尼康显微镜:激光对人体的伤害

2019-06-12 19:12:44 32

激光器首先开始出现在实验室中,无论是器件及其应用是如此专业,安全的激光手术是一个非常有限的一组研究人员和工程师所面临的一个问题,是不是普遍关心的一个主题。在日常活动中的应用,激光器的急剧增长,以及他们的日常使用科学实验室和工业环境中,越来越多的研究者必须面对的激光安全问题。激光器已经成为不可或缺的组成部分,目前许多光学显微镜技术,并结合复杂的光学系统时,它们可以构成重大危险,如果没有严格遵循安全程序。

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激光手术安全的两大问题暴露梁和相关的电气危险与激光和电源内的高电压。虽然没有已知的激光束,导致一个人的死亡案件,已经有几个实例,与高压激光相关的组件应占死亡。足够高的功率的光束,可以灼伤皮肤,或在某些情况下,建立一个其他材料通过燃烧或损坏的危险,但是关于激光束的主要关注是潜在的对眼睛的伤害,这是最敏感的身体的一部分点亮。一些政府机构和其他组织开发的激光安全标准,其中一些具有法律效力,而另一些则只是自愿遵守的建议。大多数法律规定的标准,涉及到的激光设备制造商,虽然在最终用户的激光安全运行的最大利益 - 个人预防致残性伤害,甚至死亡。

伤害眼睛能瞬间发生,必须提前采取预防措施,以尽量减少风险,因为避免在最后时刻的可能性也不大。激光发射是类似的直接的阳光照射的光到达眼睛的平行光线,这是非常有效地聚焦在视网膜上,眼睛的后表面上,感测的光。在图1中示出了人眼的一般解剖,重点上的结构,很可能被损坏的吸收强烈的辐射。潜在危害眼睛取决于激光波长,光束强度,远离激光和激光功率在很长的时间间隔(平均功率和峰值功率脉冲产生)。是显着的,因为只有约400至1400纳米的波长范围内的光可以穿透到足以损害眼睛视网膜的激光辐射的波长。一定波长的近紫外光的眼睛附近的表面损伤层,可促进白内障的形成在镜头,尤其是年轻人士,其眼部组织在这个波长范围内有更大的透明度。在近红外光可以产生表面损伤以及,虽然在一个较高的损伤阈值比紫外线。

中的人眼的物理反应是不同的不同波长的光,这有一个轴承上的潜在可能发生的损害,下面将要讨论的有以下几个原因。脉冲激光呈现出不同的危险比那些生产连续梁。在实践中,是一般高功率激光器在脉冲模式操作,一个单一的微秒脉冲足够的权力,可能会造成永久性的损害,如果进入眼睛,而低功率连续梁可能只造成危害,长期接触。最令人关注的频谱区域构成视网膜的危险区域,从约400纳米(紫色)延伸至1400纳米(近红外),包括整个电磁辐射光谱的可见部分。提出的这些波长的危险被放大由于这样的事实,眼部的重点是可能的,在此范围内由眼睛聚焦在视网膜上的一个非常小的点上,以高密度集中电源准直的光。

 

激光器的分类

 

政府组织和其他机构开发的许多激光安全标准,最经常依靠在美国是美国国家标准协会的Z136系列。ANSI Z136激光安全标准,职业安全与健康管理局(OSHA)技术规则,用于评估激光危害问题的基础,也参考许多国家的职业安全使用激光的有关规则。自1976年以来,在美国销售的所有激光产品须符合指定的产品安全标准,其指定的分类,由制造商证明,他们必须标示为自己的类。累计阳光等光源的危害的认识与研究成果相结合,导致估计名义安全大多数类型的激光辐射暴露限值的建立。激光危险类别,根据已知的最大允许暴露和经验,从多年使用激光系统已经开发出来,简化了应用程序的安全程序,以减少或防止事故的发生。激光制造商需要证明激光产品属于成一个类别,或者风险等级,并相应标签。四个主激光的类别总结在下面的列表。必须强调的是,这是一个简短的摘要,并非旨在提供完整的陈述的任何机构的激光分类法规。

  • I类的激光器被认为是安全的,根据当前的知识,根据设计的产品中固有的任何曝光条件。低功率器件在可见光波段(0.4毫瓦),使用此类激光器包括激光打印机,CD播放器和测量设备,他们不允许发出光辐射水平超过接触限值的眼睛。一个更危险的激光可能被纳入一类产品的外壳内,但无有害辐射,被允许使用或维修过程中逃脱(这并不一定适用于服务期间)。被指定为这个等级的激光的使用没有安全要求。

