміщеннях повинне бути значним, щоб зіниця ока завжди була мінімальних розмірів. Жодні роботи не повинні здійснюватися при недостатньому освітленні.

Для індивідуального захисту застосовують захисні окуляри із світлофільтрами типу СЗС-22 (ГОСТ 9411-66) - для захисту від випромінювання з довжинами хвиль 0,49 - 0,53 мкм. Іноді захисні окуляри вмонтовують в маску, що захищає особу. Для захисту шкіри рук і тіла застосовують рукавички і халат.

Для контролю і визначення щільності енергії і потужності існують прилади, що використовують калориметричний і фотометричний методи. Калориметричний метод заснований на поглинанні енергії випромінювання і перетворенні її в теплову. Фотометричний метод заснований на перетворенні енергії випромінювання і перетворенні енергії потоку випромінювання в електричну енергію.

При експлуатації лазерів виникає не тільки небезпека ураження випромінюванням, але і ряд інших небезпек:

- висока напруга зарядних пристроїв;

- забруднення повітряного середовища хімічними речовинами;

- ультрафіолетове випромінювання імпульсних ламп;

- інтенсивний шум;

- електромагнітні поля;

- небезпека вибуху;

- небезпека пожежі.

Всі ці чинники необхідно також враховувати при експлуатації і проектуванні лазерних установок.

ГОСТ 12.1.40-83 "Лазеры, общие требования безопасности" встановлює класифікацію небезпечних і шкідливих чинників, що утворюються при експлуатації лазерів, залежно від ступеня небезпеки випромінювання, що генерується:

1 Фізичні небезпечні і шкідливі чинники:

- лазерне випромінювання (пряме, розсіяне, дзеркальне або дифузійно відбите);

- підвищене значення напруги в ланцюгах керування;

- запорошеність і загазованість повітря продуктами взаємодії лазерного випромінювання з об’єктами дослідження;

- ультрафіолетова радіація;

- шум;

- вібрація;

- ІВ в робочій зоні;

- ЕМВ ВЧ і НВЧ діапазону;

- підвищена температура поверхонь устаткування.

За ступенем небезпеки випромінювання, що генерується, лазери діляться на 4 класи.

Наприклад:

I – вихідне випромінювання не становить небезпеки для очей і шкіри людини;

IV - вихідне випромінювання становить небезпеку при опромінюванні шкіри дифузно відбитим випромінюванням на відстані 10 см від поверхні, що віддзеркалює.

 

Тести для самоконтролю

 

Серед запропонованих варіантів знайдіть та обґрунтуйте правильну відповідь

 

1 При якому виді ураження людини електричним струмом спостерігається судомне скорочення м'язів тіла:

· біологічному:

· електролітичному;

· термічному?

2 При якому виді зазначених електротравм спостерігаються жовті плями на тілі людини:

· електричні знаки;

· електроофтольмія;

· механічні ушкодження;

· металізація шкіри;

· електроопік?

3 При якій величині струму, що проходить через тіло, людина не може самостійно звільнитися від струмопровідних частин:

· 10-15 мА;

· 70-80 мА;

· 100 мА;

· 1 мА?

4 Який опір електричному струмові здійснює тіло людини:

· 1000 Ом;

· 6000 Ом;

· 100 Ом;

· 500 Ом?

5 Зазначте припустимі значення змінного струму при дії на людину протягом 0,5 с:

· 100 мА;

· 50 мА;

· 250 мА;

· 500 мА.

6 До яких за ступенем електричної небезпеки відносяться приміщення, в яких наявні струмопровідний пил і струмопровідна підлога:

· особливо небезпечні;

· без підвищеної небезпеки;

· з підвищеною небезпекою?

7 Які із зазначених явищ відбуваються при стіканні електричного струму в землю:

· зниження потенціалу струмопровідної частини, що заземлилася;

· виникнення потенціалу на заземлювачі;

· виникнення потенціалу на поверхні ґрунту навколо місця проходження струму в землю;

· виникнення максимального потенціалу на поверхні землі на відстані 20 м від заземлювача?

8 Що таке крокова напруга (напруга кроку):

· це різниця потенціалів двох точок поверхні землі, на яких одночасно стоїть людина в зоні проходження електричного струму;

· це різниця потенціалів двох точок поверхні землі, розміщених на відстані кроку в зоні проходження електричного струму;

· це різниця потенціалів двох точок поверхні землі на відстані менше 20 метрів від місця проходження електричного струму в землю;

· це різниця потенціалів двох точок, на яких одночасно стоїть людина на відстані більше 20 м від місця проходження електричного струму в землю?

