9

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И ИНФОРМАТИКИ

Кафедра «Экология и безопасность жизнедеятельности»

И.Г.Гетия

Методические указания по проведению практического занятия

"Определение предельно допустимого уровня лазерного излучения, класса опасности лазера и лазерно-опасных зон"

Методические указания рассмотрены и одобрены на заседании

кафедры ТИ-5 от 31 января 2006г., протокол №7

Москва, 2006г.

ЗАДАНИЕ

для практических занятий по дисциплине " Безопасность жизнедеятельности " по теме "Определение предельно-допустимого уровня лазерного излучения, класса опасности лазера и лазерно-опасных зон"

Цель практических занятий - ознакомить студента с методикой оценки безопасности эксплуатации лазеров.

Исходные материалы - варианты практических занятий ( см. табл. вариантов) и методические указания ( см. Методические указания по проведению практического занятия по дисциплине " Безопасность жизнедеятельности " на тему "Определение предельно-допустимого уровня лазерного излучения, класса опасности лазера и лазерно-опасных зон " ).

Порядок выполнения:

• выбрать вариант;

• ознакомиться с методикой;

• выполнить поставленную задачу;

• оформить выполненное задание в виде отчета (формат А4).

Титульный лист отчёта

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И ИНФОРМАТИКИ

Отчёт

по практическому занятию

"Определение предельно допустимого уровня лазерного излучения, класса опасности лазера и лазерно-опасных зон"

Студент_________________________Шифр_______________Группа________

Вариант__________ Ф.И.О. преподавателя ____________________

Подпись студента___________ Подпись преподавателя _____________

Дата_________ Дата___________

Москва, 2006 г.

Практическое занятие

"Определение предельно-допустимого уровня лазерного излучения, класса опасности лазера и лазерно-опасных зон"

1. Теоретическая часть

1.1. Действие лазерного излучения на человека

Лазерное излучение является электромагнитным излучением, генерируемым в диапазоне длин волн 0,2 - 1000 мкм. В соответствии с биологическим действием этот диапазон разбит на ряд областей спектра:

• от 0,2 до 0,4 мкм - ультрафиолетовая область;

• свыше 0,4 до 0.75 мкм - видимая область;

• свыше 0,75 до 1,4 мкм - ближняя инфракрасная область;

• свыше 1,4 мкм - дальняя инфракрасная область.

Биологические эффекты от воздействия лазерного излучения на организм,
делятся на две группы:

а) первичные эффекты - органические изменения, возникающие
непосредственно в облучаемых тканях.

б) вторичные эффекты - неспецифические изменения, возникающие в
организме в ответ на облучение.

В данном практическом занятии будут рассматриваться первичные эффекты, при моноимпульсном и непрерывном лазерном излучении.

1.2. Предельно-допустимые уровни лазерного излучения

За предельно-допустимые уровни лазерного излучения (ПДУ) принимаются энергетические экспозиции для роговицы, сетчатки и кожи, не вызывающие биологических эффектов.

ПДУ лазерного излучения для ультрафиолетовой области (длина волны λ, от

0,2 до 0,4 мкм) - энергетическая экспозиция на роговице глаза и коже за

общее время облучения в течение рабочего дня (табл. 1).

Таблица 1

ПДУ энергетической экспозиции (Н), создаваемой лазерным излучением с длиной волны (λ) от 0,2 до 0,4 мкм на роговице глаза или коже

λ, мкм	от 0,2 до 0,21	свыше 0,21 до 0,215	свыше 0,215 до 0,29	свыше 0,29 до 0,30	свыше 0,30 до 0,37	свыше 0,37
Н, Дж*см-2	1*10-8	1*10-7	1*10-6	1*10-5	1*10-4	1*10-3

ПДУ лазерного излучения видимой (длина волны свыше 0,4 до 0,75 мкм) и ближней инфракрасной (свыше 0,75 до 1,4 мкм) областей спектра регламентируются на роговице глаза и определяются по формуле /1/:

^Н=Н1*К1,

где Н - ПДУ энергетической экспозиции, Дж*см^-2

Н1 - энергетическая экспозиция на роговице глаза в зависимости от длительности воздействия и углового размера источника излучения при максимальном диаметре зрачка, Дж*см ^-2

К1 - поправочный коэффициент на длину волны при максимальном диаметре зрачка (табл. 3).

