高校實(shí)驗(yàn)室使用激光的安全管理

王 軍， 李金玲， 高 萌

(山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，山東省高校農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 泰安 271018)

·實(shí)驗(yàn)室環(huán)境與安全·

高校實(shí)驗(yàn)室使用激光的安全管理

王 軍， 李金玲， 高 萌

(山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，山東省高校農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 泰安 271018)

激光是一種新型光源，具有單色性好、方向性好和亮度高等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、醫(yī)療、科學(xué)研究、軍用武器和通信等各個(gè)領(lǐng)域。但是各種激光設(shè)備在應(yīng)用中也會(huì)產(chǎn)生潛在危害。所以在使用激光設(shè)備時(shí)需要采取一定的安全防護(hù)措施。從高校實(shí)驗(yàn)室激光安全使用與管理出發(fā)，以佛羅里達(dá)大學(xué)實(shí)驗(yàn)室為例，探討了實(shí)驗(yàn)室的激光安全標(biāo)準(zhǔn)，激光的危險(xiǎn)等級(jí)，重點(diǎn)分析評(píng)價(jià)激光使用過(guò)程中可能存在的風(fēng)險(xiǎn)因子及其對(duì)人體造成的潛在傷害和為應(yīng)對(duì)這些風(fēng)險(xiǎn)因子所采取的各種措施。最后從安全意識(shí)的培養(yǎng)、良好實(shí)驗(yàn)習(xí)慣的養(yǎng)成和基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)設(shè)施的完善等提出建議，探索高校實(shí)驗(yàn)室激光安全使用的方法途徑，防范激光使用的安全風(fēng)險(xiǎn)。

激光； 高校實(shí)驗(yàn)室； 激光安全； 激光危害； 防范措施

0 引 言

激光是一種新型光源，是20世紀(jì)以來(lái)，繼原子能、計(jì)算機(jī)、半導(dǎo)體之后，人類(lèi)的又一重大發(fā)明，被稱(chēng)為“最快的刀”“最快的尺”“最亮的光”。

激光最初的中文名叫做“鐳射”“萊塞”，是它的英文名稱(chēng)LASER的音譯，是取自英文Light Amplification for Stimulated Emission of Radiation的各個(gè)單詞頭一個(gè)字母組成的縮寫(xiě)詞。意思是“通過(guò)受激輻射光放大”。激光的英文全名已經(jīng)完全表達(dá)了制造激光的主要過(guò)程，激光的原理早在1916年已被著名物理學(xué)家愛(ài)因斯坦發(fā)現(xiàn)。1964年按照我國(guó)著名科學(xué)家錢(qián)學(xué)森建議將“光受激輻射”改為“激光”。

激光的優(yōu)良性能是由激光的特性所決定的。目前，可由電介質(zhì)固體、半導(dǎo)體、氣體、液體等多種激光器產(chǎn)生激光。不同激光器具有不同的特點(diǎn)[1-2]，主要包括：?jiǎn)紊院茫桓吡炼?；方向性好；相干性好；高功率和高能量；高速調(diào)制等。

基于激光的良好性能，它在激光測(cè)距、激光雷達(dá)等民用與軍事上，在激光校準(zhǔn)、精密儀器加工以及在醫(yī)學(xué)及通信領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用[3-7]。

在高校實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，也有較多的使用激光的儀器裝備，如分析實(shí)驗(yàn)室常見(jiàn)的有拉曼光譜儀、流式細(xì)胞儀，機(jī)電實(shí)驗(yàn)室常用激光焊接設(shè)備以及課堂教學(xué)上經(jīng)常使用的激光筆等。

目前，激光實(shí)驗(yàn)室作為高校培養(yǎng)人才和科學(xué)研究的重要基地，不僅在數(shù)量上有所突破，而且在質(zhì)量上也得到了明顯的改善[8-10]。然而，隨著激光實(shí)驗(yàn)室的規(guī)模和數(shù)量的增加，學(xué)生數(shù)量的逐年增加，實(shí)驗(yàn)室的安全問(wèn)題日漸凸顯。近年來(lái)，因激光引起的安全事故時(shí)有發(fā)生，如一小學(xué)生因與激光筆對(duì)視幾秒，導(dǎo)致眼睛被永久性灼燒；2008年在俄羅斯莫斯科郊外的一場(chǎng)舞會(huì)上，原本射向天空的激光誤射落人群，致使30人視網(wǎng)膜受傷永久失明。與之類(lèi)似的案例舉不勝舉，由于忽視安全防護(hù)而導(dǎo)致的激光實(shí)驗(yàn)室安全事故也并不少見(jiàn)[11]。如何構(gòu)建并持續(xù)完善激光實(shí)驗(yàn)室的安全工作體系， 更好地保障師生的安全健康是高校激光實(shí)驗(yàn)室不容忽視的問(wèn)題。

