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激光防护镜标准解读与选择

May,23,2023 << Return list

  随着1960年红宝石激光的诞生,激光技术被广泛地应用于工业加工中。随后,由于在激光坏境中,激光漫反射对于人眼的伤害是长时间积累的,不可见且不可逆的,激光防护技术也因此被更多的人关注。就在激光诞生的上世纪60年代末期,美国研制出了反射型红宝石激光防护眼镜。在随后的80年代中期,美国开始配装了吸收型激光防护眼镜。反观国内,山东大学在70年代初成功研制出了0.694μm的红宝石激光防护眼镜,90年代末期国内出现了第一副针对532nm激光的吸收型激光防护眼镜。

  国际上对于激光防护问题极为重视,国际各类组织包括世界卫生组织(WHO),国际标准化组织(ISO),国际辐射防护协会(IRPA),美国放射卫生局(BRH),美国国家标准学会(ANSI-Z-136.1:1993),欧洲电工标准化委员会等都颁布了激光防护标准,现在国际上比较通用的是欧盟EN207激光防护标准。

  在中国,激光防护镜生理卫生防护要求GJB1762-93是我国最早颁发的激光防护镜标准。本文便是针对该标准里的激光防护镜的几个很重要的专业术语概念以及对一般要求的条款进行详细解读,希望对大家以后选择符合标准的安全的激光防护镜有所帮助。

  GJB1762-93激光防护镜标准适用于激光防护镜及其他眼激光防护的设计,生产,使用及检测。该标准提出了激光防护镜的一般要求:外观要求;卫生要求;标识要求;视野要求;侧向防护要求;环境适应性及防激光二次反射损伤要求,同时提出了详细的基本要求特别是光学性能要求及标准。如下所示:

  · 激光防护镜应符合以下一般要求 ·

  1. 将防护镜片置于黑色背景下,用60W的白炽灯照射目测,除边缘5mm外,表面光滑,无划痕,波纹,气泡,杂质等。

  2. 镜片材料无毒,无气味,无刺激。

  3. 眼镜醒目位置标识,激光形式(连续,脉冲等),防护波长,光密度等。

  例如:532D4 CW(cw为连续激光。D即为OD,后面详细解读)

  1064 D6 PU/GPZ

  4.防护镜应能防护侧面激光损伤。

  5 不能对他人造成反射激光损伤。

  上述标准中第1-2条规定了激光防护产品的最基础属性,即作为眼镜类产品,合格成品应该具有最基本的清晰度/可视度,并且产品除镜片外的部件也应该符合无毒无害的产品标准。

  第3条中的实例,数字为可防护的激光波长,532即波长为532nm的激光;D为OD,即光密度值(最低辐照量),光学上理解便是入射光能量(Ei)与透射光能量(EL)的比值10的对数值,计算公式为:

  D=Log(Ei/EL)

  该数值直接反映了激光防护镜对特定波长激光的衰减程度,光密度越大,防护特性就越好;CW/PU/GPZ则分别表示连续,脉冲和巨脉冲的激光类型。

  第4条中的规定指出,选择激光防护镜要注意眼镜侧面的防护,如一般的近视眼镜和墨镜款式是不符合要求的,并且特别注意眼镜夹片也是不符合规范的。此条规定的产生是由于激光的漫反射效应。只要周围有反射面,除了直射激光光束外,环境内还有很多不同方向的激光束,因此选用的激光防护镜不仅要防护正对眼镜的光束,也要全方位防护来自不同角度的漫反射激光进入眼睛。基于此标准,本文建议大家不要选用单一反射原理的激光防护镜,因为反射原理激光防护镜防护效果对光源有选择性。(有关反射型激光防护镜和其他类型的激光防护镜的防护优劣将在另外的文章中更详细得阐述。)

  第5条标准在于指出除了镜片意外的部件不能是金属制品,许多厂商为了提高眼镜质感和设计感,加入一些金属元素和部件,这类产品都是不符合安全规范的;同时,单一的反射型防护眼镜也会形成对他人的反射伤害。GJB1762-93中还展示了不同光密度防护镜对应不同类型的激光的最大激光辐射量:

  表中所示能量值为在不同等级光密度能够防护的最高能量的激光。比如,光密度为1的防护镜,最大只能防护5.0*10-2J/m2二倍频YAG(532nm)巨脉冲激光;同理,光密度为3的防护镜可以防护能量在6.3*102W/m2以下的10s连续激光。为什么要规定不同的最大辐射量呢?最大辐射量又称最高光照量,即造成人体细胞伤害的最大的光照量。不同细胞面对不同波长的光有不同的最大光照量。按照标准最大辐照量表可以看出,在相同辐照量的情况下,倍频激光532nm的巨脉冲激光最容易造成人眼的伤害。从配置激光防护镜角度讲,在相同功率,同等激光形式(连续或脉冲),532nm激光相比其他激光要配置更高光密度的激光防护镜。比如在配置光密度4的产品,针对如下相应激光的激光防护镜是安全的:小于50J/m2巨脉冲倍频激光;小于50J/m2巨脉冲红宝石激光;小于500J/m2巨脉冲基频激光(1064nm);;小于6300W/m2氩离子连续激光;小于5000W/m2 YAG1064连续激光;小于1千万W/m2的二氧化碳连续激光(由此也可以看出二氧化碳激光相对说来对人眼的伤害较小)。但是可以注意到,表中只列出了倍频、基频、氦氖、氩离子、红宝石、二氧化碳等几种激光的最低光照度,而没有近年工业应用较多的半导体激光、光纤激光,如1070nm,808nm,265nm等,所以在购买相应的激光防护产品的时候,建议咨询专业的技术人员,技术人员会根据不同的激光器和使用情况进行计算,为大家提供最安全且符合标准的激光防护产品。

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