激光的安全与防护

激光的安全与防护

1 前言

激光是指通过受激发射放大的光，它具有单色性好，相干性好，方向性好以及能量密度高的特性。产生激光的介质主要有四种类型，固体（晶体、玻璃等）、气体（原子气体、离子气体、分子气体）、液体（有机或无机液体）和半导体。这些激光介质发射出的激光覆盖了电磁波的大部分范围，可以从远紫外（100nm）波段到远红外（10mm）波段。激光束通过与材料无接触相互作用，使材料加热、熔化或气化，从而实现切割、焊接、表面处理等加工过程。

为了防止各种伤害事故发生，必须做好激光设备的安全防护措施，具体包括以下几个方面：

1.1激光设备的安全防护。

1.2对人身的保护。

1.3其他防护措施。

1.4激光安全国家标准

a) 激光产品的辐射安全：GB7247.1-2001

b) 激光防护设备的安全标准：GB18151-2000

c) 激光安全标志标准：GB18217-2000

d) 激光作业场的安全标准：GB10435-1989

e) 军用激光安全标准共45项

2 激光产品的分类

根据激光对人体的危险

度分类，可分为一到四级。

2.1 Class1

2.1.1 功率

低输出激光（功率小于

0.4mW）。

2.1.2 生物危害性特点

该设备不产生任何生物

性危害。不论何种条件下对眼

图2-1 激光打印机

睛和皮肤，都不会超过最大允

许暴露值（The maximum permissible exposure，简称MPE值），甚至通过光学系统聚焦后也不会超过MPE值。基本不会对眼睛产生危害，可以保证设计上的安全，不必特别管理。安全级别1级的激光设备，低输出激光，一般功率小于0.4mW。

2.1.3 典型应用

如激光教鞭，CD 播放机，小型激光打印机、CD-ROM 设备，地质勘探设备和实验室分析仪器等。

2.1.4 安全规范要求

任何可能观看的光束都是被屏蔽的，且在激光暴露时激光系统是互锁的。大型激光打印机如DECLPS-40是由10毫瓦（3B类）氦氖激光驱动的，尽管实际的激光器是3B类，但打印机是互锁的，以避免和暴露的激光束发生任何接触。

2.2 Class2

2.2.1 功率

低输出的可视激光（功率0.4mW-1mW）。

2.2.2 生物危害性特点

人闭合眼睛的反应时间为0.25 秒，用这段时间算出的曝光量不可以超过MPE值。通常1mW以下的激光，会导致晕眩无法思考，用闭合眼睛来保护，一般即可消除症状。不要直接在光束内观察，也不要用小于1mW的激光直接照射别人的眼睛，避免用远望设备观察Class2的激光。

2.2.3 典型应用

如课堂演示，激光教鞭，瞄准设备、激光棒及条码扫描器等。

2.2.4 安全规范要求

不会灼伤皮肤，不会

引起火灾。由于眼睛反射

可以防止一些眼部损害，

所以这类激光器不被视

为危险的光学设备。例如

当眼遇到明亮的光线时，

会自动眨眼，或者转动头

部以避开这些强光线。这

就是所谓的反射行为或

图2-2 条形码扫描仪

反射时间。在这段时间内

这类激光产品不会对眼睛造成伤害，在这类激光设备上应放置黄色警告标签。

2.3 Class3A

2.3.1 功率

为可见光的连续激光，输出为1～5mW 的激光束，光束的能量密度不要超过25W/m 。

2.3.2 生物危害性特点

避免用远望设备观察3A激光，这样可能增大危险，同Class2一样，不要直接在光束内观察，也不要用Class3A的激光直接照射别人的眼睛。不会灼伤皮肤。但在某种条件下，这类激光可以对眼睛造成致盲以及其他损伤。

2.3.3典型应用

3A 的典型应用和Class2级有很多相同之处，如激光教鞭，激光扫描仪激光棒及直线校准仪器等。

2.3.4 安全规范要求

这类激光产品应该有：

(1)激光发射指示灯，表明激光器是

否在工作；

(2)应该使用电源钥匙开关，阻止他

人擅自使用；

(3)应该贴有一个黄色警告的标签。

图2-3 直线校准仪器

2.4 Class 3B

2.4.1 功率

为5～500mW 的连续激光。

2.4.2 生物危害性特点

Class3B激光在最小照射距离为13cm，最大照射时间十秒以下为安全。直接在光束内观察有危险，尤其不能用Class3B 的激光直接照射别人的眼睛。在功率达到数百微瓦，可能够烧焦皮肤。比如250mw激光器照射一张红纸，不到 2 秒钟就点燃了。这类激光产品明确定义为对眼睛有危害，尤其是在功率比较高时，将造成眼睛损伤。

2.4.3 典型应用

如光谱测定、用于物理治疗的激光治疗仪和娱乐灯光表演等。

2.4.4 安全规范要求

这类激光产品必须具备：

(1)钥匙开关，阻止他人擅自使用；

(2)激光发射指示灯，表明激光器是否在工作；

(3)启动电源后有 3 至 5 秒延迟时间使操作者离开光束路径； (4)装有急停开关，随时关断激光光束； (5)在激光器上必须贴有红色的危险标签。 2.5 Class 4 2.5.1功率

为高输出连续激光大于500mW 。 2.5.2 生物危害性特点

高过第三级，有火灾的危险，扩散反射也有危险，尤其值得注意。孩童请避免直接观看此类激光。这类激光产品一定能够造成眼睛损伤。就像灼烧皮肤和点燃衣物一样，激光能够引燃其他材料。一个1000 W 二氧化碳激光器可以在一块钢板上打孔，因此如果使用不当，会对人体产生很大的损害。

2.5.3典型应用

如外科手术，研究，切割，激光刻章机和激光雕刻机等。第4类激光器如2000W 二氧化碳激光器可以切割厚钢板。

2.5.4安全规范要求

这类激光系统必须具备：

(1) 钥匙开关，阻止他人擅自使用；

(2) 保险装置，防止工作时系统的保护盖被打开； (3) 激光发射指示灯，表明激光器是否在工作； (4) 装有急停开关，随时关断激光光束；

(5) 在激光器上贴好红色危险标签，这类激光反射光束和主光束一样都很危险。

3 激光辐射的危害

激光辐射(Laser radiation)：由激光产品的受控受激发射而产生的波长为180nm-1mm 的所有电磁辐射。

图2-4 激光治疗仪图

图2-5 激光切割机