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激光宁静常识

文章来历:深圳市众联激光智能设备无限公司人气:2795颁发时候:2017-07-07


一、激光之电磁辐射风险性

二、相干的风险性及防备办法

三、激光风险(Laser hazard)的分级

四、根基宁静看法与办法


一、激光之电磁辐射风险性

  以氦氖激光(Helium-neon laser)为例,放电及碰撞使此中的游离电子、氦原子与氖原子取得能量,是以都成为电磁辐射的来历,此中一部份是能够缩小的激光辐射,输入后成为激光;其余则称为附加辐射(Collateral radiation)。

1、激光的风险性

  激光光的高强度,使它与生体构造发生极猛烈的光化学(Photochemical)、光热(Photothermal)、光能源(Photodynamic)、光剥离(Photodisruption)、光波电磁场等交互感化,而形成严峻的风险。四周的东西,出格是可燃、可爆物,也会是以引发灾难。高度同调性形成的干与,使相长干与(Constructive   interference) 处的光更强,是以会致使更高的风险。

  a、对眼睛的风险性

  人眼的角膜(Cornea)与结膜(Conjunctiva)不遭到如普通皮肤角质层的掩护,最轻易遭到光束及其余环境身分的侵袭。激光光的强度很高,乃至眼睑的反射举措发生掩护感化之前,就形成风险了。

  眼睛所受的风险与波长有关: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)会穿过清亮的眼中物资,而被视网膜领受,以是若光束太强,就会风险视网膜。激光光的高准直性(Collimation),使光芒能集聚于一个很小的点,在视网膜上约为10至20μm (比头发回细)。是以,400nm到1400nm之间的激光,对视网膜具有出格高的风险性,这个波段称为视网膜风险区(Retinal hazard region)。

  由于热流和震波(Shock wave)的影响,环抱成像区的构造也能够受损,而对视觉功效形成更严峻的效果。由于视网膜神经构造的修复才能甚低,这类风险普通而言都是永远性的。

  视网膜风险区之外的电磁波,包罗紫外线和长波红外线(Far infrared),则能够使眼睛的后方局部受伤。有些波段会风险水晶体(Lens),295nm至320nm和1μm至2μm的辐射出格严峻。波段相称广的紫外线,和波长大于1400nm的红外线,能够风险角膜。只伤及角膜表皮时,一两天内就能够修复,而使目力完整规复。若是角膜的较深层部位发生明显风险,会形成角膜瘢痕(Corneal scar),而致使永远失明。

红外线的构造穿透深度(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),以是前三者形成永远性风险的风险性比拟高[1]。308 nm的氯化氙(XeCl)激光束,会使水晶体当即发生白内障(Cataract),以是还具有额定的风险性。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,对视网膜都具有潜伏风险性。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,则对角膜有风险性

  b、对皮肤的风险性

  皮肤受风险的缘由,能够是光化学反映(首要在紫外线波段),或热效应 (首要在红外线区)。比方红斑(晒斑) (Erythema)是表皮受伤而至,偶然真皮也有某种水平的风险,而这些风险源于光化学引发的反映。若是领会其风险性,针对准份子(Excimer)的紫外线激光所需的掩护皮肤办法,就轻易计划及履行。可见光与红外线激光束的照耀,能够形成一级、二级和三级灼伤。能引发严峻热灼伤的辐照度,也能够引燃纺织品,销毁塑料成品 风险的严峻水平,决议于照耀时候的长度,和激光光的透入深度。普通说来,若照耀时候延续1秒钟或更久,痛苦悲伤反映会引发闪避举措,使受照部位分开光束,是以曝照时候会只要1秒钟或更短。若是照耀时候很短,10.6μm的高功率激光束不会形成深部构造的灼伤,由于这个波长的穿透深度很浅(约为20μm),现实上不会透过一般表皮角质层的厚度。二氧化碳激光对表皮的风险,是由于从角质层至更深处的热传导。可是,遭到1064nm钕―雅克短脉波照耀时,由于它能穿过数mm而进入构造内,以是刚跨越灼伤阈值的曝照量,就足以形成深而严峻的灼伤。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)形成的灼伤深度,介于二氧化碳与钕―雅克之间聚焦后的手术激光光点,或光纤尖端麋集的辐照度,是用来将构造汽化或剥离的,以是对核心四周的皮肤极具风险性。反射后的激光束能够引燃衣物,形成皮肤的风险和喜剧性的效果。使皮肤受伤的现实阈值,凡是是数个J/cm2之谱,而这个水平的曝照量,不至于发生在手术激光的核心外。


