激光的安全和防護(hù)

1、激光的安全和防護(hù)上海市激光技術(shù)研究所中國上海測(cè)試中心激光行業(yè)測(cè)試點(diǎn)2008年9月n前言n激光產(chǎn)品的分類n激光輻射的危害n激光安全防護(hù)措施n符合國家標(biāo)準(zhǔn)的各類適用的標(biāo)簽和警示標(biāo)記n個(gè)人安全防護(hù)用具的選擇及使用n產(chǎn)生激光的介質(zhì)主要有四種類型，固體（晶體、玻璃等）、氣體（原子氣體、離子氣體、分子氣體）、液體（有機(jī)或無機(jī)液體）和半導(dǎo)體。這些激光介質(zhì)發(fā)射出的激光覆蓋了電磁波的大部分范圍，可以從遠(yuǎn)紫外（100nm）波段到遠(yuǎn)紅外（10mm）波段。 n激光與普通光相比具有幾個(gè)重要的特性:單色性、相干性、亮度特性及定向性等。n國際電工委員會(huì)（iec）：制定和管理國際激光安全標(biāo)準(zhǔn)，iec 60825-2007n美

2、國：美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ansi）激光安全委員會(huì)制定z136-2000標(biāo)準(zhǔn)n中國： a)激光產(chǎn)品的輻射安全：gb7247.1-2001 b)激光防護(hù)設(shè)備的安全標(biāo)準(zhǔn)： gb18151-2000 c)激光安全標(biāo)志標(biāo)準(zhǔn)： gb18217-2000 d)激光作業(yè)場(chǎng)的安全標(biāo)準(zhǔn)： gb10435-1989 e)軍用激光安全標(biāo)準(zhǔn)共45項(xiàng)n激光產(chǎn)品的分類 (gb 7247.1-2001):其連續(xù)波功率很小，只達(dá)微瓦或亞微瓦級(jí)，正常運(yùn)行條件下不會(huì)產(chǎn)生危害，一般不必采取防范措施。n例如:激光打印機(jī)等。n激光產(chǎn)品的分類 (gb 7247.1-2001)：功率為（0.1-1）mw，仍屬小功率范圍，可以用肉眼觀察。其輸出

3、劑量不超過1類激光源的最大允許輻射劑量，雖不是絕對(duì)安全的，但眼睛對(duì)這類激光源看久了會(huì)自動(dòng)生厭（眨眼）而自我保護(hù)。n例如:游 戲 用 激 光 槍 、 激 光 棒 及 條 碼 掃 描 器等 。n激光產(chǎn)品的分類 (gb 7247.1-2001)：其連續(xù)波輸出功率達(dá)（1-5）mw，通常應(yīng)加防護(hù)措施，其工作區(qū)及激光源本身均應(yīng)掛相應(yīng)的警告標(biāo)記，另外，利用光學(xué)儀器直視這類激光源會(huì)對(duì)眼睛帶來危害，也應(yīng)加強(qiáng)防護(hù)。n例如:激 光 棒 及 直 線 校 準(zhǔn) 儀 器 。n激光產(chǎn)品的分類 (gb 7247.1-2001)：其輸出功率為（5-500）mw，直接靠近這類激光源會(huì)對(duì)身體有危害；通過漫反射器觀看這類激光源，距離在

4、150mm以上。觀看時(shí)間短于10s則是安全的。此類激光源應(yīng)設(shè)警告標(biāo)記。n例如:用 于 物 理 治 療 的 激 光 治療儀等 。n激光產(chǎn)品的分類 (gb 7247.1-2001)：激光輸出功率在0.5w以上，即使通過漫反射也有可能引起危害，會(huì)灼傷皮膚，引燃可燃物。用戶操作這類激光源時(shí)應(yīng)特別小心。這類激光源應(yīng)配備明顯的警告標(biāo)記。n例如:大功率激光表演機(jī)、激光工業(yè)加工機(jī)等 。n激光輻射(laser radiation)：由激光產(chǎn)品的受控受激發(fā)射而產(chǎn)生的波長(zhǎng)為180nm-1mm的所有電磁輻射。n最大允許照射量(mpe):正常情況下人體受到激光照射不會(huì)產(chǎn)生不良后果的激光輻射水平。 a)激光輸出功率或能量

