Използването на лазерни устройства е свързано с определена опасност за хората. В тази работа ще бъдат разгледани само характеристиките практическо приложениелазерни устройства и методи за защита, свързани с възможността за увреждане на очите и кожата на човек. В този случай основните регулаторни документи са: 825-та публикация на Международната техническа комисия (IEC), озаглавена „Радиационна безопасност на лазерни продукти, класификация на оборудването, изисквания и насоки за потребителите“ като най-компетентната препоръка от световна класа; най-новото вътрешно развитие на SNiP; GOS
Лазерното лъчение с всякаква дължина на вълната засяга директно човек; въпреки това, поради спектралните характеристики на увреждането на органите и значително различните максимално допустими дози радиация, ефектите върху очите и кожата на хората обикновено се разграничават.
Има две области на лазерно приложение и индустрия. Първата посока е свързана с целенасочен ефект върху обработваното вещество (микрозаваряване, термична обработка, рязане на крехки и твърди материали, регулиране на параметрите на микросхемите и др.), Второто направление - медицината - все повече се развива.
Обхват дължини на вълните, излъчван от лазери, покрива видимия спектър и се простира в инфрачервената и ултравиолетовата област. За всеки режим на работа на лазера и спектрален обхват се препоръчват съответните максимално допустими нива (MAL) за енергията (W) и мощността (P) на лъчението, преминаващо през ограничителния отвор d = 7 mm. За видимия обхват или d = 1,1 mm, за останалата част енергийна експозиция (H) и излъчване (E), осреднени за ограничаващата бленда: H = W / Sa, E = P / Sa, където Sa е граничната бленда.
Хроничните MPL са 5 - 10 пъти по-ниски от MPL на единична експозиция. Когато са изложени едновременно на LR от различни диапазони, техният ефект се сумира и умножава по съответната вложена енергия.
Лазерното лъчение се характеризира с някои характеристики:
1 - широк спектър (&=0.2..1 µm) и динамичен (120..200 dB);
2 - кратка продължителност на импулса (до 0,1 ns);
3 - висока плътност на мощността (до 1e+9 W/cm^2) енергия;
4 - Измерване на енергийни параметри и характеристики на лазерното лъчение
Видове действие на лазерното лъчение
Най-опасната дължина на вълната на лазерното лъчение е:
- 380¸1400 nm - за ретината,
- 180¸380 nm и над 1400 nm - за предната среда на окото,
- 180¸105 nm (т.е. в целия разглеждан диапазон) - за кожата.
Основната опасност при работа с лазер е директното лазерно лъчение.
Степента на потенциална опасност от лазерното лъчение зависи от мощността на източника, дължината на вълната, продължителността и чистотата на импулса, условията на околната среда, отражението и разсейването на лъчението.
Биологичните ефекти, възникващи при излагане на лазерно лъчение върху човешкото тяло, се разделят на две групи:
- Първичните ефекти са органични промени, които настъпват директно в облъчените тъкани;
- Вторичните ефекти са неспецифични промени, които се появяват в тялото в отговор на радиация.
- Човешкото око е най-податливо на увреждане от лазерно лъчение. Лазерен лъч, фокусиран върху ретината от лещата на окото, ще изглежда като малко петно с дори по-плътна концентрация на енергия от радиацията, падаща върху окото. Следователно лазерното лъчение, навлизащо в окото, е опасно и може да причини увреждане на ретината и хориоидеята със зрителни увреждания. При ниски енергийни плътности се получава кръвоизлив, а при високи - изгаряне, разкъсване на ретината и поява на очни мехурчета в стъкловидното тяло.
- Лазерното лъчение може също да причини увреждане на кожата и вътрешните органи на човека. Увреждането на кожата от лазерно лъчение е подобно на термично изгаряне. Степента на увреждане се влияе както от входните характеристики на лазерите, така и от цвета и степента на пигментация на кожата. Интензивността на радиацията, която причинява увреждане на кожата, е много по-висока от интензивността, която причинява увреждане на очите.
Осигуряване на лазерна безопасност
Методите и средствата за защита срещу въздействието на лазерното лъчение могат да бъдат разделени на организационни, инженерни и лични предпазни средства. Надеждна защита срещу случаен контакт с човек е екранирането на лъча със светлинен водач по целия път на неговото действие. Като лични предпазни средства се използват специални защитни очила, чиито очила са избрани в съответствие с GOST 9411-81E; технологични халати и ръкавици от светло зелен или син памучен плат.
Презентацията към работата представя показатели за допустимите нива на лазерно лъчение, както и илюстративен материал за видовете отрицателни ефекти на лазерното лъчение върху човешкото тяло и методите за защита.
Лазерното лъчение представлява тясно насочени принудителни енергийни потоци. Тя може да бъде непрекъсната, с една мощност или импулсна, при която мощността периодично достига определен пик. Енергията се генерира с помощта на квантов генератор - лазер. Потокът от енергия е електромагнитни вълни, които се разпространяват успоредно един на друг. Това създава минимален ъгъл на разсейване на светлината и определена точна насоченост.
Обхват на приложение на лазерното лъчение
Свойствата на лазерното лъчение позволяват използването му в различни сфери на човешката дейност:
- наука – изследвания, експерименти, опити, открития;
- военна отбранителна индустрия и космическа навигация;
- производствено-техническа сфера;
- локална термична обработка - заваряване, рязане, гравиране, запояване;
- битова употреба – лазерни сензори за четене на баркодове, CD четци, показалки;
- лазерно пръскане за повишаване на износоустойчивостта на метала;
- създаване на холограми;
- подобряване на оптични устройства;
- химическа промишленост - стартиране и анализ на реакции.
Приложение на лазера в медицината
Лазерното лъчение в медицината е пробив в лечението на пациенти, нуждаещи се от хирургична намеса. Лазерите се използват за производство на хирургически инструменти.
Безспорните предимства на хирургичното лечение с лазерен скалпел са очевидни. Позволява ви да направите безкръвен разрез на меките тъкани. Това се осигурява от мигновеното сцепление на малки съдове и капиляри. При използване на такъв инструмент хирургът вижда напълно цялото хирургично поле. Лазерният енергиен поток дисектира на определено разстояние, без да контактува с вътрешните органи и съдове.
Важен приоритет е осигуряването на абсолютна стерилност. Строгото насочване на лъчите позволява операциите да се извършват с минимална травма. Рехабилитационният период на пациентите е значително намален. Работоспособността на човек се връща по-бързо. Отличителна черта на използването на лазерен скалпел е безболезнеността в следоперативния период.
Развитието на лазерните технологии разшири възможностите за неговото приложение. Открити са свойствата на лазерното лъчение да влияе положително върху състоянието на кожата. Поради това се използва активно в козметологията и дерматологията.