本文以佛羅里達(dá)大學(xué)高校實(shí)驗(yàn)室的激光安全規(guī)范為例，介紹激光安全的標(biāo)準(zhǔn)、激光的安全分類(lèi)、激光的危害及控制、激光的轉(zhuǎn)移及事故狀態(tài)下的應(yīng)急救援等。

1 激光安全標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)規(guī)范

1.1 美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)(ANSI)標(biāo)準(zhǔn)

美國(guó)激光安標(biāo)準(zhǔn)是由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)(American National Standards Institute, ANSI)起草的。這些標(biāo)準(zhǔn)主要包括激光安全使用標(biāo)準(zhǔn)(ANSI Z-136.1)，激光使用者的最大允許暴露值(MPE)，并為每一種激光危害類(lèi)型選擇合適的安全預(yù)防措施提供詳細(xì)信息?，F(xiàn)在這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)也為國(guó)際規(guī)范提供了參考。

1.2 聯(lián)邦激光性能標(biāo)準(zhǔn)

聯(lián)邦激光性能標(biāo)準(zhǔn)在美國(guó)聯(lián)邦法規(guī)第21篇，第1040.10部分[12]，被納入了由食品和藥品管理局發(fā)行的聯(lián)邦政府規(guī)范。這項(xiàng)規(guī)范適用于激光產(chǎn)品的制造商，并且要求制造商通過(guò)將確定的安全功能合并到所有激光產(chǎn)品之中而使危害暴露達(dá)到最小化。

1.3 佛羅里達(dá)州衛(wèi)生部的激光安全規(guī)范

佛羅里達(dá)州也將激光安全規(guī)范納入佛羅里達(dá)州管理?xiàng)l例，這些規(guī)范在佛羅里達(dá)州管理?xiàng)l例(Florida Administrative Code，F(xiàn)AC)第64E-4章的非電離輻射危害的控制部分。佛羅里達(dá)州激光安全項(xiàng)目由佛羅里達(dá)州衛(wèi)生部(Florida Department of Health，F(xiàn)LDOH)管理，佛羅里達(dá)大學(xué)受佛羅里達(dá)州衛(wèi)生部的檢查和評(píng)價(jià)，并有權(quán)暫?；蛘呷∠麊挝粚?duì)激光的使用。

2 激光危險(xiǎn)級(jí)別劃分

激光危險(xiǎn)分類(lèi)的發(fā)展以幫助激光用戶(hù)評(píng)估激光系統(tǒng)的潛在危害。ANSI Z-136.1-2007概述了全世界通用的方法。激光的分類(lèi)取決于光束的功率或能量，所發(fā)射的輻射波長(zhǎng)和曝光時(shí)間。激光分類(lèi)的基礎(chǔ)是激光對(duì)眼睛或皮膚造成生物損傷的潛力和造成火災(zāi)的潛力，無(wú)論是直接接觸到光束還是從漫反射或鏡面反射接觸到光束。把相應(yīng)的標(biāo)簽貼在激光器上以確定激光的類(lèi)型。激光用戶(hù)可以遵循特定類(lèi)的必要的安全防范措施。了解激光的分類(lèi)是討論激光安全的基本前提。

商用激光器和激光系統(tǒng)是在1976年8月后制造的，是按照聯(lián)邦激光產(chǎn)品性能標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類(lèi)的，并且制造商做出了適當(dāng)?shù)臉?biāo)記。然而，每當(dāng)激光或激光系統(tǒng)被修改來(lái)完成一個(gè)給定的任務(wù)時(shí)其分類(lèi)可能就會(huì)被改變。如果一個(gè)激光被修改了或者改變了激光系統(tǒng)的危險(xiǎn)等級(jí)，這時(shí)需要建立一個(gè)新的登記表。

激光器或激光系統(tǒng)的分類(lèi)，應(yīng)根據(jù)為達(dá)到預(yù)期用途可能的最大輸出量。能夠發(fā)射大量波長(zhǎng)的激光或激光系統(tǒng)的分類(lèi)，應(yīng)以最危險(xiǎn)的操作為基礎(chǔ)。評(píng)價(jià)重復(fù)脈沖激光器或風(fēng)險(xiǎn)，需要一定的校正因子的使用[13]。

2.1 Ⅰ類(lèi)激光

I類(lèi)激光在預(yù)定用途時(shí)不會(huì)產(chǎn)生破壞性輻射，因此免除了任何特殊的行政和培訓(xùn)要求。這項(xiàng)豁免只適用于發(fā)出的激光輻射危害，而不是其他潛在的非電子束的危害。避免不必要的I類(lèi)激光的接觸是一個(gè)很好的做法。

