Ультрафиолетовое и инфракрасное излучение

Ультрафиолетовое излучение относится к невидимому оптическому спектру. Естественным источником ультрафиолетового излучения является солнце, на которое приходится приблизительно 5% плотности потока солнечного излучения, - это жизненно необходимый фактор, оказывающий благотворное стимулирующее действие на живой организм.

Искусственные источники ультрафиолетового излучения (электрическая дуга при электросварке, электроплавке, плазмотроны и др.) могут стать причиной поражений кожи и зрения. Острые поражения глаз (электроофтальмия) представляют собой острый конъюнктивит. Заболевание проявляется ощущением постороннего тела или песка в глазах, светобоязнью, слезотечением. К хроническим заболеваниям относят хронический конъюнктивит, катаракту. Кожные поражения протекают в форме острых дерматитов, иногда с образованием отеков и пузырей. Могут возникнуть общетоксические явления с повышением температуры, ознобом, головными болями. На коже после интенсивного облучения развиваются гиперпигментация и шелушение. Длительное воздействие ультрафиолетового излучения приводит к «старению» кожи, вероятности развития злокачественных новообразований.

Гигиеническое нормированиеультрафиолетового излучения осуществляется по СН 4557-88, которые устанавливают допустимые плотности потока излучения в зависимости от длины волн при условии защиты органов зрения и кожи.

Допустимая интенсивность облучения работающих при
незащищенных участках поверхности кожи не более 0,2 м 2 (лицо,
шея, кисти рук) общей продолжительностью воздействия излучения 50% рабочей смены и длительности однократного облучения
свыше 5 мин не должно превышать 10 Вт/м 2 для области 400-280 нм и
0,01 Вт/м 2 - для области 315-280 нм.

При использовании специальной одежды и средств защиты лица
и рук, не пропускающих излучение, допустимая интенсивность
облучения не должна превышать 1 Вт/м 2 .

К основным методам защитыот ультрафиолетового излучения относят экраны, средства индивидуальной защиты (одежда, очки), защитные кремы.

Инфракрасное излучение представляет собой невидимую часть оптического электромагнитного спектра, энергия которого при поглощении в биологической ткани вызывает тепловой эффект. Источникими инфракрасного излучения могут быть плавильные печи, расплавленный металл, нагретые детали и заготовки, различные виды сварки и др.

Наиболее поражаемые органы: кожный покров и органы зрения. При остром облучении кожи возможны ожоги, резкое расширение капилляров, усиление пигментации кожи; при хронических облучениях изменение пигментации может быть стойким, например эритемоподобный (красный) цвет лица у рабочих-стеклодувов, сталеваров.

При воздействии на зрение могут отмечаться помутнение и ожог роговицы, инфракрасная катаракта.

Инфракрасное излучение воздействует также на обменные процессы в миокарде, водно-электролитный баланс, на состояние верхних дыхательных путей (развитие хронического ларингита, ринита, синуситов), может быть причиной теплового удара.

Нормирование инфракрасного излученияосуществляется по интенсивности допустимых интегральных потоков излучения с учетом спектрального состава, размера облучаемой площади, защитных свойств спецодежды для продолжительности действия в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88 и Санитарными правилами и нормами СН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату Производственных помещений».

Интенсивность теплового облучения работающих от нагретых поверхностей технологического оборудования, осветительных приборов, инсоляции на постоянных и непостоянных рабочих местах не должна превышать 35 Вт/м 2 при облучении 50% поверхности тела и более, 70 Вт/м 2 - при величине облучаемой поверхности от 25 до 50% и 100 Вт/м 2 - при облучении не более 25% поверхности тела.

Интенсивность теплового облучения работающих от открытых источников (нагретый металл, стекло, “открытое” пламя и др.) не должна превышать 140 Вт/м 2 , при этом облучению не должно подвергаться более 25% поверхности тела и обязательным является использование средств индивидуальной защиты, в том числе средств защиты лица и глаз.

Допустимая интенсивность облучения на постоянных и непостоянных местах дана в табл. 4.20.

Таблица 4.20.

Допустимая интенсивность облучения

Основные мероприятия по снижению опасности воздействия инфракрасного излучения на человека включают в себя: снижение интенсивности излучения источника; технические защитные средства; защита временем, использование средств индивидуальной защиты, лечебно-профилактические мероприятия.