2、附加辐射(Collateral radiation)的风险性

  激光的激起装配所发生未经缩小的电磁辐射,会由激光装配的激光光出口(孔径)(Aperture)或机壳的裂缝逸出。由于此中能够有游离辐射,如紫外线或X 射线,以是能够引发风险,出格是持久曝照以后的风险性更高。注重机壳的慎密水平,避免持久接近能够有附加辐射的地方,能够大幅削减发生这类风险的机遇。


二、相干的风险性及防备办法

  相干的风险是激光或核心工具,能够因不妥操纵或毛病、破坏而引发的风险,也包罗一般操纵时由于相干物资发生变更,而形成的风险。本节罗列这类风险的详目,并申明防备之道。

1、高压电击

  由于泄电或误触电路引发。如有杰出接地,电线不破坏,非维修职员不碰触激光电路,则可避免这类风险。

2、电火警

  由于电线短路、超载,或是电路旁之东西不耐低温及撞击电路局部所形成。注重查抄电线,得当分离插座及开关之负荷,得当安顿四周东西能够防备这类风险。

3、电路组件爆裂

  激光中的电容器(Capacitor)、变压器(Transformer)最有能够爆裂,并是以形成击伤、火警、短路等。除请维修职员按期查抄这些器件的状态,并作须要之更新之外,避免过分利用,防备散热不良,可避免这类风险。

4、其余工具爆裂

  激起激光用的强闪光灯,充有主动介质(Active medium)的气体管或离子体管(Plasma tube)能够由于不谨慎碰撞而爆裂。这些器件应当有坚忍的护罩避免受撞击,并应避免掉落。

5、低温冷剂或紧缩气体的风险性

  激光或侦测器等所用的冷凝剂(Cryogenic coolant) 或紧缩气体,能够因容器(如钢瓶)不宁静或安排不妥,而形成风险。避免这类风险的方式是:利用经由进程宁静查抄的容器,并依宁静划定安定地安排这些物品。

6、有毒气体或粉尘

  激光使构造因光照汽化及低温分化发生能够无害的空飘净化物。低温分化产物与烤肉的烟尘近似,含有毒性物资及亚硝基胺等已知可致癌的物资。光化学反映产物及准份子激光的卤素气体外溢等,城市形成近似的风险。

杰出的面罩等护具,功效完美的局部抽气排烟设备,是不可或缺的宁静举措办法。烟气排挤之前,务须要妥帖过滤。

7、其余无害物资

  红外线透镜或侦测器中的碲(Te)、镉(Cd),染料激光用的溶剂与染料,有些工具( 如变压器 )中的多氯联苯(Polychlorinated biphenyl; PCB),都是能够释出的毒性物资。利用这些物资时,务必采用得当的防备办法,使这些物资不测释出时得以敏捷断根,以避免发生净化。比方搭配局部抽气装配,在染料轮回体系四周安顿一些容器,以领受溢出或喷出之染料及溶剂,都是须要而可行的。


三、激光风险(Laser hazard)的分级

  激光的附加辐射之风险性和相干其余的风险性,大多可藉得当的装配及办法加以防备。是以,激光的首要风险性在于其光束自身。按照激光光的风险水平加以分级(1至4级),能够别离采用得当的宁静办法,简化决议得当宁静办法的法式,以避免过与不迭。对激光之生物效应的根基熟悉,是领会激光风险性的常识根本。一旦晓得风险在那里,宁静办法就显而易了然。

1、第一级 (Class 1) 激光

  激光打印机和各型光驱中,激光及其光束完整封锁于护罩外部,这是第1 级激光体系的一部份。在维修、调剂进程中,这类体系的激光及光束即裸露出来,它的级别应视其波长与功率等身分认定之。