2.2 II類(lèi)激光

在制造商沒(méi)有限制指定方式和特別培訓(xùn)或資格時(shí)可以使用II類(lèi)激光。II類(lèi)激光在可見(jiàn)光區(qū)域內(nèi)發(fā)射可訪(fǎng)問(wèn)的激光，長(zhǎng)期接觸能對(duì)眼睛造成傷害。人的眼睛在0.25 s內(nèi)就可以在II類(lèi)激光照射時(shí)眨眼。這種自然的眨眼反射提供了足夠的保護(hù)。II類(lèi)激光功率小于1 mW，被廣泛的應(yīng)用于校準(zhǔn)程序。

2.3 Ⅲa類(lèi)激光

如果只是暫時(shí)用肉眼觀(guān)察，IIIa類(lèi)激光通常不會(huì)對(duì)眼睛造成傷害。但是當(dāng)通過(guò)諸如望遠(yuǎn)鏡，顯微鏡和雙筒望遠(yuǎn)鏡等光學(xué)儀器觀(guān)察時(shí)，會(huì)造成嚴(yán)重的眼部危害。IIIa級(jí)激光是有形的或無(wú)形的，功率水平從1 mW到5 mW。

2.4 Ⅲb類(lèi)激光

當(dāng)直接觀(guān)察光束和鏡面反射時(shí)，IIIb類(lèi)激光會(huì)造成傷害。IIIb類(lèi)激光的功率輸出范圍從5 mW到500 mW的連續(xù)波(CW)激光和少于0.03(J)的脈沖，具有小于0.25 s脈沖激光器。

2.5 IV類(lèi)激光

IV類(lèi)激光對(duì)眼通常是有害的。所有的光束類(lèi)型(直接光束，鏡面反射，和漫反射)都可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的傷害。除了眼睛，IV類(lèi)激光還會(huì)損壞皮膚，也是一種火災(zāi)隱患。IV類(lèi)激光的功率大于500 mW(連續(xù))或大于0.03 J(脈沖)運(yùn)行，并且可以是可見(jiàn)的也可以是不可見(jiàn)的。

3 激光的危害

3.1 激光束產(chǎn)生的直接危害

與激光有關(guān)的最突出的安全問(wèn)題是激光束的曝光對(duì)眼睛造成損傷的可能性。損傷的性質(zhì)和每個(gè)類(lèi)型的損傷可以發(fā)生的閾值水平取決于光束參數(shù)。光束參數(shù)包括波長(zhǎng)、輸出功率、光束發(fā)散角、光束直徑和曝光時(shí)間。對(duì)于脈沖激光，額外的參數(shù)包括脈沖持續(xù)時(shí)間和脈沖重復(fù)頻率。

(1) 對(duì)視網(wǎng)膜的損傷。IIIb類(lèi)激光和IV類(lèi)激光可瞬間造成視網(wǎng)膜的損傷，這種損傷也許是不能修復(fù)的。進(jìn)入眼睛的可見(jiàn)光(400～700 nm)和近紅外光(700～1 400 nm)區(qū)域集中在視網(wǎng)膜上。

(2) 對(duì)角膜的損傷。眼睛周?chē)慕悄ず徒Y(jié)膜組織也可以被激光照射損壞。對(duì)角膜和結(jié)膜組織的損傷通常發(fā)生在大功率水平。因此，這些問(wèn)題只會(huì)成為不穿透到視網(wǎng)膜的那些波長(zhǎng)(如紫外線(xiàn)(<315 nm)和遠(yuǎn)紅外(>1 400 nm))的一個(gè)問(wèn)題。這包括波長(zhǎng)從200 nm到215 nm和紫外線(xiàn)和波長(zhǎng)大于1 400 nm的紅外線(xiàn)。當(dāng)紫外線(xiàn)或遠(yuǎn)紅外線(xiàn)激光進(jìn)入眼睛時(shí)，大部分光被吸收在角膜和晶狀體中。根據(jù)接觸的水平，可能會(huì)導(dǎo)致立即熱燒傷或一段時(shí)間后白內(nèi)障的發(fā)展。

(3) 對(duì)皮膚的損傷。由于皮膚是人體最大的器官，它有著與激光束接觸的最大風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)我們討論對(duì)皮膚的危害時(shí)，幾乎都會(huì)談?wù)摰绞直?、手或頭。在校準(zhǔn)過(guò)程中或者其他需要非常近距離地接觸激光的操作過(guò)程中，這3個(gè)身體部位是最有可能意外接觸到激光光束的。如果光束擁有足夠的能量，接觸到激光會(huì)造成皮膚的熱燒傷，聲病變，和光化學(xué)變化。這些影響幾乎完全獨(dú)立于激光的相干性質(zhì)，但是被高功率密度的激光加重了。此外，光束的波長(zhǎng)決定了將會(huì)被影響的皮膚的層(見(jiàn)表1)。在使用激光的過(guò)程中可能會(huì)對(duì)皮膚造成損傷，工作人員應(yīng)該具備相關(guān)安全常識(shí)的做法，如穿長(zhǎng)袖襯衫和耐火手套、防火材料。

