Ультрафиолетовые излучения

Источники и биоэффекты ультрафиолетового излучения. Ультра­фиолетовые излучения занимают спектральную область, лежащую между самыми длинными волнами рентгеновского излучения и самы­ми короткими волнами видимого спектра, т. е. от 0,2 до 0,4 мкм.

В зависимости от биоэффектов, вызываемых ультрафиолетовым излучением, указанный диапазон разделяется на три основные части:

1) длинноволновый (ближнее излучение) с длиной волны от 0,4 до 0,32 мкм;

2) средневолновый (эритемное излучение) с длиной волны от 0,32 до 0,28 мкм;

3) коротковолновый (бактерицидное излучение) с длиной волны менее 0,28 мкм.

Мощнейшим естественным источником ультрафиолетового излу­чения (УФИ) является солнечная радиация, которая благодаря стра­тосферному озоновому слою на пути к Земле значительно ослабляется в диапазоне от 0,25 до 0,35 мкм. Определенное влияние на ослабление УФ-излучения оказывают также облака и загрязненность атмосферы пылегазовоздушными отходами производства.

Искусственными источниками УФ-излучения являются лампы на­каливания, газоразрядные лампы и особенно сварочные аппараты, плазменные горелки и лазеры.

Ультрафиолетовое излучение характеризуется двояким действием на организм: с одной стороны, опасностью переоблучения, а с другой — его необходимостью для нормального функционирования организма человека, поскольку УФ-лучи являются важным стимулятором неко­торых биологических процессов, в том числе синтеза ряда биологичес­ки активных веществ (например, витамина Д).

Облучение людей УФ-лучами может вызвать у них эритемное и канцерогенное действие. Эритемное действие проявляется в покрас­нении и пигментации («загар») кожи (при X < 0,32 мкм), а канцероген­ное — в накожных раковых заболеваниях (при А, = 0,23 - 0,32 мкм). Пигментация кожи является нормальной фотохимической реакцией и не влечет за собой никаких осложнений. Она становится заметной у европейцев при величине УФ-излучения, равной около 0,03 Дж/см².

Под воздействием УФ-излучения с длиной волны около 0,288 мкм могут наблюдаться фотоаллергические реакции, а облучение глаз зна­чительными уровнями — воспаления конъюнктивы (конъюнктивит) и роговой оболочки (кератит).

Нормирование и оценка ультрафиолетового излучения. Способы и средства защиты. Так как ультрафиолетовое излучение оказывает двоякое действие на людей, то при нормировании допустимых значе­ний учитываются необходимость его ограничения при больших интен- сивностях и обеспечение необходимых уровней для предотвращения ультрафиолетовой недостаточности.

Нормируемым параметром ультрафиолетового излучения является эритемная доза (ЭТД), эр. По мощности один эр (X = 0,29 мкм) равен одному ватту (Вт).

Предельно допустимое значение эритемной дозы ЭТД_пд равно 600- 900 мкэр ■ мин/см².

Для профилактики ультрафиолетовой недостаточности необходи­ма примерно десятая часть ЭТД_пд, т. е. порядка 60-90 мкэр • мин/см².

Оценка бактерицидного действия УФ-излучения производится в бактах (б).

Для обеспечения бактерицидного эффекта УФ-излучения его уро­вень должен быть не менее 50 мкб ■ мин/см².

Фактические мощности УФ-излучения на расстоянии 5-30 см от экрана дисплея не должны превышать 10 Вт/м².

Защита от УФ-излучения заключается в применении спецодежды и защитных очков (например, при сварке) с различной степенью про­зрачности в области УФ-излучения. Полную защиту от ультрафиоле­тового излучения по всему спектру обеспечивают плексиглас и тяже­лое стекло, содержащее окись свинца, толщиной 2 мм и более.

