激光的安全与防护教程文件.ppt
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1、激光的安全与防护 -前言前言前言前言n n产生激光的介质主要有四种类型,固体(晶体、玻璃等)、气体(原子气体、离子气体、分子气体)、液体(有机或无机液体)和半导体。这些激光介质发射出的激光覆盖了电磁波的大部分范围,可以从远紫外(100nm)波段到远红外(10mm)波段。n n激光与普通光相比具有几个重要的特性:单色性、相干性、亮度特性及定向性等。-前言前言前言前言n n国际电工委员会(IEC):制定和管理国际激光安全标准,IEC60825-2007n n美国:美国国家标准协会(ANSI)激光安全委员会制定Z136-2000标准n n中国:a)a)激光产品的辐射安全:激光产品的辐射安全:GB72
2、47.1-2001GB7247.1-2001b)b)激光防护设备的安全标准:激光防护设备的安全标准:GB18151-2000GB18151-2000c)c)激光安全标志标准:激光安全标志标准:GB18217-2000GB18217-2000d)d)激光作业场的安全标准:激光作业场的安全标准:GB10435-1989GB10435-1989e)e)军用激光安全标准共军用激光安全标准共4545项项 -激光产品的分类激光产品的分类激光产品的分类激光产品的分类n n激光产品的分类(GB7247.1-2001)n n1类激光:其连续波功率很小,只达微瓦或亚微瓦级,正常运行条件下不会产生危害,一般不必采取
3、防范措施。n n例如:激光打印机等。-激光产品的分类激光产品的分类激光产品的分类激光产品的分类n n激光产品的分类(GB7247.1-2001)n n2 2类激光类激光:功率为(:功率为(0.1-10.1-1)mWmW,仍属小功率范,仍属小功率范围,可以用肉眼观察。其输出剂量不超过围,可以用肉眼观察。其输出剂量不超过1 1类激光类激光源的最大允许辐射剂量,虽不是绝对安全的,但源的最大允许辐射剂量,虽不是绝对安全的,但眼睛对这类激光源看久了会自动生厌(眨眼)而眼睛对这类激光源看久了会自动生厌(眨眼)而自我保护。自我保护。n n例如例如:游游 戏戏 用用 激激 光光 枪枪、激激 光光 棒棒 及及
4、条条 码码 扫扫 描描 器等器等。-激光产品的分类激光产品的分类激光产品的分类激光产品的分类n n激光产品的分类(GB7247.1-2001)n n3A3A类激光类激光:其连续波输出功率达(:其连续波输出功率达(1-51-5)mWmW,通常应加防护措施,其工作区及激光源本身均应通常应加防护措施,其工作区及激光源本身均应挂相应的警告标记,另外,利用光学仪器直视这挂相应的警告标记,另外,利用光学仪器直视这类激光源会对眼睛带来危害,也应加强防护。类激光源会对眼睛带来危害,也应加强防护。n n例如例如:激激 光光 棒棒 及及 直直 线线 校校 准准 仪仪 器器。-激光产品的分类激光产品的分类激光产品的
5、分类激光产品的分类n n激光产品的分类(GB7247.1-2001)n n3B3B类激光类激光:其输出功率为(:其输出功率为(5-5005-500)mWmW,直接,直接靠近这类激光源会对身体有危害;通过漫反射器靠近这类激光源会对身体有危害;通过漫反射器观看这类激光源,距离在观看这类激光源,距离在150mm150mm以上。观看时以上。观看时间短于间短于10s10s则是安全的。此类激光源应设警告标则是安全的。此类激光源应设警告标记。记。n n例如例如:用用 于于 物物 理理 治治 疗疗 的的 激激 光光 治疗仪等治疗仪等。-激光产品的分类激光产品的分类激光产品的分类激光产品的分类n n激光产品的分