表1 光的基礎(chǔ)生物效應(yīng)

3.2 非光束危害

光束危害是最突出的激光危害，其他危害和光束危害等同或造成更大的傷害甚至有死亡的風(fēng)險(xiǎn)。在適用的情況下這些危害必須在標(biāo)準(zhǔn)操作程序得到解決。

(1) 電氣危害。激光系統(tǒng)的高壓部分運(yùn)行時(shí)的意外觸電是可以致命的。在激光操作過(guò)程中通常不存在電氣危害，但在安裝、維護(hù)或維修過(guò)程中，應(yīng)始終保持良好的服務(wù)。激光用戶(hù)必須確保高電壓電極沒(méi)有被暴露，電容器被正確地放電。一些激光系統(tǒng)包括一個(gè)水冷系統(tǒng)的使用。水和電危害的結(jié)合，會(huì)大大增加嚴(yán)重傷害的風(fēng)險(xiǎn)。在維護(hù)和校準(zhǔn)程序的過(guò)程中，電氣元件往往會(huì)被暴露，這會(huì)造成許多嚴(yán)重和致命的沖擊危險(xiǎn)。

(2) 化學(xué)危害。在某些激光系統(tǒng)中，染料被用作光學(xué)活性介質(zhì)。激光染料通常是有毒的，致癌的或腐蝕性的被溶解在易燃溶劑中的化學(xué)物質(zhì)，這會(huì)造成個(gè)人接觸化學(xué)品、火災(zāi)和危險(xiǎn)的泄漏的可能性。經(jīng)常地，激光操作中最危險(xiǎn)的一個(gè)方面是組成激光染料的化學(xué)物質(zhì)的混合。在激光實(shí)驗(yàn)室中材料安全數(shù)據(jù)表(Material Safety Data Sheet，MSDS)應(yīng)附有任何化學(xué)品的處理。MSDS應(yīng)該提供與毒性，必要的個(gè)人防護(hù)設(shè)備，危險(xiǎn)化學(xué)品的存儲(chǔ)要求有關(guān)的適當(dāng)?shù)男畔ⅰ?/p>

(3) 電離輻射。X射線(xiàn)可能主要來(lái)源：①激光電源的高電壓真空管，如整流器、閘流管、放電激光器。②任何需要超過(guò)15 V的電源可能會(huì)產(chǎn)生足夠的X射線(xiàn)，這會(huì)導(dǎo)致輻射危險(xiǎn)。

(4) 紫外與可見(jiàn)光輻射。激光放射線(xiàn)管和泵燈可能會(huì)產(chǎn)生紫外線(xiàn)和可見(jiàn)光輻射。所產(chǎn)生的水平可能超過(guò)安全限度，從而造成皮膚和眼睛損害。

(5) 火災(zāi)。第4類(lèi)激光代表火災(zāi)危險(xiǎn)。根據(jù)所使用的建筑材料，如果暴露于高光束輻射超過(guò)幾秒鐘，防護(hù)罩和布線(xiàn)都是潛在的易燃物，因此，第4類(lèi)激光要注意火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的防控。

(6) 爆炸。如果在運(yùn)行過(guò)程中停止運(yùn)行，高壓弧燈，燈絲燈，電容器可能會(huì)發(fā)生劇烈的爆炸。這些組件將被圍在一個(gè)可以承受可能產(chǎn)生最大爆炸力的外殼中。如果熱量不能迅速消散，激光靶和光學(xué)元件也會(huì)破碎。因此，當(dāng)脆性材料暴露在高強(qiáng)度激光下時(shí)，必須小心使用以提供足夠的機(jī)械屏蔽。

(7) 壓縮和有毒氣體。激光應(yīng)用中可能會(huì)使用危險(xiǎn)性氣體。(例如，準(zhǔn)分子激光器使用氟和氯化氫)。標(biāo)準(zhǔn)操作程序(Standard Operating Procedures，SOP)應(yīng)包含壓縮氣體安全處理的參考，如氣缸的限制，煤氣柜的使用、額定的氣體類(lèi)型的調(diào)節(jié)閥的使用，安全閥的設(shè)置和適當(dāng)?shù)墓芎凸芗?/p>