5、; b)激光輻射波長(zhǎng); c)激光輻射時(shí)間; d)激光光束尺寸等。n眼標(biāo)稱危害距離（nohd）：光束輻照量等于相應(yīng)角膜的最大允許照射量的距離。n強(qiáng)烈的激光輻射：干擾人體的生物鐘，產(chǎn)生頭痛、乏力、記憶力衰退、激動(dòng)、心悸、心率失常、血壓失常等癥狀。n對(duì)腦和神經(jīng)系統(tǒng)的影響：松果體素減少、節(jié)律紊亂。n損傷細(xì)胞膜，影響兒童發(fā)育，影響生殖系統(tǒng)。n直接激光輻射：對(duì)視力造成永久性傷害甚至失明。n直接的激光輻射：灼傷人的皮膚（特別是紫外到藍(lán)光波段）。 n眼睛 紫外輻射c（180nm-280nm）：光致角膜炎 紫外輻射b（280nm-315nm）：光致角膜炎 紫外輻射a（315nm-400nm）：光化學(xué)反應(yīng) 可見光

6、（400nm-700nm）：光化學(xué)和熱效應(yīng)所致的視網(wǎng)膜損傷 紅外輻射a（700nm-1400nm）：白內(nèi)障、視網(wǎng)膜灼傷 紅外輻射b（1400nm-3000nm）：白內(nèi)障、水分蒸發(fā)、角膜灼傷 紅外輻射c（3000nm-1mm）：僅為角膜灼傷 n皮膚 紫外輻射c（180nm-280nm）：紅斑（陽光灼傷）、加速皮膚的老化、色素沉著 紫外輻射b（280nm-315nm）：色素沉著、暗色、光敏感作用、皮膚灼傷 紫外輻射a（315nm-400nm）：暗色、光敏感作用、皮膚灼傷 可見光（400nm-700nm）：暗色、光敏感作用、皮膚灼傷 紅外輻射a（700nm-1400nm）：皮膚灼傷 紅外輻射b（14

7、00nm-3000nm）：皮膚灼傷 紅外輻射c（3000nm-1mm）：皮膚灼傷 激光對(duì)視覺的傷害是激光產(chǎn)品最大的潛在危害n不同激光波長(zhǎng)對(duì)眼睛的傷害 a)可見光激光:眼屈光介質(zhì)(角膜、房水、晶狀體）對(duì)可見光譜（400nm-700nm)的激光透過率很高，吸收率低。造成眼底視網(wǎng)膜和脈絡(luò)膜損傷。 b)近紅外、遠(yuǎn)紅外激光：1064nm激光（yag、nd玻璃）能量一半損傷屈光介質(zhì) ，一半損傷視網(wǎng)膜。10600nm輻射（c02激光）可完全被角膜吸收。 c)紫外激光：眼屈光介質(zhì)透過率隨波長(zhǎng)變短迅速下降，被角膜吸收，引起角膜炎和結(jié)膜炎。 n瞳孔大小及損害程度： a)縮小的瞳孔可以減少進(jìn)入眼底的激光量。 b)瞳

8、孔越大進(jìn)入眼內(nèi)的激光量越大，眼底損傷程度越重，越不可逆轉(zhuǎn)。 c)在光線較暗的室內(nèi)，瞳孔散開就大，在這樣的環(huán)境中調(diào)試，使用激光器者，必須慎重保護(hù)眼睛。因此時(shí)眼睛的瞳孔處于最大狀態(tài)，進(jìn)光量雖少，也最容易傷害眼睛視網(wǎng)膜?？s小的瞳孔，除能減少進(jìn)光量而外，瞳孔外的激光量可被虹膜吸收、而將熱量由虹膜的微血管擴(kuò)散轉(zhuǎn)移。 d)一般人的眼睛在暗的環(huán)境時(shí)，瞳孔直徑為78mm，在可見的強(qiáng)光下可以縮小到只有1.5mm，通常在白天瞳孔直徑約23mm。因而，最大瞳孔與最小瞳孔之間的透光面積相差20倍以上。 n激光入射角與眼傷害關(guān)系：激光不與視軸同步，偏離角度越大，視網(wǎng)膜的損傷越輕，虹膜可擋住偏離的激光而不會(huì)進(jìn)入眼底。由于

