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激光安全常识

 ●记住激光安全的接纳原则是绝对不直视激光束,尤其是原光束,也不看反射镜反射的激光束。
 ●为了减少人眼瞳孔充分扩张,实验室或者操作场所的灯光要明亮。同时,操作人员和接触激光光源的人员
 一定要戴激光防护眼镜。
 ●不要对近目标或实验室、操作间墙壁发射激光。
 ●对激光设备使用人员进行教育,不要对人员发射激光,不要对镜面反射物发射激光。
 ●安全防护要做到如下几点:
 (1)根据激光装置的级别,有关激光的安全或伤害具有充分的知识与认识的人来指导处理.
 (2)三级以上的激光制作由有安全操作适当教育的人来执行。
 (3)动作中的激光装置,假如不发出激光光,也不要探视光路中。
 (4)激光共振器的调整,光轴调低时,会突然发射激光。要经常注意眼睛的位置来处理。
 (5)CO2激光使用眼睛看不到的红外光大型激光时,附近的人要特别注意。
 (6)不能避免反射光或乱射光时,在使用三级以上的激光时,可以使用保护眼镜。


激光安全等级划分

 ●Class I:低输出激光(功率小于0.4mW),不论何种条件下对眼睛和皮肤,都不会超过MPE值,甚至通
 过光学系统聚焦后也不会超过MPE值。可以保证设计上的安全,不必特别管理。典型应用如激光教鞭,CD
 播放机,CD-ROM设备,地质勘探设备和实验室分析仪器等。
 ●Class II:低输出的可视激光(功率0.4mW-1mW),人闭合眼睛的反应时间为0.25秒,用这段时间算出
 的曝光量不可以超过MPE值。通常1mW以下的激光,会导致晕眩无法思考,用闭合眼睛来保护,不能说
 完全安全,不要直接在光束内观察,也不要用ClassII激光直接照射别人的眼睛,避免用远望设备观察
 ClassII激光。典型应用如课堂演示,激光教鞭,瞄准设备和测距仪等。
 ●Class III :中输出激光,光束若直接射入眼睛,会产生伤害,基于某些安全的理由,进一步分为IIIA和
 IIIB级。
 A、IIIA级为可见光的连续激光,输出为1-5mW的激光束,光束的能量密度不要超过25W/m﹣m,避免用
 远望设备观察IIIA激光,这样可能增大危险。IIIA的典型应用和Class II级有很多相同之处,如激光教鞭,激光扫描仪等。
 B、III B 级为5-500mW的连续激光,直接在光束内观察有危险。但最小照射距离为13cm,最大照射时间
 十秒以下为安全。IIIB激光的典型应用如光谱测定和娱乐灯光表演等。
 ●ClassIV:高输出连续激光(大于500mW),高过第三级,有火灾的危险,扩散反射也有危险。典型应
 用如外科手术,研究,切割,焊接和显微机械加工等。


