《激光安全及措施》PPT课件.ppt

激光安全及措施 激光所具有的危险性 可以分为它产生的辐射所具有之危险性 以及由它的硬件和操作产生的相关危险性 本节先说明与电磁辐射有关的危险性 由能源供应器输入的能 以各种方式激发雷射装置里的许多电子 原子 分子 离子 激光之辐射危险性 这些激发状态的质点 回复到能量较低的状态时 可能会放出电磁辐射 以氦氖激光为例 放电及碰撞使其中的游离电子 氦原子与氖原子获得能量 因而都成为电磁辐射的来源 这些辐射中 在具有居量反转 populationinversion 关系的状态间跃迁 transition 部份 成为可以因激发放射 stimulatedemission 而放大的激光辐射 输出后成为激光 其余因自发射而发出的则称为附加辐射 collateralradiation 激光的高强度 使它与生体组织产生极剧烈光化学 光热 光动力 光游离 光波电磁场等交互作用 而造成严重的伤害 周围的器材 尤其是可燃 可爆物 也会因而引起灾害 高度同调性造成的干涉 使相长干涉 constructiveinterference 处的光更强 因此会导致更高的危害 人眼的角膜与结膜没有受到如一般皮肤角质层的保护 最容易受到光束及其它环境因素的侵袭 激光的危险性 激光的强度很高 以致眼睑的反射动作产生护作用之前 就造成伤害了 激光高准直性 使光线能会聚于一个很小的点 在视网膜上约为10至20 m 小于头发的直径 因此 400nm到1400nm之间的激光 对视网膜具有特别高的危险性 这个波段称为视网膜危险区 retinalhazardregion 激光的能量必须能穿透前方组织 而为某处组织吸收时 才会对该组织造成破坏 因此 眼睛所受的伤害与波长有关 可见光与IR A影响视网膜 UV B UV C IR B IR C影响角膜 可见光和短波红外线 nearinfrared IR A 会穿过清澈的眼中物质 而被视网膜吸收 所以若光束太强 就会伤害视网膜 激光的高准直性 使光线能会聚于一个很小的点 在视网膜上约为10至20 m 小于头发的直径 因此 400nm到1400nm之间的激光 对视网膜具有特别高的危险性 这个波段称为视网膜危险区 retinalhazardregion 由于热流和震波的影响 环绕成像区的组织也可能受损 而对视觉功能造成更严重的后果 因为视网膜神经组织的修复能力甚低 这种伤害一般而言都是永久性的 视网膜危险区之外的电磁波 包括紫外线和长波红外线 farinfrared 则可能使眼睛的前方部分受伤 有些波段会伤害晶状体 lens 295nm至320nm以及1 m至2 m的辐射尤其严重 波段相当广的紫外线 以及波长大于1400nm的红外线 可能伤害角膜 只伤及角膜表皮时 一两天内就能修复 而使视力完全恢复 如果角膜的较深层部位发生显著伤害 会造成角膜瘢痕 而导致永久失明 红外线的组织穿透深度 penetrationdepth 方面 1 44 m 如某些半导体激光 1 54 m 如铒 玻璃激光 2 1 m 如钬 雅克激光 10 6 m 二氧化碳激光 所以前三者造成永久性伤害的危险性比较高 308nm的XeCl激光束 会使晶状体立即产生白内障 所以还具有额外的危险性 氩离子 氪离子 KTP倍频 铜蒸汽 金蒸汽 氦氖 钕雅克 Nd YAG 等激光 对于视网膜都具有潜在危险性 铒雅克 Er YAG 铒氟化钇锂 Er YLF 钬雅克 Ho YAG 氟化氢 HF 二氧化碳 一氧化碳等激光 则对角膜有危险性 为了保持生物医学样品的原貌 也为了使活体样品以及被治疗部分的周围组织不受破坏 激光的功率或强度不可太高 当然 用于切割 烧灼时需要较高的强度 但是要尽量减少对旁边的组织的影响 除了适当的配合冷却措施之外 用脉波式的激光照射 使受照区能间歇性地释出热量 也是常见的选择 激光常常是整套仪器系统的一部份 诊断及医疗用的激光更有周全的围罩 enclosure 将操作者与内部各种光学 