Лекція №9
Тема : Електромагнітне випромінювання, оптичне вимірювання.
Джерела електромагнітних полів та випромінювань.
Основні характеристики електромагнітних випромінювань
Дія електромагнітного випромінювання на людину
Нормування та контроль електромагнітних випромінювань
Захист від електромагнітного випромінювання
Випромінювання оптичного діапазону
Джерела електромагнітних полів та випромінювань
На організм людини постійно діють електромагнітні поля та випромінювання. Основними їх природними джерелами є електромагнітне поле Зе- млі, радіовипромінювання Сонця, атмосферні електричні поля тощо.
Електромагнітні поля та випромінювання виникають при роботі систем електропостачання та різноманітних машин і механізмів, що використовуються в різних галузях виробництва для індукційної та діелектричної термообробки різних матеріалів, збагачення корисних копалин, очищення повітря, отримання плазмового стану речовини, телебачення, радіомовлення, зв’язку і т.д.
Джерелами електромагнітних випромінювань радіочастот є потужні радіостанції, генератори надвисоких частот, установки індукційного і діелектричного нагрівання, радари, вимірювальні і контрольні пристрої, дослідницькі установки, високочастотні прилади і пристрої. Електростатичні поля та електромагнітні випромінювання у широкому діапазоні частот виникають при роботі персональних електронно-обчислювальних машин і відеодисплейних терміналів. Джерелами електромагнітних полів промислової частоти є будь-які електроустановки і струмопроводи промислової частоти. Чим вище напруга і більше струм, що протікає в них, тим вище напруженість полів. Деякі джерела електромагнітних полів наведені на рис. 1.
Діапазон природних і штучних полів дуже широкий: починаючи від постійних магнітних і електростатичних полів і закінчуючи рентгенівським і гамма-випромінюванням частотою 3٠121 Гц і вище. Кожний з діапазонів електромагнітних випромінювань по-різному впливає на живий організм. У цьому розділі розглядаються питання захисту від електромагнітних полів та
електромагнітних випромінювань з частотою від 3 до 3 ×1012 , які прийнято відносити до випромінювань радіочастотного діапазону. Властивості і дія цього випромінювання на людину суттєво відрізняються від випромінювань оптичного діапазону (інфрачервоного, видимого, ультрафіолетового) та іонізуючих випромінювань.
Основні характеристики електромагнітних випромінювань
До радіохвильового діапазону відносяться електромагнітні випромінювання з частотою від 3 до 3 ×1012
Гц. Номенклатура діапазонів частот електромагнітних полів (ЕМП) наведена у табл. 1.
Таблиця 1 – Характеристика спектру електромагнітних випромінювань
Електромагнітне поле (електромагнітне випромінювання) оцінюється векторами напруженості електричного Е (В/м) і магнітного Н (А/м) полів, що характеризують силові властивості ЕМП.
У діапазоні частот до 300 МГц біля джерела випромінювання виділяють ближню зону чи зону індукції і далеку зону чи хвильову. У зоні індукції електричне і магнітне поля можна вважати незалежними одне від одного. У хвильовій зоні, де вже сформувалася електромагнітна хвиля, при поширенні у вакуумі і повітрі ці величини зв’язані співвідношенням Е=377Н. В електро- магнітній хвилі вектори Е і Н завжди взаємно перпендикулярні. Довжина хвилі λ,частота коливань f і швидкість поширення електромагнітних хвиль у повітрі с зв’язані співвідношенням с=λf.
Електромагнітне випромінювання у хвильовій зоні прийнято характеризувати інтенсивністю випромінювання І(густина потоку енергії), що у загальному виді визначається векторним добутком Е і Н і для сферичних хвиль при поширенні в повітрі може бути виражена як
де Рдж – потужність джерела, Вт; r– відстань від джерела, м.
Для оцінки впливу електромагнітного поля на людину використовується поняття потужності поглиненого тілом людини випромінювання Р, Вт:
де Se – ефективна поглинаюча поверхня тіла людини, м2.
Слід відзначити, що у виробничому приміщенні електромагнітне поле від джерела спотворюється так званим «полем вторинного випромінювання», тобто електромагнітним полем, відбитим від різноманітних поверхонь. Вторинне випромінювання накладається на основне поле і змінює його параметри. Розрахувати параметри поля вторинного випромінювання і, тим бі- льше, результативного поля практично неможливо.