Технические защитные средства подразделяются на ограждающие, теплоотражающие, теплоотводящие и теплоизолирующие экраны; герметизацию оборудования; средства вентиляции; средства автоматического дистанционного управления и контроля; сигнализацию.

При защите временем во избежание чрезмерного общего перегревания и локального повреждения (ожог) регламентируется продолжительность периодов непрерывного инфракрасного облучения человека и пауз между ними (табл. 4.21. по Р 2.2.755-99).

Таблица 4.21.

Зависимость непрерывного облучения от его интенсивности.

Вопросы к 4.4.3.

Охарактеризуйте природные источники электромагнитного поля.
Дайте классификацию антропогенных электромагнитных полей.

3. Расскажите о действие электромагнитного поля на человека.

4. Что такое нормирование электромагнитных полей.

5. Какие установлены допустимые уровни воздействия электромагнитных полей на рабочих местах.

6. Перечислите основные мероприятия по защите работающих от неблагоприятного влияния электромагнитных полей.

7. Какие экраны применяются для защиты от электромагнитных полей.

8. Какие применяются индивидуальные средства защиты и как определяется их эффективность.

9. Охарактеризуйте виды ионизирующего излучения.

10. Какие дозы характеризуют воздействие ионизирующего излучения.

11. Каково действие ионизирующего излучения на человека.

12. Что такое нормирование ионизирующего излучения.

13. Расскажите порядок обеспечениябезопасности при работе с ионизирующими излучениями.

14. Дайте понятие лазерного излучения.

15. Охарактеризуйте его воздействие на человека и методы защиты.

16. Дайте понятие ультрафиолетового излучения, его действия на человека и методов защиты.

17. Дайте понятие инфракрасного излучения, его действия на человека и методов защиты.

С открытием инфракрасного излучения у известного в свое время германского физика Иоганна Вильгельма Риттера возникло желание изучить противоположную сторону данного явления.

Спустя некоторое время ему удалось выяснить, что на другой конец обладает немалой химической активностью.

Такой спектр стали называть ультрафиолетовыми лучами. Что оно собой представляет и какое влияние оказывает на живые земные организмы, попробуем разобраться далее.

Оба излучения – это в любом случае электромагнитные волны. Как инфракрасное, так и ультрафиолетовое, они с обеих сторон ограничивают спектр света, воспринимаемого человеческим глазом.

Главное отличие этих двух явлений – длина волны. Ультрафиолет обладает достаточно широким диапазоном длины волны – от 10 до 380 мкм и располагается он между видимым светом и рентген-излучением.

Отличия инфракрасного излучения от ультрафиолетового

ИК-излучение имеет основное свойство – излучать тепло, в то время, как ультрафиолетовое обладает химической активностью, что оказывает ощутимое воздействие на человеческий организм.

Как ультрафиолетовое излучение влияет на человека?

Благодаря тому, что УФ делятся по разности длины волны, биологически они влияют на человеческий организм по-разному, поэтому ученые выделяют три участка ультрафиолетового диапазона: УФ-А, УФ-Б, УФ-С: ближний, средний и дальний ультрафиолет.

Атмосфера, которая окутывает нашу планету, выступает в роли защитного щита, что защищает ее от Солнечного потока ультрафиолета. Дальнее излучение удерживается и поглощается практически полностью посредством кислорода, водяного пара, углекислого газа. Таким образом, на поверхность попадает незначительная радиация в виде ближнего и среднего излучения.

Самое опасное – излучение с небольшой длиной волны. Если коротковолновое излучение опадает на живые ткани, это провоцирует моментальное разрушительное действие. Но благодаря тому, что у нашей планеты есть озоновый щит, мы находимся в безопасности от воздействия подобных лучей.

ВАЖНО! Несмотря на природную защиту, мы пользуемся в быту некоторыми изобретениями, являющимися источниками именно данного диапазона лучей. Это сварочные аппараты и ультрафиолетовые лампы, от которых, к сожалению, отказаться нельзя.

