Воздействие электромагнитного излучения

Большую часть спектра неионизирующих электромагнитных излучений составляют радиоволны, меньшую часть — колебания оптического диапазона, то есть инфракрасное, световое и ультрафиолетовое излучения. Биологические эффекты от воздействия электромагнитных излучений могут иметь различные последствия: от незначительных функциональных сдвигов до патологических нарушений. Воздействие электромагнитных излучений особенно вредно для тканей со слаборазвитой сосудистой системой или недостаточным кровообращением (например, для глаз, мозга и желудка).

Для длительного действия электромагнитных излучений характерно развитие функциональных расстройств в центральной нервной системе. В связи с этим могут появиться головные боли, изменение давления и пульса, нервно-психические расстройства, быстрое развитие утомления. Возможны трофические нарушения: выпадение волос, ломкость ногтей, снижение массы тела. Зачастую наблюдаются изменения обонятельного, зрительного и вестибулярного анализаторов.

Инфракрасное излучение— это часть электромагнитного спектра с наибольшей длиной волны. При поглощении в веществе энергия инфракрасного излучения вызывает тепловой эффект. Наиболее поражаемые у человека органы — кожный покров и органы зрения. При остром повреждении кожи возможны ожоги и усиление пигментации кожи. При хронических облучениях изменение пигментации может быть стойким. Например, у стеклодувов и сталеваров, как правило, красный цвет лица. К острым нарушениям органа зрения относятся ожог, конъюнктивиты, ожог роговицы и образование катаракты. Инфракрасное излучение воздействует на обменные процессы в миокарде, на водно-электролитный баланс в организме и на состояние верхних дыхательных путей.

Световое (или видимое) излучение — это промежуточный диапазон электромагнитных колебаний. Излучение видимого диапазона при достаточных уровнях энергии также может представлять опасность для кожных покровов и органа зрения. Пульсации яркого света оказывают влияние на состояние зрительных функций, нервной системы и на общую работоспособность. Широкополосное световое излучение больших энергий сопровождается ожогами открытых участков тела, временным ослеплением или ожогами сетчатки глаз. Оптическое излучение видимого и инфракрасного диапазона при избыточной плотности может приводить к ослаблению обменных процессов, особенно к изменениям в сердечной мышце в связи с развитием дистрофии миокарда и атеросклероза.

Ультрафиолетовое излучение — это спектр электромагнитных колебаний с наименьшей длиной волны. Ультрафиолетовое излучение — это жизненно необходимый фактор, оказывающий благотворное стимулирующее действие на организм. Ультрафиолетовое облучение может понижать чувствительность организма к некоторым вредным воздействиям вследствие усиления окислительных процессов в организме и ускоренного выведения вредных веществ (например, марганца и ртути) из организма. Оптимальные дозы ультрафиолетового излучения активизируют деятельность сердца, обмен веществ, повышают активность ферментов дыхания, улучшают кроветворение.

Тем не менее, ультрафиолетовое излучение искусственных источников может стать причиной острых и хронических заболеваний. Наибольшему воздействию подвержены глаза, причем страдает преимущественно роговица и слизистая оболочка. Одно из острых поражений глаз — острый конъюнктивит, симптомами которого являются ощущение постороннего тела или песка в глазах, светобоязнь и слезотечение. К хроническим заболеваниям глаз относят хронический конъюнктивит, блефарит и катаракту. Кроме того, могут возникнуть общие токсические явления с повышением температуры, ознобом, головными болями, а также кожные поражения. После интенсивного облучения на коже развивается гиперпигментация и шелушение. Длительное воздействие лучей приводит к «старению» кожи, атрофии эпидермиса, возможно развитие злокачественных новообразований.

