HODNOCENÍ EXPOZICE V OKOLÍ HODNOCENÍ EXPOZICE V OKOLÍ PŘÍSTROJŮ IPL PŘÍSTROJŮ IPL Pavel Buchar Pavel Buchar elmag elmag @ @ szu szu . . cz cz
HODNOCENÍ EXPOZICE V OKOLÍ HODNOCENÍ EXPOZICE V OKOLÍ PŘÍSTROJŮ IPLPŘÍSTROJŮ IPL
Pavel BucharPavel Bucharelmagelmag@@szuszu..czcz
OSNOVAOSNOVA
•• Veličiny a limityVeličiny a limity
•• VýpočtyVýpočty
•• ZávěrZávěr
VELIČINYVELIČINYZÁŘZÁŘ HUSTOTA ZÁŘIVÉHO TOKUHUSTOTA ZÁŘIVÉHO TOKU EXPOZICE ZÁŘENÍ EXPOZICE ZÁŘENÍ
(„dávka“, „(„dávka“, „fluencefluence“)“)
LL [W/m[W/m22sr]sr] EE [W/m[W/m22]] HH [J/m[J/m22]]
t [s] t [s] t [s]
∫=t
EdH0
τLE π=
r [cm] r [cm]r [cm]
světelné pulzy světelné pulzy integrál - kumulace
konstantní se vzdáleností
klesá se vzdáleností
klesá se vzdáleností
VELIČINY A LIMITYVELIČINY A LIMITY
LL, , EE, , HH –– obecná označeníobecná označení
avšak v nařízení vlády č. 1/2008 Sb.: limity pro různé rozsahy vavšak v nařízení vlády č. 1/2008 Sb.: limity pro různé rozsahy vlnových délek:lnových délek:
(1)(1) 300300--700 700 nmnm ((fotochemické poškození oka modrým světlemfotochemické poškození oka modrým světlem))
(2)(2) 380380--1400 1400 nmnm ((tepelné poškození oka viditelným a infračerveným světlemtepelné poškození oka viditelným a infračerveným světlem))
(3)(3) 780780--1400 1400 nmnm ((tepelné poškození oka infračerveným světlemtepelné poškození oka infračerveným světlem))
(4)(4) 780780--3000 3000 nmnm ((tepelné poškození oka infračerveným světlemtepelné poškození oka infračerveným světlem))
(5)(5) 380380--3000 3000 nmnm ((popálení kůžepopálení kůže))
-- jednotlivé veličiny na levé straně nazýváme „efektivní“ jednotlivé veličiny na levé straně nazýváme „efektivní“ –– již v sobě mají již v sobě mají zahrnuty působení na organizmuszahrnuty působení na organizmus
-- jednotlivé veličiny na pravé straně nazýváme „spektrální“jednotlivé veličiny na pravé straně nazýváme „spektrální“
-- dále se ve výpočtech vyskytují veličiny „časově střední“dále se ve výpočtech vyskytují veličiny „časově střední“
( ) ( ) ( )∑=
=
∆=nm
nmB BtLtL
700
300
,λ
λλ λλλ
( ) ( ) ( )∑=
=
∆=nm
nmR RtLtL
1400
380
,λ
λλ λλλ
( ) ( ) ( )∑=
=
∆=nm
nmR RtLtL
1400
780
,λ
λλ λλλ
( ) ( )∑=
=
∆=nm
nmIR tEtE
3000
780
,λ
λλ λλ
( ) ( )∑=
=
∆=nm
nmkuze tEtE
3000
380
,λ
λλ λλ
0 500 1000 1500 2000 2500 3000λ [nm]
VELIČINY A LIMITYVELIČINY A LIMITY
SPEKTRUM XENONOVÉ LAMPYSPEKTRUM XENONOVÉ LAMPY
(1)(2)(3)(4)(5)
ROZSAH LIMITŮ:
CO JE ZADÁNOCO JE ZADÁNO
„„DÁVKA“ V ÚSTÍ APLIKÁTORU (nejhorší případ DÁVKA“ V ÚSTÍ APLIKÁTORU (nejhorší případ –– nejvyšší možná) nejvyšší možná) -- např. např. 30 J/cm30 J/cm22
t [s]
DOBA APLIKACE „DÁVKY“ (nejhorší případ DOBA APLIKACE „DÁVKY“ (nejhorší případ –– nejkratší možný pulz) nejkratší možný pulz) -- např. např. 3 3 msms
CO JE ZADÁNOCO JE ZADÁNO
t [s]
CO JE ZADÁNOCO JE ZADÁNO
ROZMĚRY APLIKÁTORUROZMĚRY APLIKÁTORU-- např. např. aa x x bb = = 4848 xx 13 mm13 mm22