9 У який із зазначених електричних мереж вище небезпека ураження людини електричним струмом при двофазному включенні:

· рівнонебезпечні;

· тридротяна електрична мережа з ізольованою від землі нейтраллю;

· чотиридротяна електрична мережа з глухо заземленою нейтраллю?

10 У якій із зазначених електричних мереж вище небезпека ураження людини електричним струмом при однофазному включенні:

· чотиридротяна електрична мережа з глухо заземленою нейтраллю;

· рівнонебезпечні:

· тридротяна електрична мережа з ізольованою від землі нейтраллю?

11 У якому з названих засобів захисту від ураження електричним струмом використовують як принцип дії зниження до безпечних значень напруги дотику:

· захисне заземлення;

· подвійна ізоляція;

· захисне відключення;

· занулення?

12 У якому з названих засобів захисту від ураження електричним струмом використовується як принцип роботи перетворення замикання на корпус в однофазне коротке замикання:

· занулення;

· використання малих напруг;

· захисне відключення;

· захисне заземлення?

13 У якому з названих засобів захисту від ураження електричним струмом одним з основних вимог є селективність дії:

· захисне відключення;

· захисний поділ мережі;

· занулення;

· захисне заземлення?

14 Як змінюється потенціал у поверхні землі при проходженні електричного струму в землю:

· за законом гіперболи;

· за логарифмічним законом;

· за законом параболи;

· прямо пропорційно?

15 Що таке напруга дотику:

· це різниця потенціалів між устаткуванням, до якого доторкнулася людина, і підлогою, на якій вона стоїть;

· це різниця потенціалів між двома точками на устаткуванні, до яких одночасно доторкнулася людина;

· це різниця потенціалів між двома одиницями устаткування, розміщеними на відстані, до яких одночасно може доторкнутися людина;

· це різниця потенціалів між устаткуванням і фундаментом?

16 Які з названих електрозахисних засобів, які застосовуються персоналом при експлуатації електроустановок, відносять до основних ізолюючих:

· інструмент з ізольованими рукоятками;

· ізолюючі підставки;

· діелектричні боти;

· діелектричні килимки?

17 Як називається система заходів, спрямованих на нейтралізацію атмосферної електрики:

· блискавкозахист;

· електрозахист;

· грозозахист;

· громовідводи?

18 Залежно від яких зазначених показників будівлі і спорудження захищаються від прямих ударів блискавки:

· від очікуваної питомої щільності ударів блискавки в землю 1/км²*рік;

· від інтенсивності грозової діяльності в районі їхнього розташування;

· від категорії будинку;

· від габаритів?

19 Який тип захисту від блискавки має ступінь захисту 99,5%:

· А;

· Б;

· У;

· Г?

20 Які із зазначених негативних наслідків можуть викликати розряди статистичної електрики:

· запалювання і вибухи пожежонебезпечних речовин;

· можуть стати причиною виробничого травматизму;

· порушення роботи електричного устаткування;

· викликати перешкоди радіо і телевізійного прийому?

21 Які із зазначених рідин є найбільш небезпечними за діелектричними властивостями з точки зору нагромадження зарядів статичної електрики:

· бензин;

· етиловий спирт;

· дизельне паливо;

· вода дистильована?

22 Який струм більш небезпечний для людини в установах з напругою 220В:

· змінний;

· постійний?

Лекція 9

Електробезпека

 

Питання:

 

1 Дія електричного струму на організм людини.

2 Явища, які виникають при проходженні електричного струму в землю.

3 Основні заходи для захисту людей від дії струму.

4 Захист від дії статистичної електрики.

5 Захист від блискавки будівель та споруд.

 

Основні нормативні документи:

ГОСТ 12.1.019-79. ССБТ. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты.

ГОСТ12.1.018-86. Пожарная безопасность. Электростатическая искробезопасность. Общие требования.

ГОСТ12.1.030-81. Электробезопасность. Защитное заземление, зануление.

РД.34.21.122-87. Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений.

ГОСТ12.1.038.82. Электробезопасность. Предельно допустимые значения напряжения прикосновения и токов.