输入功率极低的激光,则是第1级激光中,与医疗利用较有干系的局部。它

的光束是能够宁静地目视的,不会对眼睛、皮肤形成风险。比方不跨越0.39μW

的可见光激光;钕―雅克激光(Nd:YAG)基频(fundamental;1064nm)光束功率不跨越 0.6mW,二倍频(second harmonic;double frequency;532nm)不跨越0.39μW,四倍频(fourth harmonic;quadruple frequency;266nm)不跨越0.8nW(0.8 x 10-9W),都属于第一级。

2、第二级(Class 2)激光

  第二级激光的光束久看无害,延续波可见光激光束功率高于第一级的下限,而低于1 mW时。这一级激光,也便是低风险激光。只要在居心抵挡天然厌光反映(Aversion response),延续凝望时,第二级激光才会形成眼部风险。非可见光激光不参加第二 级者。

3、第三级(Class 3)激光

  总功率高于1.0mW的对准光束(Aiming beam)或对光激光(Alignment laser),具有第三级风险性。即便只在实现厌光反映之前的长久时代内,有第三级激光光进入眼睛,就会有风险。第三级又分为三(a)、三(b)两个副级。

  第三(a)级激光是光束功率为1至5mW,强度不跨越25W/m2的可见光激光。若是它的光束大局部都进入眼中,会引发中度的眼睛风险。辐射率(注1)较低时,久看无害;辐射率较高时,眼睛受短时间照耀,即形成风险;用仪器旁观亦当即形成风险。非可见光激光也不属于三(a)级激光者。

  第三(b)级激光的光束间接照耀眼睛与皮肤,当即形成风险。它包罗一些脉冲激光,和输入功率介于5mW 与500mW之间的延续波激光。

4、第四级(Class 4)激光

  输入功率高于0.5W(500mW)的延续波激光,属于第四级。若是利用不妥,乃至眼睛和皮肤遭到间接光束或散射光束照耀时,城市风险眼睛与皮肤,及致使火警。

5、注重事变

  对激光的级别,有三个特色值得加以夸大:

  a、能发生医疗感化的,大多属第三(b)级和第四级。

  b、脉冲激光只要第一, 三(b)和四级。

  c、由于眼睛的聚光感化,须慎估形成风险之照耀剂量。


四、根基宁静看法与办法

  领会激光风险性地点以后,当可就激光的宁静利用,成立制作者与操纵者、利用者、办理者合作共同的根基看法及办法。

  1、激光产物制作者的宁静义务

  制作者应供给殷勤的防护步骤及举措办法,使其产物具有根基的宁静性。采办者验收时,则须确认所购产物具有此等宁静性。

  a、认定激光级别

  制作者须测定光束品质,据以认定其产物之风险品级。

  b、供给适切标示及指引

  制作者须按照光束状态和级别,供给适切数据,包罗在得当的地位( 如孔径处 ) 附着得当标记;并供给操纵与维修之宁静指引及主要规格数据。

  c、备妥根基宁静举措办法(注2)

  激光产物应有坚忍的护罩(Protective housing)、宁静连锁(Safety interlock)、钥匙开关(Key switch)、发射唆使器(Emission indicator)、光束弱化器(Attenuator)、手动重开机装配(Manual reset)等。

  2、「激光宁静办法」局部末节

  曩昔40年里,人们对与激光相干风险性的领会,大抵与激光问世早期不异,只是在个体宁静办法上慢慢提出便利性较高的主意,也慢慢提出履行上须注重的细节。将来的成长,应当是沿着这类轨迹进步,比方对各类护目镜资料的宁静限制熟悉更多以后,能够研制各波长别离合用的护目镜,尽能够削减对其余波长光芒的反对,而让利用者能藉其余波长的非激光光芒停止任务【今朝的护目镜反对的光波频次规模大多较宽,而非零丁过滤某波长,透入佩带者眼中的光,显现的是被反对的波段之互补色】。

  另外,人们将会不时辨识出遭到激光光照耀时能够发生无害物资的环境,而提出相干的正告及宁静办法。强脉波之电磁场能够发生的游离效应,和X射线激光等的能够问世,也会形成新的宁静挂念。激光宁静研讨职员势须要研拟可行而有用的宁静办法。处置与激光有关任务的职员,必须注重这些新成长。