  • IA类是一个特殊的指定,不打算进行查看,如激光扫描仪超市激光器。允许更高的功率比I级激光器(不超过4毫瓦),但不得超过I类限制发射持续时间超过1000秒。

  • 第二类是低功耗的激光器,必须发出一个可见的光束。光束的亮度依赖,防止盯着成束足够长的时期,造成眼睛损伤。这些激光器被限制到一个辐射功率小于1毫瓦,这是低于最大允许值瞬间曝光0.25秒或更少。自然的厌恶反应可见光亮度,以保护眼睛免受损坏,但任何故意长时间观看可能会导致损坏。激光这一类的一些例子示范激光器在课堂上使用,激光指针和测距设备。

  • IIIA级激光器是连续波中间功率(1-5毫瓦)设备为II类激光器,包括激光扫描仪和指针,类似的应用。它们被认为是安全的瞬间观看(小于0.25秒),但不应该被视为直接光束内,或与任何种类的放大光学系统。

  • IIIB级激光器是中等功率(连续波5-500毫瓦,脉冲设备每平方厘米10焦耳),是不是安全直接观看或镜面反射观看。具体的安全措施,建议在控制这种激光类危害的标准。作为该激光类型的应用程序,是光谱学,激光共聚焦显微镜,和娱乐之光的显示。

  • IV类激光器发射出高功率,超过IIIB级设备的限制,并需要严格的控制,以消除在使用的危害。从这些激光器直接光束和漫反射对眼睛和皮肤的损害,是潜在的火灾隐患,取决于他们罢工的材料。大多数激光眼外伤涉及IV级激光的反射,因此所有反射面必须远离光束,这些激光器工作时,在任何时候都穿着适当的保护眼睛。这一类的激光手术,切割,打孔,微加工和焊接采用。

虽然ANSI Z136目前激光器分类为第I类至IV类,一种新的激光危害分类计划将最有可能被纳入到下一版本的ANSI标准,在尝试提供更多的协调与所承认的国际标准,如国际电工委员会(IEC),和那些已经通过美国食品和药物管理局。标准的变化主要是一个激光指针和类似设备可能被用于个人谁是不熟悉的激光安全预防措施,如激光二极管的高发散源的特殊性质的扩散反应。变化的影响都比较小,一般继续放宽规定已经发生早期非常保守的标准是在20世纪70年代以来积累的数据和经验。

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新的分类计划保留四大类激光,1至4,但要求不太严格的等级1,2,3,每个特殊子类别:1M,2M,3R引入宽松的版本。总之,新的类别,可以大致描述如下:1M级激光器是不能够造成眼睛的伤害,除了查看时,用光学仪器。2M类适用于到激光器发出可见光,这是安全的观看,光学仪器未就业,长达0.25秒。在那段时间内,明亮的光线自然的厌恶反应,加上眨眼反射,保护眼睛视网膜损伤。3R类包括激光器轻微直接观看安全,都不允许有输出功率可达五倍,1级或2级激光器。应采取的额外措施,以防止眼睛直接进入,尤其是看不见的波长。

眼睛的危害

值得注意的是,对于大多数种类的激光是一种常见的警告,以避免与任何光学放大装置的光束。一个主要的危险,从这一事实,眼睛本身是一个高度精确和有效的聚焦光学装置,用于在一定的波长范围内的光所构成激光器的结果对人的眼睛。利用激光与光学显微镜只增加的潜在伤害眼睛。这是常见的光学实验室包含许多激光器,作为组件完全集成的系统,如荧光显微镜,光学平台开放作为光源。这些“开放”激光器的主要危险是潜在的对眼睛的伤害在台面高度杂散水平横梁,反射的光束平面表,光学元件和外部反射表面的反射,如皮带扣,手表珠宝,并在房间的任何反射表面。即使分裂秒的曝光,一个小的激光束反射部分可能是足够的视力造成永久性的伤害和损失。

激光发射造成伤害眼睛的不同结构的潜力,取决于该结构的吸收电子束能量。的吸收特性不同的眼组织的激光的波长和强度,确定是否发生损坏的角膜,晶状体,视网膜。在后方的眼球表面,渗透到视网膜的波长是由总的传输特性的眼睛。图2示出在相关的光谱范围内的辐射的波长的函数的眼睛传输。眼睛的角膜,晶状体和玻璃体液传输约400至1400纳米的波长范围内的电磁辐射,称为眼的聚焦范围在此范围内的光线聚焦到视网膜上,产生信号发送到大脑的视神经感官表面。直接观看的一个点光源的光,这是有效期间创建的一个高度准直的激光束的光束内视的情况,产生一个非常小的焦点在视网膜上,从而大大增加的功率密度和高的损坏机率。危险是在某些方面直接观看太阳类似,但潜在的强度甚至更高的激光器。

