Гигиеническая оценка электромагнитных полей радиочастот. Лазерное излучение

Размещено на http://www.allbest.ru/

Тема: «Гигиеническая оценка электромагнитных полей радиочастот. Лазерное излучение».

Цель занятия: ознакомить студентов с методами измерения и гигиенической оценки условий труда при действии ЭМП радиочастот, лазерного излучения. Лечебно-профилактическими мероприятиями. Коллективными и индивидуальными средства защиты.

Студент должен знать:

1. Основные источники электромагнитных излучений. Импульсные и непрерывные ЭМП.

2. Методы измерений и гигиенической оценки условий труда при ЭМП различной частоты. Единицы измерения.

3. Биологическое действие ЭМП радиочастот. Особенности действия СВЧ излучений. Клинические проявления воздействия ЭМП на орган зрения.

4. Лечебно-профилактические мероприятия. Коллективные и индивидуальные средства защиты.

5. Принципы работы лазеров.

6. Биологическое воздействие лазерного излучения.

7. Особенности воздействия на кожу и глаза, как на критические органы.

8. Санитарное законодательство при работе с лазерными установками.

Студент должен уметь:

1. Измерять уровни ЭМП (правильно определить точки замеров).

2. Проводить оценку эффективности ЭМП радиочастот.

3. Измерять параметры лазерного излучения.

4. Оформить протоколы замеров параметров ЭМП радиочастот и лазерного излучения. Давать гигиеническое заключение с использованием нормативных документов.

Содержание

1. Электромагнитные поля радиочастот

1.1 Физическая природа электрических и магнитных полей

1.2 Международная классификация электромагнитных волн по частотам

1.3 Зоны распространения электромагнитного поля вокруг источника

1.4 Области использования электромагнитных полей радиочастот

1.5 Биологическое действие ЭМП радиочастот

1.6 Действие ЭМП радиочастот на ЦНС

1.7 Действие ЭМП радиочастот на эндокринную систему

1.8 Действие ЭМП радиочастот на систему крови и иммунологические реакции

1.9 Действие ЭМП радиочастот на глаза

1.10 Клинические проявления воздействия ЭМП радиочастот

1.11 Гигиеническое нормирование

1.12 Методы исследования ЭМП

1.13 Общие требования к проведению контроля ЭМП в производственных условиях

1.14 Методы измерения ЭМП

1.15 Защитные мероприятия при работе с источниками ЭМП

2. Лазерное излучение

2.1 Действие лазера

2.2 Применение лазерного излучения

2.3 Биологическое действие лазерного излучения

2.4 Нормирование лазерного излучения

2.5 Методы защиты от действия лазерного излучения

3. Тестовый контроль

4. Эталон ответов

Литература

Контрольные вопросы

1. 1.Использование электромагнитных полей (ЭМП) в народном хозяйстве.

2. Основные источники излучений. Импульсные и непрерывные ЭМП.

3. Классификация ЭМП.

4. Методы измерений и гигиенической оценки условий труда при ЭМП различной частоты. Единицы измерения.

5. Биологическое действие ЭМП радиочастот. Особенности действия СВЧ излучений. Клинические проявления воздействия ЭМП на орган зрения.

6. Комбинированное действие ЭМП радиочастот и других физических факторов (рентгеновского, инфракрасного излучения, высокой температуры и т.д.)

7. Лечебно-профилактические мероприятия. Коллективные и индивидуальные средства защиты.

8. Применение лазерного излучения в народном хозяйстве.

9. Принципы работы лазеров.

10. Сопутствующие неблагоприятные факторы при работе лазеров.

11. Биологическое воздействие лазерного излучения.

12. Особенности воздействия на кожу и глаза, как на критические органы.

13. Санитарное законодательство при работе с лазерными установками.

14. Коллективные и индивидуальные средства защиты.

1. Электромагнитные поля радиочастот

Наряду с широким применением в радиосвязи и радиовещании, радиолокации и радиоастрономии, телевидении и медицине ЭМП используются для различных технологических процессов: индукционного нагрева, термообработки металлов и древесины, сварки пластмасс, создания низкотемпературной плазмы и др.

Электромагнитные поля радиочастотной части спектра подразделяются по длине волны на ряд диапазонов.

1.1 Физическая природа электрических и магнитных полей

Электрические и магнитные поля представляют собой особую форму существования материи.

Электрическое поле есть разновидность материи, посредством которой осуществляется силовое воздействие на электрические заряды, находящиеся в этом поле. Основной характеристикой электрического поля является напряженность Е, единицей измерения которой является В/м (вольт на метр). Различают переменное и постоянное электрические поля. Постоянным электрическим полем (электростатическим полем) называется электрическое поле неподвижных электрических зарядов.

Магнитным полем называют вид материи, посредством которой осуществляется силовое воздействие на движущиеся электрические заряды (электрический ток), помещенные в поле, и другие тела, обладающие магнитным моментом. Классический опыт со вращением рамки с током, помещенной в магнитное поле, демонстрирует его наличие. Одной из характеристик магнитного поля является напряженность Н, равная отношению величины магнитной индукции к магнитной проницаемости среды: В/ц, где ц=4л-10"⁷ Гн (Генри). Единицей измерения напряженности магнитного поля является А/м. Понятие напряженности магнитного поля является вспомогательным, вытекает из основного понятия магнитной индукции и используется для того, чтобы получить величину, характеризующую магнитное поле независимо от магнитных свойств конкретной среды (каждая среда имеет свои магнитные свойства, характеризующиеся определенным значением магнитной проницаемости). Основным же понятием, характеризующим силовые свойства магнитного поля, является магнитная индукция В, единицей измерения которой является Тесла (Тл). Постоянное магнитное поле создается постоянным электрическим током или намагниченным телом, переменное магнитное поле создается переменным электрическим током.

Электростатическое и постоянное магнитное поля могут существовать отдельно. Переменные электрические и магнитные поля не существуют обособленно, независимо друг от друга. Изменение в пространстве электрического поля вызывает появление в нем магнитного поля (закон электромагнитной индукции) и наоборот.