(8) 低溫流體。低溫液體在某些激光的冷卻系統(tǒng)中使用，并能產(chǎn)生危險(xiǎn)的情況。由于這些物質(zhì)能夠蒸發(fā)，它們可以替代空氣中的氧氣，從而創(chuàng)造缺氧環(huán)境(窒息危險(xiǎn))，因此必須提供足夠的通風(fēng)。當(dāng)冰收集在不是專(zhuān)門(mén)使用低溫液體的閥門(mén)或連接器，低溫液體是有潛在爆炸性的。如果液態(tài)氧接觸到任何有機(jī)材料，液態(tài)氮中的氧的凝結(jié)會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的爆炸危險(xiǎn)。雖然液體氮的使用量通常很小，但是為了防止皮膚和眼睛的燒傷，必須使用防護(hù)服和面罩。

(9) 激光產(chǎn)生的空氣污染物。當(dāng)某些IIIb類(lèi)和IV類(lèi)激光束與物質(zhì)相互作用時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生空氣污染物。當(dāng)目標(biāo)的輻照度達(dá)到給定的閾值約為10 GW/m2時(shí)，靶材料(包括塑料、復(fù)合材料、金屬和組織)可能會(huì)釋放有毒有害的空氣污染物。需要捕獲或耗盡危險(xiǎn)的煙霧或蒸汽。

(10) 等離子體輻射。高功率的激光束與靶材料之間的相互作用可能會(huì)產(chǎn)生等離子體輻射(核和軌道電子的完全離解)。產(chǎn)生的等離子體可能包含有害的“藍(lán)色光”和可能對(duì)眼睛或皮膚有危險(xiǎn)的紫外線(xiàn)的排放量。當(dāng)目標(biāo)被加熱到非常高的溫度(例如，激光焊接和切割)時(shí)會(huì)發(fā)出一個(gè)強(qiáng)烈的光。這種光通常含有大量的短波長(zhǎng)或藍(lán)色的光，這可能會(huì)導(dǎo)致結(jié)膜炎，視網(wǎng)膜的光化學(xué)損傷或皮膚的紅斑(類(lèi)似曬傷反應(yīng))。

4 控制措施

IIIb類(lèi)和IV類(lèi)激光的控制措施的目的是減少眼睛和皮膚暴露在有害的輻射水平和與激光系統(tǒng)有關(guān)的其他危害下的可能性。

激光控制措施的目的是確保皮膚和眼睛接觸不超過(guò)適用的MPE。MPE定義了在沒(méi)有有害的影響或眼睛和皮膚沒(méi)有不良的生物學(xué)變化時(shí)的最大的安全暴露。MPE取決于波長(zhǎng)和照射時(shí)間。

實(shí)施控制措施的一個(gè)重要考慮是區(qū)分操作、維護(hù)和服務(wù)[14]?？刂拼胧┦腔诩す庀到y(tǒng)的正常運(yùn)行。在進(jìn)行維護(hù)或服務(wù)時(shí)，經(jīng)常需要實(shí)施額外的控制措施。

控制措施分為兩個(gè)方面，工程控制措施與行政和程序控制措施。工程控制措施納入激光系統(tǒng)和激光實(shí)驗(yàn)室。行政和程序控制是指定規(guī)則和工作實(shí)踐以補(bǔ)充工程控制措施的方法或說(shuō)明。在可行的情況下，工程控制通常是首選的方法，以提供安全的激光實(shí)驗(yàn)室。

4.1 工程控制

III 類(lèi)和IV類(lèi)激光的工程控制如下。除非另外通過(guò)激光安全官員的批準(zhǔn)，佛羅里達(dá)大學(xué)的所有III 類(lèi)和IV類(lèi)激光必須具備下列設(shè)計(jì)特點(diǎn)：

(1) 電子束外殼。當(dāng)實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)使用電子束外殼。使用電子束外殼將大大減少對(duì)其他工程或行政控制的需要。

(2) 防護(hù)罩。每一個(gè)激光系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置一個(gè)防護(hù)罩。

(3) 安全聯(lián)鎖。那種移動(dòng)的防護(hù)罩應(yīng)該聯(lián)鎖起來(lái)以防止暴露于大于MPE的激光輻射。在正常操作激光的過(guò)程中聯(lián)鎖裝置將不會(huì)被擊敗或重寫(xiě)。對(duì)于脈沖激光器，聯(lián)鎖裝置的設(shè)計(jì)應(yīng)能防止激光的意外發(fā)射。這將是通過(guò)將存儲(chǔ)的能量?jī)A倒到虛擬負(fù)載的一個(gè)例子。對(duì)于連續(xù)波激光器，聯(lián)鎖裝置應(yīng)關(guān)掉電源或中斷光束(例如，通過(guò)百葉窗)。在正常操作期間允許接近光束的服務(wù)訪(fǎng)問(wèn)面板，要么是聯(lián)鎖的要么需要一個(gè)拆卸專(zhuān)用工具和一個(gè)適當(dāng)?shù)木鏄?biāo)簽。所有的商用激光器都配備這樣的聯(lián)鎖和標(biāo)簽。