6、类(GB7247.1-2001)n n4 4类激光类激光:激光输出功率在:激光输出功率在0.5W0.5W以上,即使通过以上,即使通过漫反射也有可能引起危害,会灼伤皮肤,引燃可漫反射也有可能引起危害,会灼伤皮肤,引燃可燃物。用户操作这类激光源时应特别小心。这类燃物。用户操作这类激光源时应特别小心。这类激光源应配备明显的警告标记。激光源应配备明显的警告标记。n n例如例如:大功率激光表演机、激光工业加工机等大功率激光表演机、激光工业加工机等。-激光辐射的危害激光辐射的危害激光辐射的危害激光辐射的危害n n激光辐射激光辐射(Laserradiation)(Laserradiation):由激光产品的
7、受控:由激光产品的受控受激发射而产生的波长为受激发射而产生的波长为180nm-1mm180nm-1mm的所有电的所有电磁辐射。磁辐射。n n最大允许照射量最大允许照射量(MPE):(MPE):正常情况下人体受到激光正常情况下人体受到激光照射不会产生不良后果的激光辐射水平。照射不会产生不良后果的激光辐射水平。a)a)激光输出功率或能量激光输出功率或能量;b)b)激光辐射波长激光辐射波长;c)c)激光辐射时间激光辐射时间;d)d)激光光束尺寸等。激光光束尺寸等。n n眼标称危害距离(眼标称危害距离(NOHDNOHD):光束辐照量等于相):光束辐照量等于相应角膜的最大允许照射量的距离。应角膜的最大允
8、许照射量的距离。-激光辐射的危害激光辐射的危害激光辐射的危害激光辐射的危害n n强烈的激光辐射:干扰人体的生物钟,产生头痛、强烈的激光辐射:干扰人体的生物钟,产生头痛、乏力、记忆力衰退、激动、心悸、心率失常、血乏力、记忆力衰退、激动、心悸、心率失常、血压失常等症状。压失常等症状。n n对脑和神经系统的影响:松果体素减少、节律紊对脑和神经系统的影响:松果体素减少、节律紊乱。乱。n n损伤细胞膜,影响儿童发育,影响生殖系统。损伤细胞膜,影响儿童发育,影响生殖系统。n n直接激光辐射:对视力造成永久性伤害甚至失明。直接激光辐射:对视力造成永久性伤害甚至失明。n n直接的激光辐射:灼伤人的皮肤(特别是
9、紫外到直接的激光辐射:灼伤人的皮肤(特别是紫外到蓝光波段)。蓝光波段)。-激光辐射的危害激光辐射的危害激光辐射的危害激光辐射的危害激光辐射对生物组织的基本影响激光辐射对生物组织的基本影响n n眼睛紫外辐射紫外辐射C C(180nm-280nm180nm-280nm):光致角膜炎):光致角膜炎 紫外辐射紫外辐射B B(280nm-315nm280nm-315nm):光致角膜炎):光致角膜炎紫外辐射紫外辐射A A(315nm-400nm315nm-400nm):光化学反应):光化学反应 可见光(可见光(400nm-700nm400nm-700nm):光化学和热效应所致的):光化学和热效应所致的视网
10、膜损伤视网膜损伤 红外辐射红外辐射A A(700nm-1400nm700nm-1400nm):白内障、视网膜灼):白内障、视网膜灼伤伤 红外辐射红外辐射B B(1400nm-3000nm1400nm-3000nm):白内障、水分蒸):白内障、水分蒸发、角膜灼伤发、角膜灼伤 红外辐射红外辐射C C(3000nm-1mm3000nm-1mm):仅为角膜灼伤):仅为角膜灼伤 -激光辐射的危害激光辐射的危害激光辐射的危害激光辐射的危害激光辐射对生物组织的基本影响激光辐射对生物组织的基本影响n n皮肤紫外辐射紫外辐射C C(180nm-280nm180nm-280nm):红斑(阳光灼伤)、):红斑(阳光