В зависимост от вида си човешката кожа абсорбира и реагира различно на лъчите. Устройствата за лазерно излъчване могат да създадат желаната дължина на вълната във всеки конкретен случай.
Приложение:
- епилация – разрушаване на космения фоликул и обезкосмяване;
- лечение на акне;
- премахване на възрастови петна и рождени белези;
- полиране на кожата;
- използване при бактериално увреждане на епидермиса (дезинфекцира, убива патогенната микрофлора), лазерното лъчение предотвратява разпространението на инфекцията.
Офталмологията е първата индустрия, която използва лазерно лъчение. Насоки за използване на лазери в очната микрохирургия:
- лазерна коагулация - използването на термични свойства за лечение на съдови заболявания на окото (увреждане на съдовете на роговицата, ретината);
- фотодеструкция – дисекция на тъкани на пика на мощността на лазера (вторична катаракта и нейната дисекция);
- фотоизпарение - продължително излагане на топлина, прилага се при възпалителни процеси на зрителния нерв, при конюнктивит;
- фотоаблация - постепенно отстраняване на тъкан, използва се за лечение на дистрофични промени в роговицата, премахва нейното помътняване, хирургично лечение на глаукома;
- лазерна стимулация – има противовъзпалителен, абсорбиращ ефект, подобрява трофиката на окото, използва се за лечение на склерит, ексудация в очната камера, хемофталм.
Лазерното облъчване се използва при рак на кожата. Лазерът е най-ефективен за отстраняване на меланобластома.Понякога методът се използва за лечение на рак на хранопровода или ректума в стадий 1-2. При дълбоки тумори и метастази лазерът не е ефективен.
Каква опасност представлява лазерът за хората?
Ефектът на лазерното лъчение върху човешкото тяло може да бъде отрицателен. Облъчването може да бъде директно, дифузно и отразено. Отрицателното въздействие се осигурява от светлинните и топлинните свойства на лъчите. Степента на увреждане зависи от няколко фактора - дължината на електромагнитната вълна, мястото на удара, абсорбционната способност на тъканта.
Очите са най-податливи на въздействието на лазерната енергия. Ретината на окото е много чувствителна, така че често се появяват изгаряния. Последствията са частична загуба на зрение, необратима слепота.Източникът на лазерно лъчение са инфрачервени излъчватели на видима светлина.
Симптоми на лазерно увреждане на ириса, ретината, роговицата, лещата:
- болка и спазми в окото;
- подуване на клепачите;
- кръвоизливи;
- катаракта.
Облъчването със средна интензивност причинява термични изгаряния на кожата. В мястото на контакт между лазера и кожата температурата рязко се повишава. Настъпва кипене и изпаряване на вътреклетъчната и интерстициалната течност. Кожата става червена. При натиск тъканните структури се разкъсват. Появява се подуване на кожата, а в някои случаи и интрадермални кръвоизливи. Впоследствие на мястото на изгарянето се появяват некротични (мъртви) участъци. В тежки случаи овъгляването на кожата настъпва моментално.
Отличителен признак на лазерно изгаряне са ясните граници на кожната лезия и образуването на мехури в епидермиса, а не под него.
При дифузни кожни лезии на мястото на лезията, тя става нечувствителна и след няколко дни се появява еритема.
Инфрачервеното лазерно лъчение може да проникне дълбоко в тъканите и да повлияе на вътрешните органи. Характеристиката на дълбокото изгаряне е редуването на здрава и увредена тъкан. Първоначално при излагане на лъчи човек не изпитва болка. Най-уязвимият орган е черният дроб.
Въздействието на радиацията върху организма като цяло причинява функционални нарушения на централната нервна система, сърдечно-съдовата дейност.
Знаци:
- промени в кръвното налягане;
- повишено изпотяване;
- необяснима обща умора;
- раздразнителност.
Предпазни мерки и защита срещу лазерно лъчение
Хората, чиито дейности включват използването на квантови генератори, са изложени на най-голям риск от излагане.
В съответствие със санитарните стандарти лазерното лъчение се разделя на четири класа на опасност. За човешкото тяло опасността е втори, трети, четвърти клас.
Технически методи за защита срещу лазерно лъчение:
- Правилното оформление на промишлените помещения, вътрешната декорация трябва да отговарят на правилата за безопасност (лазерните лъчи не трябва да бъдат огледални).
- Подходящо разположение на излъчващите инсталации.
- Ограждане на зоната на възможно излагане.
- Процедура и спазване на правилата за поддръжка и експлоатация на оборудването.
Друга лазерна защита е индивидуална. Включва следното оборудване: очила против лазерно лъчение, защитни капаци и екрани, комплект защитно облекло (технологични халати и ръкавици), лещи и призми, отразяващи лъчите. Всички служители трябва редовно да преминават профилактични медицински прегледи.
Използването на лазер у дома също може да бъде опасно за здравето. Неправилното използване на светлинни указатели и лазерни фенерчета може да причини непоправима вреда на човек. Защитата срещу лазерно лъчение осигурява прости правила:
- Не насочвайте източника на радиация към стъкло или огледала.
- Строго е забранено насочването на лазера към себе си или в очите на друг човек.
- Приспособленията с лазерно лъчение трябва да се съхраняват на място, недостъпно за деца.
Действието на лазера, в зависимост от модификацията на излъчвателя, може да бъде топлинно, енергийно, фотохимично и механично. Най-голяма опасност представлява лазерът с директно излъчване, с висок интензитет, тясна и ограничена посока на лъча и висока плътност на излъчване. Опасните фактори, които допринасят за експозицията, включват високо производствено напрежение в мрежата, замърсяване на въздуха химикали, силен шум, рентгеново лъчение. Биологичните ефекти от лазерното лъчение се разделят на първични (локално изгаряне) и вторични (неспецифични промени като реакция на целия организъм). Трябва да се помни, че безразсъдното използване на домашни лазери, светлинни указатели, лампи, лазерни фенерчета може да причини непоправима вреда на другите.
Оптичните квантови генератори (ОКГ, лазери) са устройства, които представляват източник на светлинно лъчение от съвсем нов тип. За разлика от лъча на всеки известен светлинен източник, който носи електромагнитни вълни с различна дължина, лазерният лъч е монохроматичен (електромагнитни вълни с абсолютно еднаква дължина), отличава се с висока времева и пространствена кохерентност (всички вълни се генерират едновременно в една и съща фаза ), тясна насоченост, която определя прецизно фокусиране в малък обем. Следователно, плътността на мощността на лазерното лъчение на импулс може да бъде огромна.