Дія електромагнітного випромінювання на людину
Електромагнітні поля та випромінювання можуть негативно впливати на людину. Характер цього впливу залежить від діапазону частот, інтенсивності та тривалості дії випромінювання, розміру поверхні тіла, що опромінюється, та індивідуальних особливостей організму. Розрізняють термічну (теплову) дію та функціональні й морфологічні зміни.
Первинним проявом дії електромагнітної енергії є нагрів, який може при- звести до змін і навіть до пошкодження тканин і органів тіла людини. Підвищення температури може бути загальним або мати локальний характер. Нагрів особливо небезпечний для органів зі слабкою терморегуляцією та для тих, у складі яких багато води (мозок, очі, нирки, органи кишкового та сечостатевого тракту, сім’яні залози). Коливання надвисоких частот можуть викликати також помутніння кришталика ока.
За тривалої дії електромагнітного випромінювання на людину можуть з’являтися функціональні зміни у вигляді головного болю, порушення сну, підвищеної стомливості, дратівливості, пітливості, випадення волосся, болях у ділянці серця, зниження статевої потенції та ін. Функціональні порушення, викликані біологічною дією електромагнітного випромінювання, здатні в організмі людини накопичуватися, але в той же час є зворотними, якщо виключити дію випромінювання на людину та покращити умови праці.
У тканинах периферичної та центральної нервової системи та серцевосудинній системі спостерігаються морфологічні зміни, що проявляються у порушенні регуляторних функцій та нервових зв’язків в організмі або зміні структури самих клітин, зниженні кров’яного тиску (гіпотонія), уповільненні ритму скорочення серця (брадикардія) тощо. Спостерігаються також зміни у будові та зовнішньому вигляді тканин і органів тіла людини (опіки, омертв- ляння, крововиливи, зміни структури клітин тощо).
Незважаючи на значну кількість проведених досліджень, питання механізму впливу цього випромінювання на біологічні системи залишається ще відкритим. Точно встановленою можна вважати тільки теплову дію, а механізм і особливості впливу нетеплових форм біологічної дії ще до кінця нез’ясовані. Нетеплова дія може бути обумовлена специфічним впливом випромінювань радіочастотного діапазону на деякі біохімічні явища: біоелектричну активність, вібрацію субмікроскопічних структур, енергетичне порушення на молекулярному рівні.
Нормування та контроль електромагнітних випромінювань
Нормування електромагнітних випромінювань радіочастотного діапазону на робочих місцях здійснюється згідно з ГОСТ 12.1.006-84. Дія цього нормативно-правового акта розповсюджується на електромагнітні випромінювання в діапазоні частот 60 кГц – 300 ГГц. У діапазоні частот 60 кГц – 300 МГц нормо- ваними параметрами є напруженість електричної Е та магнітної Н складових поля (табл. 2.16), а у діапазоні 300 МГц – 300 ГГц нормативним параметром є густина потоку енергії (ГПЕ), див. табл. 2. Нормативною величиною є також гранично допустиме енергетичне навантаження за електричною ЕНЕ, (В/м)2٠год, та магнітною ЕНН, (А/м)2٠год, складовими полів:
ЕНЕ=(Ен)2·Т;
ЕНН=(Нн)2·Т,
де Ен , Нн – нормативне значення напруженості електричної і магнітної складової полів, В/м та А/м; Т– тривалість дії полів на протязі робочого дня, год.
Таблиця 2. – Гранично допустимі значення Егд і Нгд на робочих місцях
За одночасної дії електричного і магнітного полів умови праці вважаються допустимими, якщо
ГНЕ/ЕНЕгд+ЕНН/ЕННад£ 1 ,
де ЕНЕ і ЕНН – енергетичні навантаження, що характеризують фактичну дію електричного і магнітного полів.
Для електромагнітних полів промислової частоти (50 Гц) нормативи встановлюються згідно з ГОСТ 12.1.002-84 та ДСН 239-96. Для робочих місць вводиться обмеження часу перебування працюючих під дією електромагнітного поля: при напруженості 5 кВ/м – 8 год; при напруженості від 5 до 20 кВ/м включно – визначається за формулою Т = (50/Е)–2 год (де Е – фактична на- пруженість); при напруженості більше 20 до 25 кВ/м – 10 хв.
Таблиця 3 – Гранично допустимі величини густини потоку енергії в діапазоні частот 300 МГц – 300 ГГц
Санітарними нормативами встановлюються також захисні зони поблизу ліній електропередачі залежно від їх напруги: 20 м для лінії з напругою 300 кВ, 30 м – 500 кВ і 55 м – 1150 кВ.