Электромагнитными колебаниями называют периодические взаимосвязанные изменения зарядов, токов, напряженностей электрического и магнитного полей. Распространение электромагнитных колебаний в пространстве происходит в виде электромагнитных волн.

1.2 Международная классификация электромагнитных волн по частотам

Наименование частотного диапазона	Границы диапазона	Наименование волнового диапазона	Границы диапазона
Крайние низкие, КНЧ	3 - 30 Гц	Декамегаметровые	100 - 10 Мм
Сверхнизкие, СНЧ	30 - 300 Гц	Мегаметровые	10 - 1 Мм
Инфранизкие, ИНЧ	0,3 - 3 кГц	Гектокилометровые	1000 - 100 км
Очень низкие, ОНЧ	3 - 30 кГц	Мириаметровые	100 - 10 км
Низкие частоты, НЧ	30 - 300 кГц	Километровые	10 - 1 км
Средние, СЧ	0,3 - 3 МГц	Гектометровые	1 - 0,1 км
Высокие частоты, ВЧ	3 - 30 МГц	Декаметровые	100 - 10 м
Очень высокие, ОВЧ	30 - 300 МГц	Метровые	10 - 1 м
Ультравысокие,УВЧ	0,3 - 3 ГГц	Дециметровые	1 - 0,1 м
Сверхвысокие, СВЧ	3 - 30 ГГц	Сантиметровые	10 - 1 см
Крайне высокие, КВЧ	30 - 300 ГГц	Миллиметровые	10 - 1 мм
Гипервысокие, ГВЧ	300 - 3000 ГГц	Децимиллиметровые	1 - 0,1 мм

Электромагнитное поле характеризуется совокупностью переменных электрического и магнитного составляющих. Различные диапазоны радиоволн объединяет общая физическая природа, но они существенно различаются по заключенной в них энергии, характеру распространения, поглощения, отражения, а вследствие этого - по действию на среду, в том числе и на человека. Чем короче длина волны и больше частота колебаний, тем больше энергии несет в себе квант.

1.3 Зоны распространения электромагнитного поля вокруг источника

Вокруг любого источника излучения электромагнитное поле разделяют на 3 зоны: ближнюю -- зону индукции, промежуточную -- зону интерференции и дальнюю -- волновую зону.

1. Зона индукции. Электромагнитная волна еще не сформирована, нет определенной зависимости между ее электрической и магнитной составляющими, их векторы расположены под углом в 90°. Граница зоны индукции определяется по соотношению <л 2р, где л -скорость распространения электромагнитной волны, равная 3*10⁸ м/сек (скорость света). На работающего возможно воздействие только электрического, только магнитного, или обоих полей сразу. Оцениваются отдельно электрическое и магнитное поля по их напряженностям Е и Н (или В).

Работающие с источниками излучения НЧ, СЧ и в известной степени ВЧ и ОВЧ диапазонов находятся в зоне индукции. При эксплуатации генераторов СВЧ и КВЧ диапазонов работающие чаще находятся в волновой зоне.

Между электрической и магнитной составляющими электромагнитного поля индукции нет определенной зависимости, и они могут отличаться друг от друга во много раз. Напряженность электрической и магнитной составляющих в зоне индукции смещена по фазе на 90°. Когда одна из них достигает максимума, другая имеет минимум. В зоне излучения напряженности обеих составляющих поля совпадают по фазе и соблюдаются условия, когда Е = 377Н.

Поскольку в зоне индукции на работающих воздействуют различные по величине электрические и магнитные поля, интенсивности облучения работающих с низкими (НЧ), средними (СЧ), высокими (ВЧ) и очень высокими (ОВЧ) частотами оцениваются раздельно величинами направленности электрической и магнитной составляющих поля. Напряженность электрического поля измеряется в вольтах на метр (В/м), а напряженность магнитного поля -- в амперах на метр (А/м).

2. Волновая зона. В волновой зоне электромагнитная волна сформирована, напряженности электрической и магнитной составляющих имеют одинаковое направление и находятся в определенной зависимости (Е=377Н). Граница определяется по формуле >2лк. На организм работающего одновременно воздействуют электрическое и магнитное поля. Оценивается единое электромагнитное поле по его энергетической характеристике - плотности потока энергии (ППЭ) в мкВт/см² (микроватт на квадратный сантиметр). В пределах волновой зоны сформированное электромагнитное поле может существовать независимо от источника (например, сохраняется после выключения генератора).

В волновой зоне, в которой практически находятся работающие с аппаратурой, генерирующей дециметровые (УВЧ), сантиметровые (СВЧ) и миллиметровые (КВЧ) волны, интенсивность поля оценивается величиной плотности потока энергии, т. е. количеством энергии, падающей на единицу поверхности. В этом случае плотность потока энергии (ППЭ) выражается в ваттах на 1 м²(Вм/см²)или в производных единицах: милливаттах (мВт/см²) и микроваттах на см² (мкВт/см²).

Электромагнитные поля по мере удаления от источников излучения быстро затухают. Напряженность электрической составляющей поля в зоне индукции убывает обратно пропорционально расстоянию в третьей степени, а напряженность магнитной составляющей -- обратно пропорционально квадрату расстояния. В зоне излучения напряженность электромагнитного поля убывает обратно пропорционально расстоянию в первой степени.

3. Промежуточная зона интерференции.

условия труда лазер излучение

1.4 Области использования электромагнитных полей радиочастот

Электромагнитное поле (ЭМП) радиочастот характеризуется рядом свойств (способностью нагревать материалы, распространяться в пространстве и отражаться от границы раздела двух сред, взаимодействовать с веществом), благодаря которым ЭМП широко используются в различных отраслях народного хозяйства: промышленности, науке, технике, медицине. Электромагнитные волны диапазона низких, средних, высоких и очень высоких частот применяются для термообработки металлов, полупроводниковых материалов и диэлектриков (поверхностный нагрев металла, закалка и отпуск, напайка твердых сплавов на режущий инструмент, пайка, плавка металлов и полупроводников, сварка, сушка древесины и др.), в радиосвязи, радиовещании, медицине.