На разположение различни видовелазери: твърдотелни, където е излъчвателят твърдо- рубинени, неодимови и др., газови лазери (хелий-неонови, аргонови и др.), течни и полупроводникови. Лазерите могат да работят в непрекъснат и импулсен режим.
Лазерното лъчение се характеризира със следните основни параметри: дължина на вълната (μm), мощност (W), плътност на потока на мощността (W/cm2), енергия на излъчване (J) и ъглова дивергенция на лъча (arcmin).
Обхватът на приложение на лазерите е много широк: в различни области на националната икономика, в комуникационните технологии (позволява предаване голям бройинформация), в микроелектрониката, часовникарската индустрия, в заваряването, спояването и др., в научните изследвания, в изследването на космоса.
Уникалността на лазерния лъч - получаване на висока мощност на излъчване в много малка област, пълна стерилност - позволява да се използва в хирургията за тъканна коагулация по време на операции на ретината, като нов изследователски инструмент в експерименталната биология, в цитологията (лъчът може да достигне отделни органели, без да се уврежда цялата клетка) и др.
Все по-голям брой хора се включват в областта на лазерите; Така този вид облъчване придобива значението на много сериозен професионален хигиенен фактор.
В производствените условия най-голямата опасност не е директният светлинен лъч, чийто ефект е възможен само в случай на грубо нарушение на правилата за безопасност, а дифузното отражение и разсейване на лъча (по време на визуално наблюдение на лъча, който удря целта, при наблюдение на инструменти в близост до пътя на лъча, при отражение от стени и други повърхности). Огледално отразяващите повърхности са особено опасни. Въпреки че интензитетът на отразения лъч е нисък, е възможно да се надвишат безопасните за очите нива на енергия. В лабораториите, където работят с импулсни лазери, има допълнителни неблагоприятни фактори: постоянен (80-00 dB) и импулсен (до 120 dB или повече) шум, ослепителна светлина от помпени лампи, умора на зрителния анализатор, нервно-емоционален стрес , газови примеси във въздушната среда - озон, азотни оксиди; ултравиолетова радиация и др.
Биологичен ефект на лазерите
Биологичният ефект на лазерите се определя от два основни критерия: 1) физически характеристикилазер (дължина на вълната на лазерното лъчение, непрекъснат или импулсен режим на облъчване, продължителност на импулса, честота на повторение на импулса, специфична мощност), 2) абсорбционни характеристики на тъканите. Свойствата на самата биологична структура (абсорбираща, отразяваща способност) влияят върху ефектите от биологичното действие на лазера.
Действието на лазера е многостранно - електрическо, фотохимично; основният ефект е топлинен. Най-опасни са лазерите с висока импулсна енергия.
Директен монохроматичен светлинен импулс причинява локално изгаряне в здрава тъкан - коагулация на протеини, локална некроза, рязко ограничена от съседната област, асептично възпаление с последващо развитие на белег на съединителната тъкан. При интензивно облъчване - нарушения на васкуларизацията, кръвоизливи в паренхимните органи. При повторно облъчване патологичният ефект се увеличава. Най-чувствителни са очите (роговицата и лещата фокусират радиацията върху ретината) и кожата, особено пигментираната кожа.
Клиника
Когато лазерен лъч попадне директно в окото, ретината изгаря и се разкъсва. Могат да бъдат засегнати роговицата, ирисът, лещата и кожата на клепачите. Увреждането обикновено е необратимо.
Не само пряката, но и разсеяната отразена радиация от всякаква повърхност е опасна за очите. При продължително излагане на последното най-често се установяват игловидни, стрелковидни и по-рядко точковидни помътнявания на лещата. На ретината има светли, жълтеникаво-бели, депигментирани лезии. При изследване на функционалното състояние на зрителния анализатор се определя намаляване на чувствителността към светлина и контраст, увеличаване на времето за възстановяване на адаптацията и промени в чувствителността към светлина. Характерни оплаквания са болка и натиск в очните ябълки, болки в очите, уморени очи в края на работния ден, главоболие.
В допълнение към увреждането на органа на зрението, при работа с OCG се развива комплекс от неспецифични реакции от различни органи и системи.
Клиничната картина на общите нарушения се състои от автономна дисфункция с добавяне на невротични реакции на астеничен фон. С увеличаването на професионалния опит честотата на невроциркулаторната дистония в хипотоничен или хипертоничен вариант се увеличава в зависимост от естеството на лазерното лъчение (непрекъснато, импулсно), както и от степента на невротизация.
Наблюдават се и дисфункции на вестибуларния апарат, както в посока на повишаване, така и на намаляване на неговата възбудимост. Честотата на тези нарушения също нараства с увеличаване на професионалния опит.
Биохимичните показатели се характеризират с: повишаване на нивото на амоняк в кръвта, повишаване на активността на алкалната фосфатаза и трансферазите, промяна в екскрецията на катехоламини.
При експерименти с животни под въздействието на ниска енергийна интензивност се наблюдават промени в мозъчния кръвоток, свързани с промени в системната хемодинамика. Установено е влиянието на лазерната енергия върху хипоталамо-хипофизната система.
Проверка на работоспособността
Ако се развият функционални нарушения на централната нервна система или сърдечно-съдовата система, се препоръчва лечение и временно преместване на друга работа; връщане на работа при подобряване на състоянието (под лекарско наблюдение) и при подобряване на условията на труд. Увреждането на очите е противопоказание за по-нататъшна работа с лазера.
Предотвратяване
Рационална организация на условията на работа в лабораторията. Поставяне на лазера в изолирано помещение. Алармена система за осигуряване на безопасност по време на работа на лазера. Избягвайте използването на отразяващи повърхности. Лазерният лъч трябва да бъде насочен към неотразяващ и незапалим фон. Стените са боядисани матово - в светли цветове. Екраниране на лъча (особено мощен лазер) от излъчвателя към лещата. Строго е забранено престоя на хора в опасната зона на лазерно лъчение, докато лазерът работи. На лица, които не са ангажирани с обслужването на лазера, е забранено да бъдат в лабораторията. Ефективна вентилация. Общо и локално осветление. Стриктно спазване на изискванията за електрическа безопасност и мерките за лична защита. Използването на специално проектирани защитни очила (за всяка дължина на вълната има собствен филтър). Работа при общи условия на ярко осветление за стесняване на зеницата. Когато работите с високи енергии, избягвайте контакт на която и да е част от тялото с директния лъч; препоръчва се носенето на черен филц или кожени ръкавици. Стриктен офталмологичен контрол. Предварителни и периодични медицински прегледи.
1. Преминаването на монохроматична светлина през прозрачна среда.
2. Създаване на инверсия на населението. Методи за изпомпване.