电路 电子组件隔开 为了将光照射在特定部位 激光常经由光纤引导出来 光纤外层也是激光的一种围罩设施 研究用的仪器系统中 激光需要调整的部分常常比较多 有些光学组件 如透镜 滤光镜 光阑 面镜 的位置或方向需要调整 还可能加上一些电子 电路 机械器件 这些时候 常有暴露于空间中的光束 使用者需要注意较多的安全措施 附加辐射的危险性 激光激发装置所产生未经放大的电磁辐射 会由激光装置的激光出口 aperture 孔径 或机壳的缝隙逸出 由于其中可能有游离辐射 如紫外线或X射线 所以可能引起伤害 尤其是长期曝照之后的危险性更高 注意机壳的紧密程度 避免长期靠近可能有附加辐射之处 可以大幅减少发生这类危险的机会 相关的危险性及防范 相关的危险是激光或外围对象 可能因不当操作或故障 损坏而引起的危险 也包括正常操作时因为相关物质发生变化 而造成的危险 高压电击 由于漏电或误触电路引起 若有良好接地 电线没有破损 非维修人员不碰触激光电路 则可避免 电路失火 因为电线短路 超载 或是电路旁之器材不耐高温及撞击电路部分所造成 注意检查电线 适量分散插座及开关之负荷 适当安置周围器材可以预防这种危险 电路组件爆裂 激光中的电容器 变压器最有可能爆裂 并因而造成击伤 失火 短路等 除了请维修人员定期检查这些器件的状况 并作必要之更新以外 避免过度使用 提防散热不良 可防止这类危险 其它对象爆裂 激发激光用的强闪光灯 充有主动介质的气体管或离子体管 plasmatube 可能因为不小心碰撞而爆裂 这些器件应该有坚固的护罩防止受撞击 并应防止摔落 低温冷剂或压缩气体的危险性 激光或侦测器等所用的低温冷剂 cryogeniccoolant 或压缩气体 可能因容器 如钢瓶 不安全或放置不当 而造成危险 防止这种危险的方法是 使用通过安全检查的容器 并依安全规定稳固地放置这些物品 有毒气体或粉尘 光化学反应 光热效应 烧出来或蒸发出来 光动力效应 撞或钻所造成 准分子激光的卤素气体外溢等 都会发生这类的危险 良好的护具 功能完善的局部抽气排烟设备 是不可或缺的安全设施 烟气排出之前 务必要妥善过滤 其它有害物质 红外线透镜或侦测器中的碲 Te 镉 Cd 染料激光用的溶剂与染料 有些对象 如变压器 中的多氯联苯 PCB 都是可能释出的毒性物质 使用这些物质时 务必采取适当的预防措施 使这些物质意外释出时得以迅速清除 以免发生污染 例如搭配局部抽气装置 在染料循环系统周围安置一些容器 以接收溢出或喷出之染料及溶剂 都是必要而可行的 激光的附加辐射之危险性和相关其它的危险性 大多可藉适当的装置及措施加以防范 因此 激光的主要危险性在于其光束本身 根据激光的危险程度加以分级 可以分别采取恰当的安全措施 以免过与不及 第1级 Class1 激光 许多医疗仪器 激光打印机和各型光驱中 激光及其光束完全封闭于护罩内部 这是第1级激光系统的一部份 在维修 调整过程中 这种系统的激光及光束即暴露出来 它的级别应视其波长与功率等因素认定之 输出功率极低的激光 则是第1级雷射中 与医疗应用较少用到的部分 它的光束是可以安全地目视的 不会对眼睛 皮肤造成伤害 例如不超过0 39 W的可见光激光 钕雅克激光 Nd YAG 基频 1064nm 光束功率不超过0 6mW 二倍频 532nm 不超0 39 W 四倍频 266nm 不超过0 8nW 都属于第1级 第2级 Class2 激光 第2级激光的光束久看有害 连续波可见光激光束功率高于第1级的上限 而低于1mW时 这一级激光 也就是低危险激光 其危险性可视为与凝视太阳 钨丝卤素 tungsten halogen 聚光灯 spotlight 或其它能导致视网膜中央伤害 photicmaculopathy centralretinalinjury 的强光灯相当 第3级 Class3 激光 只有在故意反抗自然厌光反应 aversionresponse 持续凝视时 第2级激光才会造成眼部伤害 