Природа, источники и основные характеристики лазерного излучения; классификация лазеров, воздействие на глаза, кожу внутренние органы и на организм человека в целом

ПРИРОДА.ИСТОЧНИКИ ХАР-КИ. Лазер – источник электромагнитного излучения оптического спектра. Особенности лазерного излучения: 1. высокая степень когерентности – это соотношение м/д фазами ЭМ-волныв фиксированной точке пространс-тва(пространственная когерентность) или во времени (временная когерентность); 2. малая угловая расходимость; 3. монохромотичность – это значит, что ЭМИ только одной длины волны. Она определяется след. величиной: ∆λ/λ ∆λ – это разница м/д максимальной и минимальной длиной волны; λ - средняя длина волны. Если ∆λ/λ =0 - абсолютномонохромотична; если∆λ/λ≠0 – квазимонохроматична. Лазерное излучение способно распространяться на значительные расстояния и отражаться от границы раздела двух сред. Это свойство позволяет использовать лазеры в дальнометрии, для целей локации, навигации, связи и т. п. Благодаря уникальным свойствам излучения лазеры нашли широкое применение в науке и технике (машиностроении, авиации и космонавтике, судостроении, геодезии, строительстве, измерительной технике, голографии, при исследовании структуры вещества, в вычислительной технике, микроэлектронике, для создания различных оптических эффектов в театрально- зрелищных мероприятиях, осуществлении направленных химических реакций, разделении изотопов и т. п.). Лазеры позволяют быстро и надежно контролировать загрязненность атмосферы и поверхности моря, выявлять наиболее нагруженные участки деталей различных механизмов, определять внутренние дефекты в них. Исключительно большое применение нашли лазеры в медицине. С помощью лазеров успешно выполняются операции на внутренних органах трудной и брюшной полостей, проводят кожнопластические операции для сшивания тканей (биологической сварка). К настоящему времени лазеры успешно применяются в микрохирургии глаза, стоматологии, терапии, онкологии. Лазеры начинают применять для диагностики различных заболеваний. Энергия лазерного излучения, поглощенная тканями, преобразуется в другие виды энергии: тепловую, механическую, энергию фотохимических процессов, что может вызывать ряд эффектов: тепловой, ударный, светового давления и пр., способных оказывать негативное действие на организм человека или отдельные его органы и в первую очередь на глаза и кожу. В основе повреждений глаз и кожи, выявленных для относительно кратковременных воздействий, лежит тепловой механизм . исследование показали, что возможно повреждение внутренних органов: сердца, печени, спинного мозга, возможны нарушение Деятельности ССС, а также состава крови. Облучение глаз сопровождается не только травмированием, но и изменением в коре головного мозга. КЛАССИФИКАЦИЯ По активному элементулазеры разделяют на твердотельные, газовые, жидкостные, полупроводниковые, газодинамические.К твердотельным лазерам относят лазеры на рубине, стекле, активированном неодимом; пластмассах и других диэлектрических кристаллах и кристаллах с ионной структурой. Спектр излучения твердотельных лазеров лежит в основном в видимой и ближней инфракрасной области. Наибольшее промышленное применение нашли активные элементы из рубина, стекла, активированного неодимом. По мощности(энергии) генерируемого излучения лазеры разделяют на маломощные, средней мощности, мощные и сверхмощные. Эта характеристика лазера связана как с активным элементом, так и возможной областью практического использования лазера. К маломощным относят которые не вызывают заметных изменений в облучаемом вещ-ве, в тех случаях когда облучение способно вызвать разогрев облучаемого вещ-ва до темп-ры плавления без заметного испарения его наз-ют излучением средней мощности. Лазер, излучение которого способно разрушать облучаемый материал – мощный. При работе сверхмощных лазеров, кроме разрушения облучаемого материала возникает ионизирующее излучение (распад вещ-ва). По режиму работы лазеры разделяют в зависимости от процесса генерации излучения. Лазеры в зависимости от продолжительности активизации активной среды могут генерировать непрерывное или импульсное излучение. По длине генерируемой световой волны лазеры разделяют на рентгеновские, ультрафиолетовые видимого спектра, ближнего инфракрасного спектра. Назначение(цель использования лазера) определяет выбор основных технических характеристик лазера и требования к его конструкции. Как уже отмечалось ранее, лазерное излучение обладает рядом уникальных свойств. В зависимости от того, какие свойства лазерного излучения используют для достижения поставленной цели, можно условно выделить три направления применения лазеров. 1. использование энергетических характеристик излучения, благодаря кот. можно изменять св-ва материалов – плавить, испарять, сжигать; 2. использование пространственной и временной когерентности, монохромотичности и стабильности частоты; 3. использование направленности излучения. По назначению лазеры разделяют на уникальные, исследовательские, специальные, промышленные. По конструктивному исполнению:стационарные, передвижные, открытые и закрытые. По способу отвода тепла: естественного охлаждения, принудительное охлаждение с водой, принудительное охлаждение воздухом, принудительное охлаждение спец.жидкостью. Воздействие лазерного излучения на глаза.