3. Принципът на действие на лазера. Видове лазери.
4. Характеристики на лазерното лъчение.
5. Характеристики на лазерното лъчение, използвано в медицината.
6. Промени в свойствата на тъканта и нейната температура под въздействието на непрекъснато мощно лазерно лъчение.
7. Използване на лазерното лъчение в медицината.
8. Основни понятия и формули.
9. Задачи.
Знаем, че светлината се излъчва на отделни порции - фотони, всяка от които възниква в резултат на радиационния преход на атом, молекула или йон. Естествената светлина е колекция от огромен брой такива фотони, вариращи по честота и фаза, излъчвани в произволни моменти в произволни посоки. Получаването на мощни лъчи монохроматична светлина с помощта на естествени източници е почти невъзможна задача. В същото време необходимостта от такива лъчи се чувстваше както от физици, така и от специалисти в много приложни науки. Създаването на лазер направи възможно решаването на този проблем.
Лазер- устройство, което генерира кохерентни електромагнитни вълни поради стимулирано излъчване на микрочастици от средата, в която има висока степен на възбуждане на един от енергийни нива.
Лазер (LASER Light Amplification by Stimulated of Emission Radiation) - усилване на светлина с помощта на стимулирано лъчение.
Интензитетът на лазерното лъчение (LR) е многократно по-голям от интензитета на естествените източници на светлина, а дивергенцията на лазерния лъч е по-малка от една дъгова минута (10 -4 rad).
31.1. Преминаване на монохроматична светлина през прозрачна среда
В Лекция 27 разбрахме, че преминаването на светлината през материята е придружено от: фотонно възбужданенеговите частици и актове стимулирано излъчване.Нека разгледаме динамиката на тези процеси. Оставете го да се разпространи в околната среда едноцветенсветлина, чиято честота (ν) съответства на прехода на частици от тази среда от нивото на земята (E 1) към възбуденото ниво (E 2):
Фотоните, удрящи частици в основно състояние, ще да се абсорбираи самите частици ще преминат във възбудено състояние E 2 (виж фиг. 27.4). Фотоните, които удрят възбудени частици, инициират стимулирано излъчване (виж Фиг. 27.5). В този случай фотоните се удвояват.
Способен топлинно равновесиевръзката между броя на възбудените (N 2) и невъзбудените (N 1) частици се подчинява на разпределението на Болцман:
където k е константата на Болцман, T е абсолютната температура.
В този случай N 1 >N 2 и абсорбцията доминира над удвояването. Следователно интензитетът на излизащата светлина I ще бъде по-малък от интензитета на падащата светлина I 0 (фиг. 31.1).
Ориз. 31.1.Затихване на светлината, преминаваща през среда, в която степента на възбуждане е по-малка от 50% (N 1 > N 2)
Тъй като светлината се абсорбира, степента на възбуждане ще се увеличи. Когато достигне 50% (N 1 = N 2), между абсорбцияИ удвояванеще се установи равновесие, тъй като вероятностите фотоните да ударят възбудените и невъзбудените частици ще станат еднакви. Ако осветяването на средата спре, след известно време средата ще се върне в първоначалното състояние, съответстващо на разпределението на Болцман (N 1 > N 2). Нека направим предварителен извод:
При осветяване на околната среда с монохроматична светлина (31.1) невъзможно за постигане такова състояние на околната среда, при което степента на възбуда надвишава 50%. Все пак нека разгледаме въпроса за преминаването на светлината през среда, в която състоянието N 2 > N 1 е постигнато по някакъв начин. Това състояние се нарича състояние с обратна популация(от лат. инверсия- обръщане).
Инверсия на населението- състояние на околната среда, при което броят на частиците на едно от горните нива е по-голям, отколкото на долното ниво.
В среда с обърната популация вероятността фотон да удари възбудена частица е по-голяма от тази на невъзбудена. Следователно процесът на удвояване доминира над процеса на усвояване и има печалба светлина (фиг. 31.2).
Когато светлината преминава през инвертирана среда, степента на възбуждане ще намалее. Когато достигне 50%
Ориз. 31.2.Усилване на светлината, преминаваща през среда с обърната населеност (N 2 > N 1)
(N 1 = N 2), между абсорбцияИ удвояванеще се установи равновесие и ефектът на усилване на светлината ще изчезне. Ако осветяването на средата спре, след известно време средата ще се върне в състояние, съответстващо на разпределението на Болцман (N 1 > N 2).
Ако цялата тази енергия се освободи в радиационни преходи, тогава ще получим светлинен импулс с огромна мощност. Вярно, че все още няма необходимата кохерентност и насоченост, но ще бъде налице висока степенмонохроматичен (hv = E 2 - E 1). Това все още не е лазер, но вече е нещо близко.
31.2. Създаване на инверсия на населението. Методи за изпомпване
Така че възможно ли е да се постигне инверсия на населението? Оказва се, че можете, ако използвате триенергийни нива със следната конфигурация (фиг. 31.3).
Нека околната среда бъде осветена с мощна светкавица. Част от емисионния спектър ще бъде погълната при прехода от основното ниво E 1 към широкото ниво E 3 . Нека ви го напомним широке енергийно ниво с кратко време за релаксация. Следователно по-голямата част от частиците, които влизат в нивото на възбуждане E 3, нерадиационно се прехвърлят към тясното метастабилно ниво E 2, където се натрупват. Поради ограничеността на това ниво, само малка част от светкавичните фотони
Ориз. 31.3.Създаване на инверсия на населението на метастабилно ниво
способни да предизвикат принудителен преход E 2 → E 1 . Това осигурява условията за създаване на обратна популация.
Процесът на създаване на инверсия на населението се нарича изпомпва.Съвременните лазери използват различни видове изпомпване.
Оптичното изпомпване на прозрачна активна среда използва светлинни импулси от външен източник.
Електроразрядното изпомпване на газообразни активни среди използва електрически разряд.
Инжекционното изпомпване на полупроводникови активни среди използва електрически ток.
Химическото изпомпване на активна среда от смес от газове използва енергия химическа реакциямежду компонентите на сместа.
31.3. Принципът на работа на лазера. Видове лазери
Функционалната схема на лазера е показана на фиг. 31.4. Работната течност (активна среда) е дълъг тесен цилиндър, чиито краища са покрити от две огледала. Едно от огледалата (1) е полупрозрачно. Такава система се нарича оптичен резонатор.