9、黃斑部位中央凹在視覺功能中起的作用極重要，而且這部位又最容易受損傷，所以直視激光束的危險(xiǎn)程度要比偏離視軸一個(gè)角度射入眼睛的危險(xiǎn)程度大很多，必須絕對(duì)避免。 n眼底色素含量多少與受到激光傷害程度有特定關(guān)系：色素組織極容易吸收激光能量，故色素含量多少直接影響到激光對(duì)視網(wǎng)膜的損傷程度。機(jī)體膚色深淺與眼底色素呈正相關(guān)聯(lián)系，皮膚色重者，其眼底所含的色素?cái)?shù)量也多；皮膚色白者，眼底含色素?cái)?shù)量相對(duì)較少。 n與激光對(duì)眼睛的損傷相比激光對(duì)皮膚的損傷要輕得多。激光對(duì)皮膚的損傷程度與激光的、組織水分以及皮膚的角質(zhì)層厚薄諸因素有關(guān)，以前三個(gè)因素為主要。 n激光劑量與皮膚損害程度的關(guān)系： a)激光損傷皮膚的機(jī)理主要是激光的

10、。 b)照射皮膚時(shí)使用的激光功率密度（或能量密度）越大，則皮膚受到的損傷越大，二者呈正相關(guān)比例。 c)皮膚吸收超過安全閾值的激光能量后，受照部位的皮膚將隨劑量的增大而依次出現(xiàn)熱致紅斑、水泡、凝固及熱致炭化、沸騰，燃燒及熱致汽化。 d) 皮膚對(duì)10.6m波長(zhǎng)紅外激光吸收率很高，透過率很低，皮膚對(duì)co2激光產(chǎn)生強(qiáng)烈吸收，使皮膚的局部溫度快速升高，極容易造成損害。n激光波長(zhǎng)與皮膚損害程度的關(guān)系： a) 紅外激光對(duì)皮膚主要作用是，此類激光照射皮膚，功率比較小時(shí)致毛細(xì)血管擴(kuò)張，皮膚發(fā)紅發(fā)熱。隨著激光功率密度增大，熱損傷程度也隨著增大。 b)紫外激光對(duì)皮膚的作用主要是，在紫外激光照射皮膚時(shí)可以引起皮膚紅斑

11、、老化，過量時(shí)嚴(yán)重的致癌變。對(duì)皮膚危害性最大的紫外光波在270290nm，波長(zhǎng)比270290nm大的或小的其危害程度都相對(duì)地減少。n皮膚的顏色越深，意味著皮膚里細(xì)胞含有的黑色素顆粒越多，色素顆?？梢詫⒏鞣N不同波長(zhǎng)的激光能量轉(zhuǎn)變成熱能，在吸收激光能量后，局部形成一個(gè)熱源，并很快向四周擴(kuò)散熱能，從而引起細(xì)胞及組織破壞和死亡。皮膚內(nèi)含的黑色素顆粒越多，形成的熱源也將越多，光能轉(zhuǎn)變成熱能效率越高，造成蛋白質(zhì)凝固變性率越大，細(xì)胞死亡率越大。膚色越淺的人，受到的損傷越輕。n大氣污染：激光加工產(chǎn)生的靶材氣化物和反應(yīng)產(chǎn)物（佩帶口罩）。n伴隨輻射危害：由閃光燈等泵浦源引起的紫外、可見及紅外輻射。n電氣危害：激光