aa
bb
CO JE ZADÁNOCO JE ZADÁNO
SPEKTRUM VLNOVÝCH DÉLEKSPEKTRUM VLNOVÝCH DÉLEK-- např. např. 550550--950 950 nmnm
0 500 1000 1500 2000 2500 3000λ [nm]
CO JE ZMĚŘENOCO JE ZMĚŘENO
VYZAŘOVACÍ DIAGRAM APLIKÁTORUVYZAŘOVACÍ DIAGRAM APLIKÁTORU→ směrovost v přímém směru (pro případ nechtěného spuštění) → směrovost v přímém směru (pro případ nechtěného spuštění) –– např. např. 4747→ směrovost v bočním směru (parazitní vyzařování v bočním směru → směrovost v bočním směru (parazitní vyzařování v bočním směru či odrazy či odrazy od kůže pacienta) od kůže pacienta) –– např. např. 55
VÝPOČTYVÝPOČTY„„DÁVKA“DÁVKA“V ÚSTÍV ÚSTÍAPLIKÁTORUAPLIKÁTORU
DOBADOBAAPLIKACEAPLIKACE„DÁVKY“„DÁVKY“
ROZMĚRYROZMĚRYAPLIKÁTORUAPLIKÁTORU
SPEKTRUMSPEKTRUMVLNOVÝCHVLNOVÝCHDÉLEKDÉLEK
SMĚROVOSTSMĚROVOST
HUSTOTAHUSTOTAZÁŘIVÉHO ZÁŘIVÉHO TOKUTOKUV ÚSTÍV ÚSTÍAPLIKÁTORUAPLIKÁTORU
ZÁŘZÁŘ
HUSTOTAHUSTOTAZÁŘIVÉHO ZÁŘIVÉHO TOKUTOKUV KONKRÉTNÍ V KONKRÉTNÍ VZDÁLENOSTIVZDÁLENOSTI
„„DÁVKA“DÁVKA“V KONKRÉTNÍ V KONKRÉTNÍ VZDÁLENOSTIVZDÁLENOSTI
SPEKTRÁLNÍ/ SPEKTRÁLNÍ/ EFEKTIVNÍ EFEKTIVNÍ ZÁŘZÁŘ
SPEKTRÁLNÍ/SPEKTRÁLNÍ/EFEKTIVNÍ EFEKTIVNÍ HUSTOTAHUSTOTAZÁŘIVÉHO ZÁŘIVÉHO TOKUTOKUV KONKRÉTNÍ V KONKRÉTNÍ VZDÁLENOSTIVZDÁLENOSTI
SPEKTRÁLNÍ/SPEKTRÁLNÍ/EFEKTIVNÍ EFEKTIVNÍ „DÁVKA“„DÁVKA“V KONKRÉTNÍ V KONKRÉTNÍ VZDÁLENOSTIVZDÁLENOSTI
ZORNÝ ÚHELZORNÝ ÚHELV KONKRÉTNÍ V KONKRÉTNÍ VZDÁLENOSTIVZDÁLENOSTI
VÝPOČTYVÝPOČTY
POŽADAVEK (1)POŽADAVEK (1)
nejvynejvyššíšší ppřříípustnpustnáá hodnothodnotaa pro pro ččasovasověě ststřřednedníí hodnotu hodnotu LLBB efektivnefektivníí zzáářře pro e pro modrmodréé svsvěětlotlo
tLB
610=
( ) ( ) ( ) τλλτλττλ
λλ dBL
tdL
tL
t nm
nm
t
BB ∫ ∑∫=
=
∆==0
700
3000
,11
……
( ) ( ) λλλπ
λ
λλ ∆= ∑
=
==
nm
nmr BtH
700
3000
6 |,1
10
Výsledek výpočtu: nejvyšší dovolený počet dávekVýsledek výpočtu: nejvyšší dovolený počet dávek
Pro náš příklad: 33000 v přímém směru, 150000 v bočním směruPro náš příklad: 33000 v přímém směru, 150000 v bočním směru
( ) 0|, =rtH λλ
efektivní zář pro modré světlo (okamžitá hodnota)efektivní zář pro modré světlo (okamžitá hodnota)
spektrální zář (okamžitá hodnota)spektrální zář (okamžitá hodnota)
spektrální expozice záření v ústí aplikátoruspektrální expozice záření v ústí aplikátoru
spektrální váhový koeficientspektrální váhový koeficient( )λB
( )tLB
( )tL ,λλλ vlnová délkavlnová délka
vzdálenost od aplikátoruvzdálenost od aplikátoru
časčas
rt
VÝPOČTYVÝPOČTYPOŽADAVEK (2)POŽADAVEK (2)
nejvynejvyššíšší ppřříípustnpustnáá hodnothodnotaa pro pro ččasovasověě ststřřednedníí hodnotu hodnotu LLRR efektivnefektivníí zzáářře pro e pro tepelné poškození okatepelné poškození oka
……
Výsledek výpočtu: nejkratší dovolená doba, za níž je aplikována Výsledek výpočtu: nejkratší dovolená doba, za níž je aplikována „dávka“, v „dávka“, v závislosti na vzdálenosti → vzdálenost, v níž se tato doba rovnázávislosti na vzdálenosti → vzdálenost, v níž se tato doba rovná době aplikace době aplikace jedné „dávky“jedné „dávky“
