激光安全

IPG 光子直接面向系统集成商和终端用户提供独特的光纤激光器和放大器产品系列,由于我们的产品面向各种终端用户,因而我们提供有关激光安全的基本信息。这些信息是我们面向现有客户和潜在客户提供的一项服务,如果您需要了解更多激光安全方面的信息,请查看本节末尾部分的相关链接。

概述

激光/放大光源产生的光线在自然界原本不存在,高强度光等激发物质被输入激光腔后,形成激光发射或激光输出。虽然输出的是光,但是激光/放大光与太阳光或灯泡发出的光有很大区别。因此,由于激光/放大光的特殊性,通常在使用过程中存在一定的危险性。激光/放大光源能够产生人眼看得到的高强度单色光,激光/放大光源还具有干涉性,即所有光波的相位彼此相同,具有干涉性的光比同样波长和强度的光要危险的多,准直光束或从出光孔射出后发散较少的光束即使在距离出光孔较远的地方也存在危险。

危害

通常一提起激光的危害,人们最为关心的问题是眼睛,但是我们下面要讲的不仅仅是激光产品对人眼的危害,还有其它危害。IPG的半导体激光器产品产生的波长范围为980 nm,掺镱激光器和放大器产生的波长范围为1060 nm,拉曼激光器和放大器产生的波长范围为1400nm,掺铒激光器和放大器约为1550 nm,掺铥激光器和放大器产生的波长范围为2000nm。另外, IPG 也提供980nm以下光源。

人眼的危害

人眼暴露在激光下会受到伤害,激光对用户眼睛的伤害取决于激光的波长和输出功率大小:

  • 可见光(400 ~700nm)和近红外(700 ~1400nm)光束能够透过瞳孔聚焦于视网膜,从而对视网膜、视神经和眼睛的中心部分造成不可逆转的损害。通常,波长范围在400~ 700nm之间的光(紫色光和红色光)不会给人眼造成伤害,不幸的是,波长接近1400nm的光也能能够穿透眼睛,给视网膜和视神经带来很大威胁
  • 非近红外波长的不可见光会给眼睛的外部造成损伤,紫外线辐射(180 ~400nm)会伤害角膜和晶体,中红外辐射(IR-B,1400 ~ 3000nm)可能穿透眼睛表面造成白内障,远红外光(IR-C, 3000nm ~ 1mm) 可损坏眼睛的外表面或角膜。
  • 用户应该注意各种角度的二次光束,二次光束可能存在于工作表面或附近,它是主光束经过各种表面的镜面反射形成的。虽然二次光束比激光器发射的总能量要小,但其强度也会足以给眼睛造成伤害因此,在激光系统的安装过程中应该注意。

其它危害

  • 激光系统可能会烧伤皮肤,烧伤的严重程度与激光的波长和功率有关。
  • 部分激光系统属于大型系统的一部分,处于激光区域的操作人员和其它人员应该格外小心。
  • 部分激光的强度足以烧毁衣服、纸张,或者引燃溶剂及其它可燃性物质。在使用激光系统时必须注意。
  • 高功率激光器的使用过程中可能存在高温或熔化的金属片,在实际使用过程中应该当心高温碎片的产生。

电气危害

  • 激光产品使用的电压(包括直流和交流)通常较高,因而对于所有电缆和连接处不得产生麻痹思想,应时刻提防电缆、连接器或设备外壳是否存在危险。

激光的等级分类

下面我们简要介绍激光系统的分类。激光系统根据终端用户在工作过程中用到的波长和输出功率进行分类,这种分类也可以看作是对激光系统危险程度的分类。分类标准由发射波长、输出功率和波束特性决定。分类从1级开始,共分成4级。激光系统的分类等级越高,危险程度就越大。激光等级通常使用罗马数字标注在激光系统上,产品上一般贴有分类标签,标签中除了有文字警示外,还包括波长、总输出功率、激光分类等信息。

一级
一级激光属于本身安全型激光,该系列激光在正常使用情况下不会该健康带来危害,产品采用了防止工作人员在工作过程进入激光辐射区域的设计。

二级
二级激光系统指小功率、可见激光,用户凭借眼睛对强光眨眼反射可保护自己,但是如果直视时间过长会带来危险。二级激光需要张贴“警告”标志。

三级
3a级激光系统也需要张贴“警告”标志,有时需要张贴“危险”标志。如果只是短时间看到,则人眼对光的排斥反射会起保护作用。如果采用聚光装置观察则可能会造成伤害,比如在对光学装置进行调整时。3b级激光系统如果直视或看到二次光束时可能会造成伤害。通常,该系列激光经无光表面反射后不会造成伤害。该系列系统上一般贴有“危险”标志,尽管它们对眼睛存在伤害,但是引起火灾或烧伤皮肤的危险较小。建议使用该系列激光时佩戴护眼装置。

四级
四级系统对眼睛和皮肤都存在伤害,直接反射、二次反射和漫反射都会造成伤害。所有四级激光系统都带有“危险”标志。四级激光还能损坏激光区域内或附近的材料,引燃可燃性物质。建议使用该系列激光时佩戴护眼装置。

IPG 光子面向终端用户提供3b级和4级激光器和激光系统。激光用户或潜在用户使用激光系统时应该注意以下事项:

  • 使用前请花些时间阅读并理解用户手册,使自己熟悉操作和维护指示。如果有无法理解的问题,请随时与制造商联系。
  • 进行激光发射前,所有处于激光区域的操作人员必须佩戴适当的激光安全护眼装置,包括没有直接使用激光系统的人员在内。
  • 当电源开启时,禁止直视激光的输出端口。
  • 设置激光器和所有光学部件时应使之离开眼睛所在平面。
  • 禁止在激光处于活动状态时安装或终止激光器或准直器。
  • 在输出端工作时必须始终使激光器处于关闭状态,例如将激光器或准直器安装到固定装置上时。必要的话,可在低输出功率下调整输出,然后再逐渐地增加输出功率。
  • 激光器与被处理材料之间的相互作用也会产生高强度紫外线和可见光辐射,为了防止眼睛被可见光辐射损伤,切记不可随便取下激光器外罩。
  • 工作表面一定要采取适当的通风措施,激光与工作表面之间的相互作用产生的气体、火星和碎片会带来安全隐患。
  • 激光器应该放置于单独的房间内,无关人员不得擅自进入, 张贴警告标志,只有接受过激光安全培训的人员方能进入。
  • 避免在黑暗的环境下使用激光器。
  • 禁止在没有安装光纤的情况下使用激光器。

防护镜
防护镜上标注有光学密度和波长范围,光学密度(OD)是选择防护镜时需要考虑的重要参数。

光学密度(OD)的计算公式如下:

光学密度=-1(光透射率)

通过以上公式可以看出,当OD增加时,保护性将增加10x (激光透射率降低10x)。

IPG Photonics建议终端用户根据实际应用选择相应的防护镜。

IPG Photonics建议激光器用户首先了解当地的相关规定或设施、建筑物对于安装或使用激光器、激光系统的要求。

关于其它的激光安全信息,请参考以下内容:

美国激光学会 (LIA)
电话:407.380.1553, 传真: 407.380.5588
http://www.laserinstitute.org/
免费电话: 1.800.34.LASER

美国国家标准学会(ANSI)
ANSI Z136.1 – 2000,美国激光使用安全国家标准
(通过LIA获得)

国际电工委员会
激光产品安全――第1章:设备分类、要求和用户指南。
(通过LIA获得)

激光安全设备
激光安全设备与购买者指南
http://www.photonics.com/Directory/