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一块鸡肉告诉你激光伤害有多大,我们应防范于未然

发布时间:2023-02-13 浏览量:2211

一块鸡肉告诉你激光伤害有多大,我们应防范于未然

导语

众所周知,激光辐射对人体有多种危害,那么不同波长,不同功率,不同光束特性的激光会对人体产生什么样的危害呢?激光安全等级的限值是怎么确定出来的呢?


激光辐射对人体组织的危害机理包括热危害、热声瞬变和光化学危害和非线性效应。激光的危害是一个复杂的过程,通常是一种或者几种危害的共同作用。危害的部位和程度取决于激光辐射的参数,其中最重要的是波长、脉宽、聚焦尺寸、辐照剂量、辐射时间。激光对人体的危害汇总如下:


热危害

光化学

非线性效应

波长

所有波长

选择吸收特定波长

所有波长

照射时间

照射时间越长,危害越大照射时间是毫秒至数秒时,为热效应

照射时间越长,危害越大照射时间超过10s时,为光化学效应

照射时间越长,危害越大;照射时间是纳秒和亚纳秒时,主要是热声瞬变效应和非线性效应

光斑大小

眼睛:聚焦尺寸越小,危害越大皮肤:面积越大,危害越大

眼睛:聚焦尺寸越小,危害越大 皮肤:面积越大,危害越大

眼睛:聚焦尺寸越小,危害越大 皮肤:面积越大,危害越大

辐射剂量

辐射剂量越强,危害程度越高

辐射剂量越强,危害程度越高

辐射剂量越强,危害程度越高

危害机理

人体组织吸收激光辐射能量,增加分子的振动而产生热量。过多的热量导致蛋白质变性,继而引起组织损伤

特定人体组织吸收低剂量的激光能量而产生特殊化学反应

高峰值功率短脉冲能在瞬间使温度上升,致使组织细胞由液态变为汽态。因为相变极快,可使得组织爆裂,细胞崩解,由此产生的压力瞬变在照射中心的外周产生环状的爆破带

危害特点

长脉冲或连续激光加热照射区域并导致热危害面积以照射区域为中心逐渐扩大;短脉冲高峰值功率激光导致细胞崩解,组织爆裂的损伤

中等剂量的紫外或短波长激光长时间或高频率照射会引起光化学反应

破坏程度严重,不仅照射区域受损,而且会影响周围组织

典型危害照片

视网膜灼伤


白内障


角膜灼伤


其中,过量激光照射的病理效应和常见疾病汇总如下表:


CIE 光谱范围

危害

眼睛

皮肤

紫外辐射C (180 nm ~ 280 nm)

光化学危害

热危害

光致角膜炎

红斑(阳光灼伤)

加速皮肤老化

色素沉着

紫外辐射B(280 nm ~ 315nm)

紫外辐射A (315 nm ~  400 nm)

光化学白内障

色素加深

光敏感作用

皮肤灼伤

可见光 (400 nm ~ 780 nm)

光化学和热效应所致的视网膜损伤

红外辐射A (780 nm ~ 1400 nm)

白内障,视网膜灼伤

皮肤灼伤

红外辐射B (1.4 μm ~ 3.0 μm)

白内障,水分蒸发,角膜灼伤

红外辐射C (3.0 μm ~ 1 mm)

仅为角膜灼伤


01、激光对眼睛的危害及限值


人的眼睛是复杂的光学器件,不同的组织对不同波长的激光吸收特性不同,危害的程度与辐射功率大小,瞳孔大小,观看距离等都有关系。由于眼睛能将可见光和近红外光透射并汇聚在视网膜上,危害程度会显著增大。接下来,我们就通过一张表来了解决定激光对眼睛危害的关键参数。


眼睛特点

机理

光谱选择性吸收或透射

短波长(180nm~400nm : 角膜,晶状体可见光和近红外光(400nm~1400nm: 视网膜;红外辐射B1.4 μm ~ 3.0 μm: 角膜,晶状体,玻璃体;红外辐射C3.0 μm ~ 1  mm): 角膜,玻璃体


光束汇聚

眼睛可将进入瞳孔(直径7mm)的可见光及近红外光束汇聚在视网膜上直径为10-20μm的点,光束能量会放大约200000倍。


瞳孔大小

青年人的瞳孔可以达到7mm,瞳孔随年龄增大而减少,标准采用7mm光圈来作为视网膜危害评估;非视网膜部分的危害评估采用不同的光圈

观察距离

对于发散光束,危害随着激光光束束腰与眼睛的距离的减少而增加。由于眼睛调节能力限制,不能汇聚小于100mm的物体。

眼睛运动

眼睛的自主的运动将增大视网膜上的成像的大小,从理论上可以降低视网膜热危害的风险。



根据以上眼睛的特性,结合眼睛组织对激光的耐受程度,国际电工委员会(IEC)确定了不同等级激光器的可接受辐射限值(AEL)。


02、激光对皮肤的危害


皮肤是人体最大面积的组织,因此也是最容易遭受激光辐射的组织。而最容易被激光照射的部分是手部,头部以及胳膊。一般来说皮肤比眼睛能耐受更大激光能量的照射。激光对于人体皮肤的危害也是有光化学危害和热危害两种。不同波长的光束可能穿透表皮层和真皮层,造成立即的危害或慢性危害:


立即危害:可见光和红外光谱范围的激光照射皮肤会引起包括轻度红斑到严重水疱等生物效应。表面吸收较强的组织受到极短脉冲、高峰值功率激光照射后,普遍会出现灰白色炭化化,而不出现红斑。


慢性危害:重复或慢性激光照射,比如在光谱的紫外线区域的光学辐射会导致长期的激光危害效应,比如加速皮肤老化和皮肤癌。


通过以上介绍我们了解了一下激光对于人体组织的危害机理,以及确定激光安全等级所应用的辐射限值由哪些参数来决定。了解这些内容,对于我们全面的了解激光安全,明确激光产品安全要求有着重要意义。


德国莱茵TÜV是大中华区首个具备激光产品及系统安全认证与评估能力的第三方机构,已成功为汽车、电子等工业加工与制造领域的企业进行了激光安全的培训与认证,并积极推动企业内部建立激光安全负责人制度,完善人员培训和作业规范。同时我们也是各大激光展的现场安全审核机构,确保参会人员的人身安全。


当激光被科学评估并被系统管控后,我们的企业和人员才能在保证安全的前提下,持续健康地发展。

激光辐射对人体组织的危害机理包括热危害、热声瞬变和光化学危害和非线性效应。激光的危害是一个复杂的过程,通常是一种或者几种危害的共同作用。危害的部位和程度取决于激光辐射的参数,其中最重要的是波长、脉宽、聚焦尺寸、辐照剂量、辐射时间。激光对人体的危害汇总如下:


热危害

光化学

非线性效应

波长

所有波长

选择吸收特定波长

所有波长

照射时间

照射时间越长,危害越大照射时间是毫秒至数秒时,为热效应

照射时间越长,危害越大照射时间超过10s时,为光化学效应

照射时间越长,危害越大;照射时间是纳秒和亚纳秒时,主要是热声瞬变效应和非线性效应

光斑大小

眼睛:聚焦尺寸越小,危害越大皮肤:面积越大,危害越大

眼睛:聚焦尺寸越小,危害越大 皮肤:面积越大,危害越大

眼睛:聚焦尺寸越小,危害越大 皮肤:面积越大,危害越大

辐射剂量

辐射剂量越强,危害程度越高

辐射剂量越强,危害程度越高

辐射剂量越强,危害程度越高

危害机理

人体组织吸收激光辐射能量,增加分子的振动而产生热量。过多的热量导致蛋白质变性,继而引起组织损伤

特定人体组织吸收低剂量的激光能量而产生特殊化学反应

高峰值功率短脉冲能在瞬间使温度上升,致使组织细胞由液态变为汽态。因为相变极快,可使得组织爆裂,细胞崩解,由此产生的压力瞬变在照射中心的外周产生环状的爆破带

危害特点

长脉冲或连续激光加热照射区域并导致热危害面积以照射区域为中心逐渐扩大;短脉冲高峰值功率激光导致细胞崩解,组织爆裂的损伤

中等剂量的紫外或短波长激光长时间或高频率照射会引起光化学反应

破坏程度严重,不仅照射区域受损,而且会影响周围组织

典型危害照片


视网膜灼伤


白内障


角膜灼伤


其中,过量激光照射的病理效应和常见疾病汇总如下表:


CIE 光谱范围

危害

眼睛

皮肤

紫外辐射C (180 nm ~ 280 nm)

光化学危害

热危害

光致角膜炎

红斑(阳光灼伤)

加速皮肤老化

色素沉着

紫外辐射B(280 nm ~ 315nm)

紫外辐射A (315 nm ~  400 nm)

光化学白内障

色素加深

光敏感作用

皮肤灼伤

可见光 (400 nm ~ 780 nm)

光化学和热效应所致的视网膜损伤

红外辐射A (780 nm ~ 1400 nm)

白内障,视网膜灼伤

皮肤灼伤

红外辐射B (1.4 μm ~ 3.0 μm)

白内障,水分蒸发,角膜灼伤

红外辐射C (3.0 μm ~ 1 mm)

仅为角膜灼伤


01、激光对眼睛的危害及限值


人的眼睛是复杂的光学器件,不同的组织对不同波长的激光吸收特性不同,危害的程度与辐射功率大小,瞳孔大小,观看距离等都有关系。由于眼睛能将可见光和近红外光透射并汇聚在视网膜上,危害程度会显著增大。接下来,我们就通过一张表来了解决定激光对眼睛危害的关键参数。


眼睛特点

机理

光谱选择性吸收或透射

短波长(180nm~400nm : 角膜,晶状体可见光和近红外光(400nm~1400nm: 视网膜;红外辐射B1.4 μm ~ 3.0 μm: 角膜,晶状体,玻璃体;红外辐射C3.0 μm ~ 1  mm): 角膜,玻璃体


光束汇聚

眼睛可将进入瞳孔(直径7mm)的可见光及近红外光束汇聚在视网膜上直径为10-20μm的点,光束能量会放大约200000倍。


瞳孔大小

青年人的瞳孔可以达到7mm,瞳孔随年龄增大而减少,标准采用7mm光圈来作为视网膜危害评估;非视网膜部分的危害评估采用不同的光圈

观察距离

对于发散光束,危害随着激光光束束腰与眼睛的距离的减少而增加。由于眼睛调节能力限制,不能汇聚小于100mm的物体。

眼睛运动

眼睛的自主的运动将增大视网膜上的成像的大小,从理论上可以降低视网膜热危害的风险。



根据以上眼睛的特性,结合眼睛组织对激光的耐受程度,国际电工委员会(IEC)确定了不同等级激光器的可接受辐射限值(AEL)。


02、激光对皮肤的危害


皮肤是人体最大面积的组织,因此也是最容易遭受激光辐射的组织。而最容易被激光照射的部分是手部,头部以及胳膊。一般来说皮肤比眼睛能耐受更大激光能量的照射。激光对于人体皮肤的危害也是有光化学危害和热危害两种。不同波长的光束可能穿透表皮层和真皮层,造成立即的危害或慢性危害:

立即危害:可见光和红外光谱范围的激光照射皮肤会引起包括轻度红斑到严重水疱等生物效应。表面吸收较强的组织受到极短脉冲、高峰值功率激光照射后,普遍会出现灰白色炭化化,而不出现红斑。

慢性危害:重复或慢性激光照射,比如在光谱的紫外线区域的光学辐射会导致长期的激光危害效应,比如加速皮肤老化和皮肤癌。

通过以上介绍我们了解了一下激光对于人体组织的危害机理,以及确定激光安全等级所应用的辐射限值由哪些参数来决定。了解这些内容,对于我们全面的了解激光安全,明确激光产品安全要求有着重要意义。

德国莱茵TÜV是大中华区首个具备激光产品及系统安全认证与评估能力的第三方机构,已成功为汽车、电子等工业加工与制造领域的企业进行了激光安全的培训与认证,并积极推动企业内部建立激光安全负责人制度,完善人员培训和作业规范。同时我们也是各大激光展的现场安全审核机构,确保参会人员的人身安全。

当激光被科学评估并被系统管控后,我们的企业和人员才能在保证安全的前提下,持续健康地发展。

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