Positive und negative Auswirkungen von Laserstrahlung auf den menschlichen Körper. Entfernen Sie die Laserdiode. Technologie und Methodik der Laserstrahlung

Elektromagnetische Strahlung als Kombination aus elektrischen und magnetischen Feldern ist einer der Hauptfaktoren der Umwelteinwirkung. Elektrische und magnetische Felder existieren nicht getrennt voneinander, und ihre gegenseitigen Transformationen führen zur Entstehung eines einzigen elektromagnetischen Feldes, das sich in Form elektromagnetischer Wellen in der Umgebung ausbreitet.

Ätiologie

Zu den Hauptindikatoren elektromagnetischer Strahlung (EMR) gehören die Schwingungsfrequenz und die Wellenlänge. Die Schwingungsfrequenz wird in Hertz gemessen (1 Hz entspricht einer Schwingung alle 1 s) und die Wellenlänge wird in Metern (m) gemessen. Die Ableitungen dieser Einheiten sind Kilohertz (1 kHz = 103 Hz), Megahertz (1 MHz = 106 Hz) sowie Kilometer (km), Zentimeter (cm) usw. Auf der Grundlage der Schwingungsfrequenz sind elektromagnetische Wellen unterteilt in niedrige Frequenzbereiche (LF), mittlere (MF), hohe (HF), ultrahohe (UHF) und ultrahohe (Mikrowelle) Frequenzen.

Die Einheit der Energieflussdichte beträgt 1 W pro 1 Quadratmeter (W/m2). Die maximal zulässige Strahlungsenergieflussdichte im Niederfrequenzbereich beträgt bei Bestrahlung über den gesamten Arbeitstag 0,1 W/m2, nicht mehr als 2 Stunden - 1 W/m2, nicht mehr als 15-20 Minuten - 10 W/m2, abhängig auf die zwingende Verwendung von Schutzpunkten.

Quellen der Radiowellenstrahlung sind Röhrengeneratoren, die Gleichstromenergie in hochfrequente Wechselstromenergie umwandeln.

Elektromagnetische Wellen unterschiedlicher Frequenzbereiche werden häufig in Industrie, Wissenschaft, Technik, Medizin, Radar, Radiometeorologie, Radioastronomie, Radionavigation, Weltraumforschung, Kernphysik und anderen Bereichen menschlicher Tätigkeit eingesetzt.

Berufskrankheiten, die durch den Einfluss elektromagnetischer Felder verursacht werden, treten am häufigsten bei Arbeitnehmern in der Rundfunk-, Fernseh-, Kommunikations- und Medizinindustrie sowie bei Personen auf, die Arbeiten im Zusammenhang mit der Wärmebehandlung von Metallen, Holz und anderen Materialien sowie dem Erhitzen und Schweißen von Dielektrika durchführen.

In industriellen Umgebungen kann eine erhebliche Anzahl von Arbeitnehmern auch chronisch elektromagnetischer Strahlung geringer Intensität ausgesetzt sein.

Elektromagnetische Strahlung

Die Induktionserwärmung von Metallen und Halbleitern erfolgt hauptsächlich durch ein Magnetfeld im HF- und UHF-Bereich. HF- und UHF-Geräte werden verwendet: zum Trocknen verschiedener Materialien (Holz, Papier, Leder), zum Erhitzen von Kunststoffen, zum Schweißen von synthetischen Materialien (Herstellung von Buchumschlägen, Ordnern, Taschen, Spielzeugen), zum Sterilisieren von Produkten.

Elektromagnetische Strahlung im HF-, UHF- und Mikrowellenbereich wird besonders häufig in der Funkkommunikation und im Fernsehen eingesetzt, und der Mikrowellenbereich wird für Richtfunkkommunikation, Radar, Funknavigation und Funkfehlererkennung verwendet. Die aktive Einführung der Radioemission in die Physiotherapie verdient Aufmerksamkeit. Die Eigenschaft der Radiostrahlung, Körpergewebe zu erwärmen, wird bei Verfahren wie der Niederfrequenz-Magnetfeldtherapie (Geräte „Polyus-1“, „Polyus-101“), Induktothermie (Geräte DK.V-2, IKV-4) und Mikrowellen genutzt Therapie mit Zentimeterwellen (Geräte „Luch-101“), 2“, „Luch-3“, „Luch-58“) und Dezimeterwellen (Geräte „Volna-2“, „Ranet“).

Die Hauptquellen künstlicher elektromagnetischer Strahlung sind Radio- und Fernsehsender, Radargeräte und Hochspannungsleitungen. Es ist zu bedenken, dass das Servicepersonal neben der Funkstrahlung häufig auch anderen schädlichen Produktionsfaktoren ausgesetzt ist. In Bereichen der Induktionserwärmung und bei der Bearbeitung elektronischer Schaltkreise durch Löten, in den Kabinen von Richtfunkstationen ist eine Luftverschmutzung durch Aerosole aus Blei, Zinn, Kohlenwasserstoffen und Stickoxiden möglich. In den Kabinen von Richtfunkstationen, Räumlichkeiten von Radio- und Fernsehsendern sowie in Induktionsheizbereichen werden hohe Lufttemperaturen beobachtet und der Geräuschpegel kann 75-99 dB erreichen. Die Arbeitstätigkeit von Betreibern von Richtfunkstationen, Personal von Rundfunk- und Fernsehsendern und Radiosendern geht mit erheblicher neuroemotionaler Belastung und Belastung des Sehorgans einher.

Pathogenese

Der Wirkungsmechanismus der Radioemission auf den Menschen ist sehr komplex und nicht vollständig verstanden. Es wurde festgestellt, dass elektromagnetische Strahlung Radiowellen- und thermische Auswirkungen auf biologische Objekte hat. Die thermische Wirkung von Mikrowellen läuft darauf hinaus, dass bei jeder Richtungsänderung des elektromagnetischen Feldes in den Geweben des Körpers, auf die die elektromagnetische Strahlung gerichtet ist, Entspannungsschwingungen und Ionenbewegungen auftreten, begleitet von der Freisetzung von Wärme und eine Erhöhung der Gewebetemperatur. Am stärksten erwärmen sich Blut, Lymphe, Parenchymorgane, Muskeln und die Augenlinse.

Somit basiert die thermische Wirkung elektromagnetischer Strahlung auf den primären Prozessen der Wechselwirkung elektromagnetischer Wellen mit Gewebemolekülen. Elektromagnetische Energie in einer biologischen Umgebung wird in kinetische Energie absorbierender Moleküle umgewandelt, was zu einer Erwärmung des Gewebes führt. Der Grad der Erhöhung der Gewebetemperatur hängt von der Feldstärke, Dauer und Häufigkeit der Bestrahlung sowie davon ab, welcher Körperteil seiner Wirkung ausgesetzt ist, von der Wirksamkeit der Thermoregulation und einigen anderen Faktoren.

Der Wirkungsmechanismus der Radioemission geringer (weniger als thermischer) Intensität wird hauptsächlich durch ihre Reflexwirkung auf das Zentralnervensystem realisiert. Am empfindlichsten gegenüber dem Einfluss von Radiowellen ist der Hypothalamus, in dem sich die höheren autonomen Zentren konzentrieren. Es wurde festgestellt, dass der parasympathische Teil des autonomen Nervensystems empfindlicher auf die Wirkung von Radiostrahlung reagiert als der sympathische Teil.

Die Wirkung von Radiostrahlung auf das Gehirn beruht auf einer Reihe komplexer biophysikalischer, physikalisch-chemischer und quantenbiologischer Effekte. Auf zellulärer und subzellulärer Ebene werden Veränderungen des Kalium-Natrium-Gradienten in Zellen, Polarisation biologischer Membranen mit Störung ihrer Permeabilität, Verformung der Strukturen von Wassersystemen, Veränderungen der Enzymaktivität, Störung oxidativer Prozesse usw. festgestellt.

Herkömmlicherweise werden folgende Mechanismen der biologischen Wirkung des elektromagnetischen Feldes unterschieden:

direkte Wirkung auf Gewebe und Organe, die zu Veränderungen der Funktionen des Zentralnervensystems und der damit verbundenen neurohumoralen Regulation führt;

Reflexveränderungen in der neurohumoralen Regulation;

eine Kombination der Hauptmechanismen der Pathogenese der Wirkung elektromagnetischer Strahlung mit einer vorherrschenden Stoffwechselstörung und Enzymaktivität.

Möglicherweise sind alle drei Mechanismen wirksam und das spezifische Gewicht jedes einzelnen wird durch physikalische und biologische Veränderungen im Körper bestimmt.

Darüber hinaus führt der Einfluss elektromagnetischer Wellen zu einer Fehlanpassung des Körpers, das heißt, er stört die zuvor erworbene Widerstandsfähigkeit gegen verschiedene ungünstige Faktoren sowie einige Anpassungsreaktionen. Der Einfluss des elektromagnetischen Feldes ist durch die Kumulierung der biologischen Wirkung gekennzeichnet. Die besondere Empfindlichkeit des Nerven- und Herz-Kreislauf-Systems gegenüber der Einwirkung des elektromagnetischen Feldes sowie das Vorliegen dystrophischer Veränderungen der Samendrüsen und Entwicklungsverzögerungen bei Tieren wurden experimentell nachgewiesen.

Das klinische Bild des Einflusses der Radiostrahlung hängt von ihrem Spektrum, ihrer Intensität und Dauer und möglicherweise von der Strahlungsart ab.

Am aktivsten im biologischen Sinne sind Wellen im Mikrowellenbereich, dann im UHF-Bereich und am wenigsten aktiv im HF-Bereich.

Je nach Intensität und Dauer der Einwirkung elektromagnetischer Wellen werden akute und chronische Formen der Schädigung des Körpers unterschieden.

Akute Form der Schädigung des Körpers

Die akute Form des pathologischen Einflusses elektromagnetischer Strahlung weist drei Schadensgrade auf: leicht, mittelschwer und schwer. Die akute Form tritt bei Unfällen oder bei groben Verstößen gegen Sicherheitsvorschriften auf, also wenn die Strahlungsintensität um ein Vielfaches höher ist als die thermische Schwelle. Das klinische Bild ist gekennzeichnet durch eine hohe fieberhafte Temperaturreaktion (39–40 °C), Leukozytose, allgemeine Schwäche, Unwohlsein, Gesichtsrötung, Schwitzen, Puls- und Blutdrucklabilität. Manchmal kommt es zu hypothalamischen Krisen sympathoadrenaler Natur. Bei den Opfern kommt es auch zu Bradykardie mit periodischem Herzklopfen in Form von Anfällen paroxysmaler Tachykardie, Kopfschmerzen und erhöhtem Blutdruck. Es kommt immer wieder zu Nasenbluten. Es kommt zu Atemnot, Durstgefühl, Unruhe und Angst, Ängsten, Glieder- und Muskelschmerzen, Adynamie und Muskelschwäche.

Als Folge einer einmaligen intensiven Einwirkung elektromagnetischer Strahlung kann sich ein grauer Star entwickeln.

Nach einer akuten Schädigung durch elektromagnetische Strahlung können Funktionsstörungen des Nervensystems in Form einer vegetativ-vaskulären Dystonie oder eines asthenoneurotischen Syndroms auftreten. Diese Zustände dauern 2-3 Monate.

Chronische Form der Schädigung des Körpers

Die chronische Form der Schädigung entsteht durch längere Einwirkung elektromagnetischer Strahlung, deren Intensität das maximal zulässige Maß überschreitet, aber unter der thermischen Schwelle liegt.