Для индукционного нагрева наиболее широко используются ЭМП частотой 60--74, 440 и 880 кГц. Индукционный нагрев осуществляется в основном магнитной составляющей ЭМП за счет вихревых токов, наводимых в материалах при воздействии на них ЭМП.

ЭМП диапазона ВЧ и ОВЧ часто применяются в радиосвязи, радиовещании, телевидении, медицине, для нагрева диэлектриков в высокочастотном электрическом поле (сварка полимерной пленки при изготовлении обложек для книг, папок, пакетов, игрушек, спецодежды, полимеризация клея при склейке деревянных изделий, нагрев пластмасс и пресспорошков и др.). Нагрев диэлектриков осуществляется в основном электрической составляющей ЭМП. Установки диэлектрического нагрева преимущественно работают на частотах 27, 39, 40 МГц.

Электромагнитные волны диапазона УВЧ, СВЧ и КВЧ (микроволны) используются в радиолокации, радионавигации, для радиорелейной связи, многоканальной радиосвязи, радиоастрономии, радиоспектроскопии, геодезии, дефектоскопии, физиотерапии и т. д. Иногда ЭМП УВЧ диапазона применяются для вулканизации резины, термической обработки пищевых продуктов, стерилизации, пастеризации, вторичного разогрева пищевых продуктов и т. д.

В физиотерапии ЭМП используют как мощный терапевтический фактор в комплексном лечении многих заболеваний (ВЧ-установки для диатермии и индуктотермии, специальные аппараты для УВЧ-терапии и СВЧ-аппараты для микроволновой терапии).

Источниками излучений электромагнитных волн низкой, средней, высокой и очень высокой частоты в производственное помещение являются ламповые генераторы.

В радиотехнических установках всех диапазонов частот, используемых для радиолокации, связи, радиовещания, основными источниками излучения энергии являются антенные системы. Паразитное излучение создается вследствие некачественного экранирования ВЧ-элементов в блоках передатчиков, в устройствах сложения мощностей и разделительных фильтрах, неплотности соединений волноводных трактов, отсутствия экранирования линий передачи электромагнитной энергии.

В электронной промышленности источниками электромагнитных излучений радиоволнового диапазона на участках динамических испытаний приборов могут быть испытываемые приборы, элементы волноводных трактов, измерительные генераторы.

В процессе эксплуатации СВЧ-печей могут возникать утечки энергии в результате нарушения экрана рабочей камеры.

Источниками ЭМП в физиотерапии при работе высокочастотных аппаратов являются электроды и СВЧ-излучатели.

При оценке условий труда учитываются время воздействия ЭМП, характер облучения работающих (непрерывный, прерывистый, интермиттирующий).

При осуществлении санитарного надзора за радиотехническими устройствами ведется протокол измерений уровней электромагнитных полей на рабочих местах и в случае превышения ПДУ даются рекомендации по снижению значений ЭМП. Большое значение имеет паспортизация установок. Паспорт установки должен включать в себя технические данные генератора (мощность, частотный диапазон, назначение), схему размещения в производственном помещении.

Практика показывает, что степень облучения работающих на установках индукционного и диэлектрического нагрева зависит от мощности установок и степени экранирования ВЧ-элементов, а также от расположения рабочего места относительно источника излучения.

При эксплуатации радиочастотных установок наряду с электромагнитными полями существенное гигиеническое значение могут иметь сопутствующие физические и химические факторы производственной среды (шум, высокие и низкие температуры, углеводороды и др.), обусловленные работой генераторных схем и особенностями технологических процессов, а также характер самого труда.

1.5 Биологическое действие ЭМП радиочастот

По законам физики изменения в веществе может вызвать только та часть энергии излучения, которая поглощается этим веществом, а отраженная или проходящая через него энергия действия не оказывает. Электромагнитные волны лишь частично поглощаются тканями биологического объекта, поэтому биологический эффект зависит от физических параметров ЭМП радиочастот: длины волны (частоты колебаний), интенсивности и режима излучения (непрерывный, прерывистый, импульсно-модулированный), продолжительности и характера облучения организма (постоянное, интермиттирующее), а также от площади облучаемой поверхности и анатомического строения органа или ткани. Степень поглощения энергии тканями зависит от их способности к ее отражению на границах раздела, определяемой содержанием воды в тканях и другими их особенностями. Колебания дипольных молекул воды и ионов, содержащихся в тканях, приводят к преобразованию электромагнитной энергии внешнего поля в тепловую, что сопровождается повышением температуры тела или локальным избирательным нагревом тканей, органов, клеток, особенно с плохой терморегуляцией (хрусталик, стекловидное тело, семенники и др.) Тепловой эффект зависит от интенсивности облучения. Пороговые интенсивности теплового действия ЭМП на организм животного составляют для диапазона средних частот 8000 В/м, высоких -- 2250 В/м, очень высоких -- 150 В/м, дециметровых -- 40 мВт/см², сантиметровых -- 10 мВт/см², миллиметровых -- 7 мВт/см². ЭМП ниже указанных величин не обладают термическим действием на организм, но вызывают слабовыраженные эффекты аналогичной направленности, что, согласно ряду теорий (молекулярной поляризации, ионной и концепции информационного взаимодействия ЭМП с живыми объектами), считается специфическим нетепловым действием, т. е. переходом электромагнитной энергии в объекте в какую-то форму нетепловой энергии. Так или иначе о биологическом действии ЭМП небольших интенсивностей существуют достаточно сложившиеся представления.

1.6 Действие ЭМП радиочастот на ЦНС

Действие ЭМП радиочастот на ЦНС при ППЭ более 1 мВт/см² свидетельствует о ее высокой чувствительности к ЭМИ. Однако наблюдаемые реакции отличаются большой вариабельностью и фазным характером, включая условнорефлекторные и поведенческие реакции. Они в такой степени зависят от диапазона и режимов облучения, вида животных, что говорить о наличии каких-либо специфических корреляций весьма затруднительно, особенно в отношении гигиенического значения эффектов, наблюдаемых в эксперименте, и возможности переноса представлений, полученных в опытах на животных, на человека. Последнее крайне осложняется высокоразвитой психикой человека, способной реагировать на самые разнообразные воздействия, а также и тем, что в условиях производства работающий почти никогда не подвергается изолированному воздействию ЭМП. Учитывая особенности человеческой психики при расширяющемся использовании источников ЭМП в быту (например, СВЧ-печей), переоценка возможности неблагоприятного действия ЭМП с деонтологической точки зрения столь же опасна, как и недооценка.