Биологически ультрафиолет воздействует на человеческую кожу как небольшое покраснение, загар, что является достаточно мягкой реакцией. Но стоит учитывать индивидуальную особенность кожи, которая может специфически отреагировать на УФ излучение.

Воздействие УФ лучей также неблагоприятно влияет на глаза. Многие осведомлены в том, что ультрафиолет так или иначе влияет на человеческий организм, но подробности известны не все, поэтому далее попробуем более детально разобраться в этой теме.

УФ мутагенез или как УФ воздействует на человеческую кожу

Полностью отказываться от попадания солнечных лучей на кожный покров нельзя, это привод к крайне неприятным последствиям.

Но также впадать в крайность и стараться приобрести привлекательный оттенок тела, изнуряя себя под беспощадными лучами солнца – противопоказано. Что может произойти в случае бесконтрольного пребывания под палящим солнцем?

Если обнаружилось покраснение кожи, это не является признаком того, что спустя некоторое время, оно пройдет и останется милый, шоколадный загар. Кожа темнее вследствие того, что организмом вырабатывается красящий пигмент, меланин, который борется с неблагоприятным воздействием УФ на наш организм.

Притом, покраснение на коже остается недолго, а вот эластичность она может утратить навсегда. Также могут начать разрастаться клетки эпителия, визуально отражающиеся в виде веснушек и пигментных пятен, что также останется надолго, а то и навсегда.

Проникая глубока в ткани, ультрафиолет может привести к ультрафиолетовому мутагенезу, что представляет собой повреждение клеток на генном уровне. Наиболее опасным может стать меланома, в случае метастазировании которой может наступить смерть.

Как защититься от ультрафиолетового излучения?

Можно ли защитить кожу от негативного воздействия ультрафиолета? Да, если, будучи на пляже, придерживаться всего нескольких правил:

Находиться под палящим солнцем необходимо недолго и в строго определенные часы, когда приобретенный легкий загар выступит как фотозащита кожи.
Обязательно использовать солнцезащитные крема. Прежде чем купить такого рода средство, обязательно проверьте, способно ли оно защитить вас от УФ-А и УФ-В.
Стоит включить в рацион питания продукты, содержащие максимальное количество витаминов С и Е, а также богатые на антиоксиданты.

Если вы находитесь не на пляже, но вынуждены находится од открытым небом, стоит выбирать специальную одежду, способную защитить кожу от УФ.

Электроофтальмия – негативное влияние УФ-излучения на глаза

Электроофтальмия – явление, возникающие вследствие негативного воздействия ультрафиолета на структуру глаза. УФ волны со средним диапазонов в данном случае являются очень разрушающими для человеческого зрения.

Электроофтальмия

Данные явления чаще всего возникают, когда:

Человек наблюдает за солнцем, его местонахождением, не обезопасив глаза специальными приспособлениями;
Яркое солнце на открытом пространстве (пляж);
Человек находится в заснеженном районе, в горах;
В помещении, где находится человек, рассоложены кварцевые лампы.

Электроофтальмия может привести к ожогу роговицы, главными симптомами которого можно назвать:

Слезоточивость глаз;
Существенные рези;
Боязнь яркого света;
Покраснение белка;
Отёк эпителия роговицы и век.

О статистике глубокие слои роговицы не успевают подвергнуться поражению, поэтому, когда эпителий заживляется, зрение полностью восстанавливается.

Как оказать первую помощь при электроофтальмии?

Если человек столкнулся с вышеперечисленными симптомами, это не только эстетически неприятно, но и может доставить немыслимые страдания.

Оказание первой помощи довольно простое:

Сперва промыть глаза чистой водой;
Затем применить увлажняющие капли;
Надеть очки;

Чтобы избавиться от рези в глазах, достаточно сделать компресс из влажных пакетиков от черного чая, или же натереть сырой картофель. В случае, если эти способы не помогли, стоит сразу же обратиться за помощью к специалисту.

Чтобы избежать подобных ситуаций, достаточно приобрести социальные солнцезащитные очки. Маркировка UV-400 говорит о том, что данный аксессуар способен защитить глаза от всех УФ-излучений.

Как УФ-излучение используется в медицинской практике?

В медицине есть понятие «ультрафиолетового голодания», что может возникнуть в случае длительного избегания солнечного света. При этом могут возникнут неприятные патологии, избежать которые легко, используя искусственные источники ультрафиолета.