Помпената система прехвърля частици от основното ниво E 1 до нивото на абсорбция E 3 , откъдето те се прехвърлят без радиация към метастабилното ниво E 2 , създавайки неговата инверсия на населението. След това започват спонтанни радиационни преходи E 2 → E 1 с излъчване на монохроматични фотони:
Ориз. 31.4.Схематично лазерно устройство
Спонтанните емисионни фотони, излъчени под ъгъл спрямо оста на кухината, излизат през нея странична повърхности не участват в процеса на генериране. Потокът им бързо пресъхва.
Фотоните, които след спонтанно излъчване се движат по оста на резонатора, многократно преминават през работната течност, отразявайки се от огледалата. В същото време те взаимодействат с възбудени частици, инициирайки стимулирано излъчване. Благодарение на това се получава "лавинно" нарастване на индуцирани фотони, движещи се в същата посока. Многократно усиленият поток от фотони излиза през полупрозрачно огледало, създавайки мощен лъч от почти успоредни кохерентни лъчи. Всъщност се генерира лазерно лъчение първиспонтанен фотон, който се движи по оста на резонатора. Това осигурява кохерентност на излъчването.
Така лазерът преобразува енергията на източника на помпата в енергията на монохроматична кохерентна светлина. Ефективността на такава трансформация, т.е. Ефективността зависи от вида на лазера и варира от части от процента до няколко десетки процента. Повечето лазери имат ефективност от 0,1-1%.
Видове лазери
Първият създаден лазер (1960) използва рубин като работна течност и оптична изпомпваща система. Рубинът е кристален алуминиев оксид A1 2 O 3, съдържащ около 0,05% хромни атоми (именно хромът придава на рубина розовия му цвят). Хромните атоми, вградени в кристалната решетка, са активната среда
с конфигурацията на енергийните нива, показана на фиг. 31.3. Дължината на вълната на излъчването на рубинения лазер е λ = 694,3 nm. След това се появиха лазери, използващи други активни среди.
В зависимост от вида на работната течност лазерите се делят на газови, твърдотелни, течни, полупроводникови. В твърдотелните лазери активният елемент обикновено е направен под формата на цилиндър, чиято дължина е много по-голяма от диаметъра му. Газ и течна активна среда се поставят в цилиндрична кювета.
В зависимост от метода на изпомпване може да се получи непрекъснато и импулсно генериране на лазерно лъчение. При непрекъсната помпена система инверсията на населението се поддържа за дълго време поради външен източник на енергия. Например непрекъснато възбуждане от електрически разряд в газова среда. При импулсна помпена система инверсията на населението се създава в импулсен режим. Честота на повторение на импулса от 10 -3
Hz до 10 3 Hz.
31.4. Характеристики на лазерното лъчение
Лазерното лъчение по своите свойства се различава значително от излъчването на конвенционалните светлинни източници. Нека отбележим неговите характерни черти.
1. Съгласуваност.Радиацията е силно кохерентникоето се дължи на свойствата на стимулираното излъчване. В този случай има не само времева, но и пространствена кохерентност: фазовата разлика в две точки на равнината, перпендикулярна на посоката на разпространение, остава постоянна (фиг. 31.5, а).
2. Колимация.Лазерното лъчение е колимиранитези. всички лъчи в лъча са почти успоредни един на друг (фиг. 31.5, b). На по-големи разстояния лазерният лъч само леко увеличава диаметъра си. Тъй като ъгълът на отклонение φ е малък, тогава интензитетът на лазерния лъч намалява леко с разстоянието. Това позволява сигналите да се предават на големи разстояния с малко затихване на техния интензитет.
3. Едноцветен.Влиза лазерно лъчение силно едноцветен,тези. съдържа вълни с почти същата честота (ширината на спектралната линия е Δλ ≈0,01 nm). На
Фигура 31.5c показва схематично сравнение на широчината на линията на лазерен лъч и лъч от обикновена светлина.
Ориз. 31.5.Кохерентност (а), колимация (б), монохроматичност (в) на лазерното лъчение
Преди появата на лазерите лъчение с известна степен на монохроматичност можеше да се получи с помощта на устройства - монохроматори, които разграничават тесни спектрални интервали (тесни ленти с дължина на вълната) от непрекъснат спектър, но мощността на светлината в такива ленти е ниска.
4. Голяма мощ.С помощта на лазер е възможно да се осигури много висока монохроматична мощност на излъчване - до 10 5 W в непрекъснат режим. Мощността на импулсните лазери е с няколко порядъка по-висока. Така неодимовият лазер генерира импулс с енергия E = 75 J, чиято продължителност е t = 3x10 -12 s. Мощността в импулса е равна на P = E/t = 2,5x10 13 W (за сравнение: мощността на водноелектрическата централа е P ~ 10 9 W).
5. Висока интензивност.В импулсните лазери интензитетът на лазерното лъчение е много висок и може да достигне I = 10 14 -10 16 W/cm 2 (срв. интензитета на слънчевата светлина в близост до земната повърхност I = 0,1 W/cm 2).
6. Висока яркост.За лазери, работещи във видимия диапазон, яркостлазерното лъчение (интензитет на светлината на единица повърхност) е много високо. Дори най-слабите лазери имат яркост от 10 15 cd/m 2 (за сравнение: яркостта на Слънцето е L ~ 10 9 cd/m 2).
7. налягане.Когато лазерен лъч попадне върху повърхността на тялото, той създава налягане(Д). При пълно поглъщане на лазерното лъчение, падащо перпендикулярно на повърхността, се създава налягане D = I/c, където I е интензитетът на излъчване, c е скоростта на светлината във вакуум. При пълно отражение налягането е два пъти по-високо. За интензитет I = 10 14 W/cm 2 = 10 18 W/m 2 ; D = 3,3x10 9 Pa = 33 000 atm.
8. Поляризация.Лазерната светлина е напълно поляризиран.
31.5. Характеристики на лазерното лъчение, използвано в медицината
Дължина на вълната на радиация
Дължините на вълната на излъчване (λ) на медицинските лазери са в диапазона 0,2 -10 µm, т.е. от ултравиолетово до далечно инфрачервено.
Радиационна мощност
Мощността на излъчване (P) на медицинските лазери варира в широки граници, определени от целите на приложение. За лазери с непрекъснато изпомпване, P = 0,01-100 W. Импулсните лазери се характеризират с мощност на импулса P и продължителност на импулса τ и
За хирургически лазери P и = 10 3 -10 8 W, а продължителността на импулса t и = 10 -9 -10 -3 s.
Енергия в радиационен импулс
Енергията на един импулс на лазерно лъчение (E и) се определя от съотношението E и = P и -t и, където t и е продължителността на импулса на излъчване (обикновено t и = 10 -9 -10 -3 s) . За хирургически лазери E и = 0,1-10 J.