Инфракрасные излучения

Источники и биоэффекты инфракрасного излучения. Источником инфракрасного (теплового) излучения (ИК) является любое нагретое тело, температура которого превышает значение абсолютного нуля. Его диапазон простирается от 0,75 до 1000 мкм. Нагретые тела, имею­щие температуру выше +100 °С, являются источниками коротковол­нового излучения (А. = 0,7-0,9 мкм). С уменьшением температуры на­гретого тела от +100 до +50 °С ИК-излучение характеризуется в ос­новном длинноволновым спектром.

На производстве источниками ИК-излучения являются нагретые поверхности оборудования, обрабатываемых деталей и заготовок, раз­ные виды сварки, плазменной обработки и др.

Основным биоэффектом ИК-излучения является тепловой, так как излучения с длиной волны более 1,5 мкм почти полностью поглоща­ются биологическими тканями и при длительном пребывании челове­ка в зоне излучения возможно нарушение механизма терморегуляции, водно-солевого баланса и др.

Воздействие интенсивного коротковолнового ИК-излучения (А. < 1,5 мкм) на открытые участки тела человека проявляются в виде ожога кожи, расширения просвета капилляров и увеличения пигментации кожи. Результатом воздействия его на глаза может явиться ожог кожи вёк (эритема и образование пузырей). Повтор­ное воздействие ИК-излучения на глаза может привести к хрони­ческому воспалению век, помутнению хрусталика, спазму зрачка, ожогу сетчатки и др.

Нормирование и оценка инфракрасного излучения. Способы и средства защиты. Опасность облучения ИК-лучами оценивается по величине интенсивности или плотности потока энергии (ППЭ), кото­рая не должна превышать следующих значений:

Кроме допустимых значений плотности потока энергии ограничи­вается также и температура нагретых поверхностей. Если температура источника t_mr тепла не превышает +100 °С, то поверхность оборудова­ния должна иметь температуру t не превышающую +35 "С, а при t >+100°С-£„ <+45°С.

ист ПД

Основными способами и средствами защиты от ИК-излучений яв­ляются снижение интенсивности излучения источника, экранирова­ние источника или рабочего места, использование средств индивиду­альной защиты, лечебно-профилактические мероприятия.

Наиболее распространенными средствами защиты от ИК-излуче- ния являются оградительные устройства, т. е. конструкции, отражаю­щие или поглощающие ИК-излучения. Конструктивно экраны могут выполняться из одной или нескольких параллельно размещенных с зазором пластин. Охлаждение пластин может осуществляться естест­венным или принудительным способом.

Отражающие устройства изготавливаются из листового алюминия, белой жести, алюминиевой фольги, укрепленной на несущем материа­ле (картоне, сетке). С этой целью может использоваться силикатное закаленное стекло с пленочным окисно-оловянным покрытием и леги­рованными добавками, превосходящем по своим отражательным спо­собностям экраны из сталинита.

Для теплопоглощения могут использоваться металлические сетки, армированное стекло, водяные завесы.

Для предотвращения ожогов при прикосновении к нагретым поверх­ностям применяется их теплоизоляция с помощью различных мате­риалов и конструкций (минеральная вата, стекловата, асбест, войлок и др.).

В качестве средств индивидуальной защиты применяются фибро­вые и дюралевые каски, защитные очки, наголовные маски с откидны­ми экранами и др.

Лечебно-профилактические мероприятия включают предваритель­ные и периодические медицинские осмотры в целях предупреждения и ранней диагностики заболеваний у работающих.

Лазерные излучения

Источники и биоэффекты лазерных излучений. Оптические кван­товые генераторы (ОКГ) или лазеры оцениваются как одно из самых перспективных достижений науки и техники XX в.

В лазерной технике как части квантовой электроники для генера­ции, преобразования и усиления электромагнитных колебаний ис­пользуются квантовые явления.

Слово «лазер» (от англ. LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)) означает усиление света в результате вынуж­денного излучения.