12、器電源，有的可達(dá)幾萬伏。n低溫制冷劑：低溫液體引起皮膚灼傷；n材料加工：廢氣、飛濺物。n其他危害：高功率激光系統(tǒng)的電容器組、光泵系統(tǒng)爆炸危險(xiǎn)。：每個(gè)激光產(chǎn)品必須裝有防護(hù)罩以防止人員接觸超過1類的激光輻射。：可接觸的發(fā)射水平不低于給定類別的可達(dá)發(fā)射極限ael值，激光產(chǎn)品需要安全聯(lián)鎖，安全聯(lián)鎖的設(shè)計(jì)必須能防止擋板移開.：屬于3b類和4類的任何激光系統(tǒng)必須安裝鑰匙控制器，鑰匙控制器是指用鑰匙操作的總開關(guān)。鑰匙必須是可取下的,并要有專人保管,鑰匙也可以是磁卡、密碼系統(tǒng)。n對(duì)于4類激光產(chǎn)品宜采用，避免工作人員直接進(jìn)入激光輻射區(qū)域。：輻射發(fā)射警告應(yīng)是可聞的或可視的報(bào)警。：光束終止器或衰減器應(yīng)能防止人員接觸

13、超過標(biāo)準(zhǔn)的激光輻射。：每一激光產(chǎn)品必須裝有控制裝置，確保在調(diào)整和使用時(shí)，不會(huì)受到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的激光輻射。：激光產(chǎn)品的防護(hù)罩正常情況下應(yīng)能防護(hù)伴隨輻射（例如：紫外、可見、紅外）的危害。 n用戶通?？刹捎弥圃鞆S商提供的激光產(chǎn)品類別對(duì)激光設(shè)備進(jìn)行分類，從而避免所有的測(cè)量。n若有大于3a類的激光設(shè)備，宜指定一名激光安全員。n對(duì)于3b類或4類激光器應(yīng)使用可靠的防護(hù)圍封，防護(hù)圍封可移動(dòng)部位或檢修接頭處應(yīng)貼有警告標(biāo)記。 n人員培訓(xùn)：對(duì)操作激光器的工作人員進(jìn)行教育和培訓(xùn)。 a)熟悉激光系統(tǒng)整個(gè)工作過程 b)做好個(gè)人防護(hù) c)正確執(zhí)行危害控制程序 d)正確使用警告標(biāo)記 e)建立事故報(bào)告程序 f)了解激光對(duì)眼和皮膚的

14、生物效應(yīng) n工程技術(shù)管理 a)管理使用激光器必須由專業(yè)（職）人員來進(jìn)行，未經(jīng)培訓(xùn)教育人員不得擅自開啟使用激光器。 b)在激光設(shè)備的觸發(fā)系統(tǒng)上裝設(shè)聯(lián)鎖鑰匙開關(guān)，確保只有用鑰匙打開聯(lián)鎖開關(guān)以后才能觸發(fā)啟動(dòng)，拔出鑰匙就不能啟動(dòng)。 c)對(duì)于安放激光器的房間要有明亮的光線，人在明亮光線的環(huán)境中，眼睛的瞳孔縮小，以防在激光光束射入眼睛時(shí)可減少透射到視網(wǎng)膜上的進(jìn)光量。 d)對(duì)于安放激光器的高度，激光束路徑應(yīng)避開正常人站立或坐著時(shí)的眼睛的水平位置，眼睛的視軸不能與出光口平行。 n激光器應(yīng)嚴(yán)格控制 a)在存放使用的激光器房間內(nèi)不準(zhǔn)把激光束對(duì)準(zhǔn)人體，尤其是眼睛。因?yàn)榧す鈱?duì)眼睛的損傷要恢復(fù)極其困難，均為永久性損害.

15、 b)在開動(dòng)激光器之前，必須告誡現(xiàn)場(chǎng)中人員可能出現(xiàn)的危害，并戴上安全防護(hù)眼鏡。 c)在有強(qiáng)激光器的工作區(qū)內(nèi)外明顯的位置上及激光實(shí)驗(yàn)室的房門上張貼出危險(xiǎn)標(biāo)記。 n激光受控區(qū) a) 必須只能在一定的區(qū)域內(nèi)使用激光設(shè)備。 b)按一般要求設(shè)立門衛(wèi)及安全的彈簧鎖、聯(lián)鎖等，以確保外人與未受保護(hù)人員不得進(jìn)入受控區(qū)，即使門意外被打開時(shí)，激光器的激勵(lì)也能立即停止。 c)房間不應(yīng)透光，以阻止有害激光束泄漏出去。同時(shí)設(shè)立緊急開關(guān)，使得處于危險(xiǎn)情況下時(shí)能將激光器停止發(fā)射。 d)在激光系統(tǒng)周圍不要放置有鏡面反射作用的物品。 e)嚴(yán)格禁止與工作無關(guān)的人員進(jìn)入激光控制區(qū) 。 n調(diào)試激光器 a) 調(diào)試激光器的光學(xué)系統(tǒng)時(shí)采取嚴(yán)

