激光工艺过程：避免对眼睛的危害

如图11.1所示，泪液有自己的光谱透射率。图11.1还指出射线作用在眼睛上存在两类问题，即对眼球后面的视网膜和对眼球前面的角膜均存在潜在的危害。落在视网膜上的辐射光被眼睛的晶状体聚焦后能量密度放大约10⁵倍，这意味着波长在可见光或接近可见光波段的激光（Ar离子激光，He/Ne激光，Nd-YAG激光，Nd-玻璃激光等）比那些可见光波段以外的激光（CO₂激光，准分子激光）具有更大的危害，不同波长的激光其实际危害在表11.1中被列出。

图11.1 泪液的光谱透射率和视网膜的吸收率

表11.1 激光的生物危害性

①功率不足。

通过实验获得了安全照射限值，它们作为最大允许照射量（MPE标准）被列出，对视网膜、角膜损伤的最大允许照射量参见图11.2和图11.3。当功率密度和时间大于这些安全限值时，可能出现加热、沸腾或更大照射下的沸腾蒸发损伤等危害。加热/沸腾限值是眼睛能忍受的能量限值的依据。例如，光斑直径为3mm的1mW He/Ne激光束其能量密度为[（0.001×4）/（3.14×0.3×0.3）]W/cm²=0.014W/cm²，在视网膜上的能量密度将达到0.014×10⁵W/cm²。在该能量密度下，瞬目反射仅仅允许照射0.25s，这是2类激光器的MPE标准。值得注意的是这种算法假设所有的光都进入眼睛瞳孔，因此实际工作中通常将激光周围的工作区涂成浅色或给出醒目标志，当然，用作全息和照相的实验室不需要这样。(www.xing528.com)

图11.2 视网膜的近似照射限值

图11.3 眼角膜损伤的近似阈值功率密度

激光周围的危险区是辐射强度超过MPE的区域，这些区被认为是理论危险区^[6]。该区域的大小根据光束从来自谐振腔、透镜、光纤的放大或者从工件上漫反射、镜面反射计算得到。例如，一个2kW的CO₂激光束，当发散角为1mrad时，照射量降到0.01W/cm²可作为直接连续地观察光束（对大部分红外辐射光都看不见）的MPE值。当光束扩大到直径为504cm，距离为5020m，大约3英里（1英里=1609.344m）远时，才会是这种情况。这意味着为了避免光束从激光区逸出，必须加装光束阻止器、狭缝遮挡器及封闭光路等预防措施。对500W CO₂激光类似地估算出漫反射的理论危险区为0.4m。因此，当靠近正在工作的激光器时需要戴防护镜。通常规定，“不应直接看激光束”，那样相当于看枪管一样危险。