При воздействии лазерного излучения в непрерывном режиме преобладают тепловые эффекты, следствием которых является свертывание белка, а при больших мощностях — испарение биоткани. Степень повреждения кожи при воздействии лазерного излучения зависит от поглощенной энергии и колеблется от покраснения до поверхностного обугливания и образования глубоких дефектов кожи. Лазерное излучение представляет особую опасность для тех тканей, которые максимально поглощают излучение. Так, степень повреждения глаза может изменяться от слабых ожогов сетчатки до полной потери зрения. Длительное действие отраженного лазерного излучения вызывает вегетативно-сосудистые нарушения. Функциональные сдвиги могут наблюдаться со стороны нервной, сердечно-сосудистой систем, желез внутренней секреции.

Лазерное излучение

    Лазеры в настоящее время широко используются в народном хозяйстве и, в частности, в машиностроении.

    Излучение существующих лазеров охватывает практически весь оптический диапазон и простирается от ультрафиолетовой до дальней инфракрасной облаети спектра электромагнитных волн.

    По характеру режима работы лазеры подразделяются на лазеры непрерывного действия, импульсные и импульсные с модуляцией добротности. Модуляция добротности дает возможность генерировать импульсы очень большой мощности и длительностью всего в несколько наносекунд или пикосекунд. Существуют лазеры, излучающие последовательные импульсы с частотой до десятков и даже сотен герц.

    В качестве источников энергии в твердотельных лазерах служат газоразрядные импульсные лампы или лампы непрерывного горения, а в газовых, как правило, генераторы СВЧ. Электрическая энергия к лампам накачки подводится от высоковольтных батарей конденсаторов. Высокая монохромотичность (одноцветность), когерентность и узкая направленность лазерного излучения позволяет получить плотность потока мощности на поверхности, облучаемой лазером, достигающую 1011 - 1014 Вт/см2 в то время как для испарения самых твердых материалов достаточно плотности 109 Вт/см2. Поток энергии, попадая на биологические ткани, вызывает в них изменения, наносящие вред здоровью человека. Особенно опасно это излучение для органов зрения. Луч лазера, работающего в видимом или ближнем инфракрасном диапазоне длин волн, преломляясь в элементах оптической системы глаза — роговице, хрусталике и стекловидном теле, почти без потерь доходит до сетчатки. Сфокусированный на сетчатке хрусталиком лазерный луч будет иметь вид малого пятна с еще более плотной концентрацией энергии, чем падающее на глаз излучение. Поэтому попадание такого лазерного излучения в глаз опасно и может вызвать повреждение сетчатки и сосудистой оболочки с нарушением зрения.

    На характер и степень производимого вредного действия оказывают влияние многие факторы: направленность лазерного луча, длительность импульса излучения, пространственное распределение энергии в луче, различия в структуре различных участков сетчатки и ее пигментации, а также особенности фокусировки каждого отдельного глаза. Особенно опасно, если лазерный луч пройдет вдоль зрительной оси глаза.

    Лазерное излучение может также вызывать повреждение кожи и внутренних органов. Повреждение кожи лазерным излучением схоже с термическим ожогом. На степень повреждения влияют как выходные характеристики лазера, так и цвет и степень пигментации кожи.

    В ряде случаев имеет место воздействие как прямого, так и зеркально отраженного лазерного излучения на отдельные органы человека, а также диффузно отраженного излучения на организм человека в целом. Результатом такого воздействия в ряде случаев оказываются различные функциональные изменения центральной нервной системы, эндокринных желез, увеличение физического утомления и др.

    В утвержденных Министерством здравоохранения РФ Временных санитарных нормах при работе с оптическими квантовыми генераторами установлены максимально допустимые уровни интенсивности облучения роговой оболочки глаза, обеспечивающие безопасность наиболее чувствительной к поражению части глаза — сетчатой оболочки. В частности, для рубиновых лазеров, работающих в импульсном режиме свободной генерации, предельно допустимая ч плотность потока энергии составляет 2 • 10-8 Дж/см2, для ниодимовых — 2•10-7 Дж/см2; для работающего в непрерывном режиме гелий-неонового лазера предельная плотность потока энергии составляет 1• 10-6 Вт/см2.