Их небольшое воздействие способно компенсировать дефицит зимней нехватки витамина D.

Помимо этого, подобная терапия применима в случае проблем с суставами, заболевания кожи и аллергических реакций.

При помощи УФ-излучения можно:

Повысить гемоглобин, но снизить уровень сахара;
Нормализовать работу щитовидки;
Улучшить и устранить проблемы дыхательной и эндокринной системы;
При помощи установок с ультрафиолетовым излучением дизенфицируют помещения и хирургические инструменты;
УФ-лучи обладают бактерицидными свойствами, что особенно полезно для больных с гнойными ранами.

ВАЖНО! Всегда, применяя подобные излучения на практике, стоит ознакомиться не только с положительными, но и с негативными сторонами их воздействия. Применять искусственное, как и природное УФ-излучение в качестве лечения категорически запрещается при онкологии, кровотечениях, гипертонии 1 и 2 стадии, туберкулёзе активной формы.

Ультрафиолетовое и инфракрасное излучение.

При воздействии на зрение могут отмечаться помутнение и ожог роговицы, инфракрасная катаракта.

Допустимая интенсивность облучения на постоянных и непостоянных местах дана в табл. 4.20.

Таблица 4.20.

Допустимая интенсивность облучения

Таблица 4.21.

Зависимость непрерывного облучения от его интенсивности.

Вопросы к 4.4.3.

Охарактеризуйте природные источники электромагнитного поля.
Дайте классификацию антропогенных электромагнитных полей.

3. Расскажите о действие электромагнитного поля на человека.

4. Что такое нормирование электромагнитных полей.

5. Какие установлены допустимые уровни воздействия электромагнитных полей на рабочих местах.

7. Какие экраны применяются для защиты от электромагнитных полей.

8. Какие применяются индивидуальные средства защиты и как определяется их эффективность.

9. Охарактеризуйте виды ионизирующего излучения.

10. Какие дозы характеризуют воздействие ионизирующего излучения.

11. Каково действие ионизирующего излучения на человека.

12. Что такое нормирование ионизирующего излучения.

13. Расскажите порядок обеспечениябезопасности при работе с ионизирующими излучениями.

14. Дайте понятие лазерного излучения.

15. Охарактеризуйте его воздействие на человека и методы защиты.

16. Дайте понятие ультрафиолетового излучения, его действия на человека и методов защиты.

17. Дайте понятие инфракрасного излучения, его действия на человека и методов защиты.

Свет это совокупность электромагнитных волн различной длины. Диапазон длин волн видимого света – от 0,4 до 0,75 мкм. К нему примыкают области невидимого света –ультрафиолетовая илиУФ-излучение (от 0,4 до 0,1 мкм) иинфракрасная илиИК-излучение (от 0,75 до 750 мкм).

Видимый свет доносит до нас большую часть информации из внешнего мира. Помимо зрительного восприятия, свет можно обнаружить по его тепловому эффекту, по его электрическому действию или по вызываемой им химической реакции. Восприятие света сетчаткой глаза является одним из примеров его фотохимического действия. В зрительном восприятии определенной длине волны света сопутствует определенный цвет. Так излучение с длиной волны 0,48-0,5 мкм будет голубым; 0,56-0,59 - желтым; 0,62-0,75 красным. Естественный белый свет, есть совокупность волн различной длины, распространяющихся одновременно. Его можно разложить на составляющие и выцедить их с помощью спектральных приборов (призм ,дифракционных решеток ,светофильтров ).

Как и всякая волна, свет несет с собой энергию, которая зависит от длины волны (или частоты) излучения.

Ультрафиолетовое излучение, как более коротковолновое, характеризуется большей энергией и более сильным взаимодействием с веществом, чем объясняется широкое его использование в практике. Например, излучение ультрафиолетом может инициировать или усиливать многие химические реакции. Существенно влияние ультрафиолета на биологические объекты, например, его бактерицидное действие.

Следует помнить, что ультрафиолетовое излучение очень сильно поглощается большинством веществ, что не позволяет применить при работе с ним обычную стеклянную оптику. До 0,18 мкм используют кварц, фтористый литий, до 0,12 мкм – флюорит; для еще более коротких волн приходится применять отражательную оптику.

