Фотоэлектрические преобразователи на квантовых точках

Эквивалентная схема для «излучательного» случая (включая ветви Оже-рекомбинации) может быть использована для определения  распределения напряжений в солнечном  элементе с промежуточной подзоной на квантовых точках. Может быть показано, что солнечные элементы на квантовых точках, основанные на «излучательном» случае имеют ток короткого замыкания 35.08 мАсм^-2 и напряжение холостого хода 0.934 В и максимальную мощность на одно солнце 27.37 мВт см^-2. Контрольный солнечный элемент GaAs имел следующие параметры ток короткого замыкания 24.95 мАсм^-2 и напряжение холостого хода 1.098 В и максимальную мощность на одно солнце 24.40 мВт см^-2.  

4. БЕЗОПАСНОСТЬ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ

Введение

В данной дипломной работе мною была смоделирована электрическая схема  фотоэлектрического преобразователя  с промежуточной энергетической подзоной на ЭВМ и рассчитаны токи на каждом из элементов этой схемы. Результаты, проделанной мною работы приведены в таблицах главы 3.

В настоящем разделе будут выявлены опасные и вредные факторы, с  которыми может встретиться человек  на этапе НИР при реализации моделирования эквивалентной электрической схемы фотоэлектрического преобразователя с промежуточной энергетической подзоной на ЭВМ, а также будут предложены конкретные меры по снижению вероятности проявления этих опасностей.

1. Анализ  производственной среды

Лаборатория расположена  в подвале  главного корпуса ЮРГТУ (НПИ) города Новочеркасска. Она характеризуется следующими параметрами:

– длина помещения, 8 м;

– ширина помещения, 4 м;

– высота помещения, 3,5 м;

– число рабочих мест, 3 ч.

– рабочая поверхность  стола длина 1,5м   высота стола 1м и ширина 0,75 м на котором располагается ЭВМ;

– рабочий стул является подъемно-поворотным и регулируемым по высоте и углам наклона сиденья  и спинки, а также – расстоянию спинки от переднего края сиденья, при  этом регулировка каждого параметра  является независимой, легко осуществляемой и имеет надежную фиксацию, что  обеспечивает поддержание рациональной рабочей позы при работе ЭВМ, позволяет изменять позу с целью снижения статического напряжения мышц шейно-плечевой области и спины для предупреждения развития утомления;

– категория выполняемой работы оператора ЭВМ относится к  категории 1в легкие физические работы;

– лаборатория  по пожарной безопасности относится  к категории В.

2. Выявление и анализ опасных и вредных  производственных факторов в лаборатории

Опасные и вредные  производственные факторы по природе возникновения делятся на следующие группы [45]:

• физические;
• химические;
• психофизиологические;
• биологические.

В помещении лаборатории на научного сотрудника-программиста, занимающегося  моделированием  на персональном компьютере, могут негативно действовать  следующие физические факторы:

• повышенная и пониженная температура воздуха;
• чрезмерная запыленность и загазованность воздуха;
• повышенная и пониженная влажность воздуха;
• недостаточная освещенность рабочего места;
• превышающий допустимые нормы шум;
• повышенный уровень ионизирующего излучения;
• повышенный уровень электромагнитных полей;
• повышенный уровень статического электричества;
• опасность поражения электрическим током;
• блеклость экрана дисплея.

К химически опасным факторам, постоянно действующим на программиста относится возникновение, в результате ионизации воздуха при работе компьютера, активных частиц.

Биологические вредные  производственные    факторы в данном помещении отсутствуют.

К психологически вредным факторам, воздействующим на оператора в течение его  рабочей смены можно отнести  следующие:

• нервно–эмоциональные перегрузки;
• умственное напряжение;
• перенапряжение зрительного анализатора.

Это вредные условия труда, характеризующиеся наличием вредных  производственных факторов, приводящих в большинстве случаев к росту  заболеваемости с временной утратой  трудоспособности, повышением частоты  заболеваемости, проявлением начальных  признаков профессиональной патологии.

3. Производственная  санитария

1. Расчет вентиляции помещений

При достаточно сложной работе требующей  повышенного внимания и точности, какой является производимые за компьютером  исследования, требуется обеспечить в рабочем помещении необходимый  микроклимат. Это объясняется тем, что при ненадлежащем микроклимате, при работе человека возникает усталость, усугублённая к тому же вынужденной  рабочей позой. Повышенная температура  в лабораторном помещении в первую очередь возникает из – за работы компьютерной техники находящейся в лаборатории. Люди, находящиеся в помещении, также выделяют в воздух помещений тепло, влагу, углекислый и другие газы.