1.7 Действие ЭМП радиочастот на эндокринную систему

При воздействии ЭМП на животных наблюдаются многочисленные гормональные сдвиги, свидетельствующие о нарушении нервно-эндокринной регуляции по типу стресса: вовлекается гипоталамо-гипофизарно-адрено-кортикальная система, тормозится секреция гормонов роста и стимулируется выделение кортикостероидных гормонов и пролактина и т. д. В большинстве опытов изменение уровня гормонов наступает при высоких поглощенных дозах облучения (7 Дж/г) при внешней интенсивности облучения более 80 мВт/см², хотя различные колебания гормональной активности, особенно уровней 17-оксикето- и кортикостероидов, наблюдались в экспериментах и при слабых уровнях воздействия. Таким образом, нарушение гормонального равновесия при наличии СВЧ-фона на производстве следует рассматривать как противопоказание для профессиональной деятельности, связанной с нервной напряженностью труда и частыми стрессовыми ситуациями.

Для переноса на человека данных об изменениях эндокринной системы, полученных экспериментально на животных, в принципе также имеется ряд ограничений, вызванных наличием специфических качественных отличий гормональных реакций человека, обусловленных сложностью его эмоционально-психической сферы. Кроме того, ограничением служит адаптивный характер многих гормональных реакций у животных, а также отсутствие четкой количественной зависимости эффектов от плотности потока энергии (ППЭ) и дозы облучения.

1.8 Действие ЭМП радиочастот на систему крови и иммунологические реакции

Состояние системы крови и иммунологические реакции. Постоянные изменения в крови наблюдаются, как правило, при ППЭ выше 10 мВт/см², хотя и при меньших уровнях воздействия наблюдаются фазовые изменения количества лейкоцитов, эритроцитов и гемоглобина (чаще лейкоцитоз, эозинопения, повышение эритроцитов и гемоглобина).

Качественные особенности иммунологических реакций напоминают ответ на стероидные гормоны и воздействие теплового фактора. При длительном воздействии ЭМП происходит физиологическая адаптация или ослабление иммунологических реакций.

1.9 Действие ЭМП радиочастот на глаза

Поражение глаз в виде помутнения хрусталика -- катаракты является одним из наиболее характерных специфических последствий воздействия ЭМП в условиях производства. Многочисленными экспериментальными исследованиями показана зависимость поражения хрусталика от вида и интенсивности облучения. При воздействии миллиметровых волн изменения наступали немедленно, но быстро проходили, в то время как при частоте 35 ГГц они были стойкими, т. к. являлись результатом повреждения эпителия роговицы. При частоте около 400 кГц повреждений, как правило, не наблюдалось. В основе наблюдавшихся поражений лежал тепловой эффект, который, как оказалось, обладает способностью к кумуляции. Видимым макроструктурным изменениям предшествуют одновременно возникающие более тонкие биохимические и морфологические изменения, обнаруживаемые с помощью электронного микроскопа. Помимо этого, следует иметь в виду и возможность неблагоприятного воздействия ЭМП - облучения на сетчатку и другие анатомические образования зрительного анализатора.

Клинико-эпидемиологическими исследованиями людей, подвергавшихся производственному воздействию СВЧ - облучения при интенсивности его ниже 10 мВт/см², показано отсутствие каких-либо проявлений катаракты.

1.10 Клинические проявления воздействия ЭМП радиочастот

Непосредственные наблюдения на людях свидетельствуют о большом полиморфизме жалоб и отмечаемых симптомов. Воздействия ЭМП с уровнями, превышающими допустимые, могут приводить к изменениям функционального состояния центральной нервной и сердечно-сосудистой систем, нарушению обменных процессов и др. При воздействии значительных интенеивностей СВЧ могут возникать более или менее выраженные помутнения хрусталика глаза (катаракта). Нередко отмечаются изменения в составе периферической крови. Начальные изменения в организме обратимы. При хроническом воздействии ЭМП изменения в организме могут прогрессировать и приводить к выраженной патологии с астеновегетативными, ангиодистоническими и диэнцефальными проявлениями или энцефалопатии с выраженными органическими симптомами.

В результате воздействия радиочастотных излучений клинически различают 3 стадии изменений в организме: начальную, умеренно выраженную и выраженную, хотя клинические проявления у больных, как правило, не укладываются в рамки строго определенных синдромов, и на практике заболевание обозначается как «последствия хронического воздействия СВЧ- поля».

1.11 Гигиеническое нормирование ЭМП радиочастот

Интенсивность электромагнитных полей радиочастот на рабочих местах персонала, осуществляющего работы с источниками ЭМП, и требования к проведению контроля регламентируются ГОСТом 12.1.006--84 «Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля».

ЭМП радиочастот в диапазоне частот 60 кГц -- 300 МГц оцениваются напряженностью электрической и магнитной составляющих поля; в диапазоне частот 300 МГц--300 ГГц -- поверхностной плотностью потока энергии (ППЭ) излучения и создаваемой им энергетической нагрузкой (ЭН).

ЭН представляет собой суммарный поток энергии, проходящий через единицу облучаемой поверхности за время действия (Т), и выражается произведением ППЭ-Т.

Напряженность ЭМП в диапазоне частот 60 кГц--300 МГц на рабочих местах персонала в течение рабочего дня не должна превышать установленных предельно допустимых уровней (ПДУ):

по электрической составляющей, В/м:

50-- для частот от 60 кГц до 3 МГц;

20 -- для частот от 3 МГц до 30 МГц;

10 -- для частот от 30 МГц до 50 МГц;

5 -- для частот от 50 МГц до 300 МГц;

по магнитной составляющей, А/м:

5 -- для частот от 60 кГц до 1,5 МГц;

0,3 -- для частот от 30 МГц до 50 МГц.