Широкое применение ОКГ в промышленности для обработки мате­риалов (резка, точечная сварка, сверление отверстий, закалка), меди­цине (диагностика, хирургия глаза, нейрохирургия), военном деле, на­уке и других областях ставит вопрос о защите работающих от опасных и вредных факторов лазеров и лазерных технологических установок.

При работе с источниками лазерных излучений (ЛИ) персонал мо­жет подвергаться воздействию излучения высокой интенсивности в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазонах, воздей­ствию рентгеновского и радиочастотного излучения, воздействию вы­сокого электрического напряжения (в несколько киловольт, кВ), а так­же загазованности и запыленности воздуха при обработке лазерным лучом синтетических материалов (стеклотекстолит и др.). Однако ос­новным поражающим фактором является интенсивность лазерного излучения (прямого, отражающего и рассеянного).

Лазерное излучение может генерироваться в диапазоне длин волн от 0,2 до 1000 мкм, который в соответствии с биологическим действи­ем разбивается на следующие области спектра:

♦ ультрафиолетовая — от 0,2 до 0,4 мкм;

♦ видимая — от 0,4 до 0,75 мкм;

♦ ближняя инфракрасная — от 0,75 до 1,4 мкм;

♦ дальняя инфракрасная — более 1,4 мкм.

Биологическое воздействие лазерного излучения зависит от его ин­тенсивности (энергетической экспозиции в импульсе Я или энергети­ческой освещенности £); длины волны излучения А,; длительности им­пульса т; частоты следования импульсов /; продолжительности воз­действия £; площади облучаемого участка 5; биологических и физико-химических особенностей облучаемых тканей и органов.

Биологические эффекты ЛИ делятся на две группы: первичные, воз­никающие в результате термического воздействия, — органические изменения в облучаемых тканях и вторичные, возникающие в резуль­тате нетеплового воздействия на весь организм (функциональные на­рушения в центральной нервной системе, сердечно-сосудистой систе­ме и др.). Первичные эффекты обусловливаются главным образом энергетическими характеристиками излучения, а вторичные — его ка­чественными параметрами (X, т,/и др.).

Основными критическими органами при облучении лазерным из­лучением являются глаза и открытые участки тела (кожа). Наиболь­шую опасность лазерное излучение представляет для глаз. Роговица и хрусталик легко повреждаются и теряют прозрачность под действием излучений различных диапазонов. В диапазоне 0,4-1,4 мкм опасность для зрения резко возрастает, так как для этих длин волн оптическая среда глаза является прозрачной и фокусирует попадающие во вход­ной зрачок глаза излучения на плоскость сетчатки. Это может привес­ти к тому, что освещенность сетчатки превысит освещенность рогови­цы во много раз. В результате возможны разрушение и термокоагуля­ция тканей и потеря зрения. Вероятность поражения зрения увеличивается при большем диаметре зрачка, что имеет место в тем­ных или слабо освещенных помещениях.

Интенсивное облучение кожи может вызывать в ней различные из­менения — от легких функциональных, сопровождающихся покрасне­нием, до тяжелых патологических, включая омертвение. При этом воз­можно повреждение не только кожи, но и внутренних тканей и орга­нов, особенно когда луч ОКГ фокусируется внутри облучаемой ткани.

Нормирование и гигиеническая оценка лазерных излучений. Норми­руемыми параметрами лазерного излучения являются энергетическая экспозиция #(Дж/м²) и освещенность £(Вт/м²), а также энергия 1У(Дж) и мощность Р (Вт) излучения, которые связаны соотношениями: где 5_а — площадь ограничивающей апертуры, через которую проходит лазерный луч, м².

Предельно допустимые уровни лазерного излучения (Я_пду, Е_1Щу W_my, Р_пду) устанавливаются при воздействии на глаза и кожу при од­нократном и хроническом облучении для трех диапазонов длин волн (0,2-0,4 мкм; 0,4-1,4 мкм и свыше 1,4 мкм).