轻松一个高度准直的光束,这是眼睛的瞳孔的面积之比的视网膜(聚焦)的图像区域,人眼光学增益是上十万的顺序。这对应于五个数量级辐照度增加角膜表面到视网膜。良好的校正的眼睛允许透镜角膜系统的像差衍射虹膜,能够聚焦在视网膜上的20微米的斑点。这种效率的眼睛的意义是,即使是低功率的激光束,如果触目,可以聚焦在视网膜上,并迅速烧了一个洞,在组织永久损坏负责视觉神经。看似低的额定功率的激光器可以是非常令人误解的能量集中到这个程度时,可能引起的损坏。1毫瓦光束的激光束的情况下,直接进入眼(光束内视),每平方厘米100瓦的顺序产生的视网膜照度值。相比较而言,直接观看太阳产生的辐照度在约10瓦特每平方厘米的视网膜。

图3示出了一个扩展光源聚焦在眼的影响,如常规的磨砂玻璃灯,在高度准直的激光束,其中有一个点光源的有效性能的比较由于源的性质的差异,在视网膜上的功率密度可以比标准的100瓦灯泡1毫瓦的激光聚焦的100万次。假设一个完美的高斯光束,直接进入一个无像差的眼睛,衍射极限的光点大小为2微米的直径在视网膜上是可能的,而到几百微米的扩展光源的聚焦点。相应的辐照度(功率密度)的值在视网膜上,如图3所示,约10×(E8),10×(E2)瓦特每平方米。

它可能会被认为在视网膜上测量甚至20微米,烧点不会是视力具有重要意义,因为视网膜中含有数以百万计的视锥细胞。实际视网膜损伤,然而,通常是大于由于第二个隔热和隔音效果的主要聚焦点,并依靠位置,即使一个非常小的视网膜损伤,可以显着地损坏视力。在最坏情况下的曝光,与眼睛放松(聚焦在无穷远),进入眼内直接或从镜面反射的激光束,光束被聚焦至其最小光斑尺寸在视网膜上。如果发生损坏视神经进入眼球的地方,其结果是可能是视力完全丧失。视网膜灼伤是最有可能发生在该地区的中心视力,黄斑,尺寸约2.0毫米的水平,垂直0.8毫米。中央的黄斑区域,称为中央凹,是直径只有约150微米,并提供了详细的高敏锐视力和色觉。这个微小的区域以外区域的视网膜感知光线和检测运动,构成周边视力,但不利于具体的构想。因此,损坏凹,,即使结构包括视网膜面积只有3%到4%,可导致精视力瞬时亏损。

laser safety figure3

通过外眼构造,到达视网膜的波长的波段包括整个可见光谱的蓝色(400纳米),红色(700纳米),和700到1400纳米的近红外范围内(IR-A 因为视网膜是不可见光谱以外的辐射响应,没有感觉的查询结果的眼睛时,接触到近红外波长,从而在一个更大的激光在此发射范围的危险。虽然是不可见的,但束聚焦在视网膜上。如前所述,由于眼睛的聚焦效率,相对少量的激光辐射可以破坏视网膜,和在某些情况下导致视力严重后果。集中在眼睛时,可发射高强度的脉冲激光能引起爆炸性出血,并损害可以延长相当的距离聚焦区域。视网膜损伤不愈合,通常是无法修复的。

在另一只眼睛成分的吸收,主要是角膜和晶状体,负责限制暴露的视网膜眼焦点的波长范围内,这也可以被认为视网膜危险区域在吸收过程中,吸收结构变得受破坏自己。只有组织吸收的辐射,和周围组织,都受到损伤和急性损伤导致暴露于激光辐射400至1400纳米的波长范围以外的大多数情况下,没有长久的影响。角膜的行为同样在皮肤上,它不断进行补货,疤痕可能对视力有一定的影响,只有相当严重的损害结果。大部分的损伤的角膜的查询结果从激光辐射的远红外线和紫外线光谱区域。

因为高程度的聚焦发生眼内,暴露于相对较弱的相干激光束可能会导致永久性的,瞬时损坏。因此,当被利用强大的激光,甚至百分之几的镜面反射(即保持光束的一致性),为几分之一秒内,能够造成眼睛伤害。与此相反,当激光束的散射,反射的粗糙表面,或什至从空气中的尘埃,漫反射在更大范围内的角度进入眼睛。分散在较大面积上的电子束能量,反射具有扩展光源的特性,并在视网膜上产生一个大的图像,而一个点光源所产生的(参见图3)的集中关注。扩散的光束以这种方式降低眼损伤的可能性,不仅通过增加源的大小,并降低功率密度,但通过破坏光束相干性。

