激光对人眼的危害和防护

激光对人眼的危害和防护 8《激光杂志;~t999年第20卷第2期LASERJOURNAL(Vo1.213,No2.1999) 择激光防护镜. 关键词:激光防护镜,光密度,激光防护?0?_____-'_?… Theharmoflasertoeyesall Feng$1~uyingZtJang 和防护 黄维建 6l0o64) 列出了激光防护镜的.介绍了如何选 (SouthwestInstitute0fTechnicalPhysics,Chengdu610064) Abslract:TheharmnfLasertoeyesandtheimportance0flaserprotectbnttlesetforthThestaxa dardsnfLaserprotec t[onand[aserprotectivegogglesttlegiven.Howtochoosethelaserprotectivegegg[~isalsoex plained Keywords:laserprotectivegolggles,opticaldensity,Laserpmtect[on 1激光对人眼的危害作用 由于激光是一种光,所以人体对光最敏感 的器官是眼睛.因此激光对人的损害,最需要 防护的是眼睛. 它是由不同 眼球是很精细的光能接受器, 屈光介质和光感受器组成的极灵敏的光学系 统.它能将一定波长的光辐射传输到眼底,使 其在视网膜上成像.眼屈光介质有很强的聚焦 作用,将入射光束高度汇聚成很小的光斑,从而 使视网膜单位面积内接受的光能,比入射到角 膜的光能提高lo5倍.视网膜光感受器是极灵 敏的光敏组织,在蓝,绿光谱内只要8,lO个光 子就可以产生视觉,其能量相当于1.4×10. 焦耳/厘米.因此,眼球是激光最敏感的器官, 很容易受到激光的伤害. 人眼对不同的波长的光辐射具有不同的透 过率与吸收特性(图1) 在0.3微米到2.5微米波段光辐射范围 内,小于O.3微米和大于2.5微米的光辐射均 不能透过角膜,而被其吸收.晶体的透过率因 年龄而异.一般来说,从0.4,1.4微米波段, 晶体透过率较高,约80%以上,其两侧的波段 很少能透过晶体.玻璃体也可透过0.4,1.4 微米的光辐射. 孚 姗 斟 柑 图1人眼的透射率和视网膜吸收率与入射激光 渡长的函数.上边曲线用于视网膜辐照度的计算;下 边曲线用于视网膜吸收剂量的计算. 目前,常用的激光振荡波长从0.2微米的 紫外线开始,包括可见光,近红外线,中红外线 直到远红外线.由于人眼的各部分对不同波长 光辐射的透射与吸收不同(1)对眼的损伤部 位与损伤程度也不同.一般来说,紫外线与远 红外线在一定剂量范围内主要损伤角膜,可见 光与近红外线波段的激光主要损伤视网膜,超 过一定剂量范围各波段激光可同时损伤角膜, 晶体与视网膜,并可造成其他屈光介质的损伤. 器荤j』修改稿 害波蝻锆舱,落一人墼貅对光=墨鬣一 \\a,,靴 《激光杂志}1999年第20卷第2期LASERJOURNAL(Vo[.20,2.1999)9 表1人眼屈光介质的透射辜与视网膜的吸收率 披长视同膜吸届有效吸檄光类型 {盘米)收辜(%)透射享(%)收辜(%) …-- 1.怖12425.4 红宝石激光…..-06956嘶.7 氩靛光……048珈54加吕056 倍凝改溉光…"0.弭蠲65 总之,激光对眼球前部组织的损伤主要是 该部分组织对紫外线与红外线激光辐射比较敏 而激光对视网膜的损伤则主 感,造成白内障. 要是由于可见激光(如红宝石,氩离子,氪离子, 氦氖,氦镉与倍频钕激光等)与红外线激光(如 钕激光等)均能透过眼屈光介质到达视网膜,其 透射率在42--88%,视网膜与脉络膜有效吸收 率在5.4,65%之间(表1).其中倍频钕激光 发射0.53微米波长,十分接近血红蛋白的吸收 峰.因此,倍频钕激光容易被视网膜与脉络膜 吸收.另外,造成眼底损伤的能量也很低,只要 很少的能量就可以产生较严重的损害,将视网 膜局部破坏,成为永久性伤害. 2激光的安全防护标准和具体 2.1激光安全的国家标准 由于激光的广泛应用,有许多人都可能受 到激光的辐照损害.为了减少和预防这种损 伤,我国在激光安全方面已经制定了几个标 准J,现列举如下: 1GB7247—87《激光产品的辐射安全,设 备分类,要求和用户指南》.国家标准局1987 年2月9日发布,1987年lO月1日实施. 2.GB一10320—88(激光设备和实施的电 气安全》.国家技术监督局1988年12月30日 发布,1990年1月1日实施. 3.GB10435—89(作业场所激光辐射卫生 标准》.卫生部1989年2月24日发布,1989 年加月1日实施. 4.国家行业标准JB/T5524—91《实验室 激光安全规则》.机械电子工业部1991年7月 16日发布,1992年7月1日实施.. 美国在激光安全防护方面也制定了典型激 光保护标准I4(表2)和人眼的安全标准(表3). 襄2典型激光的保护标准 激光类型光渡型式渡长曝光时间眼视野内光束的保护标准 单脉冲红宝石激光单脉冲694.3rim1毫微秒,18微秒5×10焦耳?厘米/脉冲 单脉冲钕玻璃激光单脉冲106Ohm1毫微秒,100微秒5×10一焦耳?厘米I2/脉冲 连续渡氩激光连续渡488nm514.5rim0.25秒25毫瓦?厘米 连续渡氲激光连续渡488nm514.5rim4,8小时1微瓦?厘米 连续渡氨一氖激光连续渡632.8rim0.25秒4,8小时2.5毫瓦?厘米I2 每激光单脉冲1540nm1毫微秒,1微秒1焦耳?厘米../脉冲 连续钕钇铝石榴石激光连续渡1064nm100秒,8埘0.5毫瓦?厘米I2 连续二氧化碳激光连续渡10.6rimlO秒,8小时0.1瓦?厘米一0 Q开关脉冲正常脉冲连续渡渡长范围能量单位 6943A焦耳僵米6943.A焦耳/厘米240呻,75o0A瓦很米2 美国工业卫生会议1×10一1×10一1×10 国际激光安全会议1×10一B1X10一1×10一 美国陆,海军1×1071×10—61×lO一6 英国1×10—71×10一1×10—5 1O《激光杂志~t999年第20卷第2期LASERJOURNAL(Vot.20,No2.1999) 2.2激光安全防护的具体措施 1.记住激光安全的基本原则是绝对不直 视激光束,尤其是原光束.也不看反射镜反射 的激光束. 2.为了减少人眼瞳孔充分扩张,实验室的 灯光要明亮.同时实验室人员和接触激光源的 人员一定要戴激光防护镜. 3.不要对近目标或实验室墙壁发射激光. 4.对激光设备使用人员进行教育,不要对 人员发射激光,不要对镜面反射物发射激光. 3激光防护镜的标准,类型和选择 3.1激光防护镜的标准 中华人民共和国国家军用标准J:GJI3— 1762—93规定了激光防护眼镜生理卫生防护 要求,并给出了不同光密度防护镜允许的最大 激光辐照量.(见表4) 表4不同光密度防护镜允许的最太激光辐照量 光巨脉冲激光J/mz长脉冲激光J/mz连续l激光l0swn2 密二倍额红宝石 度基额YAG红宝石,,4GArHe—NeYAG002 ,G l5.0×lO5.0xlO一25. 0×10一I50×10一I5.0636.35.01.0×10 25.0x10一l5. 0×lO一5.05.05.0xlOI6. 3×lO6.3×lOt5.0×lOI1. 0×105 35.05.05.0×l005.0×l0i5.0×lo26.3xlo26.3×lo250×l02L0×lo6 45.0x1005.0×lOI5.0×to25. 0×l5.0×lo36. 3×to36. 3×to35. 0×1031.0×l 55.0×lo25. 0×1025.0×to35. 0xto350×lO6. 3×to46. 3×to45. 0×to41.0×to8 65.0×to35. 0×l0,5.0×L05.0×L05. 0×1056. 3×to56. 3x1055. 0×to5l_0×109 75.0×to45. 0×to45. 0x105.0xl055. 0x10663×lO6. 3×l05.0×to610×10to 85.0×lo55. 0×to550x1065.0×1065. 0x163x106.3xlO75.0×l 32激光防护镜的分类 据目前的国,内外资料,文献[6]一(7]报 道,目前常用的激光防护镜从原理划分主要有: 反射型,吸收型,反射一吸收型,衍射型,光电 型,变色型等. 又据文献报道J,目前的激光防护镜镜片的 材料有玻璃和塑料,而这两种材料各有其优缺 点.目前国外部队装备(如美国),激光工作人员 使用得最多的还是聚碳塑料制作的.而防护镜 的表面已由原来的平面型开始向曲面型发展. 3.3防护镜的选择 3.3.1激光波长 激光设备在使用中,往往使用二种以上波 长的激光器,所以防护镜应能对几种渡长进行 滤除,或选择单一波长的多种防护镜. 3.3.2滤除系数N由下式给定J: — 塑N(dB) /4?D?E珊K… 式中:Eoj为发射总能量(j);MPEDr~为直接视 看时人眼最大允许辐照量(J/cm2);D为加望远 镜后的光束口径(cm);CF为波长修正系数. 3.3.3衰减系数:N,也叫光密度(opticalDen— Sity) j0入射光强t oglo瓣 衰减系数N愈大,防护镜的性能愈好.表 5给出美国陆军建议的不同的激光系统在几个 距离上人眼对于激光的防护要求:表中O.D即 为光密度. 3.3.4可见光透过率: 对于防护镜,要求它的白光透过率要足够 高,以减少眼睛的疲劳现象.现国内一些厂家 已制出高于4o%的激光防护镜.如:成都西南 技术物理研究所已研制出高于60%的各类激 光防护镜【J.(下转第15页) 《激光杂志)1999年第20卷第2期LASERJOL~NAL(Vo1.20,No2.1999)15 (上接第10页) 表5 眼睛保护眼睛保护眼睛保护眼睛保护 r<O.5kin0.5?r<lkmI?r<Skmr~>5km 激光装置 内波束视看光学辅助观内波束视看光学辅助观内波束视看光学辅助观光学辅助硒 看(13)看(13)看(13)内往涞视看看(13) AAIo.D.4.5甑o.D.4.9氟oD.1.8oD38o.Dl2眈QD32眈无oD20阻 AU4.353.75.73.45.42.24.3 GAP4.153.25.22.74.71.43.4 GL4.45.32.74.72.24.20.82.8 GIJAn4.25.74.15.73.75.62.44.4 IrARNARK?5.25.32.74.73.I5.10.72.7 LWI.~5.15.32.24.21.53.5无2.2 AN/PAOI?MulE4.25.62.94.92.44.41.13.I ILSNC—10一D2盘2舟无2 . 3无L.7无0.30PERATI()NAL HoRNET4.15.63.55.53.35.32.24.2 oPTIC4.55.73培5.73.55.52.24.2 PAVEKNIFE?4.45.32.6-4.62.04.00.82_8 PAVESP1KD?4.65.52.94.92.24.2I.03.0 TOW3.65.0I.7371.13.1无L.8 LONGKNIF跑466.14.16.13.85.82.747 ?野外测量期间装置的临时估计值. 参考文献 [I]曲冶华,王朝清编着.激光对人的有害作用及防 治措施 [2]朱平等编.激光医疗实用技术 [3]葛蕙芸.激光与红外,1993,23(6) [4]杜剑云.I~I,I1l激光杂志,1982,4(3) [5]G】B1762—93 [6]蒋鸿旺.光电子技术与信息,1992,3 [7]SHEVo1.2674P192—197 中国激光,1997.24(5) [8]段潜等. [9]朱顺贤.激光与红外,1985,15(4) [10]激光技术,1998.22(2) 作者简介:冯苏英,女,34,师,1982年毕业 于太原机械学院,现在西南技术物理所,从事激 光防护材料的研究.