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