激光辐射的生物效应
频域光生物(CIE乐队)
效果
皮肤
的影响
短波紫外线
(200-280纳米)
角膜炎 红斑(炙)
皮肤癌
中波紫外线
(280-315纳米)
角膜炎 红斑(炙)
加速皮肤老化
色素增加
紫外线A 
(315-400纳米)
光化学紫外
白内障
颜料变暗
皮肤灼伤
可见光
(400-780纳米)
视网膜光化学和热损伤的
颜色和
夜视降解
烧伤皮肤
光敏反应
红外单
(780-1400纳米)

白内障视网膜烧伤
皮肤烧伤
Infrared B的
(1400-3000纳米)
角膜烧伤
房水闪光
红外线白内障
皮肤烧伤
红外Ç 
(3000-1万纳米)
角膜烧伤 皮肤烧伤
表1

可能伤害眼睛,可分为相对于激光的波长和受影响的眼构造,最显着的伤害是视网膜中的可见光和近红外光谱区域,由辐射引起的。热烧伤,声损伤,或光化学改变是可能的,这取决于所吸收的能量。眼组织的生物效应,表现在不同频率的波段,现总结如下,表1中列出。

UV-B和C(200-315纳米):在角膜的表面吸收所有在该范围内的紫外光,防止这些波长到达 ​​视网膜。角膜炎的一种形式(也称为和焊机的闪光),可能会导致通过光化学过程,导致蛋白质的变性,在角膜上。除了 ​​激光输出,在此范围内的辐射而产生的激光的泵浦光,或者可以是从靶相互作用的蓝色光的一个组成部分,对这些指定的ANSI标准,仅考虑激光输出需要额外的预防措施。这种类型的眼损伤通常不是持久的,由于角膜组织的快速再生。

UV-A(315-400纳米):角膜和房水的发射这个波长范围内,然后将其主要吸收眼球晶状体。光化学形成白内障的透镜导致的蛋白质变性。

可见光和红外线-A(400-1400纳米):此光谱区域通常被称为作为视网膜的危险区域,眼睛角膜,晶状体和玻璃体液由于这样的事实,这些波长是透明的,而光的能量被吸收在视网膜上。损害视网膜,可以通过热或光化学过程。的视网膜感光细胞的光化学损伤,可以降低整体的光源及颜色的灵敏度,和红外的波长可能导致白内障形成的透镜。足够的激光能量被吸收时,由眼睛的最有可能的损伤是一个热灼伤,吸收光的色素上皮细胞的黑色素颗粒转化为热能。由角膜和晶状体此波长带内的激光辐射聚焦在视网膜的辐照度的一个因素约100,000放大。对于相对低功率可见光激光器,受伤的可能性降低的厌恶反射(约0.25秒),这将导致避免明亮的光束。如果激光的能量足以产生小于0.25秒的损伤,但是,这种天然防御机制不是有效的,也没有提供任何保护中的不可见的近红外波段在700纳米和1400纳米的波长之间。在脉冲模式中的激光器的工作提出了一个额外的在视网膜组织中的声冲击波发生的可能性的危险。持续时间小于10微秒的激光脉冲引起的冲击波导致组织破裂。这种类型的损伤是永久性的,可能更严重热灼伤,,因为声学损坏通常影响较大面积的视网膜上,所需要的能量,以产生这样的效果是低级。因此,最大的风险监管标准允许减少短时脉冲激光器。

红外-B和红外-C(1400-1万纳米):在波长长于1400纳米,角膜组织和自然的泪膜的水含量,由于吸收能量,所产生的温升导致附近的蛋白质变性表面上。深入渗透在较长的波长增加,晶状体蛋白的热效应,在临界温度没有太大的正常体温以上,可能导致混浊的形成,作为红外线白内障。除了 ​​白内障形成和角膜烧伤,红外辐射可以产生水的喇叭形,前房通常是透明的水性介质中的被泄露,由于血管的中断。

一般情况下,紫外线,远红外线的激光辐射被吸收在角膜或晶状体,其效果取决于的强度和暴露时间。在高强度,立即发生热灼伤,而较低的风险,可能会导致白内障的发展过一段两年。受伤的眼睛结膜组织也可以通过激光照射,虽然结膜或角膜的损害通常发生在更高的功率水平比视网膜受伤。因此,由于视网膜损伤会产生更严重的直接效果,角膜危险一般只认为是一个严重的问题为不到达视网膜(基本上是远红外线和紫外线),在波长激光器。

