激光安全知識(shí) -激光之電磁輻射危險(xiǎn)性
上傳時(shí)間：2014-05-23
激光之電磁輻射危險(xiǎn)性
以氦氖激光(Helium-neon laser)為例，放電及碰撞使其中的游離電子、氦原子與氖原子獲得能量，因而都成為電磁輻射的來(lái)源，其中一部份是可以放大的激光輻射，輸出后成為激光；其余則稱為附加輻射(Collateral radiation)。
1、激光的危險(xiǎn)性
激光光的高強(qiáng)度，使它與生體組織產(chǎn)生極劇烈的光化學(xué)(Photochemical)、光熱(Photothermal)、光動(dòng)力(Photodynamic)、光剝離(Photodisruption)、光波電磁場(chǎng)等交互作用，而造成嚴(yán)重的傷害。周圍的器材，尤其是可燃、可爆物，也會(huì)因而引起災(zāi)害。高度同調(diào)性造成的干涉，使相長(zhǎng)干涉(Constructive interference) 處的光更強(qiáng)，因此會(huì)導(dǎo)致更高的危害。
a、對(duì)于眼睛的危險(xiǎn)性
人眼的角膜(Cornea)與結(jié)膜(Conjunctiva)沒有受到如一般皮膚角質(zhì)層的保護(hù)，最容易受到光束及其他環(huán)境因素的侵襲。激光光的強(qiáng)度很高，以致眼瞼的反射動(dòng)作產(chǎn)生保護(hù)作用之前，就造成傷害了。
眼睛所受的傷害與波長(zhǎng)有關(guān)：可見光(Visible light)與紅外線(Infrared)中的IR-A影響視網(wǎng)膜；紫外線(Ultraviolet)中的UV-B、UV-C及紅外線的IR- B、IR-C影響角膜)；可見光和短波紅外線(Near infrared；IR-A)會(huì)穿過(guò)清澈的眼中物質(zhì)，而被視網(wǎng)膜吸收，所以若光束太強(qiáng)，就會(huì)傷害視網(wǎng)膜。激光光的高準(zhǔn)直性(Collimation)，使光線能會(huì)聚于一個(gè)很小的點(diǎn)，在視網(wǎng)膜上約為10至20μm (比頭發(fā)還細(xì))。因此，400nm到1400nm之間的激光，對(duì)視網(wǎng)膜具有特別高的危險(xiǎn)性，這個(gè)波段稱為視網(wǎng)膜危險(xiǎn)區(qū)(Retinal hazard region)。
由于熱流和震波(Shock wave)的影響，環(huán)繞成像區(qū)的組織也可能受損，而對(duì)視覺功能造成更嚴(yán)重的后果。因?yàn)橐暰W(wǎng)膜神經(jīng)組織的修復(fù)能力甚低，這種傷害一般而言都是永久性的。
視網(wǎng)膜危險(xiǎn)區(qū)之外的電磁波，包括紫外線和長(zhǎng)波紅外線(Far infrared)，則可能使眼睛的前方部分受傷。有些波段會(huì)傷害水晶體(Lens)，295nm至320nm以及1μm至2μm的輻射尤其嚴(yán)重。波段相當(dāng)廣的紫外線，以及波長(zhǎng)大于1400nm的紅外線，可能傷害角膜。只傷及角膜表皮時(shí)，一兩天內(nèi)就能修復(fù)，而使視力完全恢復(fù)。如果角膜的較深層部位發(fā)生顯著傷害，會(huì)造成角膜瘢痕(Corneal scar)，而導(dǎo)致永久失明。