IIIb類(lèi)激光器應(yīng)具有遠(yuǎn)程聯(lián)鎖連接器。IV類(lèi)激光器應(yīng)具有遠(yuǎn)程聯(lián)鎖連接器。當(dāng)激活時(shí)遠(yuǎn)程聯(lián)鎖連接器將降低激光束功率到一個(gè)安全的水平。

(4) 訪(fǎng)問(wèn)控制。IIIb類(lèi)激光器應(yīng)該有一個(gè)關(guān)鍵控制主開(kāi)關(guān)。IV級(jí)激光器必須有一個(gè)鍵控主開(kāi)關(guān)。首席研究員對(duì)于主鍵使用的權(quán)威是既定的。在不使用激光時(shí)，所有激光將被禁用。

(5) 激活警報(bào)系統(tǒng)。在激光控制區(qū)，在激活或啟動(dòng)過(guò)程中報(bào)警(例如，一個(gè)聲音)、警示燈(通過(guò)防護(hù)眼鏡可見(jiàn))，或口頭上的“倒計(jì)時(shí)”命令必須使用IIIb類(lèi)和IV類(lèi)激光或激光系統(tǒng)。獨(dú)特的和清晰的識(shí)別聲音來(lái)自輔助設(shè)備(如真空泵或風(fēng)扇)，是唯一與激光輻射的排放有關(guān)的，這聽(tīng)得到的的警告是可以接受的。控制區(qū)外的警示燈必須使用IIIb類(lèi)和IV類(lèi)激光器。

(6) 發(fā)射延遲。對(duì)于IIIb類(lèi)或IV類(lèi)激光的操作，必須在激光輻射發(fā)射之前采取適當(dāng)?shù)男袆?dòng)防止暴露于激光下，以使預(yù)警系統(tǒng)有足夠的時(shí)間被激活。

(7) 光學(xué)觀(guān)察。所有的瀏覽門(mén)戶(hù)網(wǎng)站，顯示屏幕和收集光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)能防止暴露于超過(guò)所有操作和維護(hù)條件適用的MPE的激光束下。

由表2可知，GWR的最高擬合度達(dá)0.656，明顯高于OLS回歸的擬合度結(jié)果，說(shuō)明在同樣的自變量影響因子條件下GWR模型能更好地模擬出結(jié)果來(lái)解釋影響因素對(duì)不同空間布局的房?jī)r(jià)的影響程度差異。從表2中我們得出物業(yè)費(fèi)的回歸系數(shù)顯著為正，到地鐵站距離、主干道距離、公園距離、商業(yè)中心距離、學(xué)校距離、醫(yī)院距離的回歸系數(shù)都為負(fù)，這表明物業(yè)費(fèi)對(duì)房?jī)r(jià)的變化影響是正效應(yīng)，而到地鐵站、主干道、公園、商業(yè)中心、學(xué)校、醫(yī)院的距離對(duì)房?jī)r(jià)的變化影響是負(fù)效應(yīng)。

(8) 窗戶(hù)和門(mén)的控制。所有的窗戶(hù)和門(mén)必須是受一定方式的控制或限制的，以防止激光輻射潛在危險(xiǎn)的發(fā)生。通常情況下，在門(mén)和窗戶(hù)上覆蓋的激光安全窗簾要求有開(kāi)放式配置的IIIb類(lèi)和IV類(lèi)激光器。

(9) 控制區(qū)。受控區(qū)域應(yīng)指定為所有的開(kāi)放光束路徑?？刂茀^(qū)被定義為區(qū)域的激光輻射超過(guò)MPE。在激光控制的區(qū)域，必須實(shí)施適當(dāng)?shù)目刂拼胧?/p>

(10) 光束停止。IIIb類(lèi)激光器應(yīng)該有一個(gè)永久的光束停止的地方。IV類(lèi)激光應(yīng)有一個(gè)永久的光束停止的地方。大多數(shù)激光器頭部配有一個(gè)永久的附帶的光束停止或衰減器，它能將外殼的孔徑處的激光功率降低到MPE。在光束的路徑中，可能需要額外的光束停止以保持有用的光束被限制在實(shí)驗(yàn)區(qū)內(nèi)。

(11) 遠(yuǎn)程操作。在可能的時(shí)候，IV類(lèi)激光應(yīng)該遠(yuǎn)程操作和發(fā)射。

4.2 行政和程序控制

行政和程序控制是指定規(guī)則的方法，是實(shí)施或補(bǔ)充工程控制的工作實(shí)踐。為IIIb類(lèi)和IV類(lèi)激光系統(tǒng)指定的工程控制措施提供同等保護(hù)的訴訟、行政措施等。

(1) 標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程(SOPs)。每個(gè)IIIb類(lèi)或IV類(lèi)的激光系統(tǒng)都需要一個(gè)書(shū)面的SOP，使所有的激光人員和服務(wù)人員可以參考它。書(shū)面的SOP應(yīng)保持在激光系統(tǒng)附近可見(jiàn)的位置。