皮肤的危害

激光与皮肤暴露的危害通常被认为不太重要的不是眼睛的危害,虽然越来越多的使用高功率激光系统,特别是紫外线发射器,未受保护的皮肤可能被暴露于极其危险的辐射水平也没有完全封闭的系统中。因为人的皮肤是身体最大的器官,它是最大的风险暴露的激光束,有效地保护在同一时间的曝光(与眼睛的异常)的其他器官。重要的是要考虑许多激光器设计的重大改动的目的,如切割或钻孔的材料,更耐于皮,但这样的激光器中通常采用显微镜。手臂,手和头部的部分身体的最有可能被不经意地暴露于激光束对齐或其他实验操作正在执行时,如果光束具有足够的强度,热灼伤,光化学损伤,和声学病变可能发生。

高功率密度的激光束,和波长的辐射在皮肤上的结果中最大的危险在一定程度上决定皮肤损伤和损伤,结果不同的深度。在约300-3000纳米的波长范围内的激光辐射到皮肤的穿透深度是最大的,在大约1000纳米的红外甲光谱的区域中达到最大。如果正在使用的激光器有可能造成皮肤损伤,应采取适当的预防措施,如穿长袖衣服和适当的防火材料制成的手套,以保护皮肤。在许多情况下,可以采用较低的激光功率可以比预期的实验所需的对应程序。

电气危险

与电子元件和激光器的电源供给相关的危害是基本上相同的,几乎所有种类,具体到每一个激光的配置或类别的安全预防措施,是没有必要的。的主要功能激光的类别,气体,固态,染料,以及半导体,半导体激光器以外的所有需要​​高电压,常高的电流,以产生一个光束。变化是否高电压直接施加到主激光介质的泵或泵激光器灯中存在的,但它仍然是本系统中在某些点。条件是建立在一个特别危险的激光器,可保留高电压电容器或其他组件的激光被关闭后不久。这种情况尤其多见于脉冲激光器,并应始终牢记,当仪器外壳为任何目的而被删除。最安全的做法是始终假定存在触电的危险,直到另有决定。许多激光器利用高电压只有等到激光发射时成立,然后操作类似于传统的家庭线路电压的电平,但是这不应该被视为缺乏适当的预防措施,任何电气设备的理由。

 

普通显微镜激光的特定安全注意事项

 

包含激光的激光和完整的仪器系统必须达到一定的安全标准。这取决于他们的危险性分类,激光可能会被要求具有光快门键控制联动装置或其他装置,以防止受伤。动用所有入口点间房屋激光器,提出了一种潜在的危险警告标志,并在附近的激光存在特殊危险(例如在图4所示)。在装置中包含的光束,因此,它不能达到用户的眼睛,如激光打印机和紧凑的磁盘播放机,额外的预防措施不是必需的。

许多实验室激光器性质类似于那些在工业环境中产生相同波长的高功率激光器,可能需要屏蔽,以保护操作者免受束。一些普遍使用的激光器的输出波长的概述于表2。对于工作情况的可能性不能绝对消除眼睛暴露在激光束,护目镜或眼镜的应佩戴。的护目镜至关重要的是,旨在阻止发射的激光的特定波长的光,而其他波长的光发射,以便有足够的视觉。至关重要的一点是,必须提供在使用每一个激光的特定过滤 - 有没有通用的护目镜,可用于所有的激光器,或与所有可能的多波长激光器的发射线。由于激光可以到达,从任何角度,直接或通过从表面反射,的护目镜必须阻止所有可能的路径眼睛。

laser safety figure4

掺钛蓝宝石激光器(通常简称为掺钛蓝宝石激光器),是一个多功能的可调电子振动固态激光类的例子。这种类型的激光,需要由一个内部的闪光灯或其他激光,它可以是内部或外部的主激光系统的光抽运。由于各种配置的Ti:蓝宝石激光系统,一套标准的安全注意事项,不能给予。这些激光器可在任一连续波或脉冲模式操作,并根据系统提供光抽运,电气要求和电气危害有很大的不同。掺钛蓝宝石激光器的可调谐波长范围通常从约700至1000纳米,因此,标准的安全防范措施应遵循的激光器生产能到达视网膜(小于1400纳米)的辐射。由于输出波长各不相同,所以很可能将被要求有一个以上的不同的护目镜,并且用户应该确信,任何光束闭塞装置(s)被发射的波长是足够的。短促有力的单一脉冲发射脉冲工作模式的眼睛造成永久性伤害,必须采取预防措施,以确保所有可能路径眼被堵住,直接和外围。

重要的是要注意,从泵激光器的杂散发射可能是更加危险,在一些钛:蓝宝石激光器比主激光束的配置,如果有一种可能性,该光到达工作区中,保护眼睛,阻止泵激光的波长必须被使用。如果泵浦激光器是采用电声激光外壳分开,可能需要额外的预防措施,以消除可能的暴露杂散光,可能会导致两个激光器耦合。在闪光灯泵浦系统,适用于高电压,即使关闭电源电容器充电灯,可保留,和预防措施是必要的,以避免执行任何激光维修时触电。这种类型的激光发射的近红外线的波长可以是特别危险的,因为虽然光束是不可见的,或者端的发射波段在700纳米附近的隐约可见,大量的红外光将聚焦在视网膜上。