Вимірювання параметрів електромагнітних випромінювань слід виконувати не рідше одного разу на рік, а також при введенні в дію нових установок, внесенні змін у конструкцію, розміщення чи режим роботи установок, при створенні нових робочих місць та внесенні змін у засоби захисту від дії випромінювань. Для виміру інтенсивності випромінювань застосовують вимірювачі напруження електромагнітних полів (рис. 2.).
Рис. 2. Вимірювачі електромагнітних випромінювань ПЗ-41 (а) та Циклон-4 (б)
Захист від електромагнітного випромінювання
Класифікація засобів та заходів захисту від електромагнітних випромінювань радіочастотного діапазону наведена на рис. 3.
Рис. 3. Класифікація засобів захисту від електромагнітних випромінювань
Залежно від умов експлуатації обладнання, діапазону частот, розташування робочого місця, рівня опромінення застосовують такі методи захисту: захист часом та відстанню, зменшення випромінювання у самому джерелі, екранування джерела полів або випромінювань, екранування робочих місць, засоби індивідуального захисту, раціональне розташування в приміщенні установок, раціоналізація режимів експлуатації установок та роботи обслуговуючого персоналу, застосування попереджувальної світлової та звукової сигналізації.
Захист часом передбачає обмеження часу перебування людини в робочій зоні, якщо інтенсивність опромінення перевищує встановлені норми. Цей метод використовується, коли немає можливості знизити інтенсивність опромінення до допустимих значень і лише для електричного поля частотою 50 Гц та випромінювань у діапазоні частот 300 МГц – 300 ГГц.
Якщо інтенсивність опромінення в діапазоні 300 МГц – 300 ГГц знаходиться між двома нормованими рівнями (табл. 2.), то допустиме значення часу опромінення визначається за формулою
де ψ – інтенсивність опромінення, Вт/м2;
опромінення, Вт/м2.
ψ доп – допустима інтенсивність
Захист відстанню застосовується тоді, коли неможливо послабити інтенсивність опромінення за допомогою інших методів. У цьому випадку збільшують відстань між джерелом випромінювання та обслуговуючим персоналом. У ближній зоні при спрямованому випромінюванні цей метод не застосовується, оскільки в цій зоні густина поверхневої енергії не залежить від віддалі.
Передбачено також улаштування санітарно-захисних зон.
Санітарно-захисна зона для передавальних радіостанцій, обладнаних анте- нами неспрямованої дії, для телецентрів і телевізійних ретрансляторів, а також для радіолокаційних станцій кругового огляду встановлюється по колу.
Для передавальних радіостанцій, обладнаних антенами спрямованої дії, а також для радіолокаційних станцій, антени яких сканують у визначеному секторі або фіксують у заданому напрямку, санітарно-захисна зона встановлюється в напрямку дії випромінювання електромагнітних хвиль.
Земельні ділянки, що входять у санітарно-захисну зону, не вилучаються у землекористувачів і можуть використовуватись як сільськогосподарські угіддя, а також для розміщення на них виробничих споруд, що належать радіотехніч- ному об’єкту або іншим відомствам, з дотриманням діючих санітарних норм і правил.
Зниження випромінювання в джерелі виникнення досягається шляхом застосування спеціальних пристроїв – поглиначів потужності, атенюаторів, спрямованих відгалужувачів, хвилеводних ослаблювачів. Наприклад, широкого розповсюдження набули радіопоглинальні матеріали, які забезпечують максима- льно можливе перетворення енергії електромагнітного випромінювання в інший вид енергії (табл. 4.).
Таблиця 4 – Типи радіопоглинальних матеріалів
Виділення зон випромінювання.
Для кожного випадку розташування апаратури експериментально визначають межі зони, де інтенсивність опромінення перевищує гранично допустимі значення. Такі вимірювання здійснюють при роботі апаратури на максимальну потужність. Установки огороджують або вивішують попереджувальний надпис „Не заходити, небезпечно!”. Така зона може додатково позначатись яскравою фарбою на підлозі приміщення.
Один з найбільш ефективних технічних засобів захисту від електромагнітного випромінювання радіочастотного діапазону є екранування (рис. 4.). Для екранів використовують матеріали з великою електричною провідністю.
Принцип дії захисних екранів базується на поглинанні енергії випромінювання матеріалом з наступним відведенням в землю, а також на відбиванні її від екрану.