25,0
7105
tCLR
α
=
( ) ( ) ( ) τλλλττλ
λλ dRtL
tdL
tL
t nm
nm
t
RR ∫ ∑∫=
=∆==
0
1400
3800
,11
( ) 0|, =rtH λλ
efef. zář pro tep. poškození oka (okamžitá hodnota). zář pro tep. poškození oka (okamžitá hodnota)
spektrální zář (okamžitá hodnota)spektrální zář (okamžitá hodnota)
spektrální expozice záření v ústí aplikátoruspektrální expozice záření v ústí aplikátoru
spektrální váhový koeficientspektrální váhový koeficient( )λR
( )tLR
( )tL ,λλ λkoeficient závisející na vzdálenostikoeficient závisející na vzdálenosti
vlnová délkavlnová délka
vzdálenost od aplikátoruvzdálenost od aplikátoru
časčas
rt
( ) ( )3
41400
3800r7
|,105
∆= ∑
=
== λλλ
π
λ
λλ
αnm
nm
RtHC
t
αC
VÝPOČTYVÝPOČTYPOŽADAVEK (2)POŽADAVEK (2)
Pro náš příklad: 4 m v přímém směru, 0,90 m v bočním směruPro náš příklad: 4 m v přímém směru, 0,90 m v bočním směru
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 510
-3
10-2
10-1
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 510
-4
10-3
10-2
VÝPOČTYVÝPOČTYPOŽADAVEK (3)POŽADAVEK (3)
nejvynejvyššíšší ppřříípustnpustnáá hodnothodnotaa pro pro ččasovasověě ststřřednedníí hodnotu hodnotu LLRR efektivnefektivníí zzáářře pro e pro tepelné poškození okatepelné poškození oka
……
Výsledek výpočtu: nejkratší dovolená doba, za níž je aplikována Výsledek výpočtu: nejkratší dovolená doba, za níž je aplikována „dávka“, v „dávka“, v závislosti na vzdálenosti → vzdálenost, v níž se tato doba rovnázávislosti na vzdálenosti → vzdálenost, v níž se tato doba rovná době aplikace době aplikace jedné „dávky“jedné „dávky“
25,0
7105
tCLR
α
=
( ) 0|, =rtH λλ
efef. zář pro tep. poškození oka (okamžitá hodnota). zář pro tep. poškození oka (okamžitá hodnota)
spektrální zář (okamžitá hodnota)spektrální zář (okamžitá hodnota)
spektrální expozice záření v ústí aplikátoruspektrální expozice záření v ústí aplikátoru
spektrální váhový koeficientspektrální váhový koeficient( )λR
( )tLR
( )tL ,λλ λkoeficient závisející na vzdálenostikoeficient závisející na vzdálenosti
vlnová délkavlnová délka
vzdálenost od aplikátoruvzdálenost od aplikátoru
časčas
rt
( ) ( )3
41400
7800r7
|,105
∆= ∑
=
== λλλ
π
λ
λλ
αnm
nm
RtHC
t
αC
( ) ( ) ( ) τλλλττλ
λλ dRtL
tdL
tL
t nm
nm
t
RR ∫ ∑∫=
=
∆==0
1400
7800
,11
VÝPOČTYVÝPOČTYPOŽADAVEK (3)POŽADAVEK (3)
Pro náš příklad: 2,4 m v přímém směru, 0,50 m v bočním směruPro náš příklad: 2,4 m v přímém směru, 0,50 m v bočním směru
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 510
-3
10-2
10-1
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 510
-4
10-3
10-2
VÝPOČTYVÝPOČTYPOŽADAVEK (4)POŽADAVEK (4)
nejvynejvyššíšší ppřříípustnpustnáá hodnothodnotaa pro pro ččasovasověě ststřřednedníí hodnotu hodnotu EEIRIR celkové hustoty celkové hustoty zářivého tokuzářivého toku pro pro tepelné poškození oka v rozsahu infračerveného zářenítepelné poškození oka v rozsahu infračerveného záření
