Нормирование лазерного излучения

 

Основным документом, устанавливающим предельно допустимые уровни (ПДУ) лазерного излучения, являются «Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров» [1]. В соответствии с этим документом для определения предельно допустимые уровней воздействия используются следующие параметры излучения.

Для импульсного или кратковременного воздействия, иногда суммарный биологический эффект определяется в основном общей энергией излучения, нормируется энергетическая экспозиция Н, Дж/м², – плотность потока энергии излучения.

При кратковременном облучении глаз видимым светом нормируется энергия лазерного излучения W, Дж, приходящаяся на апертуру (площадку) диаметром 7 мм (зрачок глаза).

При длительном облучении, когда организм адаптируется к действию лазерного излучения, нормируется облученность Е, Вт/м², т.е. плотность потока мощности излучения.

При длительном облучении глаз видимым светом нормируется мощность лазерного излучения Р, Вт, приходящаяся на апертуру диаметром 7 мм.

В ультрафиолетовом диапазоне волн при однократном воздействии в широком диапазоне длительностей облучения 10^-9…10⁴ с ПДУ энергетической экспозиции Н определяются из таблицы.

При очень коротких воздействиях длительностью менее 10^-9 с для диапазона волн 180...380 нм Н_ццу, Дж/м², определяется выражением

,

где t – длительность воздействия, с.

В диапазоне видимого и ближнего инфракрасного излучения (длина волны от 380 нм до 1400 нм) нормы ПДУ устанавливаются различными для глаз и для кожи. При однократном воздействии на глаза коллимированного лазерного излучения при длительности облучения менее 1 с нормируется энергия излучения W, Дж, попадающая в глаза. Значения W_пду могут быть определены из графика. При длительности облучения более 1 с нормируется мощность излучения Р, Вт, попадающая в глаза. Значения Р_пду определяются из графика.

Для неколлимированного, т.е. расходящегося широким пучком, излучения W_пду(или Р_пду) увеличивается в В раз, значения коэффициента В определяются из таблицы, где а – видимый размер источника излучения. Если α>α_пред, то В принимается равным 1.

В инфракрасном диапазоне (для глаз и кожи) и видимом (для кожи) при длительности воздействия менее 1...3 с нормируется энергетическая экспозиция Н, Дж/м², а при большей длительности воздействия – облученность (плотность потока мощности излучения) Е, Вт/м². Значения предельно допустимых уровней облучения Н_пду и Е_ПДУ указанного диапазона приведены в таблицах.

Для лазерного излучения в виде серии импульсов методика расчета ПДУ несколько усложняется. Рассмотрим сначала ПДУ воздействия на глаза лазерного излучения в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах волн (0,38 мкм <λ<1,4 мкм). Если период повторения импульсов Т не превышает 200 с, а длительность одного импульса Т_и меньше 0,25 с, то предельно допустимое значение энергии серии импульсов W_пду определяется как наименьшее из двух значений: ^;

и ,

где W_пду(t) – ПДУ для однократного воздействия с длительностью, равной длительности серии импульсов; W_пду (T_и) – ПДУ для импульса длительностью T_и; N — число импульсов в| серии; ξ – отношение максимальной энергии импульса в серии к средней энергии импульса:

В тех случаях, когда ξ неизвестно, полагают ξ = 1. Если длительность серии импульсов (превышает1 с, нормируется предельно допустимая средняя мощность как наименьшее из двух значений:

и ,

где P_пду(t) – предельно допустимая мощность излучения длительностью t.

Если период повторения импульсов больше 200 с, то воздействие импульсов считается независимым и нормируется значение энергии импульса, имеющего максимальную амплитуду.

При воздействии серии импульсов на глаза в ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах и на кожу – во всех диапазонах волн ПДУ определяется аналогичным образом.

Если длительность одного импульса менее 10 с, а период повторения импульсов менее 10 мин, то предельно допустимая суммарная энергетическая экспозиция Н_пду для серии импульсов определяется как наименьшее из двух значений:

и ,

где Н_пду (t) – предельно допустимое значение энергетической экспозиции для однократного облучения длительностью t; Н_пду(T_и) –предельно допустимое значение энергетической экспозиции для импульса длительностью T_и;t – длительность серии импульсов; ξ – коэффициент.

Если длительность серии импульсов превышает 1 с, то нормируется значение облученности Е_пду определяемоекак наименьшее из двух значений:

и .

Если период следования импульсов в серии превышает 10 мин, то воздействие импульсов считается независимым и нормируется значение энергетической экспозиции Н_пду для импульса, имеющего максимальную амплитуду.

При хроническом, (повторяющемся изо дня в день) воздействии лазерного излучения все значения ПДУ уменьшаются в 10 раз для ультрафиолетового излучения и в 5 раз для видимого и инфракрасного диапазонов волн.