11、灼伤)、加速皮肤的老化、色素沉着加速皮肤的老化、色素沉着紫外辐射紫外辐射B B(280nm-315nm280nm-315nm):色素沉着、暗色、光):色素沉着、暗色、光敏感作用、皮肤灼伤敏感作用、皮肤灼伤紫外辐射紫外辐射A A(315nm-400nm315nm-400nm):暗色、光敏感作用、皮):暗色、光敏感作用、皮肤灼伤肤灼伤可见光(可见光(400nm-700nm400nm-700nm):暗色、光敏感作用、皮肤):暗色、光敏感作用、皮肤灼伤灼伤红外辐射红外辐射A A(700nm-1400nm700nm-1400nm):皮肤灼伤):皮肤灼伤红外辐射红外辐射B B(1400nm-3000nm1
12、400nm-3000nm):皮肤灼伤):皮肤灼伤红外辐射红外辐射C C(3000nm-1mm3000nm-1mm):皮肤灼伤):皮肤灼伤 -激光辐射的危害激光辐射的危害激光辐射的危害激光辐射的危害激光辐射对眼睛的危害激光辐射对眼睛的危害激光对视觉的伤害是激光产品最大的潜在危害激光对视觉的伤害是激光产品最大的潜在危害 -激光辐射的危害激光辐射的危害激光辐射的危害激光辐射的危害激光辐射对眼睛的危害激光辐射对眼睛的危害n n不同激光波长对眼睛的伤害不同激光波长对眼睛的伤害a)a)可见光激光可见光激光:眼屈光介质眼屈光介质(角膜、房水、晶状体)角膜、房水、晶状体)对可见光谱(对可见光谱(400nm-7
13、00nm)400nm-700nm)的激光透过率很高,的激光透过率很高,吸收率低。造成眼底视网膜和脉络膜损伤。吸收率低。造成眼底视网膜和脉络膜损伤。b)b)近红外、远红外激光:近红外、远红外激光:1064nm1064nm激光(激光(YAGYAG、NdNd玻璃)能量一半损伤屈光介质玻璃)能量一半损伤屈光介质,一半损伤视网,一半损伤视网膜。膜。10600nm10600nm辐射(辐射(C0C02 2激光)可完全被角膜吸激光)可完全被角膜吸收。收。c)c)紫外激光:眼屈光介质透过率随波长变短迅速下紫外激光:眼屈光介质透过率随波长变短迅速下降,被角膜吸收,引起角膜炎和结膜炎。降,被角膜吸收,引起角膜炎和结
14、膜炎。-激光辐射的危害激光辐射的危害激光辐射的危害激光辐射的危害激光辐射对眼睛的危害激光辐射对眼睛的危害n n瞳孔大小及损害程度:瞳孔大小及损害程度:a)a)缩小的瞳孔可以减少进入眼底的激光量。缩小的瞳孔可以减少进入眼底的激光量。b)b)瞳孔越大进入眼内的激光量越大,眼底损伤程瞳孔越大进入眼内的激光量越大,眼底损伤程度越重,越不可逆转。度越重,越不可逆转。c)c)在光线较暗的室内,瞳孔散开就大,在这样的在光线较暗的室内,瞳孔散开就大,在这样的环境中调试,使用激光器者,必须慎重保护眼睛。环境中调试,使用激光器者,必须慎重保护眼睛。因此时眼睛的瞳孔处于最大状态,进光量虽少,也因此时眼睛的瞳孔处于最
15、大状态,进光量虽少,也最容易伤害眼睛视网膜。缩小的瞳孔,除能减少进最容易伤害眼睛视网膜。缩小的瞳孔,除能减少进光量而外,瞳孔外的激光量可被虹膜吸收、而将热光量而外,瞳孔外的激光量可被虹膜吸收、而将热量由虹膜的微血管扩散转移。量由虹膜的微血管扩散转移。d)d)一般人的眼睛在暗的环境时,瞳孔直径为一般人的眼睛在暗的环境时,瞳孔直径为7 78mm8mm,在可见的强光下可以缩小到只有,在可见的强光下可以缩小到只有1.5mm1.5mm,通常在白天瞳孔直径约通常在白天瞳孔直径约2 23mm3mm。因而,最大瞳孔。因而,最大瞳孔与最小瞳孔之间的透光面积相差与最小瞳孔之间的透光面积相差2020倍以上。倍以上。