Die Reaktion des Körpers besteht in diesem Fall sowohl in der adaptiven Umstrukturierung des Nerven- und Herz-Kreislauf-Systems als auch in der Entwicklung einer kumulativen Wirkung, die mit zunehmender Berufserfahrung mit einer Zunahme pathologischer Reaktionen im Körper einhergeht. Die größte Aufmerksamkeit wird auf Funktionsstörungen des Nerven- und Herz-Kreislauf-Systems gelenkt. Bei Personen, die längere Zeit unter dem Einfluss eines elektromagnetischen Feldes arbeiten, nimmt die adrenocorticotrope Aktivität der Hypophyse zu, die Aktivität der Gonaden nimmt ab, es entwickeln sich Enzymopathie, neurozirkulatorische Dystonie vom hyper- oder hypotensiven Typ, die immunbiologische Reaktion der Körperveränderungen, die Erythrozytopoese wird gehemmt und es treten trophische Störungen auf.

Der chronische Einfluss elektromagnetischer Wellen auf den menschlichen Körper führt also zum Auftreten von:

Asthenovegetatives Syndrom: Kopfschmerzen, Schwindel, Verdunkelung der Augen, kurzfristiger Bewusstseinsverlust, erhöhte Müdigkeit, allgemeine Schwäche, verminderte Arbeitsfähigkeit, Adynamie, Schlafstörungen, Herzbeschwerden, Schwitzen, Kurzatmigkeit, Akrozyanose, allgemeine Hyperhidrose , anhaltender hellroter Dermographismus, Zittern der Augenlider und Finger ausgestreckter Arme, Revitalisierung der Sehnenreflexe.

Asthenoneurotisches Syndrom: übermäßige Reizbarkeit, emotionale Labilität, plötzliche Stimmungsschwankungen, unzureichende Reaktion auf äußere Reize.

Angiodystonisches Syndrom: Puls- und Blutdrucklabilität, Herzklopfen, Verengung der Netzhautarteriolen.

Enzephalopathien: geschwächtes Gedächtnis, Depression, psychische Störungen, hypochondrische Zustände, Zwangsgedanken über den drohenden Tod.

Dienzephales Syndrom: paroxysmaler intensiver Kopfschmerz, Anfälle von innerem Zittern, Schmerzen im Herzen, allgemeine Schwäche, Tachykardie, arterielle Hypertonie, erhöhte Körpertemperatur, kurzfristige Bewusstseinsstörungen, Angstzustände, Furcht, blasse Haut.

Myokarddystrophie: Unwohlsein, Schmerzen im Bereich des Herzens, Verschiebung der Herzgrenzen nach links, gedämpfte Töne, systolisches Herzgeräusch an der Spitze, verminderte kontraktile Funktion des Myokards, beeinträchtigte Erregungsleitung und Rhythmus der Herzkontraktionen, Amplitude von die T-Welle.

Neurozirkulatorische Dystonie vom hypotonen Typ und dann vom hypertonen Typ.

Dyspeptisches Syndrom.

Schmerzsyndrom.

Funktionsversagenssyndrom der Leberzellen (erhöhter Bilirubin- und Cholesterinspiegel, verringerter Prothrombinspiegel; Dysproteinämie, verringertes Albumin-Globulin-Verhältnis).

Hyperthyreose.

Hämatologisches Syndrom: Leukopenie mit Neutropenie, Lymphozytose, Monozytose, Anämie mit kompensatorischer Retikulozytose, Thrombozytopenie.

Syndrom der degenerativ-dystrophischen Veränderungen der Linse, Katarakt: Trübung im Bereich des hinteren Pols, in Äquatornähe in Form von weißen Punkten, Feinstaub, kettenähnlichen Fadenabschnitten, Plaques und Flecken.

Abhängig von der Schwere der Veränderungen, die in verschiedenen Organen und Systemen aufgetreten sind, werden drei Krankheitsstadien unterschieden.

Das erste (I) Stadium ist durch die Entwicklung eines asthenischen Syndroms gekennzeichnet, das häufig mit leicht ausgeprägten vagotonischen Symptomen einhergeht. Bei den Patienten kommt es zu einer Steigerung der funktionellen Aktivität der Schilddrüse. Diese Veränderungen sind funktioneller Natur und haben kaum Auswirkungen auf die Arbeitsfähigkeit der Patienten.

Das zweite (II) Stadium des pathologischen Prozesses geht mit der Entwicklung eines asthenovegetativen Syndroms mit anhaltender Bradykardie und arterieller Hypotonie einher. Allerdings ist auch eine vegetativ-vaskuläre Dystonie mit Puls- und Blutdrucklabilität möglich. Im Myokard werden tiefgreifendere dystrophische Veränderungen beobachtet; Erkennen Sie auch Veränderungen im peripheren Blut sowie mittelschwere endokrine und metabolische Störungen.

Das dritte (III) Stadium der Krankheit entwickelt sich sehr selten. Bei den Patienten kommt es zum Hypothalamus-Syndrom und die sympathoadrenalen Krisen bleiben bestehen. Die Opfer klagen über paroxysmale Kopfschmerzen, Schüttelfrost, Druckschmerzen im Herzen, starke allgemeine Schwäche und arterielle Hypertonie. Bei einer hohen Leistung des elektromagnetischen Feldes kann sich eine Enzephalopathie mit psychischen Störungen, Gedächtnisschwäche, Depression und einem hypochondrischen Zustand entwickeln.

Diagnose

Bei der Diagnose einer Berufskrankheit, die durch den Einfluss elektromagnetischer Strahlung verursacht wird, ist ein detailliertes Hygiene- und Hygienemerkmal erforderlich, das das Frequenzspektrum der Vibrationen, die Strahlungsintensität, die Kontaktdauer und die Betriebsdauer unter gefährlichen Produktionsbedingungen angibt. Unter Berücksichtigung der unspezifischen Manifestationen dieser Krankheit sollten andere häufige Krankheiten, die zur Entwicklung von Asthenie führen und neurozirkulatorische Störungen verursachen können, ausgeschlossen werden.

Charakteristische Anzeichen für die Einwirkung elektromagnetischer Strahlung auf den menschlichen Körper sind ein asthenisches oder asthenovegetatives Syndrom mit vagotonischen Störungen, das später durch ein Syndrom der vegetativ-sensorischen Dystonie mit überwiegend sympathikotonischen Reaktionen, das Auftreten endokriner Stoffwechselstörungen und Veränderungen ersetzt wird im Blutbild und Katarakt. Der schnelle Umkehrverlauf, insbesondere im Anfangsstadium, unter dem Einfluss der Behandlung und infolge der Normalisierung der Arbeitsbedingungen bestätigt diese Diagnose.

Behandlung

Die Behandlung einer durch den Einfluss elektromagnetischer Strahlung verursachten Erkrankung ist überwiegend symptomatisch und zielt auf die Wiederherstellung des normalen Verhältnisses erregender-hemmender Prozesse in der Großhirnrinde und des Tonus von Teilen des autonomen Nervensystems sowie auf die Normalisierung der Blutversorgung ab das Gehirn.

Asthenische Zustände sind eine Indikation für die Anwendung:

Beruhigungsmittel (Trioxazin 0,3 g, Sibazon 5 mg 2-3 mal täglich);

allgemeine Stärkungsmittel (Injektionen von 5 ml 5 %iger Ascorbinsäurelösung mit 20 ml 40 %iger Glucoselösung intravenös einmal täglich pro Kurs - 15 Injektionen, 1 ml 6 %ige Thiaminbromidlösung, 1 ml 5 %ige Lösung Pyridoxinhydrochlorid intramuskulär einmal täglich pro Behandlungszyklus – 15–20 Injektionen);

Tonika (Saparal 0,05 g 2-3 mal täglich, Ginseng-Tinktur 25 Tropfen 3-mal täglich).

Bei parasympathisch-tonischen vegetativen Störungen werden Anticholinergika (Ergotaminhydrotartrat - Belloid, Bellataminal 1 Tablette 2-3 mal täglich), Antihistaminika (Diphenhydramin 0,05 g, Suprastin 0,025 g) eingesetzt.

Bei Vorliegen eines hyperkinetischen Syndroms (Tachykardie, Herzklopfen, Tendenz zum Blutdruckanstieg) werden kleine Dosen adrenerger Blocker verschrieben: Anaprilin 0,02 g 2-3 mal täglich; Arzneimittel, die die Blutgefäße erweitern und eine blutdrucksenkende Wirkung haben (Raunatin 2 mg, Cinnarizin 25 mg, Cavinton 5 mg 3-mal täglich, No-Spa oder Papaverinhydrochlorid 2 ml einer 2%igen Lösung einmal täglich intramuskulär für 10-15 Tage) .

Darüber hinaus werden therapeutische Übungen, Reflexzonenmassage und Psychotherapie, eine Diät mit niedrigem Energiewert, aber hohem Proteingehalt, Radon und Zirbenbäder verordnet.

Prüfung der Arbeitsfähigkeit

Im Anfangsstadium der Erkrankung ist die Arbeitsfähigkeit der Patienten nicht beeinträchtigt. Nach aktiver Behandlung sollten diese Personen für einen Zeitraum von 1 Monat an einen Arbeitsplatz versetzt werden, der nicht mit einer Exposition gegenüber elektromagnetischer Strahlung verbunden ist. Bei günstigem Krankheitsverlauf können sie ihrer gewohnten Arbeit nachgehen.

Personen, bei denen die Krankheit in einem mittelschweren Stadium aufgetreten ist, müssen in einem spezialisierten Krankenhaus behandelt werden. Anschließend sollten sie zur Konsolidierung der Behandlungsergebnisse und der dynamischen Beobachtung für einen Zeitraum von 1-3 Jahren an einen Arbeitsplatz verlegt werden, der nicht mit der Einwirkung elektromagnetischer Strahlung zusammenhängt. 2 Monate. Eine Rückkehr zur normalen Arbeitstätigkeit ist nur möglich, wenn die Körperfunktionen vollständig wiederhergestellt sind.

Bei fehlender offensichtlicher therapeutischer Wirkung sowie im Falle eines schweren Schädigungsstadiums benötigen die Patienten eine rationelle Beschäftigung außerhalb des Einflusses elektromagnetischer Schwingungen. Ein starker Rückgang der Qualifikationen ist die Grundlage für die Entsendung dieser Arbeitnehmer an MSEC und die Feststellung des Grades der Behinderung für den Zeitraum des Erwerbs eines anderen Berufs (1 Jahr). Bei Katarakt sind weitere Arbeiten mit elektromagnetischer Strahlung verboten.

Verhütung

Zum Schutz vor dem Einfluss elektromagnetischer Feldenergie werden folgende Methoden und Maßnahmen empfohlen: organisatorische, technologische, sanitäre und technische, individuelle, behandlungstechnische und prophylaktische Maßnahmen.

Zu den wichtigsten organisatorischen Maßnahmen zur Verbesserung des Umweltzustands an Orten, an denen sich Quellen elektromagnetischer Strahlung befinden, gehören die Verkürzung der Einwirkungsdauer und die Vergrößerung des Abstands von ihnen zum Mitarbeiter.

Zu den technologischen Maßnahmen gehören die Sicherstellung der Mechanisierung und Automatisierung von Produktionsprozessen, der Einsatz von Manipulatoren und die Fernsteuerung.

Zu den Hygienemaßnahmen gehört die Abschirmung aller Quellen elektromagnetischer Strahlung.

Zur persönlichen Schutzausrüstung gehören Strahlenschutzkleidung und Brillen.

Therapeutische und präventive Maßnahmen bestehen aus vorläufigen und regelmäßigen medizinischen Untersuchungen, bei denen es wichtig ist, die Körpersysteme zu untersuchen, die am stärksten von der Exposition gegenüber elektromagnetischer Strahlung betroffen sind.

Berufskrankheiten, die durch die Einwirkung von Laserstrahlung verursacht werden

Der wissenschaftliche und technische Fortschritt war durch die Einführung optischer Quantengeneratoren – Laser – in vielen Wirtschaftszweigen gekennzeichnet. Das Anwendungsspektrum von Lasern ist recht breit und die Umsetzungsgeschwindigkeit extrem hoch. Der Begriff „Laser“ setzt sich aus den Anfangsbuchstaben von fünf Wörtern der Phrase „Lichtverstärkung durch stimulierte Emission von Strahlung“ zusammen, was aus dem Englischen übersetzt „Verstärkung des Lichts durch seine stimulierte Emission“ bedeutet.

Ätiologie

Strahlung von optischen Quantengeneratoren (Lasern) ist ein relativ neuer Faktor im industriellen Umfeld. Laser sind qualitativ unterschiedliche Quellen starker gerichteter elektromagnetischer Strahlung. Durch die Konzentration hoher Strahlungsenergie in einem relativ kleinen Volumen ermöglichen Laser das Schmelzen, Schweißen und Schneiden fester Metalle, die Bildung von Hochtemperaturplasmen, die Durchführung thermonuklearer Reaktionen und die Auslösung chemischer Reaktionen. Heutzutage wird Laserstrahlung in geodätischen Arbeiten, in Informationsübertragungs- und Leitsystemen, in verschiedenen wissenschaftlichen Forschungen in der Medizin, bei der Lösung komplexer medizinischer und biologischer Probleme, bei der Durchführung chirurgischer Eingriffe in der Onkologie, Augenheilkunde, Dermatologie usw. eingesetzt.

Die wichtigsten physikalischen Größen der Laserstrahlung (und ihre Einheiten) sind:

Wellenlänge (µm);

Strahlungsleistung (W);

Strahlungsflussdichte (W*m2);

Strahlungsenergie (J);

Energieflussdichte (J*m2).

Aufgrund seiner Eigenschaften kann Laserstrahlung bereits geringer Intensität, die den visuellen Analysator beeinflusst, eine ausgeprägte nachteilige Wirkung vor allem auf das Zentralnervensystem und die subkortikalen Formationen haben, wodurch die Beweglichkeit der wichtigsten Nervenprozesse – Erregung und Hemmung – beeinträchtigt wird - Ist beeinträchtigt. Dadurch wird der Reflexmechanismus allgemeiner Reaktionen des Körpers realisiert, der durch den Einfluss von Laserstrahlung auf den visuellen Analysator verursacht wird.

Krankheitsbild

Akute Läsionen durch Laserstrahlung sind gekennzeichnet durch Hautschäden (Erythem, Verbrennungen, tiefe Nekrose), Verbrennungen der Netzhaut (Skotome, chorioretinale Narben entstehen), Blutungen in der Netzhaut, Koagulation von Hornhautproteinen. Die Wirkung der Laserstrahlung auf eine gesunde Netzhaut und andere Strukturen des Auges hängt von der Pigmentierung des Augenhintergrundes und der Strahlungsreichweite ab. In diesem Fall wirkt der sichtbare Strahlungsbereich überwiegend auf die photosensorische Schicht der Netzhaut und führt zu einem vorübergehenden Verlust des Sehvermögens und im Falle einer Verbrennung zum Verlust des Sehvermögens in diesem Bereich des Sehraums.

Laserbehandlung

Im ultravioletten Bereich (240–450 nm) der Laserstrahlung wird Energie von allen Proteinstrukturen des Auges, einschließlich Hornhaut und Linse, absorbiert. Bei einer Verbrennung ist vor allem die Schleimhaut des Auges betroffen. Bei hoher Strahlungsenergie führt die Koagulation von Hornhautproteinen zu einem irreversiblen und vollständigen Verlust des Sehvermögens. Im Infrarotbereich (naher und mittlerer Bereich – 820–1500 nm) der Laserstrahlung wird Energie von der Iris, der Linse und dem Glaskörper absorbiert. Die Iris erwärmt sich schnell und es kommt zur Koagulation der Linsenproteine. Subjektiv führt die Erwärmung der Iris zu einem Reizgefühl und einem Blinzelreflex. Bei hoher Strahlungsenergie führt die thermische Trübung der Linse zu einem irreversiblen Sehverlust. Augenschäden durch Laserstrahlung in diesem Bereich treten normalerweise nach längerer Exposition auf. Der Nahinfrarotbereich (1000-1600 nm) ist für die Augen am wenigsten gefährlich, da es auch bei hoher Strahlungsenergie zu vorübergehenden oberflächlichen Schäden kommt.

Menschen, die längere Zeit mit Lasern arbeiten, klagen über Ermüdung der Augen am Ende des Arbeitstages, dumpfe oder schneidende Schmerzen in den Augäpfeln, Unverträglichkeit gegenüber hellem Licht, Tränenfluss oder Trockenheit. Die Sehschärfe ändert sich in der Regel nicht, es kann jedoch zu einer Erhöhung der Farberkennungsschwelle, einer Verlängerung der Anpassungsdauer im Dunkeln und manchmal zu einer Verengung der Gesichtsfelder kommen.

Hautschäden durch direkte oder diffus reflektierte Laserstrahlung können sehr unterschiedlicher Natur sein – von Erythem bis hin zu Verbrennungen. In leichten Fällen werden funktionelle Veränderungen der Aktivität intradermaler Enzyme sowie der elektrischen Leitfähigkeit der Haut festgestellt.

Chronische Läsionen sind gekennzeichnet durch die Entwicklung von:

asthenisches Syndrom (allgemeine Schwäche, Müdigkeit am Ende des Arbeitstages);

asthenovegetatives Syndrom (Hyperhidrose, Akrozyanose, anhaltender roter Dermographismus, erhöhter pilomotorischer Reflex, Kopfschmerzen, Schlafstörungen, Herzklopfen, „Fading“ des Herzens);

asthenoneurotisches Syndrom (Reizbarkeit, Jähzorn, Tränenfluss, Unaufmerksamkeit);

angiodystonisches Syndrom (Labilität, Asymmetrie von Puls und Blutdruck, unregelmäßiger Herzschlag (meistens vom Typ Sinusbradykardie), verminderter Gefäßtonus, unzureichende Reaktion des Herz-Kreislauf-Systems bei Funktionstests);

Myokarddystrophie (abgeflachte, biphasische oder negative T-Welle, verkürztes P-Q-Intervall, verminderter und deformierter ventrikulärer QRS-Komplex)“,

Schmerzsyndrom (Kardialgie);

neurozirkulatorische Dystonie vom hypotonen Typ (neurozirkulatorische Krise mit starken Kopfschmerzen, Schwindel, kurzfristigen Bewusstseinsstörungen, Schmerzen im Herzen, Herzklopfen, kalten Extremitäten, Schwitzen);

Asthenopie (starke Augenermüdung bei der Arbeit, Nebel vor den Augen, verminderte Sehschärfe, dumpfer oder schneidender Schmerz und Druckgefühl in den Augäpfeln, Unverträglichkeit gegenüber hellem Licht, Tränenfluss oder trockene Augen);

Syndrom degenerativ-dystrophischer Veränderungen (Punkttrübungen des Glaskörpers und der Augenlinse, Strahlenkatarakt);

Koagulopathien (mäßige Thrombozytopenie, verringerte Prothrombinspiegel);

Leukämoid-Syndrom (Leukozytose, Monozytose und Lymphozytopenie).

Laserstrahlung führt bei längerer Exposition zu Funktionsstörungen des Nerven- und Herz-Kreislauf-Systems, Veränderungen hämatologischer und immunologischer Parameter sowie der Aktivität bestimmter Enzyme und Mediatoren. In den meisten Fällen werden sie zu asthenischen und asthenovegetativen Syndromen kombiniert, begleitet von kompensatorischen und adaptiven Reaktionen. Die klinischen Symptome sind in diesem Fall nicht spezifisch und das Ergebnis eines Komplexes ungünstiger Produktionsfaktoren, die bei unsachgemäßer Verwendung von Lasern auftreten.

Die Diagnose von Berufskrankheiten, die durch den Einfluss von Laserstrahlung verursacht werden, basiert auf den Ergebnissen einer subjektiven und objektiven Untersuchung sowie den hygienischen und hygienischen Merkmalen der Arbeitsbedingungen.

Der Verdacht auf diese Erkrankung kann bestehen, wenn ein offensichtlicher Zusammenhang mit dem Beginn der Arbeit mit Lasergeräten besteht und auch keine anderen ätiologischen Ursachen vorliegen (vegetativ-vaskuläre Dystonie, asthenovegetatives Syndrom, Schädigung des Sehorgans, Haut). Eine ausführliche Untersuchung im Krankenhaus und Beobachtung während der Behandlung kann die berufliche Ursache neurodynamischer und vaskulärer Störungen bestätigen oder ausschließen.

Behandlung

Bei Augen- oder Hautschäden richtet sich die Art der medizinischen Versorgung nach der Art der Verletzung, die von der Wellenlänge der Strahlung abhängt. Bei Einwirkung von ultravioletter Strahlung werden kalte Lotionen auf die Augenlider verschrieben. Eine 0,25 %ige Dicainlösung oder eine 2,5 %ige Novocainlösung wird in den Bindehautsack eingeträufelt. Im Falle einer Irisverbrennung durch Strahlung aus dem sichtbaren oder nahen Infrarotspektrum wird eine 0,1 %ige Atropinsulfatlösung in den Bindehautsack eingeträufelt, ein aseptischer Verband auf das betroffene Auge angelegt und das Opfer dringend in eine Klinik gebracht Augenarzt.

Bei chronischem Einfluss wird eine komplexe Behandlung verordnet, die auf die Wiederherstellung beeinträchtigter Körperfunktionen abzielt. Es enthält:

Adaptogene – Aufgüsse aus Mutterkraut, Ginseng, chinesischem Zitronengras, Eleutherococcus;

Stärkungsmittel - Glukoselösung mit Ascorbinsäure, Vitamin B, intravenös;

Chlorpromazin, Meprotan, Trioxazin, Elenium, Diazepam (Seduxen) in kleinen Dosen bei neurotischen Zuständen mit Anzeichen einer Störung der hypothalamischen Teile des Gehirns;

Calciumgluconat, Glutaminsäure, Bellataminal (Bellaspon) – bei schweren Symptomen einer neurozirkulatorischen Dystonie;

physiotherapeutische Verfahren (Galvanikhalsband, Massage, allgemeine Bäder, Duschen);

kalorienreiche Ernährung mit ausreichendem Vitamingehalt;

rationelle Arbeits- und Ruheweise.

Prüfung der Arbeitsfähigkeit

Die Lösung von Expertenfragen hängt vom Grad der Schädigung eines bestimmten Organs ab. Bei einer Hornhautschädigung sollten Patienten für die Dauer der Behandlung (1-2 Wochen) vorübergehend von der Arbeit ferngehalten werden. Patienten mit Linsen- und Netzhautschäden benötigen eine längere Behandlung (bis zu 1 Monat) mit weiterer Versetzung (bis zu 2 Monate) an einen Arbeitsplatz, der nicht mit dem Einfluss von Laserstrahlung zusammenhängt. Bei einem Fortschreiten der Erkrankung wird der Arbeitnehmer von der Arbeit mit Lasern ausgeschlossen und erhält für die Dauer der Umschulung die Schwerbehindertengruppe III.

Verhütung

Bei der Arbeit mit Lasern sollten die Werte schädlicher Produktionsfaktoren die durch staatliche Normen und aktuelle behördliche und technische Dokumentation festgelegten Werte nicht überschreiten.

Laser müssen in separaten Räumen aufgestellt werden (Laser der Klassen III–IV) oder über Abschirmungen und Zäune verfügen (Laser der Klassen II–III). Die Laseranlage muss mit Abschirmungen, Abschirmungen und Vorhängen ausgestattet sein. Um Arbeiter vor Stromschlägen zu schützen, werden Fernbedienung und Verriegelung verwendet; zum Schutz der Hände - Baumwollhandschuhe, Augen - Schutzbrille.

Zu den organisatorischen Maßnahmen gehört die Einführung einer rationellen Arbeitsorganisation mit geregelten Trainingspausen und geplanter Hygiene- und Aufklärungsarbeit der Laserlabormitarbeiter zur Vorbeugung möglicher Pathologien.

Sanitäre und technische Vorsorgemaßnahmen:

Betrieb von Lasern in Räumen mit einer Fläche von mindestens 20 m2.

Abschirmung von Anlagen (Bretter, Sichtschutz, Vorhänge), Montage von Zäunen.

Streichen von Wänden, Geräten und Geräten mit dunkler Mattfarbe, die ein minimales Reflexionsvermögen aufweist.

Verhinderung der Überschreitung des durch staatliche Normen und aktuelle behördliche und technische Dokumentation festgelegten Niveaus schädlicher Produktionsfaktoren.

Einhaltung der Sicherheitsvorschriften beim Arbeiten mit Lasersystemen.

Arbeitsschutz (Fernbedienung, Verriegelung; Baumwollhandschuhe, Schutzbrille).

Vorläufige und regelmäßige Schulung des Personals.

Durchführung laufender Forschungen auf dem Gebiet der Laserdosimetrie und Sicherstellung einer ständigen Überwachung der reflektierten und gestreuten Laserstrahlung.

Medizinische und vorbeugende Maßnahmen:

Obligatorische vorläufige und regelmäßige ärztliche Untersuchungen von Arbeitnehmern, die zum Arbeiten mit Lasern berechtigt sind.

Obligatorische Anreicherung (Retinol, Ascorbinsäure, B-Vitamine) in den Frühlings- und Wintermonaten, um das Auftreten von Berufskrankheiten zu verhindern.

Berufskrankheiten, die durch Ultraschalleinwirkung verursacht werden

Ultraschall sind mechanische Schwingungen eines elastischen Mediums, die sich vom gewöhnlichen Schall durch eine höhere Schwingungsfrequenz (über 20 kHz) unterscheiden und vom menschlichen Ohr nicht wahrgenommen werden.

Ätiologie

Ultraschall ist wirksam bei der Herstellung von Emulsionen aus Flüssigkeiten, die sich nicht vermischen, und beschleunigt elektrolytische Prozesse beim Galvanisieren. Ultraschall wird in der Medizin häufig eingesetzt, insbesondere in folgenden Bereichen:

Schweißen von Organen an Schadensstellen im Experiment;

Herstellung von Arzneimitteln (Beschleunigung von Reifungsprozessen, Auflösung von Bestandteilen);

diagnostische und therapeutische Ultraschallgeräte;

„Skalpell“ zum Öffnen von Gewebe an der Kontaktgrenze der Zellmembranen dank Hochfrequenzenergie;

Entwicklung von Orientierungshilfen für Menschen mit Sehbehinderungen etc.

Ultraschall wird in verschiedenen Bereichen der Volkswirtschaft eingesetzt: Metallurgie, Maschinen- und Instrumentenbau, Funktechnik, Chemie- und Leichtindustrie, Medizin usw. Der weit verbreitete Einsatz von Ultraschall führt zu einem Anstieg der Zahl der unter seinem Einfluss stehenden Arbeitnehmer. Die wichtigsten Berufsgruppen, die von Ultraschall in industriellen Umgebungen betroffen sind, sind: Fehlerdetektoren, Installateure, Betreiber von Reinigungsanlagen, Schweißer, Lötarbeiter, Ärzte und Krankenschwestern, die therapeutische und diagnostische Ultraschallgeräte, chirurgische Geräte und Geräte zur Sterilisation von Instrumenten warten.

Am gefährlichsten für den menschlichen Körper ist übrigens die Kontaktwirkung von Ultraschall, die beim Halten eines Werkzeugs während der Bearbeitung von Teilen in einer Produktionsumgebung und beim Arbeiten mit Ultraschalldiagnosegeräten auftritt.

Pathogenese

Abhängig von der Intensität der Ultraschallwellen und ihrer Wirkung auf lebendes Gewebe werden drei Arten von Ultraschall unterschieden:

Ultraschall geringer Intensität (bis zu 1,5 W/cm2), gilt als physikalischer Katalysator. Es verursacht einige Veränderungen in den physikalischen und chemischen Reaktionen des Körpers, beschleunigt Stoffwechselprozesse, leichte Erwärmung des Gewebes, Mikromassage und führt nicht zu morphologischen Störungen innerhalb der Zellen.

Ultraschall mittlerer Intensität (bis zu 1,5-3,0 W/cm2), der eine Hemmungsreaktion im Nervengewebe hervorruft. Die Geschwindigkeit der funktionellen Erholung hängt von der Intensität und Dauer der Ultraschalleinwirkung ab.

Hochintensiver Ultraschall kann irreversible Veränderungen im Gewebe bis hin zur vollständigen Zerstörung verursachen.

Die biologische Wirkung von Ultraschall besteht darin, Folgendes zu stören:

Funktionszustand des Rezeptorapparates und der peripheren vegetativen Formationen (Reizung der Temperatur-, Tast-, Schmerz-Vibrations-Rezeptoren);

die Umwandlung der Energie mechanischer Schwingungen in thermische Energie mit der Erweiterung der Blutgefäße, die anschließend durch deren Krampf ersetzt wird.

Damit einher geht eine erhöhte Sauerstoffaufnahme durch die Zellen und eine Abnahme der Kohlendioxidkonzentration sowie die Ansammlung stickstoffhaltiger Abfälle, die eine ausgeprägte toxische Wirkung auf das zentrale und periphere Nervensystem haben und zu Schäden an den Zellmembranen führen.

Somit verursachen Ultraschallschwingungen mechanische, thermische und physikalisch-chemische Effekte. Der Wirkungsmechanismus von Ultraschall (Kompression-Verdünnung) sorgt für einen mechanischen Effekt, während der Übergang mechanischer Energie in thermische Energie, die an der Verteilungsgrenze (z. B. fest-flüssig) zunimmt, thermisch erfolgt. Eine besondere Eigenschaft des Ultraschalls ist die Bildung von Kavitation (mikroskopisch kleine Blasen), die seine physikalische und chemische Wirkung gewährleistet: die Entwicklung photo- und elektrochemischer Prozesse in Kavitationshohlräumen.

Es ist zu beachten, dass langfristige oder periodische, in der Regel jedoch chronische Auswirkungen auf den Körper von Kontaktultraschallarbeitern zunächst zu funktionellen und im Laufe der Zeit zu organischen Störungen des zentralen und peripheren Nervensystems, des Herz-Kreislauf-Systems und des Bewegungsapparates führen können.

Es ist erwiesen, dass Ultraschall geringer Intensität in geringen Dosen eine positive allgemeine biologische Wirkung auf den Körper hat, weshalb er in der therapeutischen Praxis eingesetzt wird. Ultraschallenergie geringer Intensität bewirkt eine Umstrukturierung der „inneren“ Umgebung des Körpers, erhöht die Durchlässigkeit der Haut und der Blut-Hirn-Schranke, verändert die Struktur der Zellmembranen, stimuliert die Prozesse der Blutversorgung, Hydrolyse und Glykolyse.

Krankheitsbild

Unter systematischer Einwirkung von Ultraschall, dessen Intensität und Kontaktzeit den maximal zulässigen Grenzwert überschreiten, können funktionelle Veränderungen im Zentralnerven-, Herz-Kreislauf- und Hormonsystem, im Hör- und Vestibularanalysator in Form von asthenischen, asthenovegetativen, asthenoneurotische, hypothalamische, angiodystonische Syndrome, Polyneuropathie, Enzephalopathie, neurozirkulatorische Dystonie, Myokarddystrophie, Syndrome degenerativ-dystrophischer Veränderungen.

Personen, die seit langem Ultraschallgeräte warten, klagen über Kopfschmerzen, Schwindel, allgemeine Schwäche, Müdigkeit, Schlafstörungen, Reizbarkeit, Gedächtnisstörungen, erhöhte Geräuschempfindlichkeit, Unverträglichkeit gegenüber hellem Licht und oft dyspeptische Störungen.

Bis zum Ende des Arbeitstages leiden diese Arbeiter unter Bradykardie und arterieller Hypertonie. Das EKG zeigt eine Bradysystole sowie eine beeinträchtigte intrakardiale und intraventrikuläre Erregungsleitung. Im Blut - Monozytose, Eosinophilie, später Umwandlung in Eosinopenie. Häufig werden ein Abfall der Blutzuckerkonzentration und eine Hyperproteinämie beobachtet. Alle diese Manifestationen sind instabil.

In Fällen, in denen Ultraschall nicht nur durch Luft (dies gilt für niederfrequenten Ultraschall), sondern auch durch Kontakt (hochfrequenter Ultraschall) übertragen wird, sind diese Symptome stärker ausgeprägt.

Die klinische Untersuchung zeigt ein asthenovegetatives Syndrom, manchmal werden Zwischenhirnstörungen beobachtet: Gewichtsverlust, niedrige Körpertemperatur, paroxysmale Anfälle wie viszerale Krisen, erhöhte mechanische Erregbarkeit der Muskeln, Juckreiz.

Bei längerer Arbeit mit Ultraschallprüfgeräten kann es beim Bediener zu vegetativ-vaskulären Störungen in Form eines angiodystonischen Syndroms, einer vegetativen Polyneuritis, einer Vegetomyofasziitis der Hände und einer vegetativ-vaskulären Dysfunktion kommen.

Allgemeine zerebrale Störungen gehen in der Regel mit Symptomen einer vegetativen Polyneuritis der Hände unterschiedlicher Schwere einher, die sich in Akrozyanose, Schwellung, Hyperhidrose und einer Abnahme aller Arten von Empfindlichkeit ähnlich wie bei kurzen oder langen Handschuhen äußert.

Behandlung

Bei Vorliegen eines asthenischen Syndroms im Krankheitsbild werden den Patienten Beruhigungsmittel verschrieben: Meprobamat 0,2 g 1-2 mal täglich, Trioxazin 0,3 g 2 mal täglich. Darüber hinaus wird empfohlen, dreimal täglich 0,05 g Ascorbinsäure zu verwenden. Zu den allgemeinen Erholungsmaßnahmen gehören eine warme Dusche, Zirbenbäder und Spaziergänge vor dem Schlafengehen.

Personen mit schwerwiegenderen Symptomen – ständige Beschwerden asthenischer Natur, Anzeichen einer neurozirkulatorischen Dystonie – müssen zusammen mit Beruhigungsmitteln (dreimal täglich) B-Vitamine verschrieben werden (Thiamin 1 ml einer 6%igen Lösung intramuskulär, Riboflavin 0,005–0,01 g 2–3). einmal täglich für 15 Tage, Cocarboxylase 0,05 g einmal intramuskulär für 20-25 Tage hintereinander).

Eine vegetative Polyneuritis mit sensorischen und trophischen Störungen erfordert eine längerfristige Behandlung. Solchen Patienten werden Massagen, Ozokerit-Anwendungen, Radonbäder in Kombination mit der intravenösen Verabreichung von 10 ml 0,5%iger Novocainlösung, insgesamt 15-20 Injektionen, gezeigt. Die Behandlung im Sanatorium führt zu guten Ergebnissen.

Prüfung der Arbeitsfähigkeit

Bei frühen, ausgeprägten Manifestationen von Asthenie und vegetativ-vaskulären Störungen ist es den Patienten unter ständiger Überwachung und ambulanter Behandlung gestattet, in ihrem Fachgebiet weiterzuarbeiten. Für solche Patienten wird die Behandlung in einem Sanatorium empfohlen. In einigen Fällen ist eine vorübergehende (für 1-2 Monate) Arbeitstätigkeit angezeigt, die nicht mit der Ultraschalleinwirkung zusammenhängt.

Laserstrahlung ist ein eng gerichteter, erzwungener Energiefluss. Es kann kontinuierlich, mit einer Leistung oder gepulst sein, wobei die Leistung periodisch einen bestimmten Spitzenwert erreicht. Energie wird mit einem Quantengenerator – einem Laser – erzeugt. Der Energiefluss besteht aus elektromagnetischen Wellen, die sich parallel zueinander ausbreiten. Dadurch entsteht ein minimaler Lichtstreuwinkel und eine gewisse präzise Ausrichtung.

Anwendungsbereich der Laserstrahlung

Die Eigenschaften der Laserstrahlung ermöglichen ihren Einsatz in verschiedenen Bereichen der menschlichen Tätigkeit:

• Wissenschaft - Forschung, Experimente, Experimente, Entdeckungen;
• militärische Verteidigungsindustrie und Weltraumnavigation;
• Produktions- und technischer Bereich;
• lokale Wärmebehandlung – Schweißen, Schneiden, Gravieren, Löten;
• Haushaltsgebrauch – Lasersensoren zum Lesen von Barcodes, CD-Lesegeräte, Zeiger;
• Laserspritzen zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit von Metall;
• Erstellung von Hologrammen;
• Verbesserung optischer Geräte;
• Chemische Industrie - Reaktionen starten und analysieren.

Anwendung von Laser in der Medizin

Laserstrahlung in der Medizin ist ein Durchbruch bei der Behandlung von Patienten, die einen chirurgischen Eingriff benötigen. Zur Herstellung chirurgischer Instrumente werden Laser eingesetzt.

Die unbestreitbaren Vorteile einer chirurgischen Behandlung mit einem Laserskalpell liegen auf der Hand. Es ermöglicht Ihnen einen blutleeren Weichteilschnitt. Dies wird durch die sofortige Adhäsion kleiner Gefäße und Kapillaren gewährleistet. Bei Verwendung eines solchen Instruments hat der Chirurg das gesamte Operationsfeld vollständig im Blick. Der Laserenergiestrom zerlegt in einer bestimmten Entfernung, ohne die inneren Organe und Gefäße zu berühren.

Eine wichtige Priorität ist die Gewährleistung absoluter Sterilität. Die strikte Richtung der Strahlen ermöglicht die Durchführung von Operationen mit minimalem Trauma. Die Rehabilitationszeit für Patienten wird deutlich verkürzt. Die Arbeitsfähigkeit einer Person kehrt schneller zurück. Ein besonderes Merkmal der Verwendung eines Laserskalpells ist die Schmerzlosigkeit in der postoperativen Phase.

Die Entwicklung der Lasertechnologien hat die Einsatzmöglichkeiten erweitert. Es wurden die Eigenschaften der Laserstrahlung entdeckt, den Zustand der Haut positiv zu beeinflussen. Daher wird es aktiv in der Kosmetik und Dermatologie eingesetzt.

Je nach Hauttyp nimmt die menschliche Haut Strahlen unterschiedlich auf und reagiert darauf. Laserstrahlungsgeräte können im Einzelfall die gewünschte Wellenlänge erzeugen.

Anwendung:

• Epilation – Zerstörung des Haarfollikels und Haarentfernung;
• Akne-Behandlung;
• Entfernung von Altersflecken und Muttermalen;
• Polieren der Haut;
• Einsatz bei bakterieller Schädigung der Epidermis (desinfiziert, tötet pathogene Mikroflora), Laserstrahlung verhindert die Ausbreitung von Infektionen.

Die Augenheilkunde ist die erste Branche, die Laserstrahlung einsetzt. Hinweise zum Einsatz von Lasern in der Augenmikrochirurgie:

• Laserkoagulation – die Nutzung thermischer Eigenschaften zur Behandlung von Gefäßerkrankungen des Auges (Schädigung der Gefäße der Hornhaut, Netzhaut);
• Photozerstörung – Gewebedissektion auf dem Höhepunkt der Laserleistung (sekundärer Katarakt und seine Dissektion);
• Photoverdunstung – längere Hitzeeinwirkung, eingesetzt bei entzündlichen Prozessen des Sehnervs, bei Bindehautentzündung;
• Photoablation – schrittweise Gewebeentfernung zur Behandlung dystrophischer Veränderungen der Hornhaut, Beseitigung ihrer Trübung, chirurgische Behandlung des Glaukoms;
• Laserstimulation – wirkt entzündungshemmend, resorbierbar, verbessert den Trophismus des Auges, wird zur Behandlung von Skleritis, Exsudation in der Augenkammer und Hämophthalmus eingesetzt.

Laserbestrahlung wird bei Hautkrebs eingesetzt. Der Laser ist am effektivsten zur Entfernung von Melanoblastomen. Manchmal wird die Methode zur Behandlung von Speiseröhren- oder Mastdarmkrebs im Stadium 1–2 eingesetzt. Bei tiefen Tumoren und Metastasen ist der Laser nicht wirksam.

Geschichten unserer Leser

Vladimir
61 Jahre alt

Welche Gefahr geht vom Laser für den Menschen aus?

Die Wirkung von Laserstrahlung auf den menschlichen Körper kann negativ sein. Die Strahlung kann direkt, diffus und reflektiert sein. Die negativen Auswirkungen werden durch die Licht- und Wärmeeigenschaften der Strahlen verursacht. Der Grad der Schädigung hängt von mehreren Faktoren ab – der Länge der elektromagnetischen Welle, dem Ort des Aufpralls, der Absorptionsfähigkeit des Gewebes.

Die Augen sind am anfälligsten für die Auswirkungen der Laserenergie. Die Netzhaut des Auges ist sehr empfindlich, daher kommt es häufig zu Verbrennungen. Die Folgen sind teilweiser Sehverlust und irreversible Blindheit. Die Quelle der Laserstrahlung sind Infrarot-Strahler für sichtbares Licht.

Symptome einer Laserschädigung der Iris, Netzhaut, Hornhaut, Linse:

• Schmerzen und Krämpfe im Auge;
• Schwellung der Augenlider;
• Blutungen;
• Katarakt.

Bestrahlung mittlerer Intensität führt zu thermischen Verbrennungen der Haut. An der Kontaktstelle zwischen Laser und Haut steigt die Temperatur stark an. Es kommt zum Kochen und Verdampfen der intrazellulären und interstitiellen Flüssigkeit. Die Haut wird rot. Unter Druck reißen Gewebestrukturen auf. Auf der Haut kommt es zu Schwellungen und in einigen Fällen zu intradermalen Blutungen. Anschließend treten an der Verbrennungsstelle nekrotische (tote) Bereiche auf. In schweren Fällen kommt es sofort zu einer Verkohlung der Haut.

Ein charakteristisches Zeichen einer Laserverbrennung sind die klaren Grenzen der Hautläsion und die Bildung von Blasen in der Epidermis und nicht darunter.

Bei diffusen Hautläsionen an der Läsionsstelle wird diese unempfindlich und nach einigen Tagen tritt ein Erythem auf.

Infrarot-Laserstrahlung kann tief in das Gewebe eindringen und innere Organe beeinträchtigen. Charakteristisch für eine tiefe Verbrennung ist der Wechsel von gesundem und geschädigtem Gewebe. Wenn eine Person Strahlen ausgesetzt wird, verspürt sie zunächst keine Schmerzen. Das am stärksten gefährdete Organ ist die Leber.

Die Einwirkung der Strahlung auf den gesamten Körper führt zu Funktionsstörungen des Zentralnervensystems und der Herz-Kreislauf-Aktivität.

Zeichen:

• Veränderungen des Blutdrucks;
• vermehrtes Schwitzen;
• unerklärliche allgemeine Müdigkeit;
• Reizbarkeit.

Vorsichtsmaßnahmen und Schutz vor Laserstrahlung

Am stärksten gefährdet sind Personen, bei deren Aktivitäten Quantengeneratoren zum Einsatz kommen.

Gemäß den Hygienestandards wird Laserstrahlung in vier Gefahrenklassen eingeteilt. Für den menschlichen Körper liegt die Gefahr in der zweiten, dritten und vierten Klasse.

Technische Methoden zum Schutz vor Laserstrahlung:

1. Die richtige Gestaltung von Industrieräumen und die Innenausstattung müssen den Sicherheitsvorschriften entsprechen (Laserstrahlen dürfen nicht gespiegelt werden).
2. Richtige Platzierung strahlender Installationen.
3. Umzäunung des Bereichs möglicher Exposition.
4. Vorgehensweise und Einhaltung der Regeln für Wartung und Betrieb der Geräte.

Ein weiterer Laserschutz ist individuell. Es umfasst folgende Ausrüstung: Brillen gegen Laserstrahlung, Schutzabdeckungen und -schirme, eine Reihe von Schutzkleidung (technische Kittel und Handschuhe), Linsen und Prismen, die Strahlen reflektieren. Alle Mitarbeiter müssen sich regelmäßig einer Vorsorgeuntersuchung unterziehen.

Auch die Verwendung eines Lasers zu Hause kann gesundheitsgefährdend sein. Die unsachgemäße Verwendung von Lichtpointern und Lasertaschenlampen kann zu irreparablen Schäden führen. Zum Schutz vor Laserstrahlung gelten einfache Regeln:

1. Richten Sie die Strahlungsquelle nicht auf Glas oder Spiegel.
2. Es ist strengstens verboten, den Laser auf die Augen von sich selbst oder einer anderen Person zu richten.
3. Geräte mit Laserstrahlung müssen außerhalb der Reichweite von Kindern aufbewahrt werden.

Die Wirkung eines Lasers kann je nach Modifikation des Emitters thermisch, energetisch, photochemisch und mechanisch sein. Die größte Gefahr geht von einem Laser mit direkter Strahlung, hoher Intensität, enger und begrenzter Strahlrichtung und hoher Strahlungsdichte aus. Zu den gefährlichen Faktoren, die zur Strahlenexposition beitragen, gehören hohe Betriebsspannungen im Netz, Luftverschmutzung durch Chemikalien, starker Lärm und Röntgenstrahlung. Biologische Wirkungen von Laserstrahlung werden in primäre (lokale Verbrennung) und sekundäre (unspezifische Veränderungen als Reaktion des gesamten Organismus) unterteilt. Es sollte daran erinnert werden, dass der gedankenlose Einsatz selbstgebauter Laser, Lichtzeiger, Lampen und Lasertaschenlampen anderen irreparablen Schaden zufügen kann.

LASERSTRAHLUNG ist die erzwungene (per Laser) Emission von Quantenanteilen elektromagnetischer Strahlung durch Materieatome. Das Wort „Laser“ ist eine Abkürzung, die sich aus den Anfangsbuchstaben des englischen Ausdrucks „Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation“ zusammensetzt. Folglich ist (ein optischer Quantengenerator) ein Generator elektromagnetischer Strahlung im optischen Bereich, der auf der Nutzung stimulierter Strahlung basiert. Eine Laseranlage umfasst ein aktives (Laser-)Medium mit einem optischen Resonator, einer Quelle seiner Anregungsenergie und in der Regel einem Kühlsystem. Aufgrund der monochromatischen Natur des Laserstrahls und seiner geringen Divergenz (hoher Kollimationsgrad) werden außergewöhnlich energiereiche Belichtungen erzeugt, die es ermöglichen, einen lokalen thermischen Effekt zu erzielen. Dies ist die Grundlage für den Einsatz von Lasersystemen in der Materialbearbeitung (Schneiden, Bohren, Oberflächenhärten etc.), in der Chirurgie etc.

Land. ist in der Lage, sich über beträchtliche Entfernungen auszubreiten und an der Grenzfläche zwischen zwei Medien reflektiert zu werden, was es ermöglicht, diese Eigenschaft für Zwecke der Ortung, Navigation, Kommunikation usw. zu nutzen. Durch die Auswahl bestimmter Substanzen als aktives Medium kann es induzieren fast alle Wellenlängen, angefangen bei Ultraviolett bis hin zu langwelligem Infrarot. Am weitesten verbreitet in der Industrie sind Laser, die elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von 0,33 erzeugen; 0,49; 0,63; 0,69; 1,06; 10,6 Mikrometer.

Die wichtigsten physikalischen Größen, die Laser charakterisieren:

Wellenlänge, µm;

Verwendung von Schutzausrüstung;

Begrenzung der Zeit der Strahlenexposition;

Ernennung von Personen, die für die Organisation und Durchführung der Arbeiten verantwortlich sind;

Einschränkung des Zugangs zur Arbeit;

Überwachung des Arbeitsplans;

klare Notfallreaktion und Regelung des Verfahrens zur Durchführung von Arbeiten im Notfall;

Personal.

Hygiene- und Behandlungs- und Prophylaxemethoden:

Kontrolle über das Ausmaß schädlicher und gefährlicher Faktoren am Arbeitsplatz;

Kontrolle über die Durchführung vorläufiger und regelmäßiger ärztlicher Untersuchungen durch das Personal.

Von L. und. muss dafür sorgen, dass die Strahlenexposition verhindert oder auf ein Maß reduziert wird, das das zulässige Maß nicht überschreitet. Zum SKZ von L. und. Dazu gehören: Zäune, Schutzgitter, Schlösser und automatische Rollläden, Gehäuse usw. PSA von L. und. Dazu gehören: Schutzschilde, Masken usw. VS sollte in der Phase des Entwurfs und der Installation von Lasern, bei der Organisation von Arbeitsplätzen und bei der Auswahl der Betriebsparameter bereitgestellt werden. Die Wahl der Schutzausrüstung sollte in Abhängigkeit von der Laserklasse, der Strahlungsintensität im Arbeitsbereich und der Art der durchgeführten Arbeiten erfolgen. Die Schutzeigenschaften von Schutzausrüstungen dürfen unter dem Einfluss anderer schädlicher und gefährlicher Faktoren (Vibration, Temperatur usw.) nicht nachlassen. Das Design der Schutzausrüstung muss die Möglichkeit bieten, die Hauptelemente (Lichtfilter, Bildschirme, Schaugläser usw.) zu ändern. PSA für Augen und Gesicht (und Schutzschilde), die die Intensität von L. und reduziert. B. PDU, sollte nur in den Fällen (Inbetriebnahme-, Reparatur- und Versuchsarbeiten) eingesetzt werden, in denen VCS kein Personal zur Verfügung stellt.

Laserstrahlung und Schutz davor in der Produktion

Laserstrahlung ist elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von 0,2...1000 Mikrometer: von 0,2 bis 0,4 Mikrometer - ultravioletter Bereich; über 0,4 bis 0,75 Mikrometer – sichtbarer Bereich; über 0,75 bis 1 Mikrometer – naher Infrarotbereich; über 1,4 Mikrometer – Ferninfrarotbereich.

Quellen der Laserstrahlung sind optische Quantengeneratoren – Laser, die in Wissenschaft, Technik und Technologie (Kommunikation, Ortung, Messgeräte, Holographie, Isotopentrennung, Kernfusion, Schweißen, Metallschneiden usw.) breite Anwendung gefunden haben.

Laserstrahlung zeichnet sich durch eine außergewöhnlich hohe Energiekonzentration aus: Energiedichte - 1010...1012 J/cm3; Leistungsdichte - 1020..1022 W/cm3. Je nach Art der Strahlung wird sie unterteilt in direkte (in einem begrenzten Raumwinkel eingeschlossene); gestreut (von einer Substanz gestreut, die Teil des Mediums ist, durch das der Laserstrahl geht); spiegelnd reflektiert (von der Oberfläche in einem Winkel reflektiert, der dem Einfallswinkel des Strahls entspricht); bis diffus reflektiert (von der Oberfläche in alle möglichen Richtungen reflektiert).

Beim Betrieb von Laseranlagen kann das Wartungspersonal einer großen Gruppe physikalischer und chemischer Faktoren mit gefährlichem und schädlichem Einfluss ausgesetzt sein. Die charakteristischsten Faktoren bei der Wartung einer Laseranlage sind folgende: a) Laserstrahlung (direkt, gestreut oder reflektiert); b) ultraviolette Strahlung, deren Quelle gepulste Pumplampen oder Quarzgasentladungsröhren sind; c) die Helligkeit des Lichts, das von Blitzlampen oder Zielmaterial unter dem Einfluss von Laserstrahlung abgegeben wird; d) elektromagnetische Strahlung im HF- und Mikrowellenbereich; e) Infrarotstrahlung; g) Temperatur der Geräteoberflächen; h) elektrischer Strom von Steuerkreisen und Stromversorgung; i) Lärm und Vibration; j) Zerstörung von Laserpumpsystemen infolge einer Explosion; k) Staub- und Gasverschmutzung der Luft durch Einwirkung von Laserstrahlung auf das Ziel und Radiolyse der Luft (Ozon, Stickoxide und andere Gase werden freigesetzt).

Der gleichzeitige Einfluss dieser Faktoren und der Grad ihrer Ausprägung hängen vom Design, den Eigenschaften der Anlage und den Eigenschaften der mit ihrer Hilfe durchgeführten technologischen Vorgänge ab. Abhängig vom Gefahrenpotenzial bei der Wartung von Lasersystemen werden diese in vier Klassen eingeteilt. Je höher die Klasse der Anlage, desto höher ist die Gefahr einer Strahlenexposition für das Personal und desto mehr gefährliche und schädliche Einflussfaktoren treten gleichzeitig auf.

Während die 1. Gefährdungsklasse einer Laseranlage üblicherweise nur durch die Gefahr der Einwirkung eines elektrischen Feldes gekennzeichnet ist, so ist die 2. Klasse auch durch die Gefahr direkter und spiegelnd reflektierter Strahlung gekennzeichnet; Für Klasse 3 besteht außerdem die Gefahr diffuser Reflexion, ultravioletter und infraroter Strahlung, Lichthelligkeit, hoher Temperatur, Lärm, Vibration, Staub- und Gasverschmutzung in der Luft des Arbeitsbereichs.

Eine Laseranlage der Gefahrenklasse 4 zeichnet sich dadurch aus, dass die oben aufgeführten Gefahrenpotenziale vollständig vorhanden sind.

Als Hauptkriterium für die Normalisierung der Laserstrahlung wurde der Grad der unter ihrem Einfluss auftretenden Veränderungen in den Sehorganen und der menschlichen Haut gewählt. Die Sicherheit beim Arbeiten mit Lasern wird anhand der Wahrscheinlichkeit beurteilt, eine bestimmte pathologische Wirkung zu erzielen, bestimmt durch:

Pbez = 1 - Ppat (3,47)

wobei Pbez die Wahrscheinlichkeit der Sicherheit beim Arbeiten mit einem Laser unter bestimmten Bedingungen ist; RPat ist der tatsächliche pathologische Effekt, der bei Einwirkung von Laserstrahlung gemessen wird.

Es ist mittlerweile erwiesen, dass bei (insbesondere einmaliger) Laserbestrahlung ein eindeutiger Zusammenhang zwischen dem quantitativen Indikator der Intensität der Feldbestrahlung und der dadurch hervorgerufenen Wirkung besteht.

Um sichere Arbeitsbedingungen für das Personal zu gewährleisten, wurden maximal zulässige Werte (MALs) für Laserstrahlung festgelegt, die bei täglicher Einwirkung einer Person weder während der Arbeit noch langfristig zu gesundheitlichen Beeinträchtigungen führen durch moderne Methoden der medizinischen Forschung nachgewiesen.

1 – Laser, 2 – Haube, 3 – Linse, 4 – Blende, 5 – Ziel

Die biologischen Wirkungen der Laserstrahlung hängen nicht nur von der Energieeinwirkung ab, daher werden die Schwellenwerte der Laserstrahlung unter Berücksichtigung der Strahlungswellenlänge, der Pulsdauer, der Pulswiederholungsfrequenz, der Einwirkungszeit und der Fläche der bestrahlten Bereiche sowie der biologischen Faktoren festgelegt und physikalisch-chemische Eigenschaften der bestrahlten Gewebe und Organe.

Die Überwachung des Niveaus gefährlicher und schädlicher Faktoren beim Betrieb von Lasern erfolgt regelmäßig (mindestens einmal im Jahr), bei der Annahme neuer Anlagen, bei Änderungen des Designs einer Laseranlage oder Schutzausrüstung, bei der Einrichtung neuer Arbeitsplätze.

Abhängig von der Klasse der Laseranlage werden unterschiedliche Schutzausrüstungen verwendet, einschließlich des Verfahrens zum Betrieb der Anlage, das in den „Hygienenormen und -regeln für die Konstruktion und den Betrieb von Lasern“ festgelegt ist.

Eine Reihe von Maßnahmen zur Gewährleistung der Sicherheit beim Arbeiten mit einem Laser umfasst technische, sanitäre, hygienische und organisatorische Maßnahmen und zielt darauf ab, die Exposition des Personals gegenüber Werten zu verhindern, die den maximal zulässigen Grenzwert überschreiten.

Dies wird dadurch erreicht, dass Laser mit Vorrichtungen ausgestattet werden, die die Auswirkungen direkter und reflektierter Strahlung ausschließen (Bildschirme); Verwendung von Fernbedienungs-, Alarm- und automatischen Abschaltmitteln; Schaffung spezieller Räume für die Arbeit mit Lasern, deren richtige Anordnung den notwendigen Freiraum bietet, Systeme zur Überwachung der Strahlungswerte; Ausstattung von Arbeitsplätzen mit lokaler Absaugung.

Zur Abschirmung von direkter und reflektierter Strahlung werden entlang des Strahlengangs Hauben und in der Nähe des bestrahlten Objekts Blenden angebracht.

Zur Wartung von Lasern sind Personen ab 18 Jahren berechtigt, die keine medizinischen Kontraindikationen haben und in sicheren Arbeitsmethoden unterwiesen und geschult wurden (entsprechende Sicherheitsqualifikationsgruppe besitzen).

Beim Betrieb von Anlagen obliegt der Verwaltung die Aufgabe, die sichere Durchführung der Arbeiten zu überwachen und den Einsatz verbotener Arbeitsmethoden zu verhindern.

Zur persönlichen Schutzausrüstung gegen Laserstrahlung, die nur in Verbindung mit kollektiver Schutzausrüstung verwendet wird, gehören Schutzbrillen und Masken mit Lichtfiltern.

Ihre Auswahl im Einzelfall erfolgt unter Berücksichtigung der Wellenlänge der erzeugten Strahlung.

Um zu verdeutlichen, was sich darin befindet und warum es dort überhaupt benötigt wird, möchte ich zunächst kurz die Funktionsweise von Lasern im Allgemeinen beschreiben. Also:

Theorie (langweilig)

Der Laser ist ein genial einfaches Gerät, um das Funktionsprinzip zu verstehen. Damit der Laser funktioniert, müssen gleichzeitig eine Reihe von Nuancen berücksichtigt werden, was der Kreativität der Ingenieure enorme Spielräume eröffnet. Es ist wie bei einer Atombombe: Da sind zwei Uranstücke mit halber kritischer Masse, wir fügen sie zusammen – aber nein, etwas explodiert nicht, es tropft nur auf die Stiefel.

Wir alle wissen, dass, wenn wir einem Atom oder Molekül einer Substanz etwas Energie verleihen, dieses Atom/Molekül diese nach einiger Zeit wieder abgibt – vielleicht sogar durch die Emission eines Strahlungsquants (sofern es nicht mit einem anderen Atom kollidiert). Erste). Das ist spontane Strahlung, und so funktioniert eine Glühbirne: Die Spirale wird durch elektrischen Strom erhitzt, die Wärmeenergie der Atome (und des Wolframs und aller Verunreinigungen) wird in Strahlungsenergie umgewandelt. Darüber hinaus entspricht das Spektrum dieser Strahlung ungefähr dem Spektrum eines absolut schwarzen Körpers und ist ein Bündel verschiedener Wellenlängen mit einem charakteristischen Intensitätspeak für eine bestimmte Temperatur.

Wenn gleichzeitig ein angeregtes Atom mit einem Photon einer bestimmten Frequenz getroffen wird, ohne darauf zu warten, dass das Atom selbst auf das niedrigere Energieniveau herunterrollt, reduziert sich das Atom infolge der Absorption eines solchen Photons seine Energie durch die Energie des Photons und der Freisetzung zwei sind genau gleich Photon identisch mit dem, das angekommen ist. Absolut identisch: in der Richtung, in der Phase, in der Polarisation und natürlich in der Energie, d. h. Wellenlänge. Dies ist eine stimulierte Emission.

Wenn wir viele identische angeregte Atome haben, dann besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass ein „gespaltenes“ Photon auf ein solches Atom trifft, sich erneut spaltet usw., bis in Richtung der Wellenausbreitung keine angeregten Atome mehr vorhanden sind. So vervielfacht sich nur ein Photon der richtigen Wellenlänge, das mit unseren angeregten Atomen in den Weltraum fliegt, um ein Vielfaches – es wird verstärkt und die Atome verlieren Energie. Daraus wird deutlich, dass für den kontinuierlichen Betrieb des Lasers den emittierenden Atomen kontinuierlich Energie zugeführt werden muss, die sie auf das obere Energieniveau zurückführt – „gepumpt“. Darüber hinaus müssen für eine erfolgreiche Verstärkung der Atome auf dem oberen Energieniveau mehr Atome vorhanden sein als auf dem unteren, dieser Zustand der Materie wird „Populationsinversion“ genannt. Ein Durchgang eines verstärkten Quantenstrahls durch das Arbeitsmedium reicht normalerweise nicht aus, daher wird er in einen Resonator gelegt – zwei Spiegel, von denen einer die Strahlung vollständig reflektiert und der zweite den verstärkten Strahl teilweise freigibt.

Die Atome, die im Zusammenhang mit diesem Laser diskutiert werden, sind Neodym-Ionen, die sich auf den Gitterplätzen des Yttrium-Vanadat-Kristalls befinden. Wenn sie nur im Vakuum und in Form eines Gases baumeln würden, wäre der Laser ein Gas, aber da sie im Kristall „fixiert“ sind, wäre der Laser ein Festkörperlaser. Der Kristall wird so ausgewählt, dass er für die von uns benötigten Wellenlängen transparent, mechanisch stabil und für eine Reihe anderer Parameter geeignet ist, die für das Verständnis der Arbeit nicht entscheidend sind. Tatsächlich wird ein Kristall aus Yttriumvanadat YVO 4 mit einer Beimischung (mit anderen Worten Dotierung) von Neodym Nd als Arbeitsflüssigkeit des Lasers bezeichnet, und die vollständige Formel lautet Nd:YVO 4. Es ist wichtig zu verstehen, dass wir hier hauptsächlich Neodym haben und es viele Kristalle mit geeigneten Parametern für die Dotierung gibt: Nd:Y 3 Al 5 O 12 (oder kurz Nd:YAG), Nd:YAlO 3 usw. Sie alle haben Nuancen, aber das Wesentliche ist dasselbe.

Im Beispiel der stimulierten Emission hatte unser Atom nur zwei Energieniveaus – ein oberes und ein unteres –, aber die Realität sieht schwerwiegender aus:

Hier sehen wir „interessante“ Energieniveaus des Neodym-Ions in einem Yttrium-Aluminium-Granat-Kristall aus Sicht der Emission und Absorption. Es versteht sich, dass das Neodym-Ion (wie jedes Quantenobjekt) nur Quanten bestimmter Wellenlängen absorbieren kann – deren Energie dem Unterschied in den Energien seiner Niveaus entspricht. Das sind die blauen Pfeile.

Obwohl es energetisch deutlich rentabler ist, einen Kristall mit einer Wellenlänge von 869 nm zu pumpen, gibt es für diese Wellenlänge keine leistungsstarken und günstigen Quellen. Daher werden Laserdioden verwendet, die 808 nm (aber intensiv) emittieren und die Ionen auf ein höheres Niveau als nötig treiben. Nach kurzer Zeit erfolgt ein strahlungsloser Übergang zum 4 F 3/2-Niveau. Dies ist das sogenannte metastabiles Energieniveau. „Metastabil“ bedeutet, dass das Ion relativ lange auf diesem Niveau bleibt, ohne Energie zu verlieren, dieses Niveau aber gleichzeitig nicht das Hauptniveau ist (nicht mit minimaler Energie). Dies ist wichtig, da das Neodym-Ion in diesem Zustand auf sein Quantum „warten“ muss, das beim Übergang auf ein niedrigeres Niveau verstärkt wird.

Ein angeregtes Neodym-Ion kann ein Quantum mit einer von vier Wellenlängen emittieren, das zur weiteren Verstärkung geeignet ist (rote Pfeile). Obwohl die höchste Emissionswahrscheinlichkeit bei einer Wellenlänge von 1064 nm besteht, sind darüber hinaus auch andere Übergänge möglich. Sie werden durch den Einsatz dichroitischer Resonatorspiegel bekämpft, die nur Wellen mit einer Länge von 1064 nm reflektieren, den Rest nach außen abgeben und so verhindern, dass sie im Resonator verstärkt werden. Auf diese Weise können Sie durch einfaches Austauschen der Spiegel eine oder mehrere der möglichen Frequenzen der Laserstrahlung auswählen.

Indem wir unseren in einem Resonator platzierten Kristall mit einer Laserdiode pumpen, erhalten wir Laserstrahlung mit einer Wellenlänge von 1064 nm. Es ist erwähnenswert, dass Neodym nicht nur mit einer Laserdiode gepumpt werden kann, sondern auch mit Blitzlampen und anderen Strahlungsquellen, die die erforderlichen Wellenlängen im Spektrum haben, d. h. Der Laser als Pumpquelle ist hier nicht erforderlich. Es ist nur so, dass eine Laserdiode sehr effektiv elektrische Energie in Strahlung umwandelt eins Die von uns benötigte Frequenz (der Wirkungsgrad erreicht mehr als 50 %) und die Tatsache, dass seine Strahlung Polarisation und Kohärenz aufweist, sind positive, aber keine obligatorischen Eigenschaften.

1064-nm-IR-Licht wird in einem Prozess namens Second Harmonic Generation (SHG) in 532-nm-grünes Licht umgewandelt. Ich fürchte, ich kann das Wesentliche dieses Prozesses nicht klar erklären, ohne den Umfang des Artikels zu verdoppeln. Nehmen wir also einfach an, dass der nichtlineare Kristall, in dem dies geschieht, eine Black Box ist, die zwei Quanten als Input empfängt und produziert einer am Ausgang, aber mit doppelter Frequenz. Darüber hinaus hängt die Wirksamkeit dieses Prozesses von der Amplitude der dem Quanten entsprechenden Welle ab (das ist seine Nichtlinearität). Wenn wir also durch den Kristall in die Außenwelt schauen, werden wir keine Farbverschiebungen sehen – die Lichtintensität ist zu gering . Aber bei Laserenergiedichten treten diese Effekte in ihrer ganzen Pracht hervor.

Wie beim Arbeitsmedium gibt es viele nichtlineare Kristalle: KTP (Kaliumtitanylphosphat, KTiOPO 4), LBO (Lithiumtriborat, LiB 3 O 5) und viele andere – alle mit ihren eigenen Vor- und Nachteilen. Bei Dauerstrichlasern (CW) wird ein nichtlinearer Kristall in einem Resonator platziert, um eine stärkere Polarisation des Dielektrikums zu erreichen, indem der IR-Strahl wiederholt durch den Kristall geleitet wird, wodurch die Effizienz der Erzeugung der zweiten Harmonischen erhöht wird. Laser dieser Bauart werden als Laser mit resonatorinterner Frequenzverdopplung (Intracavity Second Harmonic Generation) bezeichnet. Bei gepulsten Lasern stört das nicht – die Energiedichte im Puls reicht bereits aus, um den Resonator noch weiter zu verkomplizieren.

Alle DPSS-Laser mittlerer Leistung basieren auf ungefähr dem gleichen optischen Design:

LD – Pumpdiode, F – Fokussierungslinse, HR – Eingangsspiegel (lässt 808 nm durch und reflektiert 1064 nm), Nd:Cr – mit Neodym dotierter Kristall (im Diagramm ist auf seiner rechten Oberfläche eine reflektierende Beschichtung für 532 nm aufgebracht), KTP – nichtlinearer Kristall, OC – Ausgangsspiegel (reflektiert 1064 nm und lässt alles andere durch).

Die HR- und OC-Spiegel bilden einen halbkugelförmigen Fabry-Perot-Resonator. Der HR-Spiegel wird normalerweise auf einem Kristall des Arbeitsmediums aufgebracht; man versucht, ihn mit maximalem Reflexionsvermögen für die vom Laser erzeugte Wellenlänge herzustellen. Das Reflexionsvermögen des OC-Spiegels wird so gewählt, dass die Effizienz des Lasers maximiert wird: Je höher die Verstärkung des Mediums (d. h. je weniger Durchgänge durch den Neodymkristall der Strahl durchführen muss, um ausreichend verstärkt zu werden), desto größer die Durchlässigkeit.

Wie aus dem Diagramm ersichtlich ist, ist der Arbeitsflüssigkeitskristall das einzige Element, das die 808-nm-Strahlung der Laserdiode verzögert. Was es nicht absorbieren kann, gelangt durch die Spiegel in die Austrittsöffnung. Daher wird nach dem OC-Spiegel normalerweise ein dichroitischer Filter platziert, um die nicht absorbierte Pumpstrahlung zu reflektieren.

Nachdem Sie nun die grundlegenden theoretischen Prinzipien des Lasers und die Grundlagen seines Designs kennen, können Sie mit dem nächsten Teil fortfahren.

Üben

Wir schrauben die Bodenplatte ab und erhalten Zugang zu den vier Schrauben, mit denen die obere Abdeckung befestigt ist:

Entfernen Sie die Abdeckung vorsichtig und bewegen Sie sie nach vorne, um das Objektiv nicht zu berühren:

Der Laser selbst nimmt ein relativ kleines Volumen des Emitters ein. Zu sehen sind zwei verstellbare Optikhalter – das ist ein gutes Zeichen: Es bedeutet erstens, dass es etwas zu verstellen gibt und zweitens, dass der Laser gemacht ist Nichtüber das „Verkleben“ des Arbeitsmediums mit dem nichtlinearen Kristall. Die Verklebung ist für die Entnahme großer Leistungen ungeeignet und lässt sich nicht anpassen.

Alle Risse werden sorgfältig mit Silikongel abgedichtet, wodurch verhindert wird, dass Staub und Feuchtigkeit in den Resonator gelangen. Ein Paar Einstellschrauben befindet sich mittig oben und an der Seite jedes Halters. Der Lasersockel wird mit nur zwei Schrauben am Kühlkörper befestigt und gegen das Thermoelement gedrückt. Dadurch hängt die Vorderkante der Plattform einfach über dem Kühler, was Zweifel an der Gesamtsteifigkeit der Struktur aufkommen lässt.

Zwischen den optischen Elementen gibt es keinen Freiraum: Meine Idee, im Resonator eine Modenblende und vor der Linse einen IR-Filter anzubringen, war zum Scheitern verurteilt. Frequenznormale und andere optische Elemente kommen natürlich nicht in Frage; Das Laserdesign erfordert keine Änderungen.

Entfernen Sie den Lüfter, um Zugang zur Laserdiode zu erhalten

Entfernen Sie das Objektiv und beide Halterungen:

Es öffnet sich der Blick auf einen 5x5x3 mm großen Yttrium-Vanadat-Kristall, der bis zu 15 W Pumpleistung aushält und bis zu etwa 6 W Strahlung bei einer Wellenlänge von 1064 nm erzeugt. Der Anteil der Neodymverunreinigung liegt höchstwahrscheinlich bei etwa 1 Atomprozent. Auf dieser Seite ist eine Antireflexionsbeschichtung für 1064 nm und eine reflektierende Beschichtung für 532 nm aufgebracht.

Schauen wir uns nun die Elemente in den verstellbaren Haltern an

Die Halterungen bestehen aus Duraluminium und ermöglichen eine Justierung in der horizontalen Ebene mit den seitlichen Schrauben und in der vertikalen Ebene mit den oberen Schrauben. Die Einstellung soll folgendermaßen erfolgen: Beide Schrauben für eine Achse lösen, dann mit einer der Schrauben die gewünschte Position des Halters ermitteln und mit der zweiten Schraube fixieren. Bei den Schrauben handelt es sich um die gebräuchlichsten chinesischen M3-Schrauben, nicht mikrometrisch oder präzise.

Der KTP-Kristall hat Abmessungen von 3 x 3 x 7 mm und kann theoretisch eine viel höhere Leistung „liefern“ – bis zu etwa 20 W bei 532 nm. Seine Enden sind mit einer Antireflexionsbeschichtung für Wellenlängen von 532 und 1064 nm versehen, deren Reflexionskoeffizient weniger als 0,5 % beträgt. Um den Kristall auszurichten, wäre es schön, einen dritten Freiheitsgrad zu haben – die Drehung entlang der Achse des Resonators, aber hier verließen sich die Hersteller auf die Genauigkeit des Schneidens und Klebens.

In den Ausgangshalter ist ein dichroitischer Hohlspiegel eingeklebt (die Konkavität ist für das Auge nicht sichtbar): Er lässt Licht mit einer Wellenlänge von 532 nm durch und reflektiert 1064 nm. Gleichzeitig dringt auch ein erheblicher Teil der 808-nm-Strahlung durch ihn hindurch.

Entfernen der Laserdiode

Die Diode im F-Mount-Gehäuse ist auf einem massiven Messingsockel montiert und mit Wärmeleitpaste versehen. Diese Art von Gehäuse verfügt über ein Loch zum Einbau eines Thermistors, der die Temperatur der Diode regelt; Der Thermistor befindet sich an seinem ursprünglichen Platz. Die Diode wurde von Focuslight hergestellt; Weil Außer der Seriennummer gibt es keine weitere Kennzeichnung darauf, seine Leistung beträgt höchstwahrscheinlich 5 W – das ist die niedrigste Leistung für Dioden in einem solchen Paket, und es ist logisch anzunehmen, dass die Chinesen nichts Leistungsstärkeres verbauen werden und dort teurer. Basierend auf dem Datenblatt für diesen Diodentyp beträgt der maximale Strom 5,5 A, d. h. Ohne die zulässigen Werte zu überschreiten, kann der werkseitig eingestellte Strom um 200 mA erhöht werden, was eine zusätzliche Ausgangsleistung von ca. 50 mW zur Folge haben sollte. Die Diode kann problemlos durch eine 10-Watt-Diode ersetzt werden, glücklicherweise erlauben die anderen Komponenten dies, und am Ausgang kann man mehr als 3 W eines grünen Strahls erhalten (Qualität, Stabilität und Modenzusammensetzung kann ich nicht beurteilen).

Durch die Montage der Diode können Sie diese entlang der Achse des Resonators drehen, um die optimale Polarisation der Pumpstrahlung auszuwählen.

Ansicht des Arbeitskörpers von der Bogenseite

Auf dieser Seite des Kristalls wird für 808 nm eine Antireflexbeschichtung und für 1064 nm eine reflektierende Beschichtung von mehr als 99,5 % aufgebracht, wodurch ein flacher Resonatorspiegel entsteht.

Wie Sie sehen, gibt es zwischen Diode und Kristall keine Fokussierungsoptik: Dies verringert die Pumpeffizienz.

Schrauben Sie die Laserbasis vom Strahler ab

Unter der Basis befindet sich ein gemeinsames Peltier-Element TEC1-12706. Seine Eigenschaften: Stromversorgung bis 15 V, Strom bis 6 A, Leistungsabgabe bis 50 W bei einer heißen Oberflächentemperatur von 60 °C; Abmessungen 40x40x4 mm. Unter dem Ausgangsoptikhalter wurde ein Loch gemacht – wahrscheinlich für ein Heizelement mit einer anderen Anordnung: In diesem Halter würde ein nichtlinearer Kristall montiert, in dem vorherigen würde die Fokussieroptik montiert und der Ausgangsspiegel würde separat montiert werden (bei Gleichzeitig würde dadurch das Problem der thermischen Ausdehnung des Sockels teilweise gelöst. Aber das ist nur meine Vermutung.

Alles wieder zusammensetzen

Unnötig zu erwähnen, dass der Laser nach dem Zusammenbau nicht funktionierte? Allerdings bemerkte ich das Lasern ziemlich schnell, indem ich mit den Einstellungen des Ausgangsspiegels herumspielte. Die weitere Anpassung des Spiegels war nicht schwierig. Bei der Justierung des KTP-Kristalls gestaltete sich alles deutlich komplizierter: Ehrlich gesagt kann ich mir nicht vorstellen, wie die Chinesen das gemacht haben, indem sie die Philips-Schrauben mit einem Schraubenzieher gedreht haben. Deshalb habe ich alle Einstellschrauben durch Sechskantschrauben ersetzt, was eine präzisere Einstellung mit einem Schraubenschlüssel ermöglichte, ohne Druck auf die Befestigungselemente auszuüben.

Und trotzdem ist es mir nicht gelungen, den genauen kritischen Winkel KTP festzulegen: Trotzdem variiert die Strahlleistung schon bei einfachem Fingerdruck und sogar von alleine merklich. Dabei ist zu beachten, dass sich die Erzeugung in einem sehr weiten Bereich der Kristallverstellung bewegte, die Leistung jedoch in manchen Stellungen abrupt anstieg und bei geringsten äußeren Störungen auch abrupt abfiel. Als ich mich an die Geschichte über den Laborassistenten erinnerte, der mit einer Zange auf den Laserkörper schlug, um den losen Spiegel wieder an seinen Platz zu bringen, gelang es mir, eine stabile Leistung von etwa 1650 mW zu erreichen, d. h. der Verlust betrug etwa 200 mW .

Jetzt wird klar, warum diese Laser einen so großen Leistungsbereich haben: Möglicherweise wurden 1,8 W nur ​​durch einen glücklichen Zufall beim Transport ermöglicht und der Laser kam mit einer völlig anderen Leistung aus der Fabrik. Leider lag dem Laser kein Testformular bei.

Abschluss

An den Kristallen im Laser haben sie nicht gespart: Sie ermöglichen deutlich höhere Pumpleistungen. Ich gehe davon aus, dass dies zur Vereinheitlichung geschah und sich ein Drei-Watt-Laser von einem Ein-Watt-Laser nur durch die Leistung der Laserdiode, das Netzteil und den dreifachen Preis unterscheidet. Die Steifigkeit und Präzision der Mechanik lässt zu wünschen übrig – man sieht den Wunsch, es kostengünstig herzustellen, aber immerhin ist die Konstruktion reparierbar. Die angegebene Haltbarkeit des Designs scheint hauptsächlich von der Haltbarkeit der Laserdiode (und ich konnte sie in der Dokumentation nicht finden) und der Sauberkeit des Montageraums bestimmt zu werden – beim Zerlegen des Lasers habe ich keinen Schmutz gesehen die Optik.

Und zusammenfassend möchte ich die Hauptfrage zum ersten Teil des Artikels beantworten, die viele gestellt haben: „Warum wird dieser Laser überhaupt benötigt?“ Aufgrund seiner Leistung, die für ein effizientes Pumpen von Titan-Saphir und Farbstoffen nicht ausreicht, sowie der Modenzusammensetzung und -stabilität, die ebenfalls mittelmäßig sind, ist sein Hauptanwendungsgebiet OEM-Komponenten für Laserprojektoren. Es kann auch zu Beleuchtungszwecken eingesetzt werden: zur Lumineszenzaufnahme, in der konfokalen Mikroskopie usw. Bereiche, in denen eine hohe Hintergrundbeleuchtungsleistung bei relativ stabiler Frequenz erforderlich ist.