Лазерное излучение (ЛИ) – электромагнитное излучение в диапазоне волн 0,2 – 1000 мкм. В соответствии с биологическим действием лазерного луча этот диапазон делится на подуровни: 0,2 ÷ 0,4 мкм – ультрафиолетовая область, 0,4 ÷ 0,75 мкм – видимая, 0,75 ÷1,4 мкм – ближняя инфракрасная область, свыше 1,4 мкм – дальняя инфракрасная область. Наиболее часто используются в технике лазеры с длинами волн [мкм]: 0,34; 0,49 ÷ 0,51; 0,53; 0,694; 1,06 и 10,6.
Плотность мощности излучения лазерных установок достигает 1011 ÷ 1014 Вт/см2, а для испарения большинства материалов достаточно 109 Вт/см2 (плотность солнечного излучения 0,15 ÷ 0,25 Вт/см2). Поэтому серьёзную опасность представляет не только прямое, но и диффузно отражённое лазерное излучение. Кроме того, при работе лазерных установок появляются сопутствующие факторы: ЭМП, высокое напряжение, аэрозоли от возгона веществ в зоне действия луча, шум и др.
При оценке биологического действия различают прямое, отражённое и рассеянное ЛИ. Эффекты воздействия определяются механизмом взаимодействия ЛИ с тканями (тепловой, теплохимический, ударно-акустический и др.) и зависят от длины волны излучения, длительности импульса (воздействия), частоты следования импульсов, площади облучаемого участка, а также от биологических и физико-химических особенностей облучаемых тканей и органов. ЛИ с длиной волны 0,380÷1,400 мкм представляет наибольшую опасность для сетчатки глаза, а излучение с длиной волны 0,180 ÷0,380 мкм и свыше 1,400 мкм − для передних сред глаза.
Повреждение кожи может быть вызвано лазерным излучением любой длины волны в спектральном диапазоне λ= 0,180 ÷1000 мкм. При воздействии ЛИ в непрерывном режиме преобладают в основном тепловые эффекты, следствием которых является коагуляция (свертывание) белка, а при больших мощностях − испарение биоткани. Степень повреждения кожи зависит от первоначально поглощенной энергии. Повреждения могут быть различными: от покраснения до поверхностного обугливания и образования глубоких дефектов кожи; значительные повреждения развиваются на пигментированных участках кожи (родимых пятнах, местах с сильным загаром). Минимальное повреждение кожи развивается при плотности энергии 0,1÷1 Дж/см2. Лазерное излучение, особенно дальней инфракрасной области (свыше 1,400 мкм), способно проникать через ткани тела на значительную глубину, поражая внутренние органы (прямое ЛИ).
Импульсный режим воздействия ЛИ с длительностью импульса меньше 10-2 с связан с преобразованием энергии излучения в энергию механических колебании, в частности, ударной волны. Ударная волна состоит из группы импульсов различной длительности и амплитуды. Максимальную амплитуду имеет первый импульс сжатия, который является определяющим в возникновении повреждения глубоких тканей. Например, прямое облучение поверхности брюшной стенки вызывает повреждение печени, кишечника и других органов брюшной полости; при облучении головы возможны внутричерепные и внутри-мозговые кровоизлияния. Обычно различают локальное и общее повреждения организма.
Лазерное излучение представляет особую опасность для тех тканей, которые максимально поглощают излучение. Сравнительно легкая уязвимость роговицы и хрусталика глаза, а также способность оптической системы глаза увеличивать плотность энергии (мощности) излучения видимого и ближнего ИК-диапазона (0,750 ÷1,400 мкм) на глазном дне до 6∙104 раз по отношению к роговице делают глаз наиболее уязвимым органом. Степень повреждения глаза может изменяться от слабых ожогов сетчатки до полной потери зрения.
Повреждения сетчатки разделяют на временные нарушения, например ослепление от высокой яркости световой вспышки при плотности излучения на роговице около 150 Вт/см2, и повреждения, сопровождающиеся разрушением сетчатки в форме термического ожога с необратимыми повреждениями или в виде «взрыва» зерен пигмента меланина (причем сила взрыва такова, что зерна пигмента выбрасывается в стеклянное тело глаза).
Перейти на страницу:
1 2 3