16、-激光辐射的危害激光辐射的危害激光辐射的危害激光辐射的危害激光辐射对眼睛的危害激光辐射对眼睛的危害n n激光入射角与眼伤害关系:激光不与视轴同步,偏离角度越大,视网膜的损伤越轻,虹膜可挡住偏离的激光而不会进入眼底。由于黄斑部位中央凹在视觉功能中起的作用极重要,而且这部位又最容易受损伤,所以直视激光束的危险程度要比偏离视轴一个角度射入眼睛的危险程度大很多,必须绝对避免。-激光辐射的危害激光辐射的危害激光辐射的危害激光辐射的危害激光辐射对眼睛的危害激光辐射对眼睛的危害n n眼底色素含量多少与受到激光伤害程度有特定关系:色素组织极容易吸收激光能量,故色素含量多少直接影响到激光对视网膜的损伤程度。机体
17、肤色深浅与眼底色素呈正相关联系,皮肤色重者,其眼底所含的色素数量也多;皮肤色白者,眼底含色素数量相对较少。-激光辐射的危害激光辐射的危害激光辐射的危害激光辐射的危害激光辐射对皮肤的危害激光辐射对皮肤的危害n n与激光对眼睛的损伤相比激光对皮肤的损伤要轻得多。激光对皮肤的损伤程度与激光的照射剂量、激光的波长、肤色深浅、组织水分以及皮肤的角质层厚薄诸因素有关,以前三个因素为主要。-激光辐射的危害激光辐射的危害激光辐射的危害激光辐射的危害激光辐射对皮肤的危害激光辐射对皮肤的危害n n激光剂量与皮肤损害程度的关系:激光剂量与皮肤损害程度的关系:a)a)激光损伤皮肤的机理主要是激光的激光损伤皮肤的机理主
18、要是激光的热作用热作用。b)b)照射皮肤时使用的激光功率密度(或能量密度)照射皮肤时使用的激光功率密度(或能量密度)越大,则皮肤受到的损伤越大,二者呈正相关比例。越大,则皮肤受到的损伤越大,二者呈正相关比例。c)c)皮肤吸收超过安全阈值的激光能量后,受照部位皮肤吸收超过安全阈值的激光能量后,受照部位的皮肤将随剂量的增大而依次出现热致红斑、水泡、的皮肤将随剂量的增大而依次出现热致红斑、水泡、凝固及热致炭化、沸腾,燃烧及热致汽化。凝固及热致炭化、沸腾,燃烧及热致汽化。d)d)皮肤对皮肤对10.6m10.6m波长红外激光吸收率很高,透过波长红外激光吸收率很高,透过率很低,皮肤对率很低,皮肤对COCO
19、2 2激光产生强烈吸收,使皮肤的激光产生强烈吸收,使皮肤的局部温度快速升高,极容易造成损害。局部温度快速升高,极容易造成损害。-激光辐射的危害激光辐射的危害激光辐射的危害激光辐射的危害激光辐射对皮肤的危害激光辐射对皮肤的危害n n激光波长与皮肤损害程度的关系:a)a)红外激光对皮肤主要作用是红外激光对皮肤主要作用是热烧伤热烧伤,此类激光,此类激光照射皮肤,功率比较小时致毛细血管扩张,皮肤发照射皮肤,功率比较小时致毛细血管扩张,皮肤发红发热。随着激光功率密度增大,热损伤程度也随红发热。随着激光功率密度增大,热损伤程度也随着增大。着增大。b)b)紫外激光对皮肤的作用主要是紫外激光对皮肤的作用主要是
20、光作用光作用,在紫外,在紫外激光照射皮肤时可以引起皮肤红斑、老化,过量时激光照射皮肤时可以引起皮肤红斑、老化,过量时严重的致癌变。对皮肤危害性最大的紫外光波在严重的致癌变。对皮肤危害性最大的紫外光波在270270290nm290nm,波长比,波长比270270290nm290nm大的或小的大的或小的其危害程度都相对地减少。其危害程度都相对地减少。-激光辐射的危害激光辐射的危害激光辐射的危害激光辐射的危害激光辐射对皮肤的危害激光辐射对皮肤的危害n n皮肤的颜色越深,意味着皮肤里细胞含有的黑色素颗粒越多,色素颗粒可以将各种不同波长的激光能量转变成热能,在吸收激光能量后,局部形成一个热源,并很快向四