铬掺杂各种固态材料已经在新的可调电子振动激光器的发展表现出极大的承诺,并进入使用比较普遍,具体到每一种类型的安全程序,必须加以考虑。掺杂铬铝锶锂氟化物(铬:LISAF)已经显示出希望作为一个二极管泵浦的激光材料,并正在使用在这里的Ti:蓝宝石激光器在一些多光子显微镜应用。具有可调谐发射波长在红外,安全注意事项是类似的要求,对于Ti:蓝宝石激光器。然而,由于掺铬激光相对新近开发的产品,用户应注意防护过滤器和护目镜可能不容易获得其具体的发射波长。

氩离子氪离子不太常见的,激光器产生在多个波长上发射,被广泛利用光学技术,如激光共聚焦显微镜氩激光器一般都列为IIIB级或IV级根据155安全代码,并应避免直接束曝光。高相干性的氩离子激光束的蓝绿色的线可以穿透眼睛的视网膜,造成永久性的损害。护目镜提供了有力的吸收主要排放线,应该保护眼睛免受损坏。氪离子激光器产生的波长略长比氩激光器,并在低功耗,部分是因为他们广泛分布在整个频谱发射多个可见光波长线。能量分布广,提出了一个问题,在保护性过滤设计的护目镜,以吸收整个激光发射将阻止大部分可见光,限制使用它们的实用性。需要特别谨慎,,氪离子激光器而言,眼睛的多线的发射,以避免暴露。使用氩氪混合物的激光器已经成为流行的荧光显微镜需要在几个波长稳定排放的多重荧光研究,从整个发射,可以到达视网膜,必须谨慎行使,以保护眼睛。此外,这些气体放电激光器产生强烈吸收的眼球晶状体,因为在该频谱范围内连续波发射的危害了解甚少,紫外线吸收,应佩戴护目镜的紫外线的波长。氪离子激光器发射数在近红外波长几乎是看不见的,但是这可能会导致严重视网膜损害,尽管他们软弱的视觉外观。电气危险,目前由于应用的高电压启动激光放电,需要比较高的电流,以维持排放。

超市扫描仪和测绘仪器设备,如激光采用氦氖混合物非常广泛的应用,那些几毫瓦的权力或多或少目前危害类似于阳光直射。在低功率波束偶然一瞥的瞬间不容易造成眼损伤,但高度相干光从氦氖激光可以聚焦到一个很小的点在视网膜上,并持续曝光可以造成永久性损坏。根本的He-Ne发射线发生在632纳米,但常用的变种发射的红外线波长绿灯。氦氖激光器提出了更高的供电版本显着更大的危险,使用时应格外小心。我们没有方法来预测风险水平,将产生一个给定程度的眼损伤。这种激光类主要安全应遵循的规则是为了避免任何其他比光束的瞬间观看,并观察平时的预防措施方面的高电压电源。

另一种气体放电激光器,氦镉系统的基础上,被广泛地应用在扫描共聚焦显微镜,利用在442纳米和325纳米的紫蓝色和紫外发射线。蓝线所构成的眼睛在主要危险性是损坏的视网膜上,这被认为是暴露在较低的水平,在此波长比可见光的波长更长更容易受到损害。因此,即使在低功率水平的He-Cd激光器权证仔细遵守安全程序。325纳米的紫外线辐射非常小眼睛的晶状体到达视网膜,由于较强的吸收,长期接触可能会导致白内障的发展。佩戴合适的护目镜,可以防止这种潜在的危险。一个棘手的问题是由He-Cd激光器同时发出红色,绿色和蓝色波长更近的变种。过滤所有这三个波长的任何企图护目镜块这么多的可见光谱,用户不具有足够的视觉来执行必要的任务。如果只有两个发射线的过滤,则风险仍然存在从第三波长,需要仔细的措施,以避免暴露。

激光器产生在337.1纳米的紫外线,被用作一些显微镜和光谱应用的脉冲源。该激光器往往利用泵的染料分子,产生额外的波长较长的线一定的成像技术。氮激光器能够产生高功率脉冲重复率极高。角膜损伤可能会导致暴露于激光束,虽然在眼睛的晶状体的吸收从近紫外波长在一定程度上保护视网膜,它是不确定的,这是否是足够的,以防止视网膜损伤的高功率脉冲。最安全的方法是采用这种类型的激光,以确保全面保护眼睛。此外,高电压运作所需的氮激光器,所需的预防措施,以确保排出所有电源组件被暴露在与他们接触之前。