Вследствие  поступления в воздух вредных  газов, паров, тепла, влаги и пыли происходит изменение его химического  состава и физического состояния, неблагоприятно отражающееся на самочувствии и состоянии здоровья человека и ухудшающее условия труда. Эффективным средством обеспечения надлежащей чистоты и допустимых параметров микроклимата воздуха рабочей зоны является промышленная вентиляция. Вентиляцией называется организованный и регулируемый воздухообмен, обеспечивающий удаление из помещения загрязнённого воздуха и подачу на его место свежего.

По  способу перемещения воздуха  различают системы естественной и механической вентиляции. Система  вентиляции, перемещение воздушных  масс в которой осуществляется благодаря  возникающей разности давлений снаружи  и внутри здания, называется естественной вентиляцией. Вентиляция, с помощью  которой воздух подаётся в производственные помещения или удаляется из них  по системам вентиляционных каналов  с использованием для этого специальных  механических побудителей, называется механической вентиляцией. Механическая вентиляция по сравнению с естественной имеет определённые преимущества. По способу подачи и удаления воздуха различают четыре схемы вентиляции:

• приточная;
• вытяжная;
• приточно – вытяжная;
• система с рециркуляцией.

Цель вентиляции, при работе компьютерного оборудования в лаборатории, заключается в  как можно лучшем удалении пыли из помещения. Связано это с тем, что на работу компьютера значительное влияние оказывает запыленность воздуха. Наилучшим в данном случае будет применение приточно-вытяжной вентиляции по схеме организации  воздухообмена сверху - вниз (рис. 4.1).

Рисунок 4.1.  Схема организации воздухообмена

При нормальном микроклимате и отсутствии вредных  выделений количество воздуха при  общеобменной вентиляции принимают  в зависимости от объёма помещения, приходящегося на одного работающего.

Определим необходимый воздухообмен для всего  помещения по формуле:

L = nL_i

Где n – число работающих в данном помещении.

Примем объём воздуха на каждого  работающего V_ni< 20 м³ и таким образом расход воздуха на одного работающего будет L_i = 30 м³/ ч. Таким образом, получаем, что L = 5*30 = 150 м³/ч.

Для создания оптимальных метеорологических  условий в производственных помещениях применяют наиболее совершенный  вид промышленной вентиляции – кондиционирование  воздуха.

Кондиционированием воздуха называется его автоматическая обработка  с  целью поддержания в производственных помещениях заранее заданных метеорологических  условий независимо от изменения  наружных условий и режимов внутри помещения. При кондиционировании  автоматически регулируется температура  воздуха, его относительная влажность  и скорость подачи в помещение  в зависимости от времени года, наружных метеорологических условий  и характера технологического процесса в помещении. Такие строго определённые параметры воздуха создаются  в специальных установках, называемых кондиционерами. В ряде случаев помимо обеспечения санитарных норм микроклимата воздуха в кондиционерах производят специальную обработку: ионизацию, дезодорацию, озонирование и т.п.

Кондиционеры могут быть местными (для обслуживания отдельных помещений) и центральными (для обслуживания нескольких отдельных помещений). Кондиционирование  воздуха играет существенную роль не только с точки зрения безопасности жизнедеятельности, но и во многих технологических  процессах, при которых не допускаются  колебания температуры и влажности  воздуха (особенно в радиоэлектронике). Поскольку установки кондиционирования  в последнее время находят  всё более широкое применение как на промышленных предприятиях, так и в научно – исследовательских лабораториях, то представляется целесообразным применение кондиционера в производственном помещении.

Поскольку лаборатория состоит из нескольких помещений, в которых необходимо обеспечить заданный микроклимат то следует применить выше упомянутую центральную систему кондиционирования.

2. Расчет освещения помещений

Работа, выполняемая с использованием вычислительной техники, имеют следующие недостатки:

- вероятность появления прямой блесткости; 

- ухудшенная контрастность между  изображением и фоном;

- отражение экрана.

В связи с тем, что естественное освещение слабое, на рабочем месте  должно применяться также искусственное  освещение. Далее будет произведен расчет искусственного освещения.