21、周扩散热能,从而引起细胞及组织破坏和死亡。皮肤内含的黑色素颗粒越多,形成的热源也将越多,光能转变成热能效率越高,造成蛋白质凝固变性率越大,细胞死亡率越大。肤色越浅的人,受到的损伤越轻。-激光辐射的危害激光辐射的危害激光辐射的危害激光辐射的危害使用激光产品的其它伴随危害使用激光产品的其它伴随危害n n大气污染:激光加工产生的靶材气化物和反应产物(佩带口罩)。n n伴随辐射危害:由闪光灯等泵浦源引起的紫外、可见及红外辐射。n n电气危害:激光器电源,有的可达几万伏。n n低温制冷剂:低温液体引起皮肤灼伤;n n材料加工:废气、飞溅物。n n其他危害:高功率激光系统的电容器组、光泵系统爆炸危险。-激
22、光安全防护措施激光安全防护措施激光安全防护措施激光安全防护措施工程技术要求工程技术要求n n防护罩防护罩:每个激光产品必须装有防护罩以防止人员:每个激光产品必须装有防护罩以防止人员接触超过接触超过1 1类的激光辐射。类的激光辐射。n n挡板和安全联锁挡板和安全联锁:可接触的发射水平不低于给定类:可接触的发射水平不低于给定类别的可达发射极限别的可达发射极限AELAEL值,激光产品需要安全联锁,值,激光产品需要安全联锁,安全联锁的设计必须能防止挡板移开安全联锁的设计必须能防止挡板移开.n n钥匙控制器钥匙控制器:属于:属于3B3B类和类和4 4类的任何激光系统必须类的任何激光系统必须安装钥匙控制器
23、,钥匙控制器是指用钥匙操作的总安装钥匙控制器,钥匙控制器是指用钥匙操作的总开关。钥匙必须是可取下的开关。钥匙必须是可取下的,并要有专人保管并要有专人保管,钥匙钥匙也可以是磁卡、密码系统。也可以是磁卡、密码系统。n n对于对于4 4类激光产品宜采用类激光产品宜采用遥控操作遥控操作,避免工作人员,避免工作人员直接进入激光辐射区域。直接进入激光辐射区域。-激光安全防护措施激光安全防护措施激光安全防护措施激光安全防护措施工程技术要求工程技术要求n n激光辐射发射警告激光辐射发射警告:辐射发射警告应是可闻的或可:辐射发射警告应是可闻的或可视的报警。视的报警。n n光束终止器或衰减器光束终止器或衰减器:光
24、束终止器或衰减器应能防:光束终止器或衰减器应能防止人员接触超过标准的激光辐射。止人员接触超过标准的激光辐射。n n控制装置控制装置:每一激光产品必须装有控制装置,确保:每一激光产品必须装有控制装置,确保在调整和使用时,不会受到标准规定的激光辐射。在调整和使用时,不会受到标准规定的激光辐射。n n伴随辐射要求伴随辐射要求:激光产品的防护罩正常情况下应能:激光产品的防护罩正常情况下应能防护伴随辐射(例如:紫外、可见、红外)的危害。防护伴随辐射(例如:紫外、可见、红外)的危害。-激光安全防护措施激光安全防护措施激光安全防护措施激光安全防护措施用户安全防护措施用户安全防护措施n n用用户户通通常常可可
25、采采用用制制造造厂厂商商提提供供的的激激光光产产品品类类别别对对激光设备进行分类,从而避免所有的测量。激光设备进行分类,从而避免所有的测量。n n若若有有大大于于3A3A类类的的激激光光设设备备,宜宜指指定定一一名名激激光光安安全全员。员。n n对对于于3B3B类类或或4 4类类激激光光器器应应使使用用可可靠靠的的防防护护围围封封,防防护护围围封封可可移移动动部部位位或或检检修修接接头头处处应应贴贴有有警警告告标标记。记。-激光安全防护措施激光安全防护措施激光安全防护措施激光安全防护措施用户安全防护措施用户安全防护措施n n人员培训:对操作激光器的工作人员进行教育和培训。a)a)熟悉激光系统整
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