激光危害与防护

激光危害与防护laserhazardandprecaution激光装置对人体和工作环境造成的有害作用称为激光危害，针对激光危害所采取的安全对策称为激光防护。来自激光装置的危害大致可分为辐射危害、电气危害、化学危害和机械危害四类，通常只考虑辐射危害。激光辐射能对人眼和皮肤造成伤害，其中以前者的后果最为严重。由于人眼对不同波长激光的透射和吸收不同，不同波长激光对人眼伤害的部位也不同（见图[人眼对电磁辐射的吸收示意图]）。激光辐射造成的眼伤主要有光致角膜炎、角膜凝固、碳化和穿孔、晶状体混浊、视觉功能性障碍“闪光盲”，以及视网膜凝固、出血和爆裂等。激光辐射造成的皮肤伤害主要有色素沉着、红斑和水泡等。伤害程度取决于辐射剂量的大小，而这与激光器的输出能量、工作波长和工作状态有关，其中能量是最主要的因素。对人体和工作环境构成危害的不仅有直射光，而且还有反射光和漫反射光。进行激光加工和激光治疗时，可能产生有害的烟雾、蒸气和噪声等，对环境造成辐射危害。大功率激光辐射会破坏某些精密仪器，甚至引起火灾。对激光辐射采取防护措施的依据是激光安全防护标准。国际标准主要有国际电工委员会(IEC)标准、世界卫生组织(WHO)标准、国际标准化组织(ISO)标准和国际辐射防护协会(IRPA)标准等。此外，常用的还有美国国家标准学会(ANSI－Z-136)标准和美国放射卫生局(BRH)标准。所有激光安全标准都是将激光器按输出能量、工作波长、脉宽等参数划分成若干个安全级别。划分的依据是与损伤阈值直接相关的辐照限。不同标准辐照限的表示方法和数值不尽相同。激光防护通常是对激光源、操作人员和工作环境分别采取相应的保护措施。具体办法有安全管理、安全教育、工程防护、个人防护和医学监督。①安全管理：制定激光安全操作规程，对激光产品严格分级定标，为用户提供安全使用指南等。②安全教育：对接触激光的人员进行安全教育和训练。③工程防护：除去激光光路上的易燃物质和镜面反射物，设置危险标志，在工作场所设置必要的警报装置等。④个人防护：为接触激光的人员配备激光防护镜等防护用具。⑤医学监督：必要时对激光操作人员进行定期体检。激光的安全与防护标准和措施1激光防护安全标准1960年诞生激光器以后，1963年就有人根据测得的视网膜和皮肤的损伤阈值，提出激光器了最大允许照射量，随后世界上出现了名目繁多的安全标准达二、三十种以上(其中以美国的最多)，但由于对操作阈的理解不同(是用显微镜能检查细胞损伤，是用检眼镜能看到损伤，还是可觉察的视觉功能下降)，损伤阈是根据急性反应还是慢性反应，安全因素是取10还是1000等原因，使得提出的安全标准相差很大。1.1全美标准协会(ANSI)激光安全委员会为了安全使用激光器，也是为了减少混乱，全美标准协会(ANSI)设立了激光安全委员会，组织多方面的力量，经过调研，于1973年公布了全美标准协会的“激光安全使用Z-136、1－1973”安全标准。为了对波长0.2µm～1mm的激光安全使用,推荐合理而恰当的安全指南，该委员会根据激光器原激光束是否强到能够给眼或皮肤造成伤害，将激光器分为五类，例如，第一类因功率密度小，用不着防护，第五类则必须置于最严格的控制之下。这本小册子讨论了危害评价和分类、控制措施、激光安全计划、医学监督、其他危害、眼和皮肤的照射判据以及激光参数测量等方面的问题。激光能够伤害眼睛、皮肤、呼吸道、中枢神经以及整个机体。目前一般只对眼睛和皮肤提出了安全标准。鉴于激光目前用于机械加工，对呼吸道危害的可能性在增长，工作者受到激光慢性照射危害的可能性也在增长，因此对激光上述五方面的危害都要重视。1.2中国激光安全标准我国在激光安全方面已经制定了几个标准:(1)GB7247-87《激光产品的辐射安全、设备分类、要求和用户指南》。国家标准局1987年2月9日发布，1987年10月1日实施。(2)GB—10320-88《激光设备和实施的电气安全》。国家技术监督局1988年12月30日发布，1990年1月1日实施。(3)GBl0435-89《作业场所激光辐射卫生标准》。卫生部1989年2月24日发布，1989年10月1日实施。