Основна характеристика екрана – ступінь послаблення електромагнітного поля, тобто ефективність екранування, що є відношенням E, H, ψ у даній точці за відсутності екрана до Ee, He, ψe
у тій же точці з екраном.
Ступінь послаблення електромагнітного поля залежить від глибини проник- нення високочастотного струму в товщину екрана. Чим більша магнітна проникність екрана і чим вища частота екранованого поля, тим менша глибина проникнення і необхідна товщина екрана.
3асобами індивідуального захисту слід користуватися у тих випадках, коли застосування інших способів запобігання впливу електромагнітних випромінювань неможливе. Широко застосовують захисні халати, комбінезони, окуляри. Для пошиття халатів і комбінезонів використовують спеціальну радіотехнічну тканину, в якій тоненькі металеві нитки утворюють сітку. Для захисту органів зору застосовують сітчасті окуляри, які мають конструкцію у вигляді напівмаски з мідної або латунної сітки, або окуляри ОРЗ-5 із спеціальним склом, по- критим струмопровідним шаром двооксиду олова.
Рис. 4. Структурна схема екранування робочого місця від ЕМ випромінювань: 1 – робоче місце; 2 – металева пластина; 3 – радіопоглинальний матеріал
ВИПРОМІНЮВАННЯ ОПТИЧНОГО ДІАПАЗОНУ
Загальні відомості про випромінювання оптичного діапазону
Довжина хвиль оптичних випромінювань знаходиться в діапазоні від 10 до 340000 нм. Оптичні випромінювання з довжиною хвилі від 770 до 340000 нм називають інфрачервоними (ІЧ) випромінюваннями, 380–770 нм – видимими випромінюваннями, а в діапазоні від 6 до 380 нм – ультрафіолетовим (УФ) випромінюванням.
Джерелами інфрачервоного (теплового) випромінювання є всі тіла, температура яких вище абсолютного нуля. Багато виробничих процесів супроводжується виділенням тепла. Частина цього тепла передається від більш нагрітих тіл менш нагрітим за рахунок тепловипромінювання.
Потужність, яка відводиться від тіла за рахунок випромінювання, визначається рівнянням Стефана – Больцмана і є пропорційною четвертому степеню його абсолютної температури:
де εт – коефіцієнт чорноти тіла;
С = 5,67 ×10-8 – постійна Стефана – Больцмана, Вт/(м2·К4); Fт – площа поверхні тіла, м2; Тт и Тг – відповідно температури тіла і оточуючого тіло газу, К.
Нагріті тіла випромінюють одночасно різні довжини хвиль. Однак максимум випромінювання завжди відповідає хвилям визначеної довжини, яка в міру збільшення температури тіла зменшується. Спектр теплового випромі- нювання твердих і рідких тіл суцільний. ІЧ випромінюванням притаманні хвильові і квантові властивості. Енергія кванта цього випромінювання знаходиться в межах від 0,0125 до 1,25 еВ.
Джерела ІЧ-випромінювання бувають природні (природна радіація сонця, неба) і штучні (нагрівальні печі, злитки металу, двигуни, машини тощо). У результаті поглинання енергії випромінювання підвищується температура тіла людини, конструкцій приміщень, устаткування, що значною мірою впливає на умови праці.
З підвищенням температури тіл у спектрі їх випромінювання збільшується частка видимого випромінювання, а при температурі вище 1900°С нагріті тіла починають випромінювати і ультрафіолетові промені. За довжиною хвилі УФ-випромінювання розміщуються між видимими і іонізуючими. Енергія квантів цього випромінювання становить 3,56 – 123 еВ. За способом генерації вони відносяться до теплових випромінювань, а за дією на поглинаючі тіла проявляють як тепловий ефект, так іонізуючу здатність. УФ-випромінювання з енергією квантів більше 12 еВ здатні порушувати хімічні зв’язки в молекулах сполук, що входить до складу організму людини, та іонізувати атоми. Особливістю УФ-випромінювань, що відрізняє їх від гама- та рентгенівського випромінювання, є те що, їх добре поглинають тверді тіла, рідини і ряд газів.
УФ-випромінювання виникає при зварювальних роботах, експлуатації оптичних квантових генераторів, роботі ртутно-кварцових ламп, радіоламп тощо. Пил, газ, дим поглинають УФ випромінювання і змінюють його спект- ральну характеристику. Повітря практично є непрозоре для короткохвильового УФ-випромінювання через його поглинання озоном. УФ-випромінювання викликає зміну складу повітря робочої зони. Внаслідок його дії відбувається іонізація повітря, утворюються озон, оксиди азоту, перекис водню. Іонізуюча та хімічна дія УФ-випромінювання обумовлює утворення в атмосфері ядер конденсації, туману та смогу.