Честота на повторение на импулса
Тази характеристика (f) на импулсните лазери показва броя на радиационните импулси, генерирани от лазера за 1 s. За терапевтични лазери f = 10-3000 Hz, за хирургични лазери f = 1-100 Hz.
Средна мощност на излъчване
Тази характеристика (P av) на импулсно-периодичните лазери показва колко енергия лазерът излъчва за 1 s и се определя от следната връзка:
Интензитет (плътност на мощността)
Тази характеристика (I) се определя като съотношението на мощността на лазерното лъчение към площта на напречното сечение на лъча. За непрекъснати лазери I = P/S. При импулсните лазери има интензитет на пулса I и = P и /S и среден интензитет I av = P av /S.
Интензитетът на хирургическите лазери и налягането, създадено от тяхното излъчване, имат следните стойности:
за непрекъснати лазери I ~ 10 3 W/cm 2, D = 0.033 Pa;
за импулсни лазери I и ~ 10 5 -10 11 W/cm 2, D = 3,3 - 3,3x10 6 Pa.
Плътност на импулсната енергия
Това количество (W) характеризира енергията на единица площ от облъчената повърхност на импулс и се определя от съотношението W = E и /S, където S (cm 2) е площта на светлинното петно (т.е. напречното сечение на лазерния лъч) върху повърхностните биологични тъкани. За лазери, използвани в хирургията, W ≈ 100 J/cm2.
Параметърът W може да се разглежда като доза на облъчване D за 1 импулс.
31.6. Промени в свойствата на тъканта и нейната температура под въздействието на непрекъснато мощно лазерно лъчение
Промени в температурата и свойствата на тъканта
под въздействието на непрекъснато лазерно лъчение
Поглъщането на мощно лазерно лъчение от биологична тъкан е съпроводено с отделяне на топлина. За изчисляване на отделената топлина се използва специална стойност - обемна топлинна плътност(q).
Освобождаването на топлина е придружено от повишаване на температурата и в тъканите протичат следните процеси:
при 40-60°C настъпва активиране на ензима, образуване на оток, промени и в зависимост от времето на действие клетъчна смърт, денатурация на протеини, начало на коагулация и некроза;
при 60-80°C - денатурация на колаген, мембранни дефекти; при 100°C - дехидратация, изпаряване на тъканната вода; над 150°C - овъгляване;
над 300°C - изпаряване на тъканта, образуване на газ. Динамиката на тези процеси е показана на фиг. 31.6.
Ориз. 31.6.Динамика на промените в тъканната температура под въздействието на непрекъснато лазерно лъчение
1 фаза.Първо, температурата на тъканите се повишава от 37 до 100 °C. В този температурен диапазон термодинамичните свойства на тъканта остават практически непроменени, а температурата нараства линейно с времето (α = const и I = const).
2 фаза.При температура от 100 °C започва изпаряването на тъканната вода, като до края на този процес температурата остава постоянна.
3 фаза.След като водата се изпари, температурата започва да се повишава отново, но по-бавно, отколкото в секция 1, тъй като дехидратираната тъкан абсорбира енергия по-малко от нормалното.
4 фаза.При достигане на температура T ≈ 150 °C започва процесът на овъгляване и съответно „почерняване” на биологичната тъкан. В този случай коефициентът на поглъщане α се увеличава. Следователно се наблюдава нелинейно повишаване на температурата, ускоряващо се с времето.
5 фаза.При достигане на температура T ≈ 300 °C започва процесът на изпаряване на дехидратираната овъглена биологична тъкан и повишаването на температурата отново спира. Именно в този момент лазерният лъч разрязва (отстранява) тъканта, т.е. се превръща в скалпел.
Степента на повишаване на температурата зависи от дълбочината на тъканта (фиг. 31.7).
Ориз. 31.7.Процеси, протичащи в облъчените тъкани на различна дълбочина: А- в повърхностния слой тъканта се нагрява до няколкостотин градуса и се изпарява; b- мощността на излъчване, отслабена от горния слой, не е достатъчна, за да изпари тъканта. Настъпва коагулация на тъканите (понякога заедно с овъгляване - черна плътна линия); V- нагряването на тъканите възниква поради пренос на топлина от зоната б)
Дължината на отделните зони се определя както от характеристиките на лазерното лъчение, така и от свойствата на самата тъкан (предимно от коефициентите на абсорбция и топлопроводимост).
Въздействието на мощен фокусиран лъч лазерно лъчение също е придружено от външния вид ударни вълни, което може да причини механично увреждане на съседни тъкани.
Аблация на тъкан под въздействието на мощно импулсно лазерно лъчение
Когато тъканта е изложена на кратки импулси лазерно лъчение с висока енергийна плътност, се реализира друг механизъм на дисекция и отстраняване на биологична тъкан. В този случай настъпва много бързо нагряване на тъканната течност до температура Т > Т кипене. В този случай тъканната течност се намира в метастабилно прегрято състояние. След това настъпва “експлозивно” кипене на тъканната течност, което е съпроводено с отстраняване на тъканта без овъгляване. Това явление се нарича аблация.Аблацията е придружена от генериране на механични ударни вълни, които могат да причинят механично увреждане на тъканите в близост до зоната на лазерно облъчване. Този факт трябва да се вземе предвид при избора на параметрите на импулсното лазерно лъчение, например при шлифоване на кожата, пробиване на зъби или лазерна корекция на зрителната острота.
31.7. Използване на лазерно лъчение в медицината
Процесите, характеризиращи взаимодействието на лазерното лъчение (ЛР) с биологични обекти, могат да бъдат разделени на 3 групи:
несмущаващо влияние(без забележим ефект върху биологичния обект);
фотохимично действие(частица, възбудена от лазер, или сама участва в съответните химични реакции, или прехвърля своето възбуждане на друга частица, участваща в химична реакция);
фотодеструкция(поради отделяне на топлина или ударни вълни).
Лазерна диагностика
Лазерната диагностика е несмущаващо въздействие върху биологичен обект с помощта съгласуваностлазерно лъчение. Нека изброим основните диагностични методи.
Интерферометрия.Когато лазерното лъчение се отразява от грапава повърхност, възникват вторични вълни, които взаимодействат една с друга. В резултат на това се формира картина от тъмни и светли петна (спекъли), чието разположение дава информация за повърхността на биологичния обект (спекъл интерферометричен метод).
Холография.С помощта на лазерно лъчение се получава триизмерно изображение на обект. В медицината този метод позволява да се получат триизмерни изображения на вътрешните кухини на стомаха, очите и др.
Разсейване на светлината.Когато силно насочен лазерен лъч преминава през прозрачен обект, светлината се разпръсква. Регистрирането на ъгловата зависимост на интензитета на разсеяната светлина (метод на нефелометрия) позволява да се определи размерът на частиците на средата (от 0,02 до 300 μm) и степента на тяхната деформация.