Размещение  светильников определяется следующими размерами:

Н = 3 м. - высота помещения

hc = 0,25 м. - расстояние светильников от перекрытия

hп = H - hc = 3 - 0,25 = 2,75 м. - высота светильников над полом

hp = высота расчетной поверхности = 0,7 м (для помещений, связанных с работой ПЭВМ)

h = hп - hp = 2,75 - 0,7 = 2,05 м - расчетная высота.

Светильника типа ЛДР (2х40 Вт). Длина 1,24 м, ширина 0,27 м, высота 0,10 м.

L - расстояние между соседними светильниками (рядами люминесцентных светильников), Lа (по длине помещения) = 1,76 м, Lв (по ширине помещения) = 3 м.

l - расстояние от крайних светильников или рядов светильников до стены, l = 0,3 - 0,5L.

 lа = 0,5La, lв = 0,3Lв

la = 0,88 м., lв = 0,73 м.

Светильники с люминесцентными лампами в помещениях для работы рекомендуют устанавливать рядами [46].

Метод коэффициента использования светового  потока предназначен для расчета  общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей при отсутствии крупных  затемняющих предметов. Потребная  мощность светового потока ламп в  каждом светильнике

Рисунок 4.2. Схема расположения светильников.

Ф = Е * r * S * z / N * h,

где  Е - заданная минимальная освещенность = 300 лк., так как разряд зрительных работ = 3

r - коэффициент запаса = 1,3 (для помещений, с ПЭВМ)

S - освещаемая площадь = 30 м².

z - характеризует неравномерное освещение, z = Еср / Еmin - зависит от отношения l = L/h , la = La/h = 0,6, lв = Lв/h = 1,5. Так как. l превышают допустимых значений, то z=1,1 (для люминесцентных ламп).

N - число светильников, намечаемое до расчета. Первоначально намечается число рядов n, которое подставляется вместо N (N=4). Тогда Ф - мощность светового потока ламп одного ряда.

N = Ф/Ф1, где Ф1 - поток ламп в каждом светильнике.

h - коэффициент использования. Для его нахождения выбирают индекс помещения i и предположительно оцениваются коэффициенты отражения поверхностей помещения rпот. (потолка) = 70%, rст. (стены) = 50%, rр. (пола)  = 30%. Согласно /66/ принимаем h=0,3

Ф = 300 * 1,3 * 30 * 1,1 / 4 * 0,3 = 10725 лм.

Я предлагаю установить светильники  так, как указанно на рисунке 4.2. По полученному значению светового потока выбираем ближайшую стандартную люминесцентную лампу с мощностью светового пока 2850 лм /66/.

3.  Организационные мероприятия по снижению уровней шума и вибрации

Шум ухудшает условия труда, оказывая вредное действие на организм человека. Работающие в условиях длительного  шумового воздействия испытывают раздражительность, головные боли, головокружение, снижение памяти, повышенную утомляемость, понижение  аппетита, боли в ушах и т. д. Такие  нарушения в работе ряда органов  и систем организма человека могут  вызвать негативные изменения в эмоциональном состоянии человека   вплоть до стрессовых. Под воздействием шума снижается концентрация внимания, нарушаются физиологические функции, появляется усталость в связи с повышенными энергетическими затратами и нервно-психическим напряжением, ухудшается речевая коммутация. Все это снижает работоспособность человека и его производительность, качество и безопасность  труда. Длительное воздействие интенсивного шума [выше 80 дБ(А)] на слух человека приводит к его частичной или полной потере.

Нормативы шума в производственных помещениях устанавливает ГОСТ 12.1.003-83, а  уровни звукового давления на рабочих местах нормируются согласно СанПин 2.2.2/2.4.1340-03 и не должны превышать значений, указанных в таблице 1.

Таблица 4.1. Нормативы шума в производственных помещениях

 

В процессе работы с компьютером  на исследователя воздействует издаваемый им шум. В основном источниками шума являются вентиляторы установленные в системном блоке компьютера, а также принтер. Исходя из “Гигиенических требований к видеодисплейным терминалам, персональным электронно–вычислительным машинам и организации работы” устанавливается: “в помещениях, где работают инженерно – технические работники, осуществляющие лабораторный, аналитический или измерительный контроль, уровень шума не должен превышать 65 дБА”.