最常见的固态激光器依赖于电离的钕掺杂在基质晶体中的杂质含量。最广泛使用的基质材料掺杂钕的钇铝石榴石(YAG),一种人工合成的晶体形成基础的Nd:YAG激光。钕激光器一般都在一个巨大的品种,产生了广泛的额定功率在两个连续梁和脉冲类型。他们可能是由半导体激光器,光学泵浦脉冲闪光灯,或由弧灯,它们的特性差异很大,取决于所用的具体的设计和预期的目的。由于其广泛的应用范围,和他们造成一定的危害,钕激光器有可能造成眼外伤比任何其他类别。

钕YAG激光器产生的1064纳米的近红外光,可引起严重的视网膜损伤,因为它是无形的,反射光束产生受伤的可能性增加。显微镜中使用的大多数这些激光器是二极管泵浦产生的短强脉冲,它可以产生甚至一个单一的反射脉冲进入眼睛时受伤。因此,保护​​眼睛的眼睛,阻止所有可能的路径应该被雇用。除了利用高次谐波,其中的应用程序以外,可以被设计为传输最可见光,红外阻挡护目镜。倍频可以在532纳米(可见绿光),这也将被传输到视网膜产生的二次谐波,若这发射线采用额外的绿色光衰减过滤是必需的。三倍和四倍频率经常被应用与Nd:YAG激光器,第三次和第四次谐波在355和266纳米,呈现不同的危险,需要紫外线阻挡护目镜,可能是皮肤的保护,防止烫伤。生成几瓦的功率,在红外激光器,数百毫瓦的输出,可以实现上面的第二,第三和第四次谐波的波长。

普通激光器的输出波长
激光类型
(光谱区域)
波长(S) 
纳米)
氩氟准分子(UV) 193
氯化氪准分子激光(UV) 222
氟化氪准分子激光(UV) 248
氯化氙准分子激光(UV) 308
氟化氙准分子激光(UV) 351
氦镉(紫外线​​,可见光) 325,442
氮(紫外线) 337
氪(可见) 476,528,568,647
氩气(可见) 488,514
铜蒸汽(可见) 510,578
Nd:YAG激光频率加倍(可见) 532
氦氖(可见光,近红外) 543,594,612,633,1150,3390
黄金蒸气(可见) 628
罗丹明6G(可见,可调) 570-650
红宝石(可见) 694
半导体二极管(可见光,近红外) 630-1600
钛:蓝宝石(可见光 - 近红外) 680-1130
Nd:YAG激光(近红外) 1064
铒(近红外) 1540
氟化氢(近红外) 2600-3000
二氧化碳(远红外) 9600,10600
表2

虽然一些二极管泵浦的钕激光器产生相对较低的功率(尤其是在高次谐波,在连续模式下运行时),产生足够的权力,造成人员受伤,并保护眼睛的工作时,应佩戴任何这种类型的激光。产生多波长激光的难点是获得适当的护目镜,以削弱所有危险的发射线。高次谐波时,它不能被假设光的波长较长的基本频率是不存在的,许多商业激光器包括一个或多​​个特定的机制来删除不需要的辐射光。存在附加的电气危害,因为较高的电源电压的存在下,利用灯代替二极管泵浦的钕激光器。

相当数量的研究正在进行钕掺杂另觅结晶主机,和其他材料的出现商用激光器,特别考虑安全操作所需。由于引入新的激光类型,其具体特点进行了优化的安全装置可能不是最初一应俱全。目前,最广泛使用的替代钇铝石榴石钇,氟化锂(以下简称为YLF),脉冲和连续的Nd:YLF激光器是市售的。虽然在许多方面钕:YAG激光器,采用的Nd:YLF发射在一个稍微不同的基波波长(1047纳米),这应予以考虑。如护目镜相对于安全过滤器性能评价它们的吸收相似的基本和高阶谐波波长。

半导体二极管激光器代表一个相对较新的技术正在迅速扩大的通用性。二极管激光器的性能特性依赖于一些因素,包括电性能的半导体,在其生产过程的生长过程中,杂质的掺杂剂。由激光介质射出的波长的带隙的材料和其他的属性,这些属性是依赖于该半导体组合物的函数。续发展的承诺,扩大商业二极管激光器的波长范围。目前,波长超过1100纳米的半导体激光二极管主要用于光纤通信的应用。此类别中的大多数激光器是基于铟镓砷磷化合物的InGaAsP不同比例的活性层,主要发射无论是1300或1550。一个小的百分比的1300纳米排放的传送到眼睛的视网膜,而在波长超过1400纳米,角膜受到损害。在相当高的功率水平是不太可能的,除非重大的眼睛损伤。大多数二极管激光器发射在1300纳米范围内的低功率,,除非光束射向进入眼睛长时间,不存在严重危害。准直的激光二极管光纤形成的梁和横梁迅速发散,提供了更大的安全性。安全护目镜,应使用具有高能量的光束,如果没有完全包含在光纤发射。对于近红外光束在光学器件对准而穿用红外线阻挡护目镜,荧光屏或其他红外观看设备都可用。二极管激光器工作在低电压和电流,因此,一般不存在有触电的危险。