Допускаются уровни выше указанных, но не более чем в 2 раза, в случаях, когда время воздействия ЭМП на персонал не превышает 50% продолжительности рабочего времени.

Предельно допустимые значения плотности потока энергии ЭМП в диапазоне частот 300 МГц--300 ГГц на рабочих местах персонала следует определять, исходя из допустимой энергетической нагрузки на организм с учетом времени воздействия по формуле:

ППЭ_пду=ЭН_пду/Т

где ППЭ_пду -- предельно допустимое значение плотности потока энергии, Вт/м² (мВт/см², мкВт/см²); ЭН_ПДУ -- нормативная величина энергетической нагрузки за рабочий день, равная: 2Вт*ч/м² (200 мкВ*ч/см²) для всех случаев облучения, исключая облучение от вращающихся и сканирующих антенн; 20 Вт*ч/м² (2000 мкВ*ч/см²) для случаев облучения от вращающихся и сканирующих антенн с частотой вращения или сканирования не более 1 Гц и скважностью не менее 50; Т- время пребывания в зоне облучения за рабочую смену, ч (без учета режима вращения или сканирования антенн).

Максимальное значение ППЭ_пду не должно превышать 10 Вт/м² (1000 мкВт/см²).

1.12 Методы исследования ЭМП

Методы исследования ЭМП различных частотных диапазонов начинается с ознакомления с технологическим регламентом и (или) другими документами, подтверждающими технологически необходимое время работы с источником излучения.

Измерения проводятся на постоянных рабочих местах персонала. При отсутствии постоянных рабочих мест выбирается несколько точек в пределах рабочей зоны, в которой работник проводит не менее 50% рабочего времени; измерения проводятся в местах возможного нахождения персонала в процессе работы.

В каждой точке измерения проводятся на высотах 0,5; 1,0 и 1,7 м от пола. Окончательным значением является максимальное замеренное значение в каждой точке.

Между источником излучения и приемной антенной прибора не должны находиться люди.

Измерения проводятся в каждом диапазоне частот при одновременной работе источников ЭМИ РЧ, излучающих в диапазонах частот с разными гигиеническими нормативами.

Периодичность измерений:

1) один раз в год в порядке текущего контроля;

2) при внесении изменений в условия и режимы работы источников ЭМП РЧ;

3) после ремонта источников ЭМП РЧ.

Нормативно-техническая документация на методы измерений:

1. Электромагнитные поля в производственных условиях. СанПиН 2.2.4.1191-03

2. ССБТ. Электростатические поля. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля. ГОСТ 12.1.045-84

Измерения проводятся в отсутствие работающего на уровне головы и груди не менее 3-х раз. Определяющим является наибольшее значение измеренной напряженности поля.

Периодичность измерений:

1) при приеме в эксплуатацию новых электроустановок высокого напряжения постоянного тока;

2) при вводе нового технологического процесса, сопровождающегося электризацией материалов;

3) при каждом изменении конструкции электроустановок и технологических процессов и после проведения ремонтных работ;

4) при организации нового рабочего места;

5) в порядке текущего надзора за действующими электроустановками и технологическими процессами.

1.13 Общие требования к проведению контроля электрических и магнитных полей промышленной частоты в производственных условиях

Нормативно-техническая документация на методы измерений:

Электромагнитные поля в производственных условиях. СанПиН 2.2.4.1191-03

Переменные магнитные поля промышленной частоты (50 Гц) в производственных условиях. СанПиН 2.2.4.723-98

Санитарные нормы и правила выполнения работ в условиях воз действия электрических полей промышленной частоты (50 Гц) № 5802-91

ССБТ. Электрические поля промышленной частоты. Допустимые уровни напряженности и требования к проведению контроля на рабочих местах. ГОСТ 12.1.002-84

В производственных условиях измерения магнитных полей должны проводиться на рабочих местах персонала на высоте 0,5; 1,5; 1,8 м от поверхности земли (пола). Измерения должны проводиться на уровне пола помещения при нахождении источника магнитного поля под рабочим местом. Определяющим является наибольшее зарегистрированное значение. Измерения должны проводиться при отсутствии вблизи рабочего места посторонних железосодержащих предметов. Измерения и расчет напряженности МП должны производиться при максимальном токе рабочей установки. Если при измерении отсутствует максимальный ток в установке, необходимо произвести пересчет на максимальный рабочий ток (I_max) путем умножения измеренных значений на отношение I_max/I, где I - ток в источнике при измерениях.

Измерения напряженности электрического поля должны производиться на следующих расстояниях и высотах:

1) при выполнении работ в удалённых от оборудования зонах - на расстоянии не менее 1,8 м от конструкций и оборудования и на высоте 1,8 м от поверхности земли или площадки обслуживания;

2) при выполнении работ вблизи от оборудования - на расстоянии 0,5 м от деталей, узлов и частей оборудования и на высотах 0,5; 1,0; 1,8 м от поверхности земли или площадки оборудования. Измерения и расчет напряженности электрического поля должны производиться при наибольшем рабочем напряжении электроустановки. При измерении напряженности электрического поля без наибольшего рабочего напряжения значения должны пересчитываться на это напряжение путем умножения измеренного значения на значение U_max/U, где U_max - наибольшее рабочее напряжение электроустановки. Определяющим во всех случаях является наибольшее из измеренных или рассчитанных в указанных точках значений напряженности электрического поля.

Периодичность контроля:

1) приемка в эксплуатацию новых электроустановок;

2) расширение действующих электроустановок;

3) оборудование помещений для постоянного или временного пребывания персонала, находящегося вблизи электроустановок (лаборатории, кабинеты АУЛ, мастерские, узлы связи и т.п.);

4) аттестация рабочих мест.

Общие требования к проведению контроля эмиссионных характеристик видеодисплейных терминалов.

Нормативно-техническая документация на методы измерений:

Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работ СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03.

Средства отображения информации индивидуального пользования. Методы измерений и оценки эргономических параметров и параметров безопасности. ГОСТ Р 50949-96.

