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激光平安学问

2018-09-20 前去列表

激光平安学问 
一、激光之电磁辐射危险性 
二、相关的危险性及防备办法 
三、激光危险(Laser hazard)的分级
四、根底安扔忠淮污念与办法


一、激光之电磁辐射危险性 
以氦氖激光(Helium-neon laser)为例,放电及碰撞使此中的游离电子、氦原子与氖原子获得能量,因而都成为电磁辐射的文章地址,此中一部份是能够放大的激光辐射,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,使它与生体机关发生极狠恶的光化学(Photochemical)、光热(Photothermal)、光动力(Photodynamic)、光剥离(Photodisruption)、光波电磁场等交互传染感动,而构成严峻的危险。四周的器材,特别是可燃、可爆物,也会因而惹起灾祸。高度同调性构成的干与,使相长干与(Constructive   interference) 处的光更强,因而会导致更高的风险。

a、对于眼睛的危险性
人眼的角膜(Cornea)与结膜(Conjunctiva)没有遭到如一般皮肤角质层的庇护,最容易遭到光束及其他环境要素的侵袭。激光光的强度很高,以致眼睑的反射动作发生庇护传染感动之前,就构成危险了。
眼睛所受的危险与波长相关: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,而被视网膜接收,所以若光束太强,就会危险视网膜。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 (比头发又一次细)。因而,400nm到1400nm之间的激光,对视网膜具有出格高的危险性,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,环抱成像区的机关也可能受损,而对视觉功能构成更严峻的后果。由于视网膜神经机关的修复才能甚低,这类危险一般而言都是持久性的。
视网膜危险区之外的电磁波,包罗紫外线和长波红外线(Far infrared),则可能使眼睛的前方部门受伤。有些波段会危险水晶体(Lens),295nm至320nm以及1μm至2μm的辐射特别严峻。波段相当广的紫外线,以及波长大于1400nm的红外线,可能危险角膜。只伤及角膜表皮时,一两天内就能修复,而使目力完全恢复。若是角膜的较深层部位发生显著危险,会构成角膜瘢痕(Corneal scar),而导致失明。
红外线的机关穿透深度(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),所以前三者构成永久性危险的危险性比力高[1]。308 nm的氯化氙(XeCl)激光束,会使水晶体当即发生白内障(Cataract),所以又一次具有额外的危险性。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
皮肤受危险的缘由,可能是光化学反映(次要在紫外线波段),或热效应 (次要在红外线区)。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危险,而这些危险源于光化学惹起的反映。若是领会其危险性,针对准分子(Excimer)的紫外线激光所需的庇护皮肤办法,就容易规划及施行。可见光与红外线激光束的映照,可能构成一级、二级和三级灼伤。能惹起严峻热灼伤的辐照度,也可能引燃纺织品,销毁塑料成品 危险的严峻程度,决定于映照时间的长度,以及激光光的透入深度。一般说来,若映照时间持续1秒钟或更久,疼痛反映会惹起闪避动作,使受照部位分开光束,因而曝照时间会只需1秒钟或更短。若是映照时间很短,10.6μm的高功率激光束不会构成深部机关的灼伤,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。二氧化碳激光对于表皮的危险,是由于从角质层至更深处的热传导。可是,遭到1064nm钕―雅克短脉波映照时,由于它能穿过数mm而进入机关内,所以刚逾越灼伤阈值的曝照量,就足以构成深而严峻的灼伤。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)构成的灼伤深度,介于二氧化碳与钕―雅克之间聚焦后的手术激光光点,或光纤稠密的辐照度,是用来将机关汽化或剥离的,所以对于核心附近的皮肤具危险性。反射后的激光束可能引燃衣物,构成皮肤的危险和悲剧性的后果。使皮肤受伤的现实阈值,凡是是数个J/cm2之谱,而这个程度的曝照量,不至于发生在手术激光的核心外。

2、附加辐射(Collateral radiation)的危险性 
激光的激发安装所发生未经放大的电磁辐射,会由激光安装的激光光出口(孔径)(Aperture)或机壳的裂痕逸出。由于此中可能有游离辐射,如紫外线或X 射线,所以可能惹起危险,特别是持久曝照之后的危险性更高。留意机壳的慎密程度,避免持久接近可能有附加辐射之处,能够大幅削减发生这类危险的机缘。

二、相关的危险性及防备办法 
相关的危险是激光或外围对象,可能因不当操作或毛病、损坏而惹起的危险,也包罗一般操作时由于相关物质发生变化,而构成的危险。本节列举这类危险的细目,并申明防备之道。
1、高压电击 
由于漏电或误触电路惹起。如有优良接地,电线没有破损,非维修人员不碰触激光电路,则可避免这类危险。
2、电失火 
由于电线短路、超载,或是电路旁之器材不耐高温及撞击电路部门所构成。留意反省电线,适量分离插座及开关之负荷,得当安设四周器材能够防止这类危险。
3、电路组件爆裂 
激光中的电容器(Capacitor)、变压器(Transformer)有可能爆裂,并因而构成击伤、失火、短路等。除了请维修人员按期反省这些器件的情况,并作需要之更新以外,避免过度使用,提防散热不良,可防止这类危险。
4、其他对象爆裂 
激发激光用的强闪光灯,充有主动介质(Active medium)的气体管或离子体管(Plasma tube)可能由于不小心碰撞而爆裂。这些器件该当有坚贞的护罩防止受撞击,并应防止掉落。