Вплив ІЧ- та УФ-випромінювань на людину
Дія ІЧ-випромінювання на організм людини в основному зводиться до нагрівання біологічних тканин. Глибина проникнення ІЧ-випромінювання в біологічні тканини залежить від довжини хвилі. Тому при оцінці впливу ІЧ- випромінювання весь його діапазон прийнято поділяти на три області: А ( λ =0,76–1,4 мкм), В( λ =1,4–3,0 мкм) і С( λ >3 мкм). Перша область (А) по- значається як короткохвильова. Це випромінювання здатне проникати через шкіру і в основному поглинається в шарах дерми і підшкірній жировій клітковині. Другу і третю області (В і С) відносять до довгохвильових. Такі ІЧ випромінювання мають малу проникаючу здатність і поглинаються в ос- новному у верхньому шарі шкіри – епідермісі (рис. 5.).
При поглинанні шкірою ІЧ-випромінювань прискорюється обмін речовин, збільшується вміст натрію і фосфору в крові, зменшується число лейкоцитів, відбувається поляризація шкіри людини. ІЧ-випромінювання приводить до змін у серцево-судинній системі, збільшується частота пульсу і ди- хання, підвищується температура тіла, підсилюється потовиділення. При тривалій дії і значній густині променистого потоку ІЧ-випромінювання мо- жуть призвести до патологічних змін в очах: помутніння рогівки і кришталика, кон’юнктивіту, опіку сітківки. При дії короткохвильового ІЧ- випромінювання на непокриту голову може статися, так званий, сонячний удар – головний біль, запаморочення, частішання пульсу і дихання, непри- томність, порушення координації рухів, ураження мозкових тканин.
Рис. 5. Схематичне зображення мікроскопічної будови шкіри людини (в розрі- зі): І – епідерміс; ІІ – дерма; ІІІ –підшкірна жирова клітковина; 1 –роговий шар епідермісу; 2 – базальний, шипуватий, зернистий та блискучий шар епідермісу; 3 – м’язи, що піднімають волосся; 4 – стержень волосся; 5 – сальна залоза; 6 – нервові закінчення; 7 – потові залози з вивідним протоком; 8 – кровоносні судини
Тривала дія ІЧ-випромінювань може призвести до порушення роботи терморегулюючого апарату людини, що може викликати гіпотермією. Людина втрачає свідомість, температура тіла може досягати 40°, збільшується частота пульсу і дихання, змінюються зорові відчуття. При систематичних перегріваннях підвищується сприйнятливість до застуд. Спостерігається зниження уваги, підвищується стомлюваність, знижується продуктивність праці.
Дія УФ-випромінювання на біологічні тканини пов’язана з поглинанням випромінювання нуклеїнової кислотою та зведеними білками клітин і протіканням у цих сполуках світлохімічних реакцій. Залежно від довжини хвилі випромінювання, щільності потоку енергії та часу опромінення ця дія може бути як негативною, так і доброчинною.
Шкідливий вплив УФ-випромінювання на біологічні тканини пов’язаний з тривалою дією на них значних потоків енергії. Вплив випромінювань на клітини шкіри проявляється в частковій загибелі цих клітин, зміні їх форми та розміру. УФ-випромінювання подразнює нервові закінчення шкіри і викликає зміни в організмі, дерматити, екземи, набряклість. Під впливом випромінювання можуть виникати ракові пухлини. Крім того, УФ-випромінювання впливають на центральну нервову систему, викликають головний біль, підвищення температури, стомленість, нервове порушення.
Для характеристики біологічної дії УФ-випромінювання використовують поняття мінімальної еритемної дози, Це найменша доза УФ-випромінювання, яка призводить через 8 годин до почервоніння шкіряного покриву (еритеми), що зникає на наступну добу. Помітне почервоніння шкіри виникає вже при потоці енергії 30 Дж/см2.
При значних потоках енергії УФ-випромінювання небезпечне також для органів зору. Воно поглинається, в основному, рогівкою та кон’юктивою і може призвести до опіків рогової оболонки та помутніння кришталика.
При помірних потоках енергії УФ-випромінювання проявляє на людину доброчинну дію, яка полягає в протіканні фотохімічних реакцій, та має бактерицидну дію. Зважаючи на те, що УФ-випромінювання має терапевтичну і тонізуючу дію, разом із загальним освітленням використовують і ультрафіолетове освітлення спеціальними еритемними лампами. Для лікувального опромінення УФ-випромінюванням обладнують також спеціальні світлолікувальні кабінети – фотарії.