16、格的防護(hù)措施，保證人的眼睛不受到原激光束及鏡式反射束的照射。即視軸不與原光束及鏡反光束同軸。 b)調(diào)試激光器使用的反射鏡、透鏡及分束器等光學(xué)元件盡可能安裝牢固。 c)對(duì)于3b類激光器要盡可能使激光束末端終止于漫反射材料，使反射危害最小。 d)對(duì)于4類激光器一定要提供合適的光束終止器，最好是充分冷卻的金屬或石墨靶標(biāo)。 n用光學(xué)儀器觀察激光束 a)使用的如為雙筒鏡、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡之類光學(xué)儀器觀察激光束，激光對(duì)眼睛損傷的可能性大大增加。 b)非用此類光學(xué)儀器時(shí)必須經(jīng)過嚴(yán)格的安全計(jì)算，添加濾光器和適當(dāng)?shù)穆?lián)鎖類防護(hù)設(shè)備，以保證人眼所受到的照射量低于激光的安全標(biāo)準(zhǔn)值。 n室外及施工中的激光設(shè)施的安全要求

17、a)在激光作業(yè)場(chǎng)所貼有醒目的警告安全標(biāo)記。 b)在激光的末端要有光路終止器。 c) 激光光路宜設(shè)置在高于或低于人眼的位置。 d)激光操作人員一定要經(jīng)過培訓(xùn)。 e)光路內(nèi)宜清除可能產(chǎn)生意外反射的所有表面。 f)禁止在眼標(biāo)稱危害距離內(nèi)追蹤交通車輛和飛機(jī)。 n正確使用各類警示、安全標(biāo)記 a)在激光設(shè)備外殼和操作面板的顯眼位置張貼警告標(biāo)記，根據(jù)激光器的具體危害程度的大小采用符合標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)記，以醒目為好。 b)3b類和4類激光產(chǎn)品工作區(qū)或其防護(hù)圍封的入口處，宜加貼相應(yīng)的警告標(biāo)志。 n眼睛的保護(hù) a) 在采取以上措施以后，人眼還可能受到超安全標(biāo)準(zhǔn)值的激光照射時(shí)，必須根據(jù)此類激光器的波長(zhǎng)，選用光密度合適的防護(hù)

18、眼鏡加強(qiáng)保護(hù)眼睛。 b)不能完全依賴防護(hù)鏡，即使佩帶防護(hù)鏡也不能直視激光束。 n皮膚的保護(hù) a) 穿長(zhǎng)袖的，由防燃材料制成的工作服。 b)激光受控區(qū)域，安裝由防燃材料制成并且表面涂敷黑色或藍(lán)色硅材料的幕簾和隔光板吸收紫外輻射并阻擋紅外線。 n醫(yī)學(xué)監(jiān)督 a) 對(duì)于使用3b類和4類激光產(chǎn)品的工作人員應(yīng)由有資質(zhì)的醫(yī)學(xué)人員進(jìn)行醫(yī)學(xué)檢查。 b)對(duì)于使用3b類和4類激光產(chǎn)品的工作人員在從事該工作前、工作期間、離開工作后要進(jìn)行醫(yī)學(xué)檢查，并保存原始紀(jì)錄 。 c)對(duì)于接觸激光輻射較多的工作人員，多吃油菜、卷心菜、蘿卜等具有抗輻射作用的食品。 n安全標(biāo)記（safety signs) 用以表達(dá)特定安全信息的標(biāo)記，由