Средства отображения информации индивидуального пользования. Общие эргономические требования и требования безопасности. ГОСТР 50948-2001.

Измерения должны проводиться при экране, равномерно заполненном буквой Н.

Электрическая и магнитная составляющие, а также электростатическое поле измеряются на высотах 0,5,1,0 и 1,5 м от уровня пола на расстоянии 50 см от монитора. Измерения проводятся в 3-х ортогональных осях (ручным вращением или автоматически при наличии соответствующего прибора).

Периодичность контроля:

1) при вводе ПВЭМ в эксплуатацию;

2) аттестация рабочих мест;

3) после проведения профилактических мероприятий.

1.14 Методы измерения ЭМП

ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО И МАГНИТНОГО ПОЛЕЙ С ПОМОЩЬЮ ПРИБОРА ПЗ-50В

Измеритель ПЗ-50В предназначен для измерения среднеквадратического значения напряженности электрического и магнитного полей (ЭП и МП) промышленной частоты 50 Гц.

Предел измерений:

ЭП 0,01 - 100 кВ/м;

МП 0,1 - 1800 А/м.

Установление времени рабочего режима: 3 мин.

Подготовка прибора к проведению измерений: измерить температуру, относительную влажность воздуха, атмосферное давление. Работа с прибором запрещается при значениях температуры, влажности, атмосферного давления, выходящих за пределы рабочих условий эксплуатации (рабочие условия: температура от +5 до +40°С, относительная влажность воздуха до 90%, барометрическое давление 537-800 мм.рт.ст.). Проверить наличие и внешнее состояние элементов питания.

Установить в исходное положение переключатели:

Переключатель «ВЫКЛ/КОНТ/ИЗМ» в положение ВЫКЛ.

Переключатель «x0,l/xl/xl0» - в положение xl.

Переключатель «2/20/200» - в положение 200.

Порядок работы с прибором

1.Подключить штатный кабель КЗ-50 к разъему на хвостовой части антенны-преобразователя (АП) типа ЕЗ-50 (для ЭП) или НЗ-50 (для МП).

2.Накрутить на АП пластмассовую ручку.

3.Подключить разъем на свободном конце кабеля к ответной части на индикаторе УОЗ-50.

4.Установить переключатель «ВЫКЛ/КОНТ/ИЗМ» в положение КОНТ. При этом на индикаторе УОЗ-50 появится число, соответствующее напряжению питания прибора (от минус 100,0 до плюс 100,0). При отсутствии показаний на индикаторе или если контрольное число меньше минус 100,0 следует заменить элементы питания.

5. Установить переключатель «ВЫКЛ/КОНТ7ИЗМ» положение ИЗМ.

6. Поместить антенну - преобразователь в измеряемое поле, выждать 3 минуты.

7. Измерение провести раздельно для трех осей х, у, z. При измерении по каждой из осей вращать антенну-преобразователь, добиваясь максимального показания на индикаторе и производя при этом выбор пределов измерения при помощи переключателей «хО,1/х1/х1О» и «2/20/200» так, чтобы показания измерителя находились в диапазоне от 0,05 до 0,75. Предел измерения равен произведению значений переключателей «x0,l/xl/xl0» и «2/20/200» (в кВ/м или А/м).

1. Итоговое среднеквадратическое значение вектора напряженности поля определить в соответствии с формулой: E=V(E_x)²+(E_y)²+(E_a)² или H=V(H_x)²+(H_y)²+(H,)².

2. После окончания работы с измерителем необходимо выключить питание, переведя в положение ВЫКЛ переключатель «ВЫКЛ/КОНТ/ИЗМ», отсоединить составные части прибора друг от друга и уложить в футляр.



ИЗМЕРЕНИЕ ЭМП ПРИБОРОМ В&Е-МЕТР

Измеритель параметров электрического и магнитного полей В&Е-метр предназначен для экспрессных измерений среднеквадратических значений электрической и магнитной составляющих электромагнитного поля в жилых и рабочих зонах, в том числе и от ВДТ.

Условия эксплуатации измерителя: климатические условия: температура от +5 до +40°С, влажность до 86% при 25°С.

Технические характеристики измерителя: полосы частот, в которых измеряется среднеквадратическое значение напряженности электрического тока и плотности магнитного потока:

¦ полоса 1 - от 5 Гц до 2000 Гц;

¦ полоса 2 - от 2 кГц до 400 кГц.

Диапазон среднеквадратических значений напряженности электрического поля:

в полосе 1 - от 5 В/м до 500 В/м;

в полосе 2 - от 0,5 В/м до 50 В/м.

Диапазон среднеквадратических значений плотности магнитного потока:

в полосе 1 - от 0,05 мкТл до 5 мкТл;

в полосе 2 - от 5 нТл до 500 нТл.

Питание прибора осуществляется от аккумуляторной батареи. Подготовка прибора к проведению измерений

Убедиться в рабочем состоянии аккумуляторной батареи (после включения прибора кнопкой «ВКЛ» индикаторный светодиод не светится или светится слабо). Для восстановления заряда аккумуляторной батареи прибор следует подключить к зарядному устройству, а зарядное устройство - к сети переменного тока (на срок не менее 5 часов).

Расположить прибор на расстоянии около 2 м от предполагаемых источников излучения, включить прибор и выждать 5 мин для установления рабочего режима.

Порядок работы

Переключателем «ВИД ИЗМЕРЕНИЙ» включить режим измерения электрического («Е») или магнитного («В») поля. Выждать 1-2 минуты. Взявшись за приборную ручку, разместить измеритель передней торцевой частью в точке измерения и считать показания индикатора. Результат измерения относится к точке, в которой находится геометрический центр передней торцевой панели прибора. Измерения проводятся в каждой из трех ортогональных осей х, у, г. В протоколе указывается наибольшее значение.

Выключить прибор, нажав на кнопку «ВКЛ».

Результаты измерений параметров электрического поля в диапазонах 1 и 2 выдаются в единицах В/м, результаты измерений параметров магнитного поля в диапазоне 1 выдаются в единицах мкТл (микротесла), в диапазоне 2 - в единицах нТл (нанотесла). При пересчетах следует иметь в виду, что 1 мкТл=1000 нТл.