非可见光激光没有列入第2级者 总功率高于1 0mW的瞄准光束 aimingbeam 或对光激光 alignmentlaser 具有第3级危险性 即使只在完成厌光反应之前的短暂期间内 有第3级激光进入眼睛 就会有伤害 第3级又分为3a 3b两个副级 第3a级激光是光束功率为1至5mW 强度不超过25W m2的可见光激光 如果它的光束大部分都进入眼中 会引起中度的眼睛伤害 辐射率 注1 较低时 久看有害 辐射率较高时 眼睛受短期照射 即造成伤害 用仪器观看亦立即造成伤害 非可见光激光也没有属于3a级激光 第3b级激光的光束直接照射眼睛与皮肤 立即造成伤害 它包含一些脉冲激光 以及输出功率介于5mW与500mW之间的连续波激光 第4级 Class4 激光 输出功率高于0 5W 500mW 的连续波激光 属于第4级 如果使用不当 以致眼睛和皮肤受到直接光束或散射光束照射时 都会伤害眼睛与皮肤 及导致火灾 注意 i 能产生医疗作用的 大多属第3b级和第4级 ii 脉波激光只有第1 3b和4级 iii 因为眼睛的聚光作用 须慎估造成伤害之照射剂量 基本安全观念与措施 了解激光危险性所在之后 当可就激光的安全使用 建立制造者与操作者 使用者 管理者分工配合的基本观念及措施 激光产品制造者的安全责任制造者应提供周到的防护步骤及设施 使其产品具有基本的安全性 购买者验收时 则须确认所购产品具备此等安全性 认定激光级别制造者须测定光束品质 据以认定其产品之危险等级 b 提供适切标示及指引制造者须根据光束状况和级别 提供适切资料 包括在适当的位置 如孔径处 附着适当标志 并提供操作与维修之安全指引及重要规格数据 备妥基本安全设施 激光产品应有坚固的护罩 protectivehousing 安全连锁 safetyinterlock 钥匙开关 keyswitch 发射指示器 emissionindicator 光束弱化器 attenuator 手动重开机装置 manualreset 等 激光安全管理人员 使用激光的场所须有激光安全管理人员 LSO LaserSafetyOfficer 负责安全事务 大型机构宜立激光安全委员会或激光安全小组 有了训练精良的成员 再持续维护激光的安全使用 才能防止意外事件 除了规划相关人员平时的演练之外 激光安全管理人员要执行下列工作 环境准备 激光安全管理人员须估量可能受照射的人与物 备妥适当围罩 enclosure 隔开可能受照射区域与无顾虑区域 及护目镜等防护装备 移开镜面反射物及易燃物 包括体内气体 张贴警示标志 b 设施检查激光安全管理人员须检查各安全设施 电路 包括接地 冷却水路 排烟抽气及空气过滤系统 确定其功能正常 c 协助操作人员保护其它人员 如患者 激光安全管理人员须配合医疗工作人员 做好防范患者因意外移动而受伤之措施 如佩戴护目镜 以多层湿纱布护目或护肤等 一般人平常要养成的安全习惯与措施 远离光束a 养成敬畏激光束的习惯 任何情况下 均不可正对激光束及其出处 包括镜面反射处 观看 b 降低光束功率以可达成效果的最低功率操作 以减少危险性 c 降低其它部位的曝照量 除了进行医疗的部位之外 人体其它部位可能遇到的激光光曝照量 exposure 均须低于容许曝照上限 MPE maximumpermissibleexposure 镇静应变d 地震 火警 停电 停水时 镇静地关掉激光电源 e 维持通风系统抽气及通风设备须保持正常操作 排出室外空气应先予过滤 f 机器充分冷却后 关水 关电 g 激光的激活钥匙由激光安全管理人员妥为保管 h 激光功率计应定期校正 以防读数过低而误采较危险的更高功率 i 防护装备之性能应定期测试 并汰换其不合格者 例如检查护目镜阻光功能是否有变 质地是否老化 是否有穿孔或裂缝 j 激光束的品质 应定期测试 并进行必要的调整及维修 k 注意期刊上关于激光安全的新信息 例如自由电子激光 X射线激光及 射线激光可能实用化 而有新的安全顾虑和规范