Для определения энергетической экспозиции на роговицу глаза (Н1) необходимо знать угловой размер источника, который определяется по формуле/2/:

=(d*С0S Ө)/L ,

где  - угловой размер источника, рад;

d - диаметр лазерного пучка, м;

Ө - угол между нормалью к поверхности источника и направлением излучения, гр.;

L - расстояние от источника излучения до точки наблюдения., м.

Источник излучения считается точечным при < 10^-3 рад.

Значения энергетической экспозиции на роговицу глаза в зависимости от длительности воздействия (t) и углового размера источника излучения ()при максимальном размере зрачка 8 мм. приведены в табл. 2

.

Значение поправочного коэффициента в зависимости от длины волны (λ) лазерного излучения при максимальном диаметре зрачка приведены в табл.3.

Длительность воздействия t, c	Энергетическая экспозиция (Н1), Дж*см-2 в зависимости от значений углового размера источника (), рад.
	до 10-3 точеч- ный	свыше 10-3 до5*10-3	свыше5* 10-3 до 10-2	свыше 10-2 до 5*10-2	свыше 5* 10-2до10 --1	свыше 10-1 до 5*10-1	свыше 5* 10 -1 до1	свыше 1 до 2,5
до 10-1	2,2*10- 4	5,5*10- 4	1,6*10-3	6,6*10-3	1,6*10-2	6,6* 10-2	1,6*10-1	3,8*10-1
до 1	4.0*10-4	1,0*10-3	3,0*10-3	1,2*10-2	3,0*10-2	1,2* 10-1	3,0*10-1	7,0*10-1
до 10	7,1*10-4	1,8*10-3	5,3*10-3	2,1*10-2	5,3*10-2	2,1* 10-1	5,3*10-1	1,2
до 100	1,3*10-3	3,2*10-3	9,8*10-3	3,9*10-2	9,8*10-2	3,9* 10-1	9,8*10-1	2,3
до 1000	2,2*10-3	5,5*10-3	1,6*10-2	6,6*10-2	1,6*10-1	6,6* 10-1	1,6	3,8

Таблица 2

Энергетическая экспозиция (Н1) на роговице глаза в зависимости от длительности воздействия (t) и углового размера источника ()

Таблица 3

Поправочный коэффициент в зависимости от длины волны для максимального диаметра зрачка

λ, мкм	от 0,4 до 0,42	свыше 0,42 до 0,45	свыше 0,45 до 0,9	свыше 0,9 ДО 1,1	свыше 1,1 до 1,2	свыше 1,2 до 1,3	свыше 1,3 до 1,4
к1	2,3	1,4	0,8	1,0	2,3	7,0	2,3*10

ПДУ лучения дальней инфракрасной области спектра (длина волны свыше 1,4 до 20 мкм) на роговице глаза и кожи.

Таблица 4

ПДУ энергетической экспозиции роговицы глаза лазерным излучением с длиной волны свыше 1,4 мкм в зависимости от длины волны (λ) и длительности импульса (t)

λ, мкм t,c	ПДУ энергетической экспозиции(Н) Дж*см-2
	от 1,4 до 2,4	св 2,4 до 5,6	св 5,6 до 9,3	св 9,3 до 20
ДО 0,1	2*10	2	2*10-1	8* 10-2
до 1	6*10	6	6*10-1	2*10-1
ДО 10	2*102	2*10	2	8*10-1
до 100	103	102	10	4
до 1000	4*103	4*102	4*10	2*10

1.3. Расчет энергии, генерируемой лазерным излучением

Энергия, генерируемая лазерным излучением определяется по формуле /3/:

Е=Р* t,

где Р - мощность лазерного излучения, Вт.

t - время действия лазерного излучения, с.

Значения Р и t определяются согласно варианту.

1. Расчет лазерно-опасных зон

Лазерно-опасная зона (ЛОЗ) - зона, в которой уровни лазерного излучения превышают допустимые, т.е. расстояние при котором Н=Нпду соответствует длине лазерно-опасной зоны определяется по формулам.

Д лина ЛОЗ при прямом лазерном излучении определяется по формуле /4/

L лоз = ( (4*E*β₀*τ₀)/(π*H)-d)/(2*γ) ,

где β_о - коэффициент пропускания оптической системы (β_о=1);