(4)国家行业标准JB／T5524-91《实验室激光安全规则》。机械电子工业部1991年7月16日发布，1992年7月1日实施。2激光防护措施如前所述，激光是有危险，但和电一样，只要我们不麻痹大意，掉以轻心，而是严格遵守安全操作规则，就能无害地使用激光于治疗。由于各类激光器各有其需要特别注意的问题，因此除了提出一般安全规则外，还将就紫外、可见、红和近红外、远红外和染料激光器分别提出它们对眼、皮肤等可能引起的伤害以及应采取的防护措施和安全标准，这将便于激光工作者就其所使用的激光器采取应防护措施，做到心中有数，而不必瞻前顾后。(1)远红外激光的危害及其防护:常用的二氧化碳激光(10.6µm)全部为角膜吸收，进不了眼内。由于这种激光不可见并且一般功率较大，一不小心就会烧伤角膜、结膜和眼睑。对于角膜烧伤，最轻是小白色浊点，照射后10min出现，只涉及角膜上皮，不浮肿，后消退，无可见瘢痕，较重的是从外到里形成圆柱形白色伤斑，再重就是形成溃汤伤斑或穿孔。尽管厉害，但防护却相当简单，只须戴一副平光玻璃眼镜即可。二氧化碳激光的阈限值是0.1W／cm2。二氧化碳激光将为厚0.2mm的皮肤吸收，很容易引起水疱或烧焦。因功率较大时，一下子就会烧伤，生理反应(如痛觉)起不了保护作用。横向受激气压二氧化碳激光能使空气电离。若用30mJ二氧化碳照前臂表面皮肤0.5～0.25s，光斑直径10µm，照射时刺痛和灼痛。几小时后出现红斑，24h后扩展，水肿，最后结瘢。防护措施穿工作服戴手套。(2)一般防护措施:激光器应可能地封闭起来。激光束除接近目标处外不应外漏。激光束不应和眼在同一水平。激光束应止于无反射及防火物质。脉冲激光应有安全闸以防止激光爆炸。对每一应用，都应该使用能达到目的最低辐射水平。激光室的墙壁不可涂黑，应用浅色而漫射的涂料，以减少镜式反射和提高光亮。室内应光亮以缩小瞳孔。还应通风良好，使二甲苯、四氯化碳(清洗用)、氮(冷却用)、臭氧等在空气中的浓度不超过准许值。室内家具应减少到最小度，家具表面应粗糙。无关人员不准人内。应设置障碍，使人不能走近激光器。应像X线机一样，大功率激光器工作时应有红灯标示。激光器应远距离操纵，特大功率者工作人员应在隔壁房间操纵。所有室内人员应戴相应的防护眼镜。切忌一镜多用。工作人员应穿工作服和戴手套。要像对待枪支那样对待激光，严禁直视激光束，尽可能远离激光束。重视高电压的操作规则以防电击(国外报道受电击伤害的多于受激光伤害的)。定期检查眼。对初参加工作者应加强激光防护教育。3激光的安全与防护3.1采取相应措施：(1)甲类激光器发射的激光不引起任何生物学危险，可免于采取控制措施；(2)乙类激光器属低功率范围，波长0.4～0.7µm，功率小于1mW，长时间注视可能会引起视网膜损伤，故要采取防护措施和使用警示牌；(3)丙类激光器属中功率范围，人受短时间照射就可能引起生物学损伤，故控制措施必不可少。这类激光器的激光漫反射光束无危害；(4)丁类激光器属高功率范围，能产生危险的激光束反射激光束，人体短期直接或弥散性的暴露都会引起生物学损伤，必须采取严格控制措施。3.2认真执行安全工作制度：(1)激光器运转场所，如实验室、治疗室应具有高度的照明度，使工作人员瞳孔缩小，减少进入眼内激光量。室内采用白色或浅色粗糙墙壁，减少镜面反射面。在激光室内或门口，激光束易到达的地方设“激光危险”标志。(2)激光工作人员注意操作规程：A、激光工作人员需经过激光安全教育和训练；B、配戴防护眼镜，并注意选用各种规格；C、激光器使用后即终止光路，开启激光器时严格遵守水电操作规程；D、接触激光的工作人员不能直接注视功率或能量密度超过容许阈值的主光束，并定期作体检；(3)有关单位必须落实激光安全防护措施，设置安全监视系统；(4)激光器生产单位对乙类激光器须在面板醒目位置注有“禁止直视激光束”字样的警示牌和必须的防护罩。对丙、丁类激光器必须用封闭罩包住整个激光器，安装安全联锁和锁钥开关，激光器触发前应有警告信号，面板醒目位置注有警号标志等。对各类激光器还应提供波长范围、最大输出能量和功率、脉冲宽度、重复脉冲频率、光束发散角等物理参数。