激光危害与防护

发布人:网站管理员

一、激光危害

激光对人可能造成的伤害主要有以下几类:

1)对人眼的伤害:严重暴露在激光下可能会造成角膜和视网膜的损伤,损伤的位置和范围取决于激光的波长和级别。长期接触可能造成白内障或者视网膜破损,严重暴露在高级别激光下也会造成同样的结果。佩带合适的激光防护眼镜或者其他工程防护手段可以有效的预防激光对眼睛的损伤;

2)对皮肤的伤害:严重的暴露在强红外波段激光下可能对皮肤造成烧伤。而紫外激光可能造成烧伤,皮肤癌以及加速皮肤老化;

3)电学危害:在激光使用的过程中遇到最多的电学伤害是电击。高压系统是激光系统中潜在的致命危险;

4)化学危害:激光系统中的一些物质,如染料,准分子等都具有毒性,可能对人体造成危害,同时,激光导致的化学反应也可能会产生有害的粒子和气体;

5)火灾危害:染料激光器中的溶剂是非常易燃的。高压脉冲和灯的闪烁可能会造成火星,引发火灾。激光工作过程中激光的直接照射,以及连续红外激光的反射光意外照射,都可能引燃易燃品。其它潜在的火灾隐患包括电路和四级激光附件中的易燃品;

6)相关的非光束危害:包括低温冷却剂的危害,高能激光的噪声危害以及高能激光的电离辐射。

二、危害防护

为了安全使用激光所采取的防护措施由以下几个方面决定:

1)激光的等级;

2)激光的工作环境;

3)激光的操作特性;

4)激光器的使用者;

5)激光工作环境中的人数;

6)激光安全规程应根据激光的等级来分类。

回顾不断发生的事故,我们可以发现眼睛发生的事故,皮肤暴露在激光之下往往都是操作者在以下情况下使用造成的:

1)调光路过程中眼睛意外的进入光路;

2)光路偏移;

3)没有带防护眼镜;

4)仪器故障;

5)对高压电的不当操作;

6)没有采取保护措施的人员暴露在激光下;

7)对激光系统的操作不够熟悉;

8)对辅助设备的危害缺少防护;

9)仪器使用后没有妥善安置;

10)粗心的放出激光;

11)将易燃品放入光路。

(三)  眼部保护和最大可允许曝光

激光辐射可引起眼睛的角膜、晶状体、视网膜的损伤,损伤的程度主要依赖于光的波长和眼睛介质对能量的吸收性质。激光引起的生物损伤是通过在很小的区域积累热能或者光化学过程所造成的。红外,紫外和可见光的激光辐射都能够损伤到眼睛。

视网膜的损伤

可见和红外A(光谱范围是400-760 nm760-1400 nm  可见和红外A波段穿透角膜在视网膜的很小的区域内(黄斑处)聚焦。这一过程极大的增强了光能量密度,增加了伤害的可能性。视网膜上局域化的加热并伴随对光的吸收将会导致视网膜上的损伤。

晶状体的损伤

紫外A(光谱范围是315-400 nm  波长在这一波段的光主要被晶状体所吸收。对晶状体造成损伤,不管是光化学损伤,还是热损伤,都会破环晶状体各组织层之间的精确关系。这将导致散射区域的增加——造成白内障。在通常情况下,晶状体将随着年龄而老化。暴露于紫外A波段将加速这种老化并可能导致老花眼(晶状体失去调节或者聚焦的能力)

角膜的损伤

红外B和红外C(光谱范围是1.4100?m 眼睛的角膜对红外辐射是不透明的。光束的能量被眼睛表面吸收并对角膜有热损伤。过度暴露在红外光下会导致眼睛模糊或者造成角膜表面的不规则。 紫外B和紫外C(光谱范围是100-315 nm  眼睛的角膜对紫外辐射也是不透明的。当有红外辐射时,光束的能量被眼睛表面吸收并对角膜有损伤。过度的紫外暴露会导致光角膜炎(像电焊弧造成的),昼盲,红眼,流泪等。在光化学损伤的症状出现之前,会有6-12个小时的潜伏期。

