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激光小百科

激光安全标准与激光分类解读

在技术飞速发展的当代,激光的应用领域已大幅拓宽,其在激光切割、焊接、标记及堆积等方面的应用,彻底革新了众多行业。然而,这一拓展同时也揭示了一个显著的问题——在工程师和技术工人中,对激光安全意识及培训的重视程度严重不足,导致许多一线人员在缺乏对激光潜在危害理解的情况下,暴露于激光辐射之下。本文旨在强调激光安全培训的重要性、激光暴露的生物学效应,以及为保护那些与激光技术打交道的人员提供全面的防护措施。

激光安全培训的必要性

对于激光焊接及类似应用的操作安全和效率而言,激光安全培训至关重要。激光操作过程中产生的高强度光、热量及潜在有害气体,对操作人员健康构成风险。安全培训使工程师和工人学会正确使用个人防护装备(PPE),如防护眼镜和面罩,并采取策略避免直接或间接激光暴露,确保有效保护他们的眼睛和皮肤。

了解激光的危害

激光的生物学效应

激光可对皮肤造成严重伤害,需要皮肤保护。然而,主要担忧在于眼睛损伤。激光暴露可能导致热效应、声效应和光化学效应:

热效应:产热和吸热可导致皮肤和眼睛烧伤。

声效应:机械冲击波可能导致局部蒸发和组织损伤。

光化学效应:某些波长可能触发化学反应,潜在导致白内障、角膜或视网膜烧伤,以及增加皮肤癌的风险。

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激光辐射及其对人体眼睛的生物学效应覆盖了从紫外线到远红外线的广泛波长范围,不同波长的激光对眼睛的损害效应各不相同。以下是根据激光波长范围划分的眼睛病理效应总结:

180-315纳米(UV-B,UV-C):光角膜炎,类似于皮肤的晒伤,但发生在眼睛的角膜上。

315-400纳米(UV-A):光化学性白内障(眼镜晶状体混浊)。

400-780纳米(可见光):光化学损伤导致的视网膜烧伤,当视网膜因暴露于光线而受伤时发生。

780-1400纳米(近红外线):白内障、视网膜烧伤。

1.4-3.0微米(红外线):房水混浊(房水中的蛋白质)、白内障、角膜烧伤。房水混浊是指眼睛房水中出现蛋白质。白内障是指眼睛晶状体的混浊,角膜烧伤是对眼睛前表面即角膜的损伤。

3.0微米-1毫米:角膜烧伤。

激光安全标准概述

激光安全标准是旨在减少激光曝光风险的综合性指导原则。这些标准由国际和国家监管机构制定和更新,包括国际电工委员会(IEC)和美国国家标准学会(ANSI)。在激光安全领域,两个主要的标准包括:

IEC 60825-1: 一项国际认可的激光产品安全标准,提供了分类、要求和用户指南的标准。

ANSI Z136.1: 美国的一个关键标准,概述了雇主、激光操作者和安全官员的激光安全管理的所有方面。


此外,中国也制定了自己的激光安全标准,以确保激光产品的安全使用和管理,这些包括:

    GB7247.1-2001(《激光产品安全 第1部分:设备分类、要求及用户指南》): 该标准规定了激光产品的安全分类、要求和用户指南,于2002年5月1日实施,适用于工业、商业、娱乐、研究、教育和医疗等各个领域的激光产品使用。然而,该标准后来被GB 7247.1-2012所取代。(ChineseStandard) (Code of China) (OpenSTD).

    GB18151-2000(《激光防护罩》): 关注激光加工机工作区域的激光防护屏幕的规格和要求。这些防护措施包括长期和临时解决方案,如激光幕帘和墙,以确保操作期间的安全。该标准于2000年7月2日发布,并于2001年1月2日实施,后被GB/T 18151-2008替代。它适用于防护屏的各个组成部分,包括视觉透明屏幕和窗口,旨在评估和标准化这些屏幕的防护性能。 (Code of China) (OpenSTD) (Antpedia).

    GB18217-2000(《激光安全标志》): 建立了旨在保护个人免受激光辐射伤害的标志的基本形状、符号、颜色、尺寸、说明文本和使用方法的指南。它适用于激光产品和生产、使用和维护激光产品的地方。该标准自2001年6月1日起实施,但已被GB 2894-2008《安全标志和使用指南》于2009年10月1日取代。(Code of China) (OpenSTD) (Antpedia).

这些国家标准与国际标准一起,为确保激光技术的安全使用提供了全面的框架。通过遵循这些标准,可以有效地管理激光设备的潜在风险,保障操作人员和周围人员的安全。


激光分类:评估风险

根据激光的功率输出和对人类眼睛及皮肤的潜在危险,激光被分为几个类别。这个分类系统帮助用户理解风险等级和必要的安全预防措施。主要类别包括:

1级(Class 1)

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1级激光在正常情况下被认为对所有人都是安全的,即直接观看或通过常见的放大工具(如望远镜或显微镜)观看不会造成伤害。安全标准通过规定光斑大小和安全观察距离来进行验证。但需注意,如果通过非常强大的放大镜观看一类激光,可能仍然存在危险,因为这些放大镜能聚集比平时更多的激光光线。有时候,CD或DVD播放器等产品被标为一类是因为它们内置了更强的激光,但在正常使用中,有害光线无法逸出。


1M级(Class 1M)

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1M级别激光在正常使用下通常是安全的,不会对眼睛造成伤害,这意味着可以在不需要特殊防护的情况下使用。但如果使用诸如显微镜或望远镜这类工具观看激光,情况就不同了。这些工具可以聚焦激光束,使其强度超过安全标准。一类M激光的光束要么非常宽泛,要么迅速扩散。通常情况下,这些激光直接进入眼睛的光线不会超过安全水平。但如果使用放大光学设备,它们可以将更多光线聚焦到眼睛中,可能造成风险。因此,虽然一类M激光的直接光是安全的,但配合特定的光学设备使用可能变得危险,类似于更高风险的三类B激光。


2级激光(Class 2)

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2级激光因其工作方式而被认为是安全的,即如果有人不小心看向激光,他们自然的闪烁反射或从强光中移开视线会保护他们。这种保护机制适用于长达0.25秒的曝光。这些激光仅处于可见光谱范围内,波长介于400到700纳米之间。如果它们连续发光,功率限制为1毫瓦(mW)。如果发光时间少于0.25秒或光线不聚焦,它们可以更强。但是,故意避免眨眼或移开视线可能会导致眼睛受损。一些激光指针和距离测量设备使用二类激光。


2M级激光(Class 2M)

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2M级激光因为自然的眨眼反射,帮助避免长时间观看强光,通常被认为对眼睛是安全的。这种激光发出的光要么非常宽泛,要么迅速扩散,根据二类标准,限制了通过瞳孔进入眼睛的激光光量,保持在安全水平之内。然而,这种安全性仅在不使用任何光学设备如放大镜或望远镜观看激光时适用。如果使用这些仪器,它们可以聚焦激光光,可能增加对眼睛的风险。


3R级激光(Class 3R)

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3R激光需要小心处理,虽然相对安全,但直接看向光束可能存在风险。这种类型的激光可以发出超过完全安全考虑的光量,受伤的可能性被认为是低的。对于可见光谱范围内的激光,3R激光的最大功率输出限制为5毫瓦(mW)。对于其他波长的激光和脉冲激光,在特定条件下可能允许更高的输出。安全使用三类R激光的关键是避免直接观看光束,并遵循任何提供的安全指导。


3B级激光(Class 3B)

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如果3B级激光直接射入眼睛,可能会造成危害,但若激光光线反射于如纸张这样的粗糙表面上,则不会有害。对于在一定范围内(从315纳米至远红外区)工作的连续波激光,其允许的最大功率为半瓦(0.5W)。对于在可见光范围(400至700纳米)内脉冲开关的激光,其每脉冲不应超过30毫焦(mJ)。不同类型的激光和极短脉冲的激光有不同的规则。使用3B级激光时,通常需要佩戴防护眼镜来保护眼睛安全。这些激光还必须装有钥匙开关和安全锁,以防止意外使用。尽管3B级激光被用于CD和DVD刻录机等设备中,但这些设备被视为1级,因为激光被包含在内部,无法逸出。


4级激光(Class 4)

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4级激光是最强大和最危险的类型,它们比3B级激光更强,无论是直接、反射还是散射的光束暴露,都可能造成严重伤害,如烧伤皮肤或导致永久性眼损伤。这些激光甚至可能在击中易燃物时引发火灾。鉴于这些风险,4级激光需要严格的安全措施,包括钥匙开关和安全锁。它们通常被用于工业、科学研究、军事和医疗场合。对于医疗激光,了解安全距离和区域,避免眼部危害至关重要。需要采取额外的预防措施,以管理和控制光束,防止意外发生。

亮点光电激光光源标识案例——光纤激光器

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警示和安全标志的使用:

在激光设备的外部和控制面板上设置警示标志,明确指示潜在的危险。

激光产品的安全标签:

所有激光设备都必须有安全标签,上面显示警告、辐射分类以及辐射发射的位置。

标签应放置在不接触激光辐射的情况下,能够轻松看到的地方。