    Для других типов оптических квантовых генераторов и режимов их работы необходимо полностью исключить воздействие излучения на персонал при помощи защитных средств.

Для количественной оценки прямого и отраженного излучения и определения зон безопасности вокруг лазерных установок можно использовать обычные формулы лучевой оптики. Необходимо при этом иметь в виду, что защита расстоянием мало эффективна ввиду слабого расхождения лазерного луча.

Определить зоны безопасности можно также с помощью замеров плотности энергии в определенных точках.

    Методы защиты от лазерного излучения подразделяются на организационные, инженерно-технические, планировочные и средства индивидуальной защиты.

    Организационные методы защиты направлены на правильную организацию работ, исключающую попадание людей в опасные зоны при работе на лазерных установках.

    К работе с лазерами допускаются только специально обученные лица, прошедшие предварительный медицинский отбор, проверку знания инструкции по проведению работ, предотвращению и ликвидации аварий. Доступ в помещение лазерных установок разрешен только лицам, непосредственно на них работающим. Подсобный персонал должен быть размещен вне этих помещений. Опасная зона должна быть четко обозначена и ограждена стойкими непрозрачными экранами. Обязателен постоянный контроль работ и наблюдение за медицинским состоянием персонала.

    Инженерно-технические методы защиты предусматривают создание безопасных лазерных установок путем уменьшения мощности применяемого лазера и надежной экранировкой лазерной установки. Правильная планировка лаборатории позволяет использовать расстояние и направленность излучения.

Для лазерных установок отводятся специально оборудованные помещения. Установку размещают так, чтобы луч лазера был направлен на капитальную неотражающую огнестойкую стену. Все поверхности в помещении окрашиваются в цвета с малым коэффициентом отражения. Не должно быть поверхностей (в том числе и деталей оборудования), обладающих блескостью, способных отражать падающие на них лучи. Освещение (общее и местное) в этих помещениях должно быть обильным, чтобы зрачок глаза всегда имел минимальные размеры. Никакие работы не должны производиться при недостаточном освещении.

    Важно автоматизировать и сделать дистанционным управление и наблюдение за работой установок. Полезно применить автоматическую сигнализацию и блокировку. Генератор и лампу накачки помещают в светонепроницаемую камеру. Лампа накачки снабжается блокировкой, запрещающей вспышку при открытом экране.

    В качестве средств индивидуальной защиты применяют защитные очки со светофильтрами типов: СЗС-22 (ГОСТ 9411—66) — для защиты от излучений с длинами волн 0,69—1,06 мкм, ОС-14 — с длинами волн 0,49—0,53 мкм. Иногда защитные очки монтируют в маску, защищающую лицо. Для защиты кожи рук и тела применяют перчатки и халат.

    Для контроля и определения плотности энергии и мощности существуют приборы, использующие калориметрический и фотометрический методы. Калориметрический метод основан на поглощении энергии излучения и превращении ее в тепловую, а фотометрический — на преобразовании энергии излучения и преобразовании энергии потока излучения в электрическую энергию.

    При эксплуатации лазеров возникает не только опасность поражения излучением, по и ряд других опасностей — высокое напряжение зарядных устройств, загрязнение воздушной среды химическими веществами, ультрафиолетовое излучение импульсных ламп, интенсивный шум, электромагнитные поля, взрывы, пожары. Все эти факторы необходимо также учитывать при эксплуатации и проектировании лазерных установок.

Электрический ток

    Электрический ток - упорядоченное по направлению движение электрических зарядов. За направление тока принимается направление движения положительных зарядов.         

             

    Прохождение тока по проводнику сопровождается следующими его действиями:

	магнитным (наблюдается во всех проводниках);
	тепловым (наблюдается во всех проводниках, кроме сверхпроводников);
	химическим (наблюдается в электролитах).