……
Výsledek výpočtu: nejkratší dovolená doba, za níž je aplikována Výsledek výpočtu: nejkratší dovolená doba, za níž je aplikována „dávka“, v „dávka“, v závislosti na vzdálenosti → vzdálenost, v níž se tato doba rovnázávislosti na vzdálenosti → vzdálenost, v níž se tato doba rovná době aplikace době aplikace jedné „dávky“jedné „dávky“
( )tH ,λλ
celkcelk. . husthust. zář. toku pro tep. poškození oka (okamžitá hodnota). zář. toku pro tep. poškození oka (okamžitá hodnota)
spektrální hustota zářivého toku (okamžitá hodnota)spektrální hustota zářivého toku (okamžitá hodnota)
spektrální expozice záření (závisí na vzdálenosti)spektrální expozice záření (závisí na vzdálenosti)
( )tEIR
( )tE ,λλ
λ vlnová délkavlnová délka
časčast
75,018000 −= tEIR
( ) ( ) τλτλττλ
λλ dE
tdE
tE
t nm
nm
t
IRIR ∫ ∑∫=
=
∆==0
3000
7800
,11
( )4
0
3000
780
,18000
1
∆= ∫ ∑
=
=
τλτλτ
λ
λλ dH
d
dt
t nm
nm
VÝPOČTYVÝPOČTYPOŽADAVEK (4)POŽADAVEK (4)
Pro náš příklad: 0,35 m v přímém směru, 0,20 m v bočním směruPro náš příklad: 0,35 m v přímém směru, 0,20 m v bočním směru
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 510
-15
10-10
10-5
100
105
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 510
-15
10-10
10-5
100
105
VÝPOČTYVÝPOČTYPOŽADAVEK (5)POŽADAVEK (5)
nejvynejvyššíšší ppřříípustnpustnáá hodnothodnotaa pro pro expozici zářeníexpozici záření HHkůžekůže((tt) pro popálení kůže) pro popálení kůže
……
Výsledek výpočtu: nejkratší dovolená doba, za níž je aplikována Výsledek výpočtu: nejkratší dovolená doba, za níž je aplikována „dávka“, v „dávka“, v závislosti na vzdálenosti → vzdálenost, v níž se tato doba rovnázávislosti na vzdálenosti → vzdálenost, v níž se tato doba rovná době aplikace době aplikace jedné „dávky“jedné „dávky“
( )tH ,λλ spektrální expozice záření (závisí na vzdálenosti)spektrální expozice záření (závisí na vzdálenosti)
λ vlnová délkavlnová délka
časčast
( ) 25,020000 ttH kuze =
( )43000
380
,20000
1
∆= ∑=
=
nm
nm
tHtλ
λλ λλ
VÝPOČTYVÝPOČTYPOŽADAVEK (5)POŽADAVEK (5)
Pro náš příklad: 0,40 m v přímém směru, 0,20 m v bočním směruPro náš příklad: 0,40 m v přímém směru, 0,20 m v bočním směru
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 510
-15
10-10
10-5
100
105
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 510
-15
10-10
10-5
100
105
ZÁVĚRZÁVĚR
Jak naznačují výsledky ukázkového výpočtu:
Nejvyšší přípustné hodnoty týkající se očí mohou být překročeny:• V přímém směru do vzdálenosti několika metrů od aplikátoru• V bočním směru do vzdálenosti desítek centimetrů od aplikátoru
Nejvyšší přípustné hodnoty týkající se kůže mohou být překročeny:• Do vzdálenosti desítek centimetrů jak v přímém, tak i v bočním směru.
DĚKUJI ZA POZORNOSTDĚKUJI ZA POZORNOST