При разсейване поляризацията на светлината може да се промени, което се използва и в диагностиката (метод на поляризационна нефелометрия).
Доплер ефект.Този метод се основава на измерване на доплеровото изместване на честотата на LR, което се получава, когато светлината се отразява дори от бавно движещи се частици (аненометричен метод). По този начин се измерва скоростта на кръвотока в съдовете, подвижността на бактериите и др.
Квазиеластично разсейване.При такова разсейване се получава лека промяна в дължината на вълната на сондиращия LR. Причината за това е промяна в свойствата на разсейване (конфигурация, конформация на частиците) по време на процеса на измерване. Временните промени в параметрите на повърхността на разсейване се проявяват в промяна на спектъра на разсейване в сравнение със спектъра на захранващото лъчение (спектърът на разсейване или се разширява, или в него се появяват допълнителни максимуми). Този метод ви позволява да получите информация за променящите се характеристики на разсейвателите: коефициент на дифузия, скорост на насочен транспорт, размер. Ето как се диагностицират протеиновите макромолекули.
Лазерна масспектроскопия.Този метод се използва за изследване химичен съставобект. Мощни лъчи лазерно лъчение изпаряват материята от повърхността на биологичен обект. Парите се подлагат на масспектрален анализ, резултатите от който определят състава на веществото.
Лазерен кръвен тест.Лазерен лъч, преминал през тесен кварцов капиляр, през който се изпомпва специално обработена кръв, кара клетките му да флуоресцират. След това флуоресцентната светлина се открива от чувствителен сензор. Това сияние е специфично за всеки тип клетка, преминаваща поотделно през напречното сечение на лазерния лъч. Изчислява се общият брой клетки в даден обем кръв. Определят се точни количествени показатели за всеки тип клетка.
Метод на фотодеструкция.Използва се за изследване на повърхността съставобект. Мощните LR лъчи позволяват да се вземат микропроби от повърхността на биологични обекти чрез изпаряване на веществото и последващ масов спектрален анализ на тези пари.
Използване на лазерно лъчение в терапията
В терапията се използват лазери с ниска интензивност (интензивност 0,1-10 W/cm2). Радиацията с ниска интензивност не предизвиква забележим разрушителен ефект върху тъканта директно по време на облъчването. Във видимата и ултравиолетовата област на спектъра ефектите на облъчване се причиняват от фотохимични реакции и не се различават от ефектите, причинени от монохроматична светлина, получена от конвенционални некохерентни източници. В тези случаи лазерите са просто удобни монохроматични източници на светлина, които осигуряват
Ориз. 31.8.Схема за използване на лазерен източник за интраваскуларно облъчване на кръв
осигуряване на точна локализация и дозировка на експозицията. Като пример на фиг. Фигура 31.8 показва диаграма на използването на източник на лазерно лъчение за вътресъдово облъчване на кръв при пациенти със сърдечна недостатъчност.
Най-често срещаните методи за лазерна терапия са изброени по-долу.
Терапия с червена светлина. He-Ne лазерно лъчение с дължина на вълната 632,8 nm се използва за противовъзпалителни цели за лечение на рани, язви и коронарна болест на сърцето. Терапевтичният ефект се свързва с влиянието на светлината с тази дължина на вълната върху пролиферативната активност на клетката. Светлината действа като регулатор на клетъчния метаболизъм.
Терапия със синя светлина.Лазерно лъчение с дължина на вълната в синята област на видимата светлина се използва например за лечение на жълтеница при новородени. Това заболяване е следствие от рязко повишаване на концентрацията на билирубин в организма, който има максимална абсорбция в синята област. Ако децата се облъчват с лазерно лъчение от този диапазон, билирубинът се разпада, образувайки водоразтворими продукти.
Лазерна физиотерапия -използването на лазерно лъчение в комбинация с различни методи на електрофизиотерапия. Някои лазери имат магнитни приставки за комбинирано действие на лазерно лъчение и магнитно поле- магнитна лазерна терапия. Те включват магнитно-инфрачервен лазерен терапевтичен апарат Milta.
Ефективността на лазерната терапия се увеличава, когато се комбинира с лекарствени вещества, предварително нанесени върху облъчената област (лазерфореза).
Фотодинамична терапия на тумори.Фотодинамичната терапия (PDT) се използва за отстраняване на тумори, които са достъпни за светлина. PDT се основава на използването на фотосенсибилизатори, локализирани в тумори, които повишават чувствителността на тъканите по време на тяхното
последващо облъчване с видима светлина. Унищожаването на тумори по време на PDT се основава на три ефекта: 1) директно фотохимично унищожаване на туморни клетки; 2) увреждане на кръвоносните съдове на тумора, което води до исхемия и смърт на тумора; 3) появата на възпалителна реакция, която мобилизира антитуморната имунна защита на телесните тъкани.
За облъчване на тумори, съдържащи фотосенсибилизатори, се използва лазерно лъчение с дължина на вълната 600-850 nm. В тази област на спектъра дълбочината на проникване на светлината в биологичните тъкани е максимална.
Фотодинамичната терапия се използва при лечение на тумори на кожата и вътрешните органи: бели дробове, хранопровод (лазерното лъчение се доставя на вътрешните органи с помощта на световоди).
Използване на лазерно лъчение в хирургията
В хирургията високоинтензивните лазери се използват за рязане на тъкани, отстраняване на патологични зони, спиране на кървенето и заваряване на биологични тъкани. Чрез правилния избор на дължината на вълната на лъчението, неговия интензитет и продължителност на облъчване могат да се получат различни хирургични ефекти. По този начин за рязане на биологични тъкани се използва фокусиран лъч на непрекъснат CO 2 лазер с дължина на вълната λ = 10,6 μm и мощност 2x10 3 W/cm 2.
Използването на лазерен лъч в хирургията осигурява селективна и контролирана експозиция. Лазерната хирургия има редица предимства:
Безконтактен, осигуряващ абсолютна стерилност;
Селективност, която позволява избор на дължина на вълната на радиация за унищожаване на патологични тъкани в дози, без да се засягат околните здрави тъкани;
Безкръвност (поради коагулация на протеини);
Възможност за микрохирургични интервенции поради високата степен на фокусиране на лъча.
Нека посочим някои области на хирургично приложение на лазерите.
Лазерно заваряване на тъкани.Свързването на дисектираните тъкани е необходима стъпка в много операции. Фигура 31.9 показва как заваряването на един от стволовете на голям нерв се извършва в контактен режим с помощта на спойка, която
Ориз. 31.9.Заваряване на нерв с помощта на лазерен лъч
капки от пипета се нанасят върху лазерното място.
