Физическая сущность лазерного излучения

Физическая сущность лазерного излучения

Лазер (от английского Lighting amplification by stimulated emission of radiation) - устройство, предназначенный для выработки и усиления электромагнитной энергии оптического диапазона частот с использованием процесса управляемой индукционной эмиссии. Он работает на принципе индуцированного излучения, получаемого при оптической накачке (например, воздействием импульсов света) термически неравновесной (активной) среды, в качестве которой служат диэлектрические кристаллы, стекло, газы, полупроводники и плазма.

Отдельные атомы таких материалов при попадании на них фотона обладают свойствами перехода с верхнего энергетического уровня на нижний уровень с испусканием двух фотонов, индуцированных с той же частотой, поляризацией и направлением распространения.

Примером может служить рубиновый оптический квантовый генератор, в котором рабочим телом является рубин. Мощность в импульсе составляет около 100 МВт при мощности на возбуждение около 20 кВт/см3, а температура, создаваемая лазерным пучком, может достигать 1015 К (примерно в 1011 раз больше температуры Солнца).

Существуют и другие виды лазеров с твердым телом, например из ниодимового стекла, флюоритита кальция с примесью атомов таких редкоземельных элементов, как диспрозий, самарий и пр. (длина волны излучения равна 1,06 мкм), или газовые лазеры, например гелий – ниодимовые лазеры (длина волны излучения равна 632,8 нм; 1,15 и 3,39 мкм) и др.

В процессе изготовления, испытания и эксплуатации лазерных изделий на обслуживающий персонал могут воздействовать физические, химические и психофизиологические опасные и вредные факторы.

К физическим факторам относятся:

· Лазерное излучение (прямое, рассеянное, зеркальное или диффузно отраженное);

· Высокое напряжение в цепях управления и источниках электропитания лазера (лазерных установок);

· Повышенный уровень ультрафиолетовой радиации от импульсных ламп накачки или кварцевых газоразрядных трубок в рабочей зоне;

· Повышенная яркость света от импульсных ламп накачки и зоны взаимодействия лазерного излучения с материалом мишени;

· Повышенный шум и вибрация на рабочем месте, возникающие при работе лазера (лазерной установки);

· Повышенный уровень ионизирующего рентгеновского излучения от газоразрядных трубок и др. элементов, работающих при анодном напряжении более 5 кВ;

· Повышенный уровень электромагнитных излучений ВЧ – и СВЧ – диапазонов в рабочей зоне;

· Повышенный уровень инфракрасной радиации в рабочей зоне;

· Повышенная температура поверхностей оборудования;

· Взрывоопасность в системах накачки лазеров;

· Возможность взрывов и пожаров при попадании лазерного излучения на горючие материалы.

К химическим факторам относятся:

· Загрязнение воздуха рабочей зоны продуктами взаимодействия лазерного излучения с мишенью и радиолиза воздуха (озон, окислы азота и др);

· Токсические газы и пары от лазерных систем с прокачкой хладагентов и др.

Психофизиологические факторы – это:

· Монотония, гипокинезия, эмоциональная напряженность, психологический дискомфорт;

· Локальные нагрузки на мышцы и кисти предплечья; напряженность анализаторных функций (зрение, слух).

·

Таблица 1

Наличие опасных и вредных факторов в зависимости от класса лазера (классы лазеров приведены в табл. 1) приведено в табл. 2.

Таблица 2