激光安全: 激光使用者和操作者的准则和做法

发布时间:2023-05-05 00:00:00.000Z

激光辐射安全在激光器的安全设计、实施和利用方面是最重要的,重点是尽量减少事故风险,特别是涉及眼睛伤害的事故。即使是少量的激光也有可能对眼睛造成永久性伤害,因此政府有必要对激光的销售和使用进行严格的监管。

为什么激光安全很重要?
激光辐射伤害主要是由热效应引起的,尽管光化学效应也可能是某些波长的一个问题。

即使是中等功率的激光器也会导致眼睛受伤,而高功率的激光器会导致皮肤烧伤。此外,激光的相干性和低发散角可将辐射集中到视网膜上的一个极小的点,可能在几分之一秒内造成永久性损伤。

波长在400至1400纳米之间的激光可以穿透眼球,导致视网膜发热,而波长低于400纳米或高于1400纳米的激光则大部分被角膜和晶状体吸收,导致白内障的发生或烧伤。

红外线激光器特别危险,因为人体的保护性厌光反应或 "眨眼反射 "只由可见光触发。例如,发射不可见的1064纳米辐射的高功率Nd:YAG激光器,可能不会引起疼痛或对视力的直接损害。相反,眼球发出的啪啪或咔嚓声可能是视网膜损伤的唯一迹象,视网膜被加热到超过100°C(212°F),导致局部爆炸性沸腾,立即形成永久性盲点。

重要的是要意识到这些危险,并在使用激光工作时采取适当的安全措施,包括穿戴适当的防护设备和遵守既定的法规和准则。通过这样做,个人可以将受伤的风险降到最低,并确保安全和有效地使用激光器。

不仅仅是光束:其他安全考虑因素
尽管激光束本身构成了最重要的危险,但高压设备和用于冷却激光器的高压水以及其他电气设备也会造成危险。

激光器还可能产生化学、机械和其他特定装置的危害,例如氦镉激光器的重金属蒸汽和石棉绝缘。

机械危害可能包括真空泵和压力泵中的移动部件,高功率激光器可能产生高温和火灾危害。

在商业激光系统中,通常都有危险缓解措施,但老式激光器和业余系统需要特别注意,以减少误操作或各种故障模式的后果。

世界各地的激光安全法规
为了保护个人免受激光辐射的潜在危害,各个司法管辖区都实施了标准和法规,以界定不同等级的激光器和可能接触到激光器的人所需的相应安全措施。

在欧洲共同体,欧洲标准EN207和EN208概述了在光束对准时使用的护目镜的眼睛保护要求和规格。此外,EN 60825规定了极端情况下的光学密度

在美国,ANSI Z136系列标准为激光使用者提供了使用防护眼镜和其他安全措施的指导。

美国食品和药物管理局(FDA)根据21 CFR 1040对激光产品进行监管,并要求所有在美国销售的IIIb级和IV级激光器必须具备五个标准的安全功能。拟作为其他部件使用的激光器不受此要求限制。


一些非便携式激光器可能没有安全加密装置或发射延迟,但可能有一个紧急停止按钮或一个远程开关。

美国国家标准学会标准的副本可以直接从美国国家标准学会或认可标准委员会(ASC)Z136的官方秘书处以及该系列美国国家标准学会标准的出版商--美国激光学会购买。

安全使用激光的准则
为了最大限度地减少与激光使用有关的风险,许多与激光有关的科学家主张采用以下准则。

至关重要的是,每个使用激光的人都要了解风险,不管他们有多少使用激光的经验。长期暴露在无形的风险中,如红外激光束带来的风险,实际上会导致自满和风险意识的降低。

光学实验应在光学台上进行,所有的激光束应限制在水平面内,并停在台子的边缘。使用者应避免将眼睛放在与光束所在的水平面相同的位置,以防止反射光束的伤害。

实验室内不允许有可能进入光平面的手表或珠宝,所有靠近光平面的非光学物体都应该有磨砂处理,以防止镜面反射

如果有伤害眼睛的重大风险,房间里的每个人都应始终佩戴护目镜。

可能引起火灾或皮肤损伤的高强度光束,特别是来自4级和紫外线激光器的光束,以及不经常修改的光束,应通过不透明的管道引导。

最后,应尽可能在降低光束功率的情况下进行光束和光学元件对准。

参考资料
Center for Devices and Radiological (2021). Frequently Asked Questions About Lasers. [Online] U.S. Food and Drug Administration. Available at: https://www.fda.gov/radiation-emittingproducts/radiationemittingproductsandprocedures/homebusinessandentertainment/laserproductsandinstruments/ucm116362.htm (Accessed on 10 April 2023).

CLF (2009). Laser safety checklist. [Online] Central Laser Facility, UK. Available at: http://www.clf.rl.ac.uk/reports/lasersafety/sc1_appendix_5.htm (Accessed on 10 April 2023).

作者:Ben Pilkington

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