Нормування та контроль ІЧ- та УФ-випромінювань
Нормування ІЧ-випромінювань здійснюється згідно із санітарними нормами ДСН 3.3.6.042-99.
Інтенсивність теплового опромінення працюючих від нагрітих поверхонь не повинна перевищувати 35 Вт/м2 – при опроміненні 50% та більше поверхні тіла, 70 Вт/м2 – при опроміненні від 25 до 50% поверхні тіла та 100 Вт/м2 – при опроміненні не більше 25% поверхні тіла працюючого.
За наявності відкритих джерел випромінювання (нагрітий метал, відкрите полум’я) допускається інтенсивність опромінення до 140 Вт/м2. При цьому площа опромінення не повинна перевищувати 25% поверхні тіла працюючого при обов’язковому використанні індивідуальних засобів захисту (спецодяг, окуляри, щитки).
При тепловому випромінюванні від 140 до 350 Вт/м2 для попередження перегріву організму працюючих необхідно збільшувати на постійних робочих місцях швидкість руху повітря відносно нормованих величин на 0,2 м/с. При інтенсивності понад 350 Вт/м2 нормами обмежується тривалість безпе- рервної роботи і регламентованих перерв (табл. 5).
Таблиця 5 – Допустима тривалість безперервного ІЧ-опромінення та регламентованих перерв протягом години
Нормування УФ-випромінювання у виробничих приміщеннях здійсню- ють згідно із санітарними нормами СН 4557-88. Допустимі значення густини ультрафіолетового випромінювання наведені у табл. 6.
Таблиця 6 – Допустимі значення густини УФ-випромінювання
Для виміру густини потоку випромінювання на робочому місці застосовують актинометри, а для визначення спектрального складу випромінювань – спектрометри.
Захист від ІЧ- та УФ-випромінювань
Допустима інтенсивність теплового опромінення працюючих у першу чергу повинна забезпечуватися за рахунок раціонального розміщення робочих місць, виведення працюючих з несприятливих зон, автоматизації та дистанційного керування технологічними процесами, зменшення часу роботи в несприятливих зонах, віддалення робочих міст від джерел випромінювання тощо.
При виборі теплозахисних засобів враховують інтенсивність та спектральний склад випромінювання, а також умови технологічного процесу. Ефективним і економічним заходом захисту від ІЧ-випромінювання є теплова ізоляція. Наряду зі зменшенням тепловиділення, вона запобігає опікам, зменшує енерговитрати. Для теплоізоляції зовнішніх поверхонь використовують термостійкі, негорючі матеріали з низьким коефіцієнтом теплопровідності. Для зниження температур робочих поверхонь конструкцій і устаткування застосовують та- кож внутрішню теплоізоляцію – футерівку.
Розповсюдженим засобом захисту від ІЧ-випромінювання є теплозахисні екрани. Залежно від принципу дії вони поділяються на:
тепловідбивні (поліровані металеві листи, загартоване скло з плівковим покриттям, металізовані тканини тощо);
тепловбираючі (сталева сітка, металеві листи або коробки з теплоізоляцією з азбестового картону, шамотної цегли, повсті та інших теплоізоляторів);
тепловідвідні (екрани з металевого листа або сітки, що охолоджуються проточною водою, водяні завіси тощо);
комбіновані.
Залежно від особливостей технологічних процесів застосовують непрозорі, прозорі і напівпрозорі екрани. Екрани повинні забезпечувати нормовані величини опромінення працівників; бути зручними в експлуатації; не ускладнювати огляд, чищення та змащування агрегатів; гарантувати безпечну роботу з ними; бути міцними і зручними для виготовлення та монтажу; мати достатньо тривалий строк експлуатації; у процесі експлуатації зберігати ефективні теплозахисні якості.
До засобів індивідуального захисту працюючих від ІЧ-випромінювання відносяться: спецодяг (костюм чоловічий повстяний), шкіряне спеціальне взуття для працюючих в гарячих цехах, вачеги, рукавиці (суконні, брезентові, комбіновані, повстяні капелюхи, захисні каски з підшоломниками, каски текстолітові або з полікарбонату, теплозахисні щитки, захисні окуляри із світлофільтрами, маски захисні з прозорим екраном, тощо. При ліквідації аварій та виконанні аварійних робіт використовують теплоізолюючі куртки та костюми, тепловідбиваючі комплекти з металізованої тканини.