5、低温冷剂或压缩气体的危险性 
激光或侦测器等所用的冷凝剂(Cryogenic coolant) 或压缩气体,可能因容器(如钢瓶)不服安或放置不当,而构成危险。防止这类危险的方式是:使用经由平安反省的容器,并依安扔忠淮捂定安定地放置这些物品。
6、有毒气体或粉尘 
激光使机关因光照汽化及高温分化发生可能无害的空飘污染物。高温分化产物与烤肉的烟尘类似,含有毒性物质及亚硝基胺等已知可致癌的物质。光化学反映产物及准分子激光的卤素气体外溢等,城市构成类似的危险。
优良的面罩等护具,功能完满的局部抽气排烟设备,是不成或缺的平安设备。烟气排出之前,务需要妥当过滤。
7、其他无害物质 
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,有些对象( 如变压器 )中的多氯联苯(Polychlorinated biphenyl; PCB),都是可能释出的毒性物质。使用这些物质时,务必采纳得当的防止办法,使这些物质不测释出时得以火速断根,免得发生污染。例如搭配局部抽气安装,在染料轮回系统四周安设一些容器,以领受溢出或喷出之染料及溶剂,都是需要而可行的。

三、激光危险(Laser hazard)的分级 
激光的附加辐射之危险性和相关其他的危险性,大多可藉得当的安装及办法加以防备。因而,激光的次要危险性在于其光束本身。按照激光光的危险程度加以分级(1至4级),能够别离采纳得当的平安办法,简化决定得当平安办法的法式,免得过与不及。关于激光之生物效应的根底认识,是领会激光危险性的学问底子。一旦晓得危险在哪里,平安办法就显而易了然。

1、第一级 (Class 1) 激光 
激光打印机和各型光驱中,激光及其光束完全封锁于护罩内部,这是第1 级激光系统的一部份。在维修、调整过程中,这类系统的激光及光束即表显露来,它的级别应视其波长与功率等要素认定之。
输出功率极低的激光,则是第1级激光中,与医疗使用较相干系的部门。它
的光束是能够平安地目视的,不会对眼睛、皮肤构成危险。例如不逾越0.39μW 
的可见光激光;钕―雅克激光(Nd:YAG)基频(fundamental;1064nm)光束功率不逾越 0.6mW,二倍频(second harmonic;double frequency;532nm)不逾越0.39μW,四倍频(fourth harmonic;quadruple frequency;266nm)不逾越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,持续波可见光激光束功率高于第一级的上限,而低于1 mW时。这一级激光,也便是低危险激光。只需在居心抵挡天然厌光反映(Aversion response),持续凝睇时,第二级激光才会构成眼部危险。非可见光激光没有列入第二 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),具有第三级危险性。即便只在完成厌光反映之前的短暂期间内,有第三级激光光进入眼睛,就会有危险。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,强度不逾越25W/m2的可见光激光。若是它的光束大部门都进入眼中,会惹起中度的眼睛危险。辐射率(注1)较低时,久看无害;辐射率较高时,眼睛受短期映照,即构成危险;用仪器傍观亦当即构成危险。非可见光激光也没有属于三(a)级激光者。
第三(b)级激光的光束间接映照眼睛与皮肤,当即构成危险。它包含一些脉冲激光,以及输出功率介于5mW 与500mW之间的持续波激光。
4、第四级(Class 4)激光 
输出功率高于0.5W(500mW)的持续波激光,属于第四级。若是使用不当,以致眼睛和皮肤遭到间接光束或散射光束映照时,城市危险眼睛与皮肤,及导致火警。
5、留意事项 
关于激光的级别,有三个特点值得加以强调:
a、能发生医疗传染感动的,大多属第三(b)级和第四级。
b、脉冲激光只需第一, 三(b)和四级。
c、由于眼睛的聚光传染感动,须慎估构成危险之映照剂量。

四、根底安扔忠淮污念与办法 
领会激光危险性地址之后,当可就激光的平安使用,建立制造者与操作者、使用者、办理者分工共同的根底观念及办法。
1、激光产物制造者的平安义务 
制造者应供给热情的防护措施及设备,使其产物具有根底的平安性。采办者验收时,则须确认所购产物具有此等平安性。
a、认定激光级别
制造者须测定光束质量,据以认定其产物之危险等第。
b、供给适切标示及指引
制造者须按照光束情况和级别,供给适切数据,包罗在得当的位置( 如孔径处 ) 附着得当标记;并供给操作与维修之平安指引及次要规格数据。
c、备妥根底平安设备(注2) 
激光产物应有坚贞的护罩(Protective housing)、平安连锁(Safety interlock)、钥匙开关(Key switch)、发射唆使器(Emission indicator)、光束弱化器(Attenuator)、手动重开机安装(Manual reset)等。
2、「激光平安办法」部门末节 
畴昔40年里,人们对于与激光相关危险性的领会,大致与激光问世初期不异,只是在个体平安办法上逐步提出便当性较高的主见,也逐步提出施行上须留意的细节。将来的成长,该当是沿着这类轨迹前进,例如对各类护目镜材料的平安限度认识更多之后,能够研制各波长别离合用的护目镜,尽量削减对于其他波长光线的阻遏,而让使用者能藉其他波长的非激光光线进行工作【今朝的护目镜阻遏的光波频次范畴大多较宽,而非零丁过滤某波长,透入佩戴者眼中的光,出现的是被阻遏的波段之互补色】。
此外,人们将会不竭辨识出遭到激光光映照时可能发生无害物质的环境,而提出相关的警告及平安办法。强脉波之电磁场可能发生的游离效应,以及X射线激光等的可能问世,也会构成新的安扔忠淮嗡虑。激光平安研究人员势需要研拟可行而无效的平安办法。处置与激光相关工作的人员,必需留意这些新成长。

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