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1、 实验室激光安全手册实验室激光安全手册 第一稿 前言 本手册原稿为 MIT 的激光安全培训教材 Radiation Protection Program of Massachusetts Institute of Technology Laser Safety Program 本实验室的老师和 同学们 金妮娜 李辉 任梦昕 石凡 谭信辉 张学智 对其进行了翻译 并结合平时实验室的经验和其它网上的资料逐步加以完善 希望能对大家的激 光安全意识起到一定的作用 作者声明 此手册不可用于任何商业目的 由此所引发的纠纷 由使用此手 册的个人负责 作者及作者所在单位并不对此承担任何法律责任 另外 欢迎 斧
2、正 吴强 于南开园 email wuqiang 2008 9 21 目录目录 I 介绍 II 激光危害 III 危害防护 IV 责任 A 辐射防护小组 B 部门 C 项目管理人 D DLC 协调人 E 激光使用者 V 激光登记 VI 激光安全培训和工作人员登记 VII 激光分级 VIII 眼睛的保护和可接受的最大的照射量 IX 皮肤暴露的可接受的最大照射量 X 电路危害 XI 通用安全步骤 XII 激光安全防护 A 1 级激光防护 B 2 级激光防护 C 3b 级激光防护 D 4 级激光防护 XIII 实验步骤 XIV 特殊的预防措施 A 激光准直安全 B 高能脉冲激光 C 低能连续气体和半导
3、体激光器 D 二氧化碳激光器 E 氯或氟激光器 XV 激光事故 附录 A 激光事故 附录 G MIT 对于眼睛的激光测试 附录 H 定义 附录 I 激光准直安全 1 介绍介绍 LASER 的全称是受激辐射光放大 激光器是一种在激发之后可以产生高能量 单色 单向电磁波的装置 这种辐射产生的电磁波谱的覆盖范围可以由紫外到可见再到红外 一般 可以用到的激光器的波长可以由 200 纳米到 10 4 微米 激光可以以连续或脉冲的形式发射 出来 激光产生不电离的辐射 可以对人的眼睛和皮肤造成伤害 生物伤害的基本机制多数是 热损伤 在使用紫外激光器时对人体造成的光化学损伤同样值得注意 激光的强度和可能造 成
4、的伤害取决于激光的种类 波长和用途 安全使用激光要求操作者具有良好的安全素养 来发现 估计和控制潜在的危险 这个 培训将综述激光操作规程 可能存在的危险以及为安全使用激光所提供的保护服务 II 激光危害激光危害 使用激光对人可能造成的伤害分以下几类 对人眼的伤害 严重暴露在激光下可能会造成对角膜和视网膜的伤害 伤害的位置和范 围取决于激光的波长和级别 长期接触可能造成白内障或者视网膜损伤 严重暴露在高级别 激光下也会造成同样的结果 佩带合适的激光防护眼镜或者其他工程防护手段可以很容易的 预防激光对眼睛的损伤 对皮肤的伤害 严重的暴露在强的红外波段激光下可能对皮肤造成烧伤 而紫外激光可 能造成烧
5、伤 皮肤癌以及加速皮肤老化 电学危害 在激光使用的过程中遇到最多的电学伤害是电击 高压系统是激光系统中潜 在的致命的危险 化学危害 激光系统中的一些物质 如染料 准分子等 具有毒性 可能对人体造成危 害 同时 激光导致的化学反应可能会产生有害的粒子和气体 火灾危害 染料激光器中的溶剂是非常易燃的 高压脉冲和灯的闪烁可能会造成火星 引发火灾 激光工作过程中激光的直接照射 以及连续红外激光的反射光意外照射 都可能 引燃易燃品 其它潜在的火灾隐患包括电路和四级激光附件中的易燃品 相关的非光束危害 包括低温冷却剂的危害 高能激光的噪声危害以及高能激光的电离 辐射 III 危害防护 危害防护 为了安全使