По степени опасности генерируемого излучения лазеры подраз­деляются на четыре класса. Определение класса лазера основано на сравнении его выходной энергии (мощности) и предельно до­пустимых уровней при однократном воздействии генерируемого излучения.

К лазерам первого класса относятся полностью безопасные лазеры, т. е. такие, выходное прямое (поллимироваиное) излучение которых не представляет опасности при облучении глаз и кожи.

Лазеры второго класса — это лазеры, выходное излучение которых представляет опасность при облучении кожи или глаз человека только прямым излучением (поллимированным пучком).

К лазерам третьего класса относятся лазеры, выходное излучение которых представляет опасность при облучении глаз прямым и диф- фузно отраженным излучением на расстоянии 10 см от отражающей поверхности и при облучении кожи только прямым излучением. Этот класс распространяется только на лазеры, генерирующие излучение с длиной волны от 0,4 до 1,4 мкм.

Четвертый класс включает такие лазеры, диффузно отраженное из­лучение которых представляет опасность для глаз и кожи на расстоя­нии 10 см от отражающей поверхности.

Класс опасности лазерного изделия (технологической установки) определяется классом используемого в нем лазера.

Класс опасности лазера устанавливается предприятием-изготови­телем по выходным характеристикам излучения расчетным методом.

Гигиеническая оценка лазерного излучения или его дозиметричес­кий контроль заключается в сопоставлении нормируемых характерис­тик лазерного излучения на рабочем месте или рабочей зоне с их пре­дельно допустимыми значениями.

Различают две формы дозиметрического контроля — предупреди­тельный (оперативный) дозиметрический контроль и индивидуаль­ный дозиметрический контроль.

Предупредительный дозиметрический контроль заключается в определении максимальных уровней нормируемых энергетических характеристик лазерного излучения в точках на границе рабочей зоны, а индивидуальный — в изучении этих параметров излучения, воздей­ствующего на глаза (кожу) конкретного работающего в течение рабо­чего дня.

Предупредительный дозиметрический контроль лазерного излуче­ния должен проводиться не реже одного раза в год.

Количественные значения характеристик и поправочных коэф­фициентов, используемых для расчета ПДУ, приведены в табл. 3.13.

Зависимость диаметра зрачка d,_s глаза от фоновой освещенности ро­говицы глаза Ф , измеряемой при работающем лазере, приводится ниже:

Ф_р,лк 1-Ю:² 4-10-¹. 8-10° 1-Ю² 2-Ю³ 3-Ю⁴ 3-Ю⁵; d₃, см 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2.

Формулы расчета значений предельно допустимых уровней ла­зерного излучения с учетом перечисленных характеристик приведены в табл. 3.14.

Способы и средства защиты от лазерных излучений. Для защиты от лазерных излучений применяются коллективные и индивидуаль­ные способы защиты, которые принципиально можно разделить на организационно-планировочные и инженерно-технические.

Организационно-планировочные индивидуальные способы защиты включают:

♦ рациональное с точки зрения безопасности размещение рабочих мест и лазерного оборудования;

♦ допуск к работе лиц, прошедших специальное обучение, меди­цинское освидетельствование, инструктаж и др.;

Таблица 3.14.Предельно допустимые уровни (ПДУ) лазерного излучения

Длина волны, мкм

ПДУ. Дж-см

Воздействие на

роговицу гла­за

Более 10~'

Менее 10

Более 10

То же

Менее 10"'

Менее Ю^-1

Более Ю"¹

Менее Ю^-1

Более Ю"¹ Менее 10~'

Луф=.ДА)

•я„

уф

ft

Я„ - H\¥L\

Я„ = 10 ¹ Н₂Ф₀

д:=я„к₂

и" _

"«'J

H=flr, X) я=я-к₂

Н„=Н| ■ К]