Еще более широко в технике используют длинноволновую часть спектра – инфракрасное излучение. Отметить здесь приборы ночного видения, ИК-спектроскопию, тепловую обработку материалов, лазерную технику, измерение на расстоянии температуры предметов.

Тепловое излучение – электромагнитное излучение, испускаемое веществом и возникающее за счет его внутренней энергии. Тепловое излучение имеет сплошной спектр, положение максимума которого зависит от температуры вещества. С ее повышением возрастает общая энергия испускаемого теплового излучения, а максимум перемещается в область малых длин волн.

Применение: системы тепловидения. Тепловидение – это получение видимого изображения тел по их тепловому (инфракрасному) излучению, собственному или отраженному; используется для определения формы и местоположения объектов, находящихся в темноте или в оптически непрозрачных средах. Эти системы применяются для диагностики в медицине, в навигации, геологической разведке, дефектоскопии и т. д. Приемники оптического излучения – устройства, в которых инфракрасное излучение от объекта преобразуется в видимое излучение, например фотоэлементы, ФЭУ, фоторезисторы и т. д. .

Рис. 12.2. Фотоэлектронный умножитель:

1 – фото катод;2 – экран;3-10 – катоды;А – анод;

Интересное свойство ИК-лучей обнаружил недавно польские ученые: прямое облучение стальных изделий светом инфракрасных ламп сдерживает процессы коррозии не только в условиях обычного хранения, но и при повышении влажности и содержания сернистых газов.

Существует так же способ определения экспозиции засветки фоторезисторов на основе диасоединений и азидов в процессе фотолитографии. С целью улучшения воспроизводимости и увеличения выхода годных приборов, полупроводниковый эпитаксиальный материал с нанесеным на него фоторезистом облучают ультрафиолетовым или видимым светом, причем экспозицию определяют по времени исчезновения полосы поглощения пленки фоторезиста в области 2000-2500 см. в минус первой степени. Здесь облучают коротковолновым светом, а изменение свойств регистрируют по поглощению в инфракрасной области - 2000 см. в минус первой степени соответствуют длине волны 3,07 мкм.

Световое излучение может передавать свою энергию телу не только нагревая его или возбуждая его атомы, но и в виде механического давления. Световое давление проявляется в том, что на освещаемую поверхность тела в направлении распространения света действует распределенная сила, пропорциональная плотности световой энергии и зависящая от оптических свойств поверхности. Световое давление на полностью отражающую зеркальную поверхность вдвое больше, чем на полностью поглощающую при прочих равных условиях.

Объяснить это явление можно как с волновой, так и с корпускулярной точек зрения на природу света. В первом случае это результат взаимодействия электрического тока, наведенного в теле электрическим полем световой волны, с ее магнитным полем по закону Ампера. Во втором – результат передачи импульса фотонов поглощающей или отражающей стенке.

Величина светового давления мала. Так, яркий солнечный свет давит на 1 кв.м. черной поверхности с силой всего лишь 0,4 мГ. Однако простота управления световым потоком, "оксеонтактность" воздействия и "избирательность" светового давления в отношении тел с различными поглощающими и отражающими свойствами позволяют с успехом использовать это явление в изобретательстве (например, фотонная ракета).

Так же световое давление используется в микроскопах для уравновешивания малых изменений массы или силы. Измерительное фотоэлектрическое устройство определяет, какая величина светового потока, а, следовательно, и светового давления, потребовалась для компенсации изменения массы образца и восстановления равновесия системы.

Применение светового давления:

Способ перекачки газов или паров из сосуда в сосуд путем создания перепада давления на разделяющей оба сосуда перегородке, имеющей отверстие, с целью повышения эффективности откачки, на отверстие в перегородке фокусируют световой пучок, излучаемый, например, лазером;

Способ по п.1 отличающийся тем, что с целью осуществления избирательной откачки газов или паров и, в частности, с целью разделения изотопных смесей газов или паров, ширину спектра излучения избирают меньше частотного разноса центров линий поглощения соседних с них компонентов, при этом частоту излучателя настраивают на центр линии поглощения откачиваемого компонента.