Якщо на робочих місцях неможливо досягти регламентованої інтенсивності теплового опромінення працюючих, то використовують обдування, повітряне та водоповітряне душування.
Для зменшення негативного впливу ІЧ-випромінювання на працюючих необхідно дотримуватися раціонального питного режиму та режиму праці.
Захист від УФ-випромінювань досягається за рахунок збільшення відстані від джерел випромінювання до робочих місць та їх раціональним розташуванням, зменшенням часу опромінення, екрануванням робочих місць, спеціальним фарбуванням приміщень, використанням засобів індивідуального захисту.
Найбільш раціональним методом захисту є екранування джерел випромінювання, для чого використовують екрани з поглинаючих випромінювання матеріалів і світлофільтри. Екрани виконуються у вигляді щитів, ширм, кабін. Хороший захист від УФ-випромінювань забезпечує флінтглас (скло, яке вміщує оксид свинцю).
Стіни і ширми в приміщеннях з джерелами УФ-випромінювання фарбують у світлі кольори (сірий, жовтий, блакитний), застосовуючи цинкове чи титанове білило для поглинання УФ-випромінювання.
До засобів індивідуального захисту працюючих від УФ-випромінювання відносяться: спецодяг (куртки, брюки, рукавички, фартухи) із тканин, що не пропускають УФ-випромінювань (льняні, бавовняні, поплін); захисні окуля- ри та щитки із світлофільтрами, а також спеціальні мазі із вмістом речовин, що служать світлофільтрами (салол, саліцилово-метиловий ефір).
Захист від лазерного випромінювання
Джерелами лазерного випромінювання є оптичні квантові генератори (ОКГ), які нині знаходять широке застосування в різних галузях промисловості. системах передачі інформації, телебаченні, спектроскопії, електронній та обчислювальній техніці тощо. Від інших джерел оптичного випромінювання лазерне випромінювання відрізняється своєю спрямованістю і величезною густиною енергії в промені. Ці особливості обумовлюють небезпечність лазерного випромінювання для обслуговуючого персоналу.
Сучасні ОКГ здатні генерувати випромінювання практично у всьому діа- пазоні довжини хвиль оптичних випромінювань: інфрачервоні, видимі і ультрафіолетові. За режимом роботи ОКГ поділяються на безупинної дії й імпульсні. Залежно від характеру робочої речовини ОКГ бувають твердотілі, напівпровідникові, рідинні та газові.
Залежно від енергії в імпульсі, густини енергії, довжини хвилі лазерного випромінювання воно може впливати на шкіру, внутрішні органи та органи зору. При оцінці дії лазерного випромінювання на біологічні об’єкти виділяють термічний та ударний ефекти.
Термічний ефект проявляється в появі опікових міхурів і випаровування поверхневих шарів, ураження внутрішніх органів та омертвіння тканин у результаті опіку. Для лазерного випромінювання характерні різкі границі уражених ділянок і можливість концентрації енергії в глибоких шарах тканини. На характер ураження впливає природний колір (пігментація), мікроструктура і щільність тканин. Термічний ефект більш характерний при безупинному режимі роботи ОКГ.
Ударний ефект характерний для імпульсного режиму роботи ОКГ. Причиною цього виду ураження є ударні хвилі, які виникають при поглиненні лазерного випромінювання. Ударна хвиля може виникнути як на поверхні тіла, так і у внутрішніх органах. Поширення ударної хвилі в організмі призводить до ураження внутрішніх органів без яких-небудь зовнішніх проявів.
При дії лазерних випромінювань невеликої інтенсивності можливе виникнення різних функціональних зрушень у серцево-судинній системі, ендокринних залозах, центральній нервовій системі. З’являється стомлюваність, великі стрибки артеріального тиску, головний біль.
Найбільш небезпечне лазерне випромінювання для очей. При довжині хвилі в діапазоні 0,4 – 1,4 мкм випромінювання особливо небезпечне для сітківки ока, а в інших діапазонах – для рогівки очей і шкіри.
Нормування лазерного випромінювання здійснюється згідно із санітарни- ми нормами і правилами СНиП 5804-91, відповідно яких при проектуванні лазерної техніки потрібно дотримуватися принцип відсутності впливу на людину прямого, дзеркального та дифузного випромінювання.
