激光具有亮度高、單色性好、相干性好、方向性強(qiáng)等特點。是科研人員經(jīng)常用到的科研設(shè)備,同時也在我們的生活中扮演著重要的角色,如圖1中的激光筆。然而,不當(dāng)?shù)氖褂脮θ梭w的眼睛和皮膚造成嚴(yán)重?fù)p害,還有可能引發(fā)爆炸、火災(zāi)等嚴(yán)重事故。如何正確使用激光器,是關(guān)系到人身安全的重大事情。
圖1 生活中常用到的激光筆
激光在使用過程中最容易對人造成傷害的器官是眼睛,包括角膜、視網(wǎng)膜和晶狀體的損傷,激光對人眼睛的傷害主要來自于對光的吸收,在可見光及近紅外區(qū)域(400 nm——1400 nm),由于屈光介質(zhì)對該波段激光的透射率高,屈光介質(zhì)會將激光聚焦到視網(wǎng)膜上,外界的光經(jīng)過瞳孔經(jīng)晶狀體會聚至視網(wǎng)膜,瞳孔直徑是可變的,有光照時瞳孔直徑為2.5-4 mm,而聚焦在視網(wǎng)膜上的像點的直徑大概在10-20 μm,因此外界的光進(jìn)入視網(wǎng)膜其光通量密度會提高100000倍以上,而在黑暗環(huán)境中,瞳孔直徑在7 -8mm左右,進(jìn)入的光通量更高,對視網(wǎng)膜的傷害更大。
波長范圍在315 nm——400 nm的激光主要被晶狀體吸收,造成的損傷包括光化學(xué)損傷和光熱損傷,導(dǎo)致的后果包括造成白內(nèi)障。波長范圍在100 nm——315 nm的激光和波長在1.4 μm——100 μm的激光主要對眼睛的角膜造成損傷。其中紅外部分光幾乎全部被角膜吸收,當(dāng)光的強(qiáng)度足夠高和照射時間足夠長時激光會對角膜造成熱損傷,紫外的部分會導(dǎo)致角膜炎。
除了眼睛外,激光使用過程中也容易對皮膚造成傷害,首先是激光對皮膚的曝射會引起皮膚的灼燒,主要原因是皮膚組織的熱傳導(dǎo)能力差,熱量不能快速的發(fā)散,導(dǎo)致局部的溫度過高,進(jìn)而使得組織蛋白改性。皮膚受到的傷害程度與激光的波長、照射時間、激光強(qiáng)度有關(guān)。對紫外波段的光(290 nm——320 nm)有可能會引起皮膚癌。
根據(jù)激光的危險程度,激光又可分為四類。如下表所示
生活中我們常見到的激光是一類激光和二類激光,對一類激光,其功率在微瓦量級,在不拆開其內(nèi)部裝置的情況下不會對人的皮膚或眼睛產(chǎn)生傷害,如激光打印機(jī)(如圖2(a)所示)、CD播放器等。第二類激光在我們生活中較為常見,如激光筆如圖2(b)所示)、瞄準(zhǔn)裝置、距離測量設(shè)備等。對于這類激光,我們應(yīng)該避免長時間注視激光光源,也不要將激光對著其他人的眼睛照射。此外,現(xiàn)在網(wǎng)上售賣的激光筆其功率有些過高,對功率大于5 mW的激光設(shè)備,我們在使用中要格外注意。此外盡量不要為孩子買帶有激光的玩具,如果非要買,也應(yīng)該盡量確保功率在0.4 mV以下。一旦家長發(fā)現(xiàn)激光傷眼的情況應(yīng)及時去醫(yī)院就診。
圖2 (a)激光打印機(jī)(一類激光器),(b)激光筆(二類激光器),(c)半導(dǎo)體激光器(三類激光器),(d)激光切割機(jī)(四類激光器)。
在實驗室中,我們接觸到最多的是三類激光器,對這類激光器的操作不當(dāng),極其容易傷害到我們的眼睛。在有三類激光的實驗室,我們應(yīng)該注意以下事項:
1、不要將激光對準(zhǔn)人的眼睛,或用眼睛直視激光。
2、未經(jīng)培訓(xùn)不允許對激光器進(jìn)行操作。
3、激光器不使用的情況下盡量關(guān)閉或者用擋板將激光擋住。
4、調(diào)光路的過程中應(yīng)將激光的功率盡可能的減小,此外在調(diào)節(jié)紅外激光或者
紫外激光時應(yīng)該使用激光顯示卡,激光顯示卡如圖3 (b)所示
圖3(a)激光護(hù)目鏡和(b)激光顯示卡
5、光路的高度在設(shè)計時要盡量避免與站著或者坐著時人眼的高度一致,激光器應(yīng)該固定牢固,光路中的所有光學(xué)元件也應(yīng)該固定牢固,確保激光只沿著預(yù)定的路徑傳播。
6、調(diào)光路的過程中盡量不要戴金屬的首飾,如手表、耳環(huán)、手鐲等,這些物質(zhì)的反射會使激光隨機(jī)的反射出光路,傷害自己或?qū)嶒炇业钠渌说难劬Α?/p>
7、在光學(xué)實驗室使用紅外或紫外激光或者高功率的脈沖激光時應(yīng)佩戴護(hù)目鏡,如圖3(a)所示,選擇護(hù)目鏡時要注意其工作波長范圍及其他一些必要的參數(shù)。
對第四類激光,除了三類激光的這些要求外,由于其功率太大,激光光束的輻射足以造成嚴(yán)重的皮膚或火災(zāi)威脅,在激光光束、人、易燃物表面必須有保護(hù)措施。
隨著社會的發(fā)展,激光在我們的生活中扮演著越來越重要的角色,從生活中的激光筆、打印機(jī),到醫(yī)療中的激光打眼,工業(yè)中的激光加工。因此我們應(yīng)該多了解一些激光,避免激光對我們可能造成的危害。
參考文獻(xiàn)
[1]https://baike.baidu.com/item/激光/130230
[2]https://www.ualberta.ca/https:/cloudfront.ualberta.ca/-/media/ualberta/vice-president-finance/environment-health-saftey/documents/laser-safety-manual-nov-2017.pdf
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