紅外線的組織穿透深度(Penetration depth)方面，1,440 nm(如某些半導(dǎo)體激光)、1,540 nm(如鉺-玻璃激光)、2,100 nm(如鈥-雅克激光)均大于10,600 nm(二氧化碳激光)，所以前三者造成永久性傷害的危險(xiǎn)性比較高[1]。308 nm的氯化氙(XeCl)激光束，會(huì)使水晶體立即產(chǎn)生白內(nèi)障(Cataract)，所以還具有額外的危險(xiǎn)性。氬離子(Argon)、氪離子(Krypton)、KTP倍頻(Double frequency)、銅蒸汽(Copper vapor)、金蒸汽(Gold vapor)、氦氖(Heliun-Neon)、釹-雅克(Nd:YAG)等激光，對(duì)于視網(wǎng)膜都具有潛在危險(xiǎn)性。鉺-雅克(Er:YAG)、鉺-氟化釔鋰(Er:YLF)、鈥-雅克(Ho:YAG)、氟化氫(HF)、二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)等激光，則對(duì)角膜有危險(xiǎn)性
b、對(duì)于皮膚的危險(xiǎn)性
皮膚受傷害的原因，可能是光化學(xué)反應(yīng)(主要在紫外線波段)，或熱效應(yīng) (主要在紅外線區(qū))。例如紅斑(曬斑) (Erythema)是表皮受傷所致，有時(shí)真皮也有某種程度的傷害，而這些傷害源于光化學(xué)引起的反應(yīng)。如果了解其危險(xiǎn)性，針對(duì)準(zhǔn)分子(Excimer)的紫外線激光所需的保護(hù)皮膚措施，就容易規(guī)劃及執(zhí)行。可見光與紅外線激光束的照射，可能造成一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)灼傷。能引起嚴(yán)重?zé)嶙苽妮椪斩?，也可能引燃紡織品，燒毀塑料制?傷害的嚴(yán)重程度，決定于照射時(shí)間的長(zhǎng)度，以及激光光的透入深度。一般說(shuō)來(lái)，若照射時(shí)間持續(xù)1秒鐘或更久，疼痛反應(yīng)會(huì)引起閃避動(dòng)作，使受照部位離開光束，因而曝照時(shí)間會(huì)只有1秒鐘或更短。如果照射時(shí)間很短，10.6μm的高功率激光束不會(huì)造成深部組織的灼傷，因?yàn)檫@個(gè)波長(zhǎng)的穿透深度很淺(約為20μm)，事實(shí)上不會(huì)透過(guò)正常表皮角質(zhì)層的厚度。二氧化碳激光對(duì)于表皮的傷害，是由于從角質(zhì)層至更深處的熱傳導(dǎo)。但是，受到1064nm釹―雅克短脈波照射時(shí)，因?yàn)樗艽┻^(guò)數(shù)mm而進(jìn)入組織內(nèi)，所以剛超過(guò)灼傷閾值的曝照量，就足以造成深而嚴(yán)重的灼傷。鈥- 激光(2.1μm)、KTP倍頻激光(二倍頻的釹―雅克，532nm)或氬激光(488 及514.5nm)造成的灼傷深度，介于二氧化碳與釹―雅克之間聚焦后的手術(shù)激光光點(diǎn)，或光纖尖端密集的輻照度，是用來(lái)將組織汽化或剝離的，所以對(duì)于焦點(diǎn)附近的皮膚極具危險(xiǎn)性。反射后的激光束可能引燃衣物，造成皮膚的傷害和悲劇性的后果。使皮膚受傷的實(shí)際閾值，通常是數(shù)個(gè)J/cm2之譜，而這個(gè)程度的曝照量，不至于發(fā)生在手術(shù)激光的焦點(diǎn)外。
2、附加輻射(Collateral radiation)的危險(xiǎn)性
激光的激發(fā)裝置所產(chǎn)生未經(jīng)放大的電磁輻射，會(huì)由激光裝置的激光光出口(孔徑)(Aperture)或機(jī)殼的縫隙逸出。由于其中可能有游離輻射，如紫外線或X 射線，所以可能引起傷害，尤其是長(zhǎng)期曝照之后的危險(xiǎn)性更高。注意機(jī)殼的緊密程度，避免長(zhǎng)期靠近可能有附加輻射之處，可以大幅減少發(fā)生這類危險(xiǎn)的機(jī)會(huì)。