ОКГ за ступенем небезпеки поділяється на 4 класи:
1 клас – повністю безпечні;
2 клас – небезпечні для очей та шкіри при дії прямого пучка;
3 клас – небезпечні для очей при дії прямого і дзеркального випромі- нюванням та для шкіри при дії прямого пучка;
4 клас – найбільш потужні, які небезпечні для очей і шкіри як при пря- мому, так і при дифузному випромінюванні.
При нормуванні весь спектр лазерного випромінювання поділено на три спектральніі діапазони: І – 180< λ£ 380 нм, ІІ – 380< λ£ 1400 нм, ІІІ – 1400< λ£ 105 нм.
Згідно з СНиП 5804-91 регламентуються гранично допустимі рівні (ГДР) густини потоку енергії чи потужності випромінювання на шкірі, сітківці, рогівці залежно від тривалості впливу, режиму роботи ОКГ та його спектрального діапазону. Норми встановлюються для однократного та хронічного (того, що систематично повторюється) опромінення. Наприклад, при однократному впливі і тривалості опромінення більше 100 с в оптичному діапазоні 1400< λ£ 105 нм густина потужності випромінювання не повинна перевищувати 500 Вт/м2.
Крім небезпечної дії лазерного випромінювання, робота ОКГ може супроводжуватися виникненням інших шкідливих та небезпечних факторів: світловим випромінюванням при роботі ламп накачування, УФ-випромінюванням імпульсних ламп і газорозрядних трубок, рентгенівським та електромагнітним випромінюванням, забрудненням повітряного середовища озоном, оксидами азоту, продуктами випаровування мішені, високою напругою зарядних пристроїв тощо. Тому при експлуатації ОКГ передбачається комплекс заходів, спрямованих на створення здорових та безпечних умов праці.
Діючі ОКГ необхідно розміщувати в окремих, спеціально виділених приміщеннях, в які обмежується доступ сторонніх осіб. На дверях приміщень встановлюються попереджувальні знаки і система сигналізації про роботу ОКГ. Стіни, стеля і підлога в приміщеннях повинні мати матову поверхню з коефіцієнтом відбивання не більше 0,4. Колір фарбування стін вибирається залежно від спектру випромінювання і таким, щоб густина відбитої (дифузійної) енергії була мінімальною. Оптичний квантовий генератор повинен встановлюватися в приміщенні так, щоб промінь не потрапляв на вікна та двері. Для виготовлення екрануючих штор рекомендують темні тканини. Приміщення повинно мати загально обмінну чи місцеву витяжну вентиляцію.
Промінь ОКГ за можливості доцільно екранувати. Небезпечні зони повинні позначатися попереджувальними знаками безпеки.
Для захисту органів зору використовують спеціальні окуляри із світлофільтрами. Як матеріали для виготовлення захисних окулярів використовують: скло і пластмаси, що поглинають випромінювання, а також діелектричні тонкі плівки, що відбивають падаючу світлову енергію (оксиди титану тощо). Найкращий захист органів зору забезпечують окуляри, виготовлені з поглинаючих матеріалів, на зовнішню поверхню скла яких наноситься плівка з відбиваючих матеріалів, та окуляри, виготовлені з використанням багато- шарових фільтрів. Окуляри підбираються для певної довжини хвилі. Для за- хисту шкіри застосовують фетровий одяг, шкіряні рукавички.
ЗАПИТАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ
Які випромінювання відносяться до іонізуючих? Види випромінювань і їх основні характеристики.
Охарактеризуйте природні та техногенні джерела іонізуючого випромінювання.
Охарактеризуйте біологічну дію іонізуючих випромінювань.
Розкрийте поняття активність і доза випромінювань, одиниці їх виміру.
Як здійснюється нормування і контроль іонізуючих випромінювань?
Як здійснюється захист від іонізуючих випромінювань?
Опишіть заходи безпеки при використанні рентгенівського випромінювання в промисловості.
Як діють електромагнітні випромінювання на організм людини?
Як здійснюється нормування і контроль електромагнітних випромінювань?
Охарактеризуйте методи захисту від електромагнітних випромінювань.
Охарактеризуйте випромінювання, що відносяться до оптичного діапазону.
Як впливає інфрачервоне випромінювання на людину?
Як впливає ультрафіолетове випромінювання на людину?
Як здійснюється нормування ІЧ- та УФ-випромінювань?
Які методи використовуються для захисту від променевого тепла та в чому полягає їх сутність?
Охарактеризуйте лазерні випромінювання: параметри, біологічну дію, нормування та вимоги безпеки при роботі з ОКГ