1.15 Защитные мероприятия при работе с источниками ЭМП

Все средства и методы защиты от ЭМП могут быть разделены на 3 группы: организационные, инженерно-технические и лечебно-профилактические. Организационные мероприятия как при проектировании, так и на действующих объектах предусматривают предотвращение попадания людей в зоны с высокой напряженностью ЭМП, создание санитарно-защитных зон вокруг антенных сооружений различного назначения. Для прогнозирования уровней электромагнитных излучений на стадии проектирования используются расчетные методы определения ППЭ и напряженности ЭМП.

Общие принципы, положенные в основу инженерно-технической защиты, сводятся к следующему: электрогерметизация элементов схем, блоков, узлов установки в целом с целью снижения или устранения электромагнитного излучения; защита рабочего места от облучения или удаление его на безопасное расстояние от источника излучения. Для экранирования рабочего места рекомендуется использовать различные типы экранов: отражающие (сплошные металлические из металлической сетки, металлизированной ткани) и поглощающие (из радиопоглощающих материалов).

В качестве средств индивидуальной защиты рекомендуется специальная одежда, выполненная из металлизированной ткани, и защитные очки.

В том случае, когда облучению подвергаются только отдельные части тела или лицо, возможно использование защитного халата, фартука, накидки с капюшоном, перчаток, очков, щитков.

Лечебно-профилактические мероприятия должны быть направлены прежде всего на раннее выявление нарушений в состоянии здоровья работающих. Приказом МЗ СССР № 700 от 19.06.84 г. предусмотрены предварительные и периодические медосмотры для лиц, работающих в условиях воздействия СВЧ (миллиметровых, сантиметровых, дециметровых диапазонов) , 1 раз в 12 мес. Для лиц, работающих в условиях воздействия ЭМП УВЧ и ВЧ - диапазона (средние, длинные и короткие волны), периодические медосмотры работающих осуществляются 1 раз в 24 мес. В медицинском осмотре принимают участие терапевт, невропатолог, офтальмолог.

При выявлении симптомов, характерных для воздействия ЭМП, углубленное обследование и последующее лечение проводится в соответствии с особенностями выявленной патологии.

2. Лазерное излучение

Термин «лазер» («laser») составлен из начальных букв пяти слов «Light amplification by stimulated emission of radiation», что в переводе с английского означает « Усиление света путем его вынужденного излучения». В сущности, лазер представляет собой источник света, в котором путем внешнего освещения достигается возбуждение атомов определенного вещества. И когда эти атомы под воздействием внешнего электромагнитного излучения возвращаются в исходное состояние, происходит вынужденное излучение света.

2.1 Принцип действия лазера

Принцип действия лазера сложен. Согласно планетарной модели строения атома, предложенной английским физиком Э.Резерфордом (1871-1937), в атомах различных веществ электроны движутся вокруг ядра по определенным энергетическим орбитам. Каждой орбите соответствует определенное значение энергии электрона. В обычном, невозбужденном, состоянии электроны атома занимают более низкие энергетические уровни. Они способны только поглощать падающее на них излучение. В результате взаимодействия с излучением атом приобретает дополнительное количество энергии, и тогда один или несколько его электронов переходят в отдаленные от ядра орбиты, то есть на более высокие энергетические уровни. В таких случаях говорят, что атом перешел в возбужденное состояние. Поглощение энергии происходит строго определенными порциями - квантами. Избыточное количество энергии, полученное атомом, не может в нем оставаться бесконечно долго - атом стремится избавиться от излишка энергии.

Возбужденный атом при определенных условиях будет отдавать полученную энергию так же строго определенными порциями, в процессе его электроны возвращаются на прежние энергетические уровни. При этом образуются кванты света (фотоны), энергия которых равна разности энергии двух уровней. Происходит самопроизвольное, или спонтанное излучение энергии. Возбужденные атомы способны излучать не только сами по себе, но и под действием падающего на них излучения, при этом излученный квант и квант, «породивший» его, похожи друг на друга. В результате индуцированное (вызванное) имеет ту же длину волны, что и вызвавшая его волна. Вероятность индуцированного излучения будет нарастать при увеличении количества электронов, перешедших на верхние энергетические уровни. Существуют так называемые инверсные системы атомов, где происходит накопление электронов преимущественно на более высоких энергетических уровнях. В них процессы излучения квантов преобладают над процессами поглощения.

Инверсные системы используются при создании оптических квантовых генераторов - лазеров. Подобную активную среду помещают в оптический резонатор, состоящий из двух параллельных высококачественных зеркал, размещенных по обе стороны от активной среды. Кванты излучения, попавшие в эту среду, многократно отражаясь от зеркал бесчисленное количество раз пересекают активную среду. При этом каждый квант вызывает появление одного или нескольких таких же квантов за счет излучения атомов, находящихся на более высоких уровнях.

Рассмотрим принцип работы лазера на кристалле рубина. Рубин - природный минерал кристаллического строения, исключительно твердый (почти как алмаз). Внешние кристаллы рубина очень красивы. Их цвет зависит от содержания хрома имеет различные оттенки: от светло-розового до темно-красного. По химической структуре рубин - окись алюминия с примесью (0,5%) хрома. Атомы хрома - активное вещество рубинового кристалла. Именно они являются усилителями волн видимого света и источником лазерного излучения. Возможное энергетическое состояние ионов хрома можно представить в виде трех уровней (I, II и III). Чтобы активизировать рубин и привести атомы хрома в «рабочее» состояние, на кристалл навивают спиральную лампу - накачку, работающую в импульсном режиме и дающую мощное зеленое излучение света. Эти «зеленые» кванты тотчас поглощаются электронами хрома, находящимися на нижнем энергетическом уровне (I). Возбужденным электронам достаточно поглощенной энергии для перехода на верхний (III) энергетический уровень. Возвратиться в основное состояние электроны атомов хрома могут либо непосредственно с третьего уровня на первый, либо через промежуточный (II) уровень. Вероятность перехода их на второй уровень больше, чем на первый.