(2) 輸出排放限制。在應(yīng)用時(shí)應(yīng)使用最小的激光輻射能量或激光功率級(jí)別。

(3) 教育和培訓(xùn)。所有操作IIIb類(lèi)或IV類(lèi)激光器的激光用戶(hù)應(yīng)該對(duì)與潛在危險(xiǎn)級(jí)別相符的激光安全進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐嘤?xùn)。

(5) 校準(zhǔn)程序。激光光學(xué)系統(tǒng)的校準(zhǔn)必須以初級(jí)光束或一個(gè)光束的反射或漫反射的方式來(lái)執(zhí)行，不把眼睛暴露于激光輻射的危險(xiǎn)級(jí)別。校準(zhǔn)程序應(yīng)該在SOP中概述。建議使用低功率可見(jiàn)光激光(I類(lèi)或II類(lèi)激光)為高功率可見(jiàn)光或不可見(jiàn)激光進(jìn)行路徑模擬。

(6) 個(gè)人防護(hù)設(shè)備。當(dāng)其他控制措施不充分時(shí)，需要個(gè)人防護(hù)設(shè)備(如眼鏡、屏障、防護(hù)服和手套)來(lái)消除超過(guò)適用的MPE的潛在的接觸。

(7) 服務(wù)人員。在服務(wù)或維護(hù)期間，當(dāng)光束外殼被移除和能夠接近光束，應(yīng)該實(shí)施適合嵌入式激光的控制措施。首席研究員應(yīng)要求服務(wù)人員須有與該防護(hù)罩內(nèi)所含的激光或激光系統(tǒng)的類(lèi)別相適應(yīng)的教育和訓(xùn)練。在適當(dāng)?shù)募す饣蚣す庀到y(tǒng)以外的區(qū)域應(yīng)由為所有人員提供安全要求的服務(wù)人員建立臨時(shí)激光控制區(qū)域。臨時(shí)激光控制區(qū)域外須張貼警示標(biāo)志，以提醒潛在危險(xiǎn)。

(8) 游客和觀(guān)眾。在運(yùn)行IIIb類(lèi)或IV類(lèi)激光或激光系統(tǒng)時(shí)游客和觀(guān)眾不得進(jìn)入激光控制區(qū)，除非：①游客和觀(guān)眾已采取了由LSO批準(zhǔn)的具體的防護(hù)措施。②已對(duì)觀(guān)眾說(shuō)明了危害的程度和避免程序。③已采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施。

4.3 個(gè)人防護(hù)設(shè)備

激光設(shè)備的外殼或光束路徑是控制的首選方法。然而，在其他控制措施不能提供足夠的方法來(lái)防止接近超過(guò)MPE水平的直接或反射的光束時(shí)可能需要使用PPE。

(1) 防護(hù)眼鏡。即使你戴著防護(hù)眼鏡，也不要直視任何激光束。盡可能總是使用工程控制措施(例如，包圍整個(gè)光路)來(lái)消除激光防護(hù)眼鏡的需要。當(dāng)工作在一個(gè)IIIb類(lèi)或IV類(lèi)激光控制區(qū)時(shí)，應(yīng)佩戴專(zhuān)門(mén)為激光類(lèi)型設(shè)計(jì)的得到批準(zhǔn)的激光防護(hù)眼鏡。即使在可接受的輻射水平下是相對(duì)安全的，在任何時(shí)候操作激光時(shí)，激光用戶(hù)佩帶眼睛防護(hù)設(shè)備。激光眼鏡不應(yīng)該承受高強(qiáng)度的光束。高平均強(qiáng)度和高峰值強(qiáng)度的光束可以在物理上損壞鏡片，造成眼睛保護(hù)的損失。

(2) 皮膚保護(hù)。當(dāng)皮膚有可能暴露于激光輻射大于MPE時(shí)，激光用戶(hù)需要使用防護(hù)手套、防護(hù)服、和盾牌。

(3) 其他個(gè)人防護(hù)用品。當(dāng)工程控制措施無(wú)法為防止激光產(chǎn)生的激光產(chǎn)生的空氣污染物(LGAC)和其他危害提供保護(hù)時(shí)，作為一個(gè)臨時(shí)控制措施，口罩和其他個(gè)人防護(hù)設(shè)備也是必須的。

5 警告標(biāo)志和標(biāo)簽

在使用IIIb類(lèi)和IV類(lèi)激光的區(qū)域，不但要必須確保防止人員意外接觸光束，還必須提供一個(gè)適當(dāng)?shù)木鏄?biāo)志。購(gòu)買(mǎi)和維護(hù)適當(dāng)?shù)臉?biāo)志是實(shí)驗(yàn)室的職責(zé)。