Унищожаване на пигментирани зони.Импулсните лазери се използват за унищожаване на пигментирани зони. Този метод (фототермолиза)използва се за лечение на ангиоми, татуировки, склеротични плаки в кръвоносните съдове и др.
Лазерна ендоскопия.Въвеждането на ендоскопията революционизира хирургичната медицина. За да се избегнат големи отворени операции, лазерното лъчение се доставя до мястото на лечение с помощта на фиброоптични световоди, които позволяват лазерното лъчение да се достави до биологичните тъкани на вътрешните кухи органи. Това значително намалява риска от инфекция и следоперативни усложнения.
Лазерно разбиване.Късоимпулсните лазери в комбинация със световоди се използват за премахване на плака в кръвоносните съдове, камъни в жлъчката и бъбреците.
Лазери в офталмологията.Използването на лазери в офталмологията дава възможност за извършване на безкръвни хирургични интервенции, без да се нарушава целостта на очната ябълка. Това са операции на стъкловидното тяло; заваряване на отлепената ретина; лечение на глаукома чрез „пробиване” на отвори (диаметър 50÷100 µm) с лазерен лъч за изтичане на вътреочна течност. За корекция на зрението се използва аблация слой по слой на тъканта на роговицата.
31.8. Основни понятия и формули
Край на масата
31.9. Задачи
1. В молекулата на фенилаланин енергийната разлика в основното и възбуденото състояние е ΔE = 0,1 eV. Намерете връзката между популациите на тези нива при T = 300 K.
Отговор: n = 3,5*10 18.
Свойствата на лазерното лъчение позволяват използването му в различни области на човешкия живот. В медицината и козметологията лазерите се използват за лечение на голям брой заболявания и естетични дефекти.
С помощта на лазерен скалпел лекарят създава безкръвни разрези, което се осигурява чрез незабавно запояване на капиляри и кръвоносни съдове. Освен това, използвайки такива инструменти, специалистът има възможност да види цялата работна зона. Лазерният лъч разрязва кожата дистанционно, без директен контакт с кръвоносните съдове и органи.
В този случай се постига стерилност. Високата лазерна концентрация дава възможност за извършване на хирургични интервенции с минимална травма. Пациентите се възстановяват много по-бързо след такива операции, тоест много по-бързо се възстановява тяхната работоспособност. В допълнение, манипулациите с лазерен скалпел не причиняват дискомфорт след операцията.
Активното технологично развитие значително разшири възможностите за използване на лазерно лъчение. Учените са открили положителен ефект върху състоянието на кожата. Поради тази причина днес лазерите често се използват в дерматологията и козметологията.
Реакцията и степента на поглъщане на лъчите от кожата зависи от нейния тип. Лазерните устройства ви позволяват да регулирате дължината на косата за всяка отделна ситуация. Приложение:
Една от първите индустрии, в които лазерите започнаха да се използват активно, беше офталмологията. Очната микрохирургия разграничава следните области, в които се използва този вид облъчване:
Освен всичко друго, лазерът се използва и при онкологични патологии на кожата. Показва много добри резултати при елиминиране на меланобластома. В някои случаи лазерната технология се използва за лечение на стомашно-чревен рак в ранен стадий. Но лазерът не е ефективен при наличие на метастази и дълбока локализация на злокачествения тумор.
Опасност за тялото
Отрицателното въздействие на лазерното лъчение върху човешкото тяло е отдавна доказано. Облъчването може да бъде отразено, дифузно и директно. Вредният ефект се дължи на термичните и светлинните свойства на лазера. Интензитетът на лезията се определя от нивото на тъканна абсорбция, дължината на вълната и целевата област.
Очните ябълки могат да пострадат повече от други части на тялото от лазера. Роговицата е изключително чувствителна, така че лесно се изгаря. Последствията включват рязко намаляване на зрителната функция или абсолютна слепота. Източниците на радиация обикновено са инфрачервени лазерни излъчватели. Ако лещата, роговицата, ретината или ирисът са повредени от лазерен лъч, могат да се наблюдават следните симптоми:
- спазми и болка в очната ябълка;
- помътняване на очната леща;
- кръвоизливи и подуване на клепачите.
Човешката кожа също е уязвима. В точката на контакт с лазерния лъч температурата се повишава. Интерстициалните и вътреклетъчните течности започват бързо да кипят и да се изпаряват. Появява се зачервяване на кожата. След известно време върху изгореното място може да се появят мъртви зони. При мощна експозиция кожата се овъглява почти моментално. Най-важният признак на лазерно изгаряне е строгият контур на лезията, а мехурчетата се образуват не под епидермиса, а в него.
Инфрачервеният лазер може да повлияе не само на кожата, но и на вътрешните органи, тъй като прониква в тъканите. Дълбокото изгаряне се характеризира с последователност от увредена и здрава тъкан. Първоначално, след вредното въздействие, човек не изпитва дискомфорт или болка. Най-уязвимите вътрешен органсчитан за черния дроб.
В допълнение, въздействието на лазера върху човешкото тяло причинява нарушения на сърдечно-съдовата система и централната нервна система (съответно сърдечно-съдовата и централната нервна система). Жертвата може да изпита обилно изпотяване, бавен пулс, скокове на налягането и чувство на раздразнителност.
Защитни и предпазни мерки
Рисковата група включва хора, чиято работа е свързана с използването на квантови генератори. Санитарните стандарти разделят опасността от лазерно лъчение на четири класа. Всички класове, с изключение на първия, могат да представляват опасност за човешкото тяло. Опциите за техническа защита включват:
- компетентно подреждане на промишлени помещения и правилен избор на вътрешна облицовка (лазерът не трябва да се отразява от повърхности);
- рационално инсталиране на емитерни устройства;
- ограждане на зоната, която е изложена на облъчване;
- спазване на изискванията за експлоатация и поддръжка на лазерни системи.
Останалите предпазни мерки са индивидуални. Това включва използването на защитни очила, защитно облекло, екрани, корпуси, призми и лещи.
Домашното използване на лазери също може да представлява опасност за човешкото тяло. Неспазването на инструкциите може да доведе до много тъжни последици. Защитата в този случай включва следните препоръки:
Лазерът може да има механичен, фотохимичен, енергиен или топлинен ефект. Това зависи от вида на използвания излъчвател. Директното лазерно лъчение се счита за най-опасното, тъй като има максимална интензивност. Когато мислите дали лазерът е вреден за здравето, трябва да запомните, че нерационалното използване на домашни лазерни устройства, фенерчета или светлинни сигнали може да причини вреда не само на собственика, но и на другите.