Большая часть поглощенной энергии переходит на промежуточный (II) уровень. При наличии достаточного интенсивного возбуждающего излучения представляется возможность получить на втором уровне больше электронов, чем осталось на основном. Если теперь осветить активизированный кристалл рубина слабым красным светом (этот фотон соответствует переходу со II в I основное состояние), то «красные» кванты как бы подтолкнут возбужденные ионы хрома, и они со второго энергетического уровня перейдут на первый. Рубин при этом излучит красный свет. Так как кристалл рубина представляет собой стержень, торцевые поверхности которого изготавливаются в виде двух отражающих зеркал, то отразившись от торцов рубина, «красная» волна вновь пройдет через кристалл и на своем пути всякий раз будет вовлекать в процесс излучения все большее число новых частиц, находящихся на втором энергетическом уровне. Таким образом, в кристалле рубина непрерывно накапливается световая энергия, которая выходит через его границы через одну из торцевых полупрозрачных зеркальных поверхностей в виде испепеляющего красного луча в миллион раз превосходящего по яркости луч Солнца.

Помимо рубина, в качестве активного вещества применят и другие кристаллы, например, твердотельные лазеры на люминесцирующих твёрдых средах (диэлектрические кристаллы и стёкла), газовые лазеры (активным веществом являются газ - смесь аргона и кислорода, гелия и неона, окись углерода), лазеры на красителях, химические лазеры, полупроводниковые лазеры.

В зависимости от устройства лазера его излучение может происходить в виде молниеносных отдельных импульсов («выстрелов»), либо непрерывно. Поэтому различают лазеры импульсного и непрерывного действия. К первым относится рубиновый лазер, а ко вторым - газовые. Полупроводниковые лазеры могут работать как в импульсном, так и в непрерывном режиме.

Лазерное излучение имеет свои характеристические черты. Это когерентность, монохроматичность и направленность.

Монохроматический - значит одноцветный. Благодаря этому свойству луч лазера представляет собой колебания одной длины волны, например, обычный солнечный свет - это излучение широкого спектра, состоящее из волн различной длины и различного цвета. Лазеры имеют свою, строго определенную длину волны. Излучение гелий-неонового лазера - красное, аргонового - зеленое, гелий кадмиевого - синее, неодимового - невидимое (инфракрасное).

Монохроматичность лазерного света придает ему уникальное свойство. Вызывает недоумение тот факт, что лазерный луч определенной энергии способен пробить стальную пластину, но на коже человека не оставляет почти никакого следа. Это объясняется избирательностью действия лазерного излучения. Цвет лазера вызывает изменения лишь в той среде, которая его поглощает, а степень поглощения зависит от оптических свойств материала. Обычно каждый материал максимально поглощает излучение лишь определенной длины волны.

Избирательное действие лазерных лучей наглядно демонстрирует опыт с двойным воздушным шаром. Если вложить зеленый резиновый шар внутрь шара из бесцветной резины, то получится двойной воздушный шар. При выстреле рубиновым лазером разрывается только внутренняя (зеленая) оболочка шара, которая хорошо поглощает красное лазерное излучение. Прозрачный наружный шар остается целым.

Красный свет рубинового лазера интенсивно поглощается зелеными растениями, разрушая их ткани. Наоборот, зеленое излучение аргонового лазера слабо абсорбируется листьями растений, но активно поглощается красными кровяными тельцами (эритроцитами) и быстро повреждает их.

Второй отличительной чертой лазерного излучения является его когерентность. Когерентность, в переводе с английского языка (coherency), означает связь, согласованность. А это значит, что в различных точках пространства в одно и то же время или в одной и той же точке в различные отрезки времени световые колебания координированы между собой. В обычных световых источниках кванты света выпускаются беспорядочно, хаотически, Несогласованно, то есть некогерентно. В лазере излучение носит вынужденный характер, поэтому генерация фотонов происходит согласованно и по направлению и по фазе. Когерентность лазерного излучения обусловливает его строгую направленность - распространение светового потока узким пучком в пределах очень маленького угла. Для света лазеров угол расходиомсти может быть меньше 0,01 минуты, а это значит, что лазерные лучи распространяются практически параллельно. Если сине-зеленый луч лазера направить на поверхность Луны, которая находится на расстоянии 400000 км. От Земли, то диаметр светового пятна на Луне будет не больше 3 км. То есть на дистанции 130 км. Лазерный луч расходится меньше, чем на 1 м. При использовании телескопов лазерный луч можно было бы увидеть на расстоянии 0,1 светового года (1 световой год =10 в 13 степени км.).

Если мы попробуем сконцентрировать с помощью собирающей линзы свет обыкновенной электролампочки. То не сможем получить точечное пятно. Это связано с тем, что преломляющая способность волн различной длины, из которых состоит свет, различно, и лучи волн с одинаковой длиной собираются в отдельный фокус. Поэтому пятно получается размытым. Уникальное свойство лазерного излучения ( монохроматичность и малая расходимость) позволяют с помощью системы линз сфокусировать его на очень малую площадь. Эта площадь может быть уменьшена настолько, что по размерам будет равна длине волны фокусируемого света. Так, для рубинового лазера наименьший диаметр светового пятна составляет примерно 0,7 мкм. Таким образом можно создать чрезвычайно высокую плотность излучения. То есть максимально сконцентрировать энергию. Лазер с энергией в 100 джоулей дает такие же вспышки, как и электрическая лампочка мощность в 100 ватт при горении в течение одних суток. Однако вспышка лазера длится миллионные доли секунды и, следовательно, та же энергия оказывается спрессованной в миллион раз. Вот почему в узком спектральном диапазоне яркость вспышки мощных лазеров может превышать яркость Солнца в биллионы раз. С помощью лазеров можно достигнуть плотности энергии излучения около 10 в 15 степени ватт на метр квадратный, в то время, как плотность излучения Солнца составляет только порядка 10 в 7 степени ватт на метр квадратный. Благодаря такой огромной плотности энергии в месте фокусировки пучка мгновенно испаряется любое вещество.

...