标称波长小于1100纳米二极管激光器的发射主要是基于砷化镓化合物,和新的材料和制造工艺的不断发展,越来越短的波长范围扩大输出发射。有某些例外,二极管激光器需要本质上是相同的安全防范措施,作为其他类型的激光器工作在相应的波长范围内和在相同的功率水平。正如前面所述,在某些情况下,限制了潜在的危险因素是高二极管的激光束的发散角,光束分布在很宽的功率在短距离内从出射面在半导体领域。当应用程序需要另外的聚焦光学系统,或某些其他方法的准直是否定的,这个因素,但是。根据铟镓铝磷(InGaAlP构成)的系统二极管激光器,产生635纳米的辐射在毫瓦的水平,这些都需要类似的功率相当的氦-氖激光的安全预防措施。基于相似的二极管组合物的其它激光变体在660或670纳米的发射,虽然自然厌恶响应的眼睛提供了一些保护,眼睛是不是几乎一样敏感,这些波长为635纳米的辐射,以及使用护目镜是明智的。应谨慎,以确保足够在适当波长的吸收,未必能有效设计的护目镜以保护眼睛在较长的波长在660纳米或670纳米。

多种镓铝砷(GaAlAs的)组成,发射波长范围从750到近900纳米激光二极管。由于眼的灵敏度在750纳米(红灯弱的感觉是可能的),以及完整的缺乏在较长的波长灵敏度有限,比可见光激光器,这些激光器提出了对眼睛的伤害更大。提供更高的功率是在二极管激光器发射(最多到几瓦,在二极管阵列)在此范围内,这可能导致在很短的曝光后的眼睛损伤。眼睛的厌恶反应由于光束的隐蔽性,不发生,和护目镜,特别是大功率激光器应采用。甚至更长的发射波长(980纳米)是由铟镓砷化物(砷化铟镓)激光器和护目镜验证980纳米辐射衰减应该加以利用,再次由于无形的排放无意中被允许进入眼睛危险。

总而言之,使用激光在任何​​应用程序中的主要危害是引起眼睛和皮肤接触的激光束,激光的高电压的电气危害人身伤害的风险。需要采取措施以避免接触(尤其是眼睛)的光束,在不能保证,必须佩戴适当的保护眼睛。四个因素是显着的护目镜或其他光束阻挡过滤,光束是否是脉冲或连续的激光的波长不同的激光介质(气体,半导体等),激光输出功率的选择。

存在其他非光束危害激光的使用,其中的一些相关的显微镜应用,以及其他的,不太可能会遇到。在许多工业应用中,激光器被用于执行切割和焊接操作,所涉及的加热可导致排放的有害气体或蒸气,它必须被安全地删除从工作环境。这种类型的危险是不锗激光在光学显微镜的使用,但应考虑其他安全问题。在闪光灯泵浦系统中,存在潜在的爆炸危险,从闪光管内压力高的积累。仪表壳体的设计和维护包含灯泡的片段,如果发生这种类型的爆炸故障。低温气体,如液态氮或液态氦,可能被用于冷却激光(红宝石,或钕晶体,例如),暴露的皮肤烧伤,如果冷液体接触。如果显着数量的低温气体被排放到一个封闭的房间或其他密闭空间,他们能够置换室内空气,创造一个缺氧气氛。与激光设备的电气危害已经讨论过,但不能过分强调,由于这样的事实,仪器外壳,一般电器的电路保护用户免受激光安装,校准,维修和维护过程中常用的去除。某些激光系统(IV级或4,尤其是)构成了潜在的火灾隐患,,如果光束接触可燃物质,和阻燃材料的地方,应利用束曝光是可能的。

在大多数大学和政府实验室,以及在工业及其他企业的环境,存在一个既定的框架,安全管理应遵循​​的程序,在有潜在危险的活动,包括利用激光。在这篇文章中概述的一般准则,目的不在于取代安全人员的个人工作情况的更具体的要求。通常情况下,一个地方的环境安全办公室将已准备公布的程序应遵循的指导下,激光安全人员,或另一个人有责任的培训和执行适当的安全程序,该机构外壳的设备,和任何潜在的激光用户应确保遵循适当的程序。这是至关重要的,这不仅防止激光用户可能不可逆的损伤,但,保护游客或其他人可能会不经意地暴露任何激光设备的危险。



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