При рассмотрении воздействия лазерного излучения на орган зрения необходимо отдельно разбирать действие излучения с длинами волн в интервале 0,4-1,4 мкм и длинами волн вне этого интервала, так как данное излучение с длиной волны фокусируется хрусталиком на сетчатку. Наиболее уязвимой частью глаза для излучений видимого и ближнего ИК-диапазонов спектра является сетчатая оболочка, состоящая из огромного количества тончайших нервных клеток (палочек и колбочек), играющих роль приемников излучения. Количество световой энергии поступающей в глаз и фокусировка регулируется изменением диаметра зрачка, играющего роль диафрагмы. Диаметр 2-3 мм при Е=10000 Лк, 7-8мм при Е=0,1Лк. Световое излучение, прошедшее через оптические среды глаза, фокусируется на сетчатой оболочке, создавая на ней облученность, во много раз превышающую облученность роговицы. Воздействие ультрафиолетового излучения на орган зрения в основном приводит к поражению роговицы (кератит). Хрусталик более чувствителен к УФ-излучению, чем роговица. Помутнение хрусталика, вызванное излучением – катаракта. Повреждение глаза может изменяться от слабых ожогов сетчатки, сопровождающихся незначительными или полностью отсутствующими изменениями зрительной функции, до серьезных повреждений, приводящих к ухудшению зрения и даже к полной его потере. Повреждение сетчатки под воздействием лазерного излучения можно разделить на 2 группы: 1. временные нарушения зрительной функции без видимых нарушений глазного дна, после таких повреждений зрение восстанавливается; 2. повреждения сопровождающиеся разрушением сетчатки в виде термического повреждения ожогового или взрывного характера, повреждения всегда остаются обычно в идее слепого пятна. Воздействие на глаз сверхпороговых интенсивностей излучения вызывает тепловой ожог глазного дна с необратимым повреждением сетчатки. Воздействие лазерного излучения на кожу, внутренние органы и организм в целом.Кожа является первой линией защиты организма от повреждения лазерным излучением. Кожа представляет собой не просто механический барьер, а важный, физиологически активный орган, обширные повреждения которого могут привести к гибели организма. Степень повреждения кожи зависит от первоначально поглощенной энергии. Повреждения кожи, вызванные лазерным излучением, могут быть различными: от легкой эритемы (покраснения) до поверхностного обугливания и, в конечном счете, до образования глубоких дефектов кожи. Установлено, что темно пигментированная кожа, особенно родимые пятна значительно больше поглощают лазерных лучей, чем светлая кожа. Однако отсутствие достаточно выраженной пигментации создает условия для более глубокого проникновения лучей в кожу и даже под кожу, вследствие чего поражения могут носить более выраженный характер, затрагивая и некоторые образования, расположенные под кожей: сосуды, нервы. Повреждения кожи, вызванные воздействием лазерного излучения, близки по характеру к термическим ожогам и отличаются от них тем, что поврежденный участок имеет четкую границу, за которой находится небольшая область покраснения. Пузыри, образующиеся при воздействии лазерного излучения, располагаются в эпидермисе, а не под ним. Вблизи поврежденных участков обнаруживаются свободные радикалы и другие признаки ионизации, что позволяет предполагать наличие кроме теплового других механизмов повреждения кожи. Облучение кожи несфокусированным излучением с энергией примерно 100 Дж приводит к утрате чувствительности облучаемого участка на несколько дней без видимых повреждений. Исследования показали, что под влиянием излучения в коже образуются свободные радикалы, меняется активность некоторых ферментов, нарушается углеводный и липидный обмен. Длительное воздействие на кожу ультрафиолетового излучения ускоряет ее старение и может служить предпосылкой для злокачественного перерождения клеток - саркома. Облучение обширных участков кожи вызывает определенные сдвиги в обмене веществ, системе кроветворения, внутренних органах. Действие лазерного излучения на внутренние органы. Лазерное излучение (особенно дальней инфракрасной области спектра) способно проникать через ткани тела и взаимодействовать с биологическими структурами на значительной глубине, поражая внутренние органы. Важной особенностью воздействия лазерного излучения на внутренние органы является чередование поврежденных и неповрежденных слоев тканей, что связано с образованием стоячих волн, возникающих при отражении излучения от раздела сред. Подобные повреждения могут не вызывать боли непосредственно после облучения и не выявляются при внешнем осмотре. Степень повреждения внутренних органов зависит от интенсивности потока излучения и цвета окраски органа (печень – один из наиболее уязвленных органов).Большое значение имеет длина волны. Воздействие лазерного излучения на организм в целом.У части работающих наблюдаются патологические изменения, проявляющиеся в виде функциональных расстройств в деятельности центральной нервной системы, что выражается в повышенной возбудимости нервных процессов, наличии сдвигов в стволовых структурах мозга и т. п. Имеют место также явления вегетативно-сосудистой дисфункции, нарушения сердечно-сосудистой рефляции. Это проявляется в неустойчивости артериального давления крови, повышенной потливости, склонности пульса к замедлению. У операторов лазерных установок иногда наблюдают повышенную раздражительность, утомляемость глаз и всего организма, изменение состава крови. Иногда функциональные изменения требуют медвмешательства. Большое значение имеет соблюдение мед инструкций, правил и рекомендаций по технике безопасности при работе с лазером.

Поиск по сайту: