Дипломная работа (ВКР) — бакалавр, специалист на тему Исследование особенностей эксплуатации мощных лазеров инфракрасного диапазона длин волн

Содержание:

Введение……………………………………………………………………. 3 1. Общие характеристики лазеров……………………………………. 6 1.1. Принцип действия лазеров…………………………………………. 6 1.2. Основные характеристики лазерного
излучения………………….. 13 1.3. Классификация лазеров………………………………………………… 19 2. Воздействия лазерного излучения на организм человека 26 2.1. Общее воздействие…………………………………………………. 26 2.2. Особенности
воздействия  лазерного излучения на
глаза
в инфракрасном диапазоне………………………………………… 34 2.3. Особенности   воздействия лазерного излучения на кожу
в инфракрасном диапазоне……………………..…………………… 35 2.4. Особенности
воздействия лазерного излучения на внутренние
органы в инфракрасном диапазоне………………………………. 38 3. Нормирование лазерного излучения………………………………. 40 3.1. Санитарные  нормы  и правила  на  устройства  и эксплуатацию
лазеров СанПиН 5804-91.………………………………………… 40 3.2. Требования по безопасности  к  лазерным изделиям
по государственному стандарту ГОСТ Р50-723 от 1994
года….. 46 3.3. Санитарно-эпидемиологические требования к физическим факторам на рабочих местах по СанПиНу 3359 от 2017 года….. 48 4. Экспериментальное исследование ………………………………… 53 4.1. Описание лазерной установки……………………………………… 53 4.2. Описание методики измерений……………………………………. 54 4.3. Экспериментальные результаты………………………………..….. 57 4.4. Защитные мероприятия…………………………………………….. 58 Заключение…………………………………………………………….……. 64 Список использованных
источников……………………………………… 70

Введение:

Дипломная
работа посвящена исследованию особенностей эксплуатации мощных лазеров для инфракрасного
диапазона длин волн и сопровождается экспериментальными результатами.

В качестве предмета исследования была
выбрана  лазерная установка.

В цели моего исследования входили
следующие пункты:

– изучить общие характеристики
лазеров;

– оценить результаты воздействия
лазерного излучения на организм человека;

– определить: классы опасности
лазеров, нормы и оценку инфракрасного излучения;

– описать: лазерную установку,
методику измерений, способы и средства защиты.

На основании поставленных целей в
своей работе я решал следующие задачи:

– изучить описание и технические
характеристики лазеров;

– ознакомиться
с действующей нормативно-правовой базой в области эксплуатации лазеров;

– описать защитные мероприятия и
профилактику от неблагоприятного воздействия лазеров.

В первой части дипломной работы были
рассмотрены: основные характеристики, понятия и определения природы лазерных
излучений. В результате исследований были изложены: принцип действия и
классификация лазеров.

Во второй части дипломной работы приводится
характеристика вредного воздействия лазерного излучения на организм человека. Основным
биоэффектом инфракрасного (ИК) излучения является тепловой, так как излучения с
длиной волны более 1,5 мкм почти полностью поглощаются биологическими тканями и
при длительном пребывании человека в зоне излучения возможно нарушение
механизма терморегуляции, водно-солевого режима. Воздействие интенсивного
коротковолнового ИК излучения на открытые участки тела человека проявляется в
виде ожога кожи, расширении просвета капилляров и увеличения пигментации кожи.
Результатом воздействия его на глаза может явиться ожог кожи век (эритема и
образование пузырей). Повторное воздействие ИК излучения на глаза может
привести к хроническому воспалению век, помутнению хрусталика, спазму зрачка,
ожогу сетчатки.

Третий и четвертый разделы моей
дипломной работы включают основную цель моих исследований. Я определил
опасность инфракрасного излучения, которая оценивается по величине
интенсивности или плотности потока энергии. В результате я ознакомился: с основными
принципами нормирования воздействия лазерного излучения и классификацией
лазерных установок по степени опасности генерируемого излучения.

Развитие современного общества не оправдано
без решения проблем, связанных с безопасностью жизнедеятельности. Среда
обитания современного человека и производственная среда особенно содержат
источники опасности. К опасным и вредным факторам антропогенного происхождения
относятся: электромагнитное,  лазерное и
ионизирующее излучения. Решение проблемы безопасности жизнедеятельности состоит
в защите человека и среды обитания от воздействия вредных и опасных факторов, превышающих
допустимые значения. В заключительной части дипломной работы я определил способы
снижения лазерной нагрузки на человека. Средства индивидуальной защиты от
лазерного излучения включают в себя средства защиты глаз и лица (защитные очки,
щитки, насадки), средства защиты рук, специальную одежду.

На всех предприятиях создаются
здоровые и безопасные условия труда, устанавливаются правовые основы
регулирования отношений в области охраны труда между работодателями и
работниками, а также создаются условия труда, соответствующие требованиям
сохранения жизни и здоровья работников в процессе трудовой деятельности.

Обеспечение
здоровых и безопасных условий труда возлагается на администрацию предприятия.
Администрация обязана внедрять современные средства техники безопасности,
предупреждающие производственный травматизм, и обеспечивать санитарно-гигиенические
условия, предотвращающие возникновение профессиональных заболеваний работников.

Целью охраны труда является научный
анализ условий труда, технологических процессов, аппаратуры и оборудования с проявления
возможности возникновения опасных факторов. На основе такого анализа
определяются опасные участки производства, разрабатываются мероприятия по
ограничению последствий.

Заключение:

В результате исследования мощных
лазеров я изучил характеристики и классификацию лазеров, оценил результаты
воздействия лазерного излучения на организм человека, описал основные задачи и
расчеты экспериментальных данных в дипломной работе.

При разработке дипломной работы я
определил поставленные цели в своей работе.

В моей работе были выполнены основные
задачи: я изучил описание и технические характеристики лазеров, ознакомился с
действующей нормативно-правовой базой в области эксплуатации лазеров, описал
защитные мероприятия и профилактику от неблагоприятного воздействия лазеров.

В первой части дипломной работы я
рассмотрел принцип работы и усиления света лазерной установки.

Во второй части свой работы: я изучил
общее воздействие ЭМИ, основные нормативные документы для контроля безопасности
воздействия ЭМП на человека, симптомы и оказание первой помощи пострадавшим при
воздействии ЛИ на глаза и организм человека.

В третьем разделе дипломной работы было
описано нормирование лазерного излучения в соответствии с классом опасности
лазеров.

Четвертый раздел работы включает:
описание лазерной установки, результаты моих экспериментальных исследований и
защитные мероприятия при неблагоприятном воздействии мощных лазеров.

Дипломная работа показывает сущность
научного анализа условий труда при исследовании и эксплуатации мощных лазеров
инфракрасного диапазона длин волн.

Работа с лазерными установками может
представлять определенную потенциальную опасность для обслуживающего персонала.

При работе с лазерными установками в
основном доминирует постоянное воздействие на работающий персонал монохроматического
лазерного излучения. Воздействие на операторов непосредственно прямого
лазерного луча возможно при грубых нарушениях техники безопасности.

Технический прогресс ознаменовался
внедрением в отрасли народного хозяйства ОКГ, или лазеров. Основными элементами
оптических генераторов являются: активное вещество, источник энергии накачки и
оптический резонатор из параллельных зеркал.

Рабочий персонал, используя лазерные
приборы, может подвергаться облучению отраженного и рассеянного
монохроматического излучения.

Отражающими и рассеивающими излучение
поверхностями оптических квантовых генераторов (ОКГ) являются: различные
оптические элементы, размещенные по ходу луча, мишени, приборы, а также стены
производственных помещений.

Технологический лазер – это устройство,
выполняющего функции в составе комплекса промышленного оборудования,
производящего изделия или материалы с химическими и физическими характеристиками.

Для освоения лазерной технологии
требуются лазеры, удовлетворяющие конкретным условиям производства. Этот
критерий производства устанавливает, что технологические лазеры должны быть
экономичными и надежными в эксплуатации.

Значения плотности отраженного и
рассеянного ЛИ зависят от выходной энергии и мощности лазера, отражающих
свойств материалов и покрытий. При работе мощных импульсных лазеров, имеющих
энергию на выходе порядка сотен джоулей, плотность энергии достигает значительных
величин. Такие уровни плотности ЛИ превышают пороговые плотности энергии,
ведущие к повреждению сетчатки. В глаза операторов может попадать излучение
малой интенсивности, потому что в момент генерации исследователи принимают
некоторые меры предосторожности.

В силу особенностей технологического
процесса воздействие отраженного лазерного излучения проявляется в факторах производственной
среды, ведущих к усилению неблагоприятного действия излучения ОКГ. К такому
фактору относится большое напряжение зрения в условиях плохой освещенности при выполнении
разных операциях с лазерными изделиями. Недостаточная освещенность ведет к утомлению
зрительного анализатора, усилению эффекта от воздействия ЛИ из-за расширения
зрачка и высокой адаптации глаза к темноте.

Работа с лазерными установками
сопровождается постоянным нервным и эмоциональным напряжением, вызванным
повышенной опасностью поражения электротоком высокого напряжения, ЛИ,
необходимостью по предупредительному сигналу принять меры предосторожности, что
приводит к нарушению нормального ритма работы.

Работа с лазерными приборами занимает
значительную часть рабочего времени. Это обстоятельство может создавать
определенные условия для возникновения заболеваний у рабочего персонала в
условиях воздействия ЛИ.

В работе лазеров имеют особый
характер излучения сложные процессы, определяющиеся термическими,
механическими, фотоэлектрическими и фотохимическими явлениями биологических
сдвигов. Энергия вызывает выраженные повреждения органа зрения человека и
приводит к серьезным нарушениям его функции в результате использования лазеров
на предприятии. Опасным фактором поражения является сетчатая оболочка глаза
человека. Повреждения глаза могут возникать при попадании прямого луча, отраженного
от различных предметов, а также рассеянного ЛИ. Поражения при воздействии ЛИ
проявляются как ожог кожных покровов, вызванный действием термических факторов
производственной среды. При более высоких уровнях энергии в очагах поражения
наблюдаются кровоизлияния у рабочего персонала.

Безопасность рабочего персонала при
использовании лазерных установок обеспечивает дисциплина «Охрана труда». В моей
дипломной работе подробно описано воздействие ЛИ на человека. Степень
выраженности облучения при воздействии мощных лазеров увеличиваются с
возрастанием интенсивности излучения и стажа работы рабочего персонала.

Для выполнения требований по
дисциплине «Охрана труда» лазер должен обладать определенными параметрами
конструкции и рабочего тела, быть полностью автоматизированным, являться
составной частью автоматизированного лазерного технологического комплекса. Конструкция
его и условия эксплуатации должны обеспечивать полную безопасность в работе и
удовлетворять гигиеническим, экологическим и эстетическим требованиям на
производстве.

Экономическая перспектива
технического использования каждого конкретного вида лазерной технологии при
изготовлении конкретных промышленных изделий является особой группой условий их
промышленного применения. Этот вопрос должен рассматриваться как к текущему
моменту, так и к ближайшему будущему. Требования к параметрам ЛИ со стороны
лазерных технологических процессов определяются физической возможностью
процесса лазерной обработки изделия.

К лазерам предъявляют следующие
требования:

– на параметры излучения: уровень
мощности, качество и стабильность излучения;

– на экономичность эксплуатации и
изготовления, выражающиеся в минимальной стоимости энергии излучения;

– на управляемость системой автоматического
управления мощностью;

– лазер должен быть схемной и
конструктивной частью автоматизированного лазерного комплекса;

– на безопасность в эксплуатации,
высокий уровень гигиеничности и дизайна;

– на наличие промышленного выпуска
технологических лазеров и их комплектующих деталей.

Помещения
и инженерные системы предприятия, на котором будет применяться лазерный
комплекс, должны обеспечиваться требованиями: мощности

Фрагмент текста работы:

1.
Общие характеристики лазеров 1.1. Принцип действия лазеров Лазерное излучение (ЛИ) – это
вынужденное монохроматическое излучение широкого диапазона длин волн от единиц нанометров
до десятков и сотен микрометров. Электромагнитное излучение представляет собой последовательность
квантов энергии, называемых фотонами. Наибольшее распространение в промышленности
получили лазеры, генерирующие электромагнитные излучения с длиной волны в
диапазоне 0,33-10,6 мкм.

Для генерации лазерного излучения необходимо,
чтобы число атомов на верхнем уровне было больше числа атомов на нижнем уровне.
В естественных условиях наиболее высоком уровне при любой температуре всегда находится
меньшее число атомов, чем на более низком уровне. Для того чтобы верхний уровень
был населен больше, чем нижний, необходимо принимать специальные меры. В квантовой
электронике такое состояние вещества носит название активного состояния с инверсной
населенностью.

Создание инверсной населенности активных
частиц является основным условием получения ЛИ. В качестве активной среды,
называемой также рабочим телом лазера, используют различные газовые смеси,
твердые тела и жидкости. В технологических лазерах используют два способа
создания инверсной населенности: оптическая и газоразрядная накачка.

Оптическая накачка рабочего тела осуществляется
потоком света от импульсной или непрерывно действующей газоразрядной лампы.
Такой метод накачки используется для возбуждения лазеров, в которых рабочее тело
является твердым или жидким.