я: =//„ • к₂

Я_Уф — ПДУ энергетичес­кой экспозиции на рого­вице глаза и при облуче­нии в течение рабочего дня

ПДУ импульсно­го облучения;/— частота повторения импульсов, Гц; t — длительность воздействия,с;Я„— ПДУ, не вызывающий первичных эффектов; Я, — энергетическая экс­позиция в зависимости от длительности воздействия

и углового размера ис­точника; Kj — поправоч­ный коэффициент; Я_в — ПДУ, не вызываю­щий вторичных эффектов;

Я₂ — энергетическая экспозиция; Фо — фоновая освещенность, лк. В качес­тве ПДУ принимается наименьшее из значений Я„ и Я„

К₂ — коэффициент, учитывающий частоту повторения импульсов и

длительность их воз­действия. В качестве ПДУ принимается наименьшее из значений Я„ и Я_в. Я — ПДУ; г — длительность импульса; X — длина вол­ны

♦ обязательное выделение или ограждение лазероопасной зоны дисциплинарными барьерами;

♦ размещение в помещении не более одного лазера (если два, то их следует помещать в светонепроницаемые боксы);

♦ направление луча лазера на огнестойкую и неотражающую стенку;

♦ окраска поверхностей помещения в цвета с малым коэффициен­том отражения (темные матовые цвета, мишень — в светлый цвет);

♦ обеспечение в помещении достаточно интенсивного естествен­ного (коэффициент естественной освещенности не менее 1,5 %) и ис­кусственного (освещенность рабочих поверхностей не менее 150 лк) освещения;

♦ предупредительный дозиметрический контроль лазерного излу­чения.

Инженерно-технические способы и средства защиты включают:

♦ уменьшение мощности источника (если позволяет технология);

♦ укрытие генератора и лампы накачки светонепроницаемым эк­раном;

♦ устройство блокировки, исключающей работу генератора при открытом или снятом кожухе, а также блокировки входных дверей в помещение участка или боксов;

♦ передача лазерного луча к мишени по световодам или по огра­ниченному непрозрачным экраном пространству;

♦ применение дистанционного управления, а также сигнальных устройств.

К индивидуальным средствам защиты, применяемым при проведе­нии пуско-наладочных и ремонтных работ с открытыми лазерными установками, относятся средства защиты глаз и лица (защитные очки, щитки, насадки), средства защиты рук, специальная одежда.

При выдаче средств индивидуальной защиты учитываются длина волны излучения и оптическая плотность светофильтров.

Оптическая плотность светофильтров, применяемых в защитных очках Д_х, должна удовлетворять условию:

Д_х>lOlg-^^Ц, дБ, •"пдуС-^пду/

а для излучения с длиной волны А. от 0,4 до 1,4 мкм и выше: Д >10lg. ^шкД^макс) _дБ

W (Р V^м ' ^пду^пду/

где Я , Е , W , Р — максимальные значения нормируемых па-

макс' макс' макс' макс ^{1 1 J}

раметров лазерного излучения в рабочей зоне; Я_пду, £_пду, ^_пду, Р_пду — предельно допустимые значения этих параметров при хроническом об­лучении.

Защитные лицевые щитки применяются в тех случаях, когда лазер­ное излучение представляет опасность не только для глаз, но и для кожи лица. Перечень некоторых защитных очков, щитков и насадок приведен в табл. 3.21.

При наладке резонаторов газовых лазеров, работающих в видимой области спектра (0,4-0,75 мкм), для защиты глаз применяются защит­ные насадки (ЗН).

Уменьшение действующего на оператора излучения Я_оп при ис­пользовании халатов, перчаток и других средств защиты из ткани мо­жет быть рассчитано по формуле

Я = Я • К'" "оп ^{11 lv} '

где К — коэффициент пропускания ткани (для тканей белого цвета К = 0,06-0,08); т — число слоев ткани.

3.6. Защита от ионизирующих излучений

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: