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激光带有电辐射危险性

以氦氖激光(Helium-neon laser)为例,放电及碰撞使其中的游离电子、氦原子与氖原子获得能量,因而都成为电磁辐射的来源,其中一部份是可以放大的激光辐射,输出后成为激光;其余则称为附加辐射(Collateral radiation)。
1、激光的危险性
激光光的高强度,使它与生体组织产生极剧烈的光化学(Photochemical)、光热(Photothermal)、光动力(Photodynamic)、光剥离(Photodisruption)、光波电磁场等交互作用,而造成严重的伤害。周围的器材,尤其是可燃、可爆物,也会因而引起灾害。高度同调性造成的干涉,使相长干涉(Constructive   interference) 处的光更强,因此会导致更高的危害。
a、对于眼睛的危险性
人眼的角膜(Cornea)与结膜(Conjunctiva)没有受到如一般皮肤角质层的保护,最容易受到光束及其他环境因素的侵袭。激光光的强度很高,以致眼睑的反射动作产生保护作用之前,就造成伤害了。
眼睛所受的伤害与波长有关:可见光(Visible light)与红外线(Infrared)中的IR-A影响视网膜;紫外线(Ultraviolet)中的UV-B、UV-C及红外线的IR- B、IR-C影响角膜);可见光和短波红外线(Near infrared;IR-A)会穿过清澈的眼中物质,而被视网膜吸收,所以若光束太强,就会伤害视网膜。激光光的高准直性(Collimation),使光线能会聚于一个很小的点,在视网膜上约为10至20μm (比头发还细)。因此,400nm到1400nm之间的激光,对视网膜具有特别高的危险性,这个波段称为视网膜危险区(Retinal hazard region)。
由于热流和震波(Shock wave)的影响,环绕成像区的组织也可能受损,而对视觉功能造成更严重的后果。因为视网膜神经组织的修复能力甚低,这种伤害一般而言都是永久性的。
视网膜危险区之外的电磁波,包括紫外线和长波红外线(Far infrared),则可能使眼睛的前方部分受伤。有些波段会伤害水晶体(Lens),295nm至320nm以及1μm至2μm的辐射尤其严重。波段相当广的紫外线,以及波长大于1400nm的红外线,可能伤害角膜。只伤及角膜表皮时,一两天内就能修复,而使视力完全恢复。如果角膜的较深层部位发生显著伤害,会造成角膜瘢痕(Corneal scar),而导致永久失明。
红外线的组织穿透深度(Penetration depth)方面,1,440 nm(如某些半导体激光)、1,540 nm(如铒-玻璃激光)、2,100 nm(如钬-雅克激光)均大于10,600 nm(二氧化碳激光),所以前三者造成永久性伤害的危险性比较高[1]。308 nm的氯化氙(XeCl)激光束,会使水晶体立即产生白内障(Cataract),所以还具有额外的危险性。氩离子(Argon)、氪离子(Krypton)、KTP倍频(Double frequency)、铜蒸汽(Copper vapor)、金蒸汽(Gold vapor)、氦氖(Heliun-Neon)、钕-雅克(Nd:YAG)等激光,对于视网膜都具有潜在危险性。铒-雅克(Er:YAG)、铒-氟化钇锂(Er:YLF)、钬-雅克(Ho:YAG)、氟化氢(HF)、二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)等激光,则对角膜有危险性
b、对于皮肤的危险性
皮肤受伤害的原因,可能是光化学反应(主要在紫外线波段),或热效应 (主要在红外线区)。例如红斑(晒斑) (Erythema)是表皮受伤所致,有时真皮也有某种程度的伤害,而这些伤害源于光化学引起的反应。如果了解其危险性,针对准分子(Excimer)的紫外线激光所需的保护皮肤措施,就容易规划及执行。可见光与红外线激光束的照射,可能造成一级、二级和三级灼伤。能引起严重热灼伤的辐照度,也可能引燃纺织品,烧毁塑料制品 伤害的严重程度,决定于照射时间的长度,以及激光光的透入深度。一般说来,若照射时间持续1秒钟或更久,疼痛反应会引起闪避动作,使受照部位离开光束,因而曝照时间会只有1秒钟或更短。如果照射时间很短,10.6μm的高功率激光束不会造成深部组织的灼伤,因为这个波长的穿透深度很浅(约为20μm),事实上不会透过正常表皮角质层的厚度。二氧化碳激光对于表皮的伤害,是由于从角质层至更深处的热传导。但是,受到1064nm钕―雅克短脉波照射时,因为它能穿过数mm而进入组织内,所以刚超过灼伤阈值的曝照量,就足以造成深而严重的灼伤。钬- 激光(2.1μm)、KTP倍频激光(二倍频的钕―雅克,532nm)或氩激光(488 及514.5nm)造成的灼伤深度,介于二氧化碳与钕―雅克之间聚焦后的手术激光光点,或光纤尖端密集的辐照度,是用来将组织汽化或剥离的,所以对于焦点附近的皮肤极具危险性。反射后的激光束可能引燃衣物,造成皮肤的伤害和悲剧性的后果。使皮肤受伤的实际阈值,通常是数个J/cm2之谱,而这个程度的曝照量,不至于发生在手术激光的焦点外。
2、附加辐射(Collateral radiation)的危险性
激光的激发装置所产生未经放大的电磁辐射,会由激光装置的激光光出口(孔径)(Aperture)或机壳的缝隙逸出。由于其中可能有游离辐射,如紫外线或X 射线,所以可能引起伤害,尤其是长期曝照之后的危险性更高。注意机壳的紧密程度,避免长期靠近可能有附加辐射之处,可以大幅减少发生这类危险的机会。
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