6、用激光所采取的防护措施由以下几个方面决定 激光的等级 激光的工作环境 激光的操作特性 激光器的使用者 激光工作环境中的人数 激光安全规程最好是根据激光的等级来分类 附录 B 是与不同等级激光相对应的防护 办法 回顾不断发生的事故 我们可以发现眼睛发生的事故 皮肤暴露在激光之下往往都是操 作者在以下情况下使用造成的 调光路过程中眼睛意外的进入光路 光路偏移 没有带防护眼镜 仪器故障 对高压电的不当操作 没有采取保护措施的人员暴露在激光下 对激光系统的操作不够熟悉 对辅助设备的危害缺少防护 仪器使用后没有妥善安置 粗心的放出激光 将易燃品放入光路 IV 责任责任 A 辐射防护小组 辐射防护小组会给
7、项目监理人和 DLC Departmental Laboratory or Center 协调人在保 养激光器过程中提供服务 这些服务有以下内容 1 登记所有 3b 和 4 级激光 以及所有激光操作人员 2 每两年重新登记一次激光器和激光工作人员 3 激光器每年安全检查 4 推荐与激光系统相配套的激光防护眼镜 5 为激光操作人员开设安全讲座 6 每两年重新培训一遍激光操作人员 7 协调眼底检查 请看附录 G MIT 对眼睛检查的政策 8 张贴激光警示标志 B 部门 每一个部门都有责任委派一个人担当类似 DLC 协调员的角色 他将会协调使用激光的 部门与辐射防护小组之间的关系 在 DLC 协调员
8、变更的时候 使用激光的部门也有责任告 知辐射防护小组 C 项目监理人 激光登记表上的每一个监理人 在很多情况下 在 DLC 协调员的帮助下有如下责任 1 登记所有 3b 和 4 级激光 2 制定新激光系统的检修时间表 3 制定年检时间表 4 制定新成员激光安全教育时间表 5 规划两年一次的激光安全再培训 6 根据项目的水平 包括实验和仪器的特殊的安全要求 对激光器的操作和程序进行进 一步的培训 7 发展和张贴包括有安全要点的所有 3b 级和 4 级激光的标准操作程序 8 提供能够安全使用该项目激光器的必要设备和工作环境 9 提供给 DLC 协调员和 RPP Radiation Protecti
9、on Committee 新激光器 激光器当前用 途的重大改变的信息 以及参加项目的新成员的信息 10 执行这个教材要里所描述的和 RPP 里所规定的激光安全要求 特别强调要带激光护目 镜 而且要执行标准的操作程序 特别是在激光准直时更应该注意 D DLC 协调员 DLC 协调员将为项目负责人提供如下帮助 1 确保 RPP 能够得到关于激光器使用者和激光器系统的及时更新的必要信息 2 安排激光器使用者进行重要的的激光安全培训并组织两年一次的激光安全再培训 3 告知 RPP 新激光器的安装设施或已注册的激光器安装设施的重大变动 4 规划每年激光器的安全检修 5 确保激光器的使用者获得必要的眼部检
10、查 6 帮助项目负责人履行他们的职责 E 激光器的使用者 每一个激光器的使用者都有责任做到 1 遵守所有 MIT 激光安全手册的要求 包括进行眼部检查 2 如有需要 要带合适的激光护目镜 3 要依据规定的标准操作程序和可行的安全惯例去执行所有与激光有关的活动 4 参加重要的激光安全培训以及两年一次的再培训 激光器登记激光器登记 所有的 3b 级和 4 级激光器都被 RPP 登记 项目负责人必须完成表格 RP 102 并上交此 表给 RPP ROOM N52 496 参见附录 C 对于所有 3b 级和 4 级激光器 注册将包括含有 必要安全要求的标准操作程序 依据对完成的表格 RP 102 的回
11、复 辐射保护手册将指导激 光器的安全检查 激光器安全检查所用的术语表参见附录 D 激光器安全培训和使用者登记激光器安全培训和使用者登记 所有使用 3b 级和 4 级激光器的人都必须在 RPP 登记并接受激光安全培训 RPP 会定期 进行激光安全研讨会 激光器使用者的登记记录将会被 RPP 以表格 RP 50LAS 参见附录 E 保存 在准许使用激光器的使用者被登记之前 要进行基本的眼睛检查 激光器的分类激光器的分类 美国国家标准化组织 ANSI 已经将设立的激光器危险等级系统发布在 ANSI Z136 1 1993 激光器的安全使用 规定激光器的生产厂家必须按照 1985 年 9 月 19 日
12、 21 CFR Part 1040 发布的等级类型来标定他们的产品 在购买激光器的同时 生产厂商要提供关于 与该激光器匹配的护目镜的相关信息 下表列出了不同的激光等级以及其所造成的危害 等级等级 危害效果危害效果 1 不能产生危险的照射 2 持续暴露在激光束前会损伤眼睛 瞬时暴露 小于 0 25 秒 不会损伤眼睛 必须 是可见光 2a 持续暴露在激光束前会损伤眼睛 可接受的照射时间小于 103秒 不超过 1 级 3a 如果直接看到或者通过光学器件看到光束 就可能对人眼造成伤害 3b 直接或者瞬时暴露在激光束前都将对眼睛或皮肤造成伤害 4 不仅直接或者瞬时暴露在激光束前会损伤眼睛和皮肤 被激光束
13、的杂散光 反射光 照到也会损伤眼睛和皮肤 还有潜在的火灾隐患 眼睛的保护和最大可允许曝光眼睛的保护和最大可允许曝光 激光辐射可引起眼睛的角膜 晶状体 视网膜的损伤 损伤的程度主要依赖于光的波长 和眼睛介质对能量的吸收性质 激光引起的生物损伤是通过在很小的区域积累热能或者光化 学过程所造成的 红外 紫外和可见光的激光辐射都能够损伤到眼睛 1 视网膜的损伤视网膜的损伤 可见和红外可见和红外 A 光谱范围是 光谱范围是 400 760nm 和和 760 1400nm 可见和红外 A 波段穿透角膜在视网膜的很小的区域内 黄斑处 聚焦 这一过程极 大的增强了光能量密度 增加了伤害的可能性 视网膜上局域化
14、的加热并伴随对光的吸 收将会导致视网膜上的损伤 2 晶状体的损伤晶状体的损伤 紫外紫外 A 光谱范围是 光谱范围是 315 400nm 波长在这一波段的光主要被晶状体所吸收 对晶状体造成损伤 不管是光化学损伤 还 是热损伤 都会破环晶状体各组织层之间的精确关系 这将导致散射区域的增加 造 成白内障 在通常情况下 晶状体将随着年龄而老化 暴露于紫外 A 波段将加速这种老 化并可能导致老花眼 晶状体失去调节或者聚焦的能力 3 角膜的损伤角膜的损伤 红外红外 B 和红外和红外 C 光谱范围是 光谱范围是 1 4 到到 100m 眼睛的角膜对红外辐射是不透明的 光束的能量被眼睛表面吸收并对角膜有热损伤
15、 过 度暴露在红外光下会导致眼睛模糊或者造成角膜表面的不规则 紫外紫外 B 和紫外和紫外 C 光谱范围是 光谱范围是 100 315nm 眼睛的角膜对紫外辐射也是不透明的 当有红外辐射时 光束的能量被眼睛表面吸收并 对角膜有损伤 过度的紫外暴露会导致光角膜炎 像电焊弧造成的 昼盲 红眼 流 泪等 在光化学损伤的症状出现之前 会有 6 12 个小时的潜伏期 4 其它对眼睛的伤害类型 4 其它对眼睛的伤害类型 在角膜危险和视网膜危险光谱区之间有两个过渡区 它们分别位于 UV A 和可见波段 IR A 和 IR B 之间的频段上 在这两个频段上 角膜和视网膜都可能会遭到伤害 这种威胁 的一个例子是
16、ND YAG 近红外波段激光器 这个波段的光尽管看不见 但能被人眼聚焦 因 此 虽然光束自身并不能看见 但却能以和可见光同样的方式对视网膜造成伤害 5 最大允许曝射量 MPE 5 最大允许曝射量 MPE 在考虑了视网膜损伤阈值和晶状体对光的聚焦这两个因素的基础上 美国国家标准学 会 ANSI 推荐了最大允许曝射极限 ANSI Z136 1 1993 对于可见光 MPE 的值是在 7mm 的瞳孔直径 这被认为是虹膜的最大张开直径 基础上得出的 至于其他波长 入射激光能 量则对 1mm 直径的圆面积取平均 MPE 的值比目前所知的危险照射水平低 然而 MPE 值强 度的曝射 人眼看去会觉得不舒服 因此 在实际操作中始终保持曝射水平远低于 MPE 值是 一种良好的习惯 6 护目镜 6 护目镜 ANSI Z136 1 1993 要求预备护目镜并且在激光辐射或与激光有关操作会造成威胁的 情况下佩戴护目镜 通过护目镜的使用 它能够减弱激光的强度 同时使足够的背景光 安 全可见的水平 通过 照明透射 眼睛能够得到对激光辐射的保护 理想的护目镜能在对 背景光进行最大的透射的同时 对激光进行最大的削弱
