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激光
 
摘要: 激光是由激光器产生的一种具有高度方向性、单色性和极大亮度与极大能量或功率密度的光束。由于采用的工作物质不同,激光器可分为固体 (如红宝石、铝石榴石)、气体(如二氧化碳、氦氖)、液体(有机染料) 和半导体(砷化镓)四类。

激光是由激光器产生的一种具有高度方向性、单色性和极大亮度与极大能量或功率密度的光束。由于采用的工作物质不同,激光器可分为固体 (如红宝石、铝石榴石)、气体(如二氧化碳、氦氖)、液体(有机染料) 和半导体(砷化镓)四类。发生的激光波长可粗分为: 可见光激光、紫外激光和红外激光三类。激光器的工作方式有连续波和脉冲波两种。脉冲波持续时间多为mS级,也有短到nS级的。连续波输出功率从几mW到几百W,脉冲波峰值功率可高达几百MW。受照面上的激光强度,脉冲波是以能量(流)密度(J/cm2)表示,连续波是以辐照度即功率密度(W/cm2)表示。

激光已在工农业、国防、医学和科研各个领域中应用。常用于材料加工(划线、切割、打孔、焊接)、准直、测距、制导、计量、通信、全息照相以及眼、皮肤及肿瘤等疾患的治疗。

激光对人体主要伤害部位是眼睛,其次是皮肤,一般认为,如辐射强度不使眼睛受害,身体其他部分受害的可能性就很小。

激光对眼损害的部位及程度与其波长、强度、曝光时间、入射角度等因素有关。损害部位从浅层的角膜、结膜至深层的视网膜,损伤从轻微的眩光及光受体漂白(产生短暂残像)至视网膜中心凹受损,严重时可导致失明。光的波长不同,透过人眼介质 (角膜、晶状体、玻璃体) 的透射率也不同。由绿光开始至近红外线近端的波段内,光能的90%以上能透过介质 (图1)。由于介质的屈光聚焦,射到视网膜上的激光强度比投照到角膜表面强度增大105倍。视网膜的色素上皮层中的黑色素能吸收大部分的光能造成视网膜的损害。这种损害是无疼性的,易被忽视。紫外及中远红外激光对人眼的作用与一般的紫外与红外辐射相似,也随波长而异。由于它们不易通过人眼介质,一般认为对视网膜作用较小。紫外辐射的C段(100~280nm)和B段(290~315nm)可引起角膜结膜炎,而受长期、大强度的A段(315~380nm)辐射,可造成白内障或视网膜损伤。即红外辐射A段(700nm~1.4μm)的近可见光一端能损伤视网膜,另一端可使角膜受损。B段(1.4~3μm)可使晶状体及角膜受损,C段(3μm~1mm)主要对角膜作用。


图1 等强度光线对人眼介质透射率(自Wilkening)


近年来,有人指出: 波长等于和短于460nm的蓝光辐射,损伤视网膜的阈值突然降低(图2)。


图2 猴的视网膜损伤阈曲线(自Ham)均照射视网膜同一位置,光斑直径为500μm


紫外辐射导致白内障的阈值是引起角膜损害的阈值的1/10,350.7及356nm紫外激光损害视网膜的阈值也比损害角膜的阈值低一个数量级。因此蓝光及紫外激光对眼内深层组织的损害应予重视。

激光对皮肤的损伤远较眼睛为轻,高强度激光可使皮肤色素消退,引起严重灼伤、甚至损伤皮下组织及其下层脏器。激光对皮肤也能发生光致敏作用。250~320nm的紫外激光对皮肤损伤最强。

激光损伤的机理,一般认为有热效应、压力效应(光压及次生冲击波)、光化学效应及电磁场效应,至于以哪种效应为主,需视波长和激光器工作方式等而定。

对激光的防护除了要注意直射的光束外,还应注意激光的漫反射。应从激光器、环境及人体三个方面采取措施。激光器的光束通路上应设置密封、不透光材料制成的防光罩; 激光工作室内采光照明条件应尽可能高些,墙壁、天花板应采用深暗色调和吸光材料,实验台面、门窗把手、仪表面板等不用明亮反光材料; 工作人员应穿着反射较强的白色工作服,并根据激光光谱选用带边罩的有效护目眼镜; 应对工作人员进行就业前和定期的眼科检查。另外还应注意有些激光器产生的软X射线以及激光与靶物作用时可能产生的有害气体的防护。

我国尚未规定激光的卫生标准,美国政府工业卫生学家会议1979年推荐的激光卫生标准是按波长、接触时间,并按接触的是直射光束还是漫反射光束,分别提出不同的阈限值。


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  • 发布时间: 2012-12-13
  • 更新时间: 2012-12-13

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