激光之电磁辐射危险性

 以氦氖激光(Helium-neon laser)为例,放电及碰撞使其中的游离电子、氦原子与氖原子获得能量,因而都成为电磁辐射的来源,其中一部份是可以放大的激光辐射,输出后成为激光;其余则称为附加辐射(Collateral radiation)。
 1、激光的危险性 
 激光光的高强度,使它与生体组织产生极剧烈的光化学(Photochemical)、光热(Photothermal)、光动力 (Photodynamic)、光剥离(Photodisruption)、光波电磁场等交互作用,而造成严重的伤害。周围的器材,尤其是可燃、可爆物, 也会因而引起灾害。高度同调性造成的干涉,使相长干涉(Constructive  interference) 处的光更强,因此会导致更高的危害。
 a、对于眼睛的危险性
人眼的角膜(Cornea)与结膜(Conjunctiva)没有受到如一般皮肤角质层的保护,最容易受到光束及其他环境因素的侵袭。激光光的强度很高,以致眼睑的反射动作产生保护作用之前,就造成伤害了。
 眼睛所受的伤害与波长有关:可见光(Visible light)与红外线(Infrared)中的IR-A影响视网膜;紫外线(Ultraviolet)中的UV-B、UV-C及红外线的IR- B、IR-C影响角膜);可见光和短波红外线(Near infrared;IR-A)会穿过清澈的眼中物质,而被视网膜吸收,所以若光束太强,就会伤害视网膜。激光光的高准直性(Collimation),使 光线能会聚于一个很小的点,在视网膜上约为10至20μm (比头发还细)。因此,400nm到1400nm之间的激光,对视网膜具有特别高的危险性,这个波段称为视网膜危险区(Retinal hazard region)。
由于热流和震波(Shock wave)的影响,环绕成像区的组织也可能受损,而对视觉功能造成更严重的后果。因为视网膜神经组织的修复能力甚低,这种伤害一般而言都是永久性的。
 视网膜危险区之外的电磁波,包括紫外线和长波红外线(Far infrared),则可能使眼睛的前方部分受伤。有些波段会伤害水晶体(Lens),295nm至320nm以及1μm至2μm的辐射尤其严重。波段相 当广的紫外线,以及波长大于1400nm的红外线,可能伤害角膜。只伤及角膜表皮时,一两天内就能修复,而使视力完全恢复。如果角膜的较深层部位发生显著 伤害,会造成角膜瘢痕(Corneal scar),而导致永久失明。
 红外线的组织穿透深度(Penetration depth)方面,1,440 nm(如某些半导体激光)、1,540 nm(如铒-玻璃激光)、2,100 nm(如钬-雅克激光)均大于10,600 nm(二氧化碳激光),所以前三者造成永久性伤害的危险性比较高[1]。308 nm的氯化氙(XeCl)激光束,会使水晶体立即产生白内障(Cataract),所以还具有额外的危险性。氩离子(Argon)、氪离子 (Krypton)、KTP倍频(Double frequency)、铜蒸汽(Copper vapor)、金蒸汽(Gold vapor)、氦氖(Heliun-Neon)、钕-雅克(Nd:YAG)等激光,对于视网膜都具有潜在危险性。铒-雅克(Er:YAG)、铒-氟化钇锂 (Er:YLF)、钬-雅克(Ho:YAG)、氟化氢(HF)、二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)等激光,则对角膜有危险性
 b、对于皮肤的危险性
 皮肤受伤害的原因,可能是光化学反应(主要在紫外线波段),或热效应 (主要在红外线区)。例如红斑(晒斑) (Erythema)是表皮受伤所致,有时真皮也有某种程度的伤害,而这些伤害源于光化学引起的反应。如果了解其危险性,针对准分子(Excimer)的 紫外线激光所需的保护皮肤措施,就容易规划及执行。可见光与红外线激光束的照射,可能造成一级、二级和三级灼伤。能引起严重热灼伤的辐照度,也可能引燃纺 织品,烧毁塑料制品 伤害的严重程度,决定于照射时间的长度,以及激光光的透入深度。一般说来,若照射时间持续1秒钟或更久,疼痛反应会引起闪避动作,使受照部位离开光束,因 而曝照时间会只有1秒钟或更短。如果照射时间很短,10.6μm的高功率激光束不会造成深部组织的灼伤,因为这个波长的穿透深度很浅(约为20μm),事 实上不会透过正常表皮角质层的厚度。二氧化碳激光对于表皮的伤害,是由于从角质层至更深处的热传导。但是,受到1064nm钕―雅克短脉波照射时,因为它 能穿过数mm而进入组织内,所以刚超过灼伤阈值的曝照量,就足以造成深而严重的灼伤。钬- 激光(2.1μm)、KTP倍频激光(二倍频的钕―雅克,532nm)或氩激光(488 及514.5nm)造成的灼伤深度,介于二氧化碳与钕―雅克之间聚焦后的手术激光光点,或光纤尖端密集的辐照度,是用来将组织汽化或剥离的,所以对于焦点 附近的皮肤极具危险性。反射后的激光束可能引燃衣物,造成皮肤的伤害和悲剧性的后果。使皮肤受伤的实际阈值,通常是数个J/cm2之谱,而这个程度的曝照 量,不至于发生在手术激光的焦点外。 
 2、附加辐射(Collateral radiation)的危险性 
 激光的激发装置所产生未经放大的电磁辐射,会由激光装置的激光光出口(孔径)(Aperture)或机壳的缝隙逸出。由于其中可能有游离辐射,如紫外线或 X 射线,所以可能引起伤害,尤其是长期曝照之后的危险性更高。注意机壳的紧密程度,避免长期靠近可能有附加辐射之处,可以大幅减少发生这类危险的机会。

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