其它对眼睛的伤害类型

在角膜危险和视网膜危险光谱区之间有两个过渡区。它们分别位于UV-A和可见波段、IR-AIR-B之间的频段上。在这两个频段上,角膜和视网膜都可能会遭到伤害。这种威胁的一个例子是ND:YAG近红外波段激光器。这个波段的光尽管看不见,但能被人眼聚焦。因此,虽然光束自身并不能看见,但却能以和可见光同样的方式对视网膜造成伤害。

最大允许曝射量(MPE

在考虑了视网膜损伤阈值和晶状体对光的聚焦这两个因素的基础上,可定义最大允许曝射极限。对于可见光,MPE的值是在7 mm的瞳孔直径(这被认为是虹膜的最大张开直径)基础上得出的。至于其他波长,入射激光能量则对1 mm直径的圆面积取平均。MPE的值比目前所知的危险照射水平低。然而,MPE值强度的曝射,人眼看去会觉得不舒服。因此,在实际操作中始终保持曝射水平远低于MPE值是一种良好的习惯。

护目镜

操作人员应预备护目镜并且在激光辐射或与激光有关操作会造成威胁的情况下佩戴护目镜。通过护目镜的使用——它能够减弱激光的强度,同时使足够的背景光(安全可见的水平)通过(照明透射),眼睛能够得到对激光辐射的保护。理想的护目镜能在对背景光进行最大的透射的同时,对激光进行最大的削弱。没有单独的一种透镜材料是对所有的波长或对所有的辐射照射都适用的。因此,在选择护目镜时,必须对工作参数、MPE值和工作波长等等进行细致的考虑。

使用可见波段激光工作的人们在调试过程中经常不愿意佩戴护目镜,因为佩戴目镜会令得他们看不见光束。激光调试专用护目镜适用于这种情况,在激光功率逐渐减少的调试过程中,它能够提供适当保护,同时使得光束的外形可见。对某一特定的激光器,对应合适的护目镜信息可以在购买时从生产商那里获得。

对激光工作者来说,正确地佩戴合适的护目镜是极其重要的。只有那些专门为适合特定的镜片而设计的护目镜框架才可以和该镜片配合佩戴。其它的护目镜框架和该镜片配合佩戴时,并不能对眼睛提供全面的保护。

光谱汇总表

光谱区

波长

受到威胁的主要组织

紫外C

100-280nm

角膜

紫外B

280-315nm

角膜

紫外A

315-400nm

晶状体

可见光

400-760nm

视网膜

红外A

760-1400nm

视网膜

红外B

1.4-3.0µm

角膜

红外C

3.0-1000µm

角膜

  皮肤曝射和最大允许曝射量

大能量激光对皮肤的剧烈曝射会引起皮肤的灼伤。这些灼伤与热灼伤或者太阳辐射灼伤类似。入射的辐射光转化成热,由于皮肤组织的热传导能力差,这些热量不能足够快地散发出去。随之而来的局部温度的升高引起组织蛋白质的改性。皮肤受到伤害的程度取决与激光的波长、照射的时间和皮肤色素沉着程度等因素。某些特定的紫外波长(290-320 nm)甚至会导致皮肤癌。  

  用电威胁

在世界范围内已经发生数起与激光有关的用电事故造成人员电死的事例。这些意外本来可以避免。以下是避免遭受电击的一般指引:

1)不要佩戴戒指、金属表带的手表和其它金属物品。

2)尽可能使用单手操作电路。

3)当在高压工作时,假定所有地面都是导电的,做好人体自身绝缘防护。 

4)在允许靠近电容的范围之前,确保每个电容已经放电、短路并接地。

5)检查电容是否变形或者漏液。

6)预备适当的像橡胶手套和绝缘垫这一类的安全装置。

7)不要单独一个人工作。

8)在带电电气设备工作前,必须有特别的批准。