Учебное пособие (для слушателей факультета охраны труда и студентов, изучающих эргономику и бжд) Автор составитель профессор Юрасова Т. И
| Вид материала | Учебное пособие |
СодержаниеГазовые лазеры Рис. 8. Схема газового лазера Жидкостные лазеры в. Особенности распространения лазерного излучения г. Опасность воздействия лазерного излучения на организм человека |
- Учебное пособие (для слушателей факультета охраны труда) И. А. Арнаутова, 379.64kb.
- Рагимовым Робертом Рагимовичем Рецензент доцент, кандидат технических наук Стрелец, 461.77kb.
- Учебное пособие по курсу «управление банковским продуктом» Составитель: к э. н., доцент, 955.86kb.
- Учебное пособие по английскому языку для студентов экономистов. Автор-составитель Большакова, 15.76kb.
- Учебное пособие для студентов педагогических вузов Автор-составитель, 2925.54kb.
- Учебное пособие составитель Лауреат Государственной премии Российской Федерации в области, 11182.31kb.
- Учебное пособие совместно подготовлено к изданию преподавателями кафедры иностранных, 408.32kb.
- В. М. Агеев экономическая теория учебное пособие, 1438.84kb.
- Учебное пособие Научный редактор: доктор экономических наук, профессор В. В. Семененко, 2428.09kb.
- Учебное пособие предназначено для студентов университетов и педагогических вузов, изучающих, 42.93kb.
Газовые лазеры
Активной средой в таких лазерах является газ или смесь газов. Подбирая смеси газов с соответствующими энергетическими уровнями, можно получить излучение в любой части оптического диапазона.
Вследствие невысокой плотности газа в нем нельзя получить такую же большую плотность активных частиц, как в лазерах на твердых диэлектриках. Условие генерирования для среды с малой плотностью активных частиц может быть выполнено за счет увеличения протяженности газовых лазеров. Поэтому газовые лазеры имеют большие размеры, чем лазеры на твердых диэлектриках.
Возбуждение газовых лазеров осуществляется чаще всего с помощью тлеющего или высокочастотного разряда. Рабочий газ находится в кварцевой пли стеклянной трубке (рис. 5). Разрядная трубка помещается в резонатор, образованный двумя параллельными зеркалами.
Рис. 8. Схема газового лазера,
где 1 - газоразрядная трубка;
2-источник тока;
3 - зеркала.
Наиболее распространенными являются лазеры на смеси гелия и неона, аргоновый лазер, лазер на углекислом газе. КПД различных лазеров колеблется от 0,01 до 30%.
Жидкостные лазеры
В качестве активного вещества в этих лазерах используются жидкие диэлектрики, причем наиболее перспективными оказываются различные красители.
Благодаря высокой степени однородности активного вещества и высокой концентрации активных частиц лазеры на жидких диэлектриках совмещают в себе достоинства лазеров на твердых диэлектриках (большая мощность излучения) и газовых лазеров (высокая когерентность, малая расходимость луча).
Конструктивно жидкий лазер представляет собой кювету с активным веществом, помещенную в резонатор. Возбуждение рабочего вещества осуществляется или когерентным излучением другого лазера или некогерентным излучением специальных импульсных ламп. КПД жидкостных лазеров довольно высок - до 20%.
в. Особенности распространения лазерного излучения
в различных средах
В прозрачных средах при распространении лазерного луча происходит ряд явлений: самофокусировка, самодефокусировка, рассеяние луча на различных неоднородностях среды (тепловые неоднородности, частицы пыли, капельки воды), ионизация газа и его пробой. Распространение лазерного излучения в воде сопровождается интенсивным затуханием и рассеянием (взвесями). Благодаря возможности интенсивного перемешивания воды, в ней может распространяться лазерное излучение довольно большой мощности. Только при плотности потока мощности, превышающей 1010 Вт/см2, происходит закипание и ионизация воды.
Аналогичные явления происходят при распространении лазерного излучения в других жидкостях.
При воздействии на непрозрачное вещество импульсов излучения большой мощности происходит интенсивное нагревание материалов, испарение и плавление их.
г. Опасность воздействия лазерного излучения
на организм человека
Биологическое действие лазерного излучения
Основные закономерности поглощения лазерного излучения тканью тела человека.
Любой живой организм представляет собой совокупность сложных химических соединений (белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты и т.д.), которые определяют соответствующее анатомическое строение и физиологические функции организма человека. При воздействии лазерного излучения на организм происходит большое число различных биологических реакций, в результате чего идет распад одних крупных молекул и синтез других, окисление продуктов обмена, изменение скорости реакций, нарушение привычной цепочки биологических процессов, сдвиги в кислотно-щелочном равновесии тканей и органов и многое другое.
Лазерное излучение вызывает в биологических тканях различные эффекты: главными из которых являются термический, ударный и электрострикционный.
Термический эффект вызывается поглощением лазерного излучения облучаемой тканью. Максимальному разрушению подвергаются ткани, содержащие красящее вещество - меланин. Лишенные этого пигмента ткани разрушаются в меньшей степени.
В живой биологической ткани непрерывно происходят процессы распада одних веществ и синтеза других. Этими процессами управляют биологические катализаторы - ферменты. Из всех компонентов клетки ферменты наиболее чувствительны к термическому действию лазерного излучения и первыми разрушаются. При этом нарушаются все биологические реакции, протекающие в клетке, и клетка гибнет.
Электрическое поле лазерного излучения большой мощности приводит к образованию в тканях свободных радикалов, которые обладают большой химической активностью. Накопление большого количества свободных радикалов в тканях организма является одной из причин ухудшения состояния здоровья человека, подвергающегося лазерному облучению Предполагают, что свободные радикалы являются причиной изменения наследственности (мутаций).
При воздействии на ткани организма луча лазера, работающего в импульсном режиме, образуется ударная волна, распространяющаяся в глубь организма. При большой мощности излучения ударная волна вызывает кавитацию, которая может быть причиной деформации и повреждения внутренних органов.
Наблюдения за состоянием здоровья лиц, работающих с лазерами, показали, что их излучения вызывают различные функциональные нарушения в организме - в первую очередь в нервной и сердечно-сосудистой системе.
Это проявляется в изменении артериального давления, появлении раздражительности, повышенной потливости, головных болях, повышенной утомляемости, боли в глазах, неспокойном сне.
Канцерогенного действия лазерного излучения не обнаружено. Напротив, под действием импульсивных лазеров наблюдалось рассасывание раковых опухолей у мышей. Установлено, что лучи лазера на углекислом газе разрушают клетки опухоли, причем часть клеток погибает во время облучения, а часть рассасывается в различные сроки после облучения. Это подтолкнуло на поиск возможной противораковой активности лазерного излучения.
В зависимости от режима работы лазера (непрерывного и импульсного) выявляются различные эффекты. При действии на ткани излучения лазеров в непрерывном режиме преобладает тот же термический эффект.
При работе лазеров в импульсном режиме преобладает термический эффект.
При воздействии излучения лазеров, работающих в режиме модуляции добротности существенную роль начинают играть значительные перепады давления и возникающие при этом ударные волны.
Лазерное излучение может поражать различные органы человека, однако наиболее уязвимыми являются незащищенные части его тела - глаза и кожа.
Все биологические эффекты, возникающие при воздействии лазерного излучения на организм, делятся на две группы:
- первичные эффекты - органические изменения, возникающие непосредственно в облучаемых тканях (например, ожоги кожи);
- вторичные эффекты - неспецифические изменения, возникающие в организме, в ответ на облучение (например, повышение артериального давления).