19、圖形符號(hào)、安全色、幾何形狀（邊框）或文字構(gòu)成。n警告標(biāo)記（warning signs) 提醒人們對(duì)周圍環(huán)境引起注意，以避免可能發(fā)生危險(xiǎn)的圖形。n說明標(biāo)記（explanatory signs) 提供特定提示信息（標(biāo)明安全分類或防護(hù)措施等），由幾何圖形邊框和文字構(gòu)成。 襯底為黃色，邊框、符號(hào)和文字為黑色。 字體為黑色，在規(guī)定的區(qū)域內(nèi)應(yīng)盡可能選用大的字號(hào)，最小字號(hào)的大小必須能復(fù)印清楚。 n滿足不同自然環(huán)境的要求。n耐用、防水、放燃。n光照后不易退色 激光輻射警告標(biāo)記圖形為正三角形外框，中間為一同心圓，該同心圓向外呈太陽輻射狀的一條長(zhǎng)線，若干中線和短線組成。 激光說明標(biāo)記為黃底、黑框的長(zhǎng)方形，黑框內(nèi)有

20、說明文字。 激光輻射標(biāo)記為黃底、黑框的長(zhǎng)方形，黑框內(nèi)有“激光窗口”文字。每臺(tái)3b類和4類激光產(chǎn)品應(yīng)在有激光輻射的窗口附近貼有以下標(biāo)記。 除1類激光產(chǎn)品外,需注明:n激光輻射最大輸出n脈寬n激光發(fā)射波長(zhǎng)n激光產(chǎn)品分類所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)及出版日期 如激光產(chǎn)品的每個(gè)接頭、防護(hù)罩上的擋板或防護(hù)圍欄的通道擋板一旦移開或拆除，會(huì)使工作人員接觸激光輻射，則這些地方應(yīng)具有標(biāo)記： 在激光產(chǎn)品每一安全連鎖處應(yīng)具有明顯標(biāo)記： 說明文字一般為：n 激光輻射 避免激光束照射n 激光工作 進(jìn)入時(shí)請(qǐng)帶好防護(hù)眼鏡n 激光輻射 避免眼或皮膚受到直射或散射激光的照射n 激光工作 未經(jīng)允許不得入內(nèi) n激光產(chǎn)品安全標(biāo)記的使用 a) 所有激

21、光產(chǎn)品都必須貼有激光安全標(biāo)記。 b)每臺(tái)設(shè)備必須同時(shí)具有激光警告、激光輻射分類說明、輻射窗口等安全標(biāo)記。 c)激光安全標(biāo)記的粘貼位置必須位于人眼看得到并不受激光傷害的地方。 n激光作業(yè)場(chǎng)所安全標(biāo)記的使用 a)所有3b類和4類激光產(chǎn)品工作的場(chǎng)所都必須貼有激光安全標(biāo)記，可單獨(dú)使用激光警告標(biāo)記，也可同時(shí)使用激光警告和輻射場(chǎng)所安全分類說明標(biāo)記。 b)3a類激光產(chǎn)品作為測(cè)量、準(zhǔn)直、調(diào)平使用時(shí)的工作場(chǎng)所應(yīng)設(shè)有激光警告等安全標(biāo)記。 c)激光安全標(biāo)記的粘貼位置必須是激光防護(hù)區(qū)域的明顯位置，有必要的話 ，應(yīng)設(shè)置多個(gè)標(biāo)記。 d)永久性的激光防護(hù)區(qū)域應(yīng)在出入口處設(shè)置激光安全標(biāo)記。 n激光安全標(biāo)記至少每半年檢查一次，如發(fā)現(xiàn)有退色、破損、變形等現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)修整或更換。n在修整或更換激光安全標(biāo)記時(shí)應(yīng)有臨時(shí)的標(biāo)記替換，以避免意外的激光傷害。 考慮以下幾方面因素：n工作激光波長(zhǎng)n激光的輻照度n防護(hù)鏡對(duì)激光輸出波長(zhǎng)的光密度n可見光透射的要求n防護(hù)鏡的質(zhì)量及損壞閾值n舒適性、通風(fēng)良好n防護(hù)鏡材料吸收介質(zhì)特性的退化或改變，材料強(qiáng)