5.1 激光警告標(biāo)志

警告標(biāo)志必須貼在任何包含IIIb類(lèi)和IV類(lèi)激光或激光系統(tǒng)的區(qū)域或?qū)嶒?yàn)室入口處。標(biāo)志和語(yǔ)言必須與該區(qū)域或?qū)嶒?yàn)室內(nèi)的最高級(jí)激光相符。激光控制區(qū)域必須用適當(dāng)?shù)木緲?biāo)志表示[15]?！斑m當(dāng)?shù)木緲?biāo)志”通常意味著照明警告標(biāo)志在該區(qū)域以外。只有當(dāng)激光工作時(shí)，該燈才可以閃爍。當(dāng)IIIb類(lèi)和IV類(lèi)激光不工作和所有人員離開(kāi)房間時(shí)，應(yīng)該把門(mén)鎖上。除非燈能被清楚地張貼出它的意思，燈本身不能夠作為適當(dāng)?shù)木?。一個(gè)精心設(shè)計(jì)的警告燈應(yīng)有冗余(2個(gè)燈)，一個(gè)是當(dāng)激光處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)的“安全”的燈，另一個(gè)是表示“激光工作”信號(hào)的燈，兩個(gè)燈有線(xiàn)并行?？赡苄枰M(jìn)入激光使用區(qū)域的非英語(yǔ)使用人員，必須接受關(guān)于警告標(biāo)志和標(biāo)簽含義的適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)。

依據(jù)ANSI Z136.1-2007，一個(gè)包含IIIa類(lèi)激光或激光系統(tǒng)的區(qū)域，應(yīng)該張貼適當(dāng)?shù)木鏄?biāo)志(見(jiàn)圖1)。

依據(jù)ANSI z136.1-2007，在IIIa類(lèi)或IV類(lèi)激光或激光系統(tǒng)的區(qū)域應(yīng)張貼適當(dāng)?shù)木鏄?biāo)志(見(jiàn)圖2)。

5.2 臨時(shí)激光控制區(qū)域標(biāo)志

在任何指定為臨時(shí)激光控制區(qū)的區(qū)域或?qū)嶒?yàn)室外面張貼告示牌。當(dāng)可接近的激光輻射超過(guò)可接受的MPE時(shí)需要設(shè)置激光控制區(qū)。用語(yǔ)言來(lái)描述所需的預(yù)防措施(見(jiàn)圖3)。

圖1 IIIa類(lèi)激光區(qū)域警告標(biāo)志

圖2 IIIb類(lèi)或IV類(lèi)激光區(qū)域警告標(biāo)志

圖3 臨時(shí)激光控制區(qū)域警告標(biāo)志

5.3 設(shè)備標(biāo)簽

除了I類(lèi)激光，所有的激光都需要按照聯(lián)邦激光產(chǎn)品性能標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)置警示標(biāo)簽。標(biāo)簽應(yīng)包含激光標(biāo)記和適當(dāng)?shù)木湫月暶?。制造商把這些標(biāo)簽貼在激光設(shè)備上且不能被移除。在佛羅里達(dá)大學(xué)被改進(jìn)或改造的激光系統(tǒng)，應(yīng)該提供操作過(guò)程中清楚可見(jiàn)的標(biāo)簽，并在激光外殼或控制板上貼上標(biāo)簽。當(dāng)兩者分開(kāi)超過(guò)2 m時(shí)，激光外殼和控制面板上必須同時(shí)貼上標(biāo)簽。附帶的危險(xiǎn)也應(yīng)適當(dāng)?shù)貥?biāo)記。

6 激光采購(gòu)、轉(zhuǎn)讓和處置

(1) 采購(gòu)。首席研究員(Principal Investigator，PI)需要通知激光安全官員(LSO)關(guān)于采購(gòu)、制造或以其他方式獲得IIIb類(lèi)或IV類(lèi)激光的任何決定。LSO將與PI審查建議操作的危害并對(duì)關(guān)于有關(guān)激光系統(tǒng)的建議使用的特定的安全要求提出建議。

(2) 校內(nèi)轉(zhuǎn)移。把IIIb類(lèi)或IV類(lèi)激光在校內(nèi)轉(zhuǎn)移給一個(gè)沒(méi)有經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)呐嘤?xùn)，不了解激光的相關(guān)危害或沒(méi)有適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)設(shè)備的人可能會(huì)導(dǎo)致受傷和被禁止。轉(zhuǎn)讓人與受讓人都應(yīng)當(dāng)聯(lián)系激光安全官員來(lái)啟動(dòng)激光的轉(zhuǎn)移。

(3) 校外轉(zhuǎn)移和處置。在轉(zhuǎn)移或處置IIIb類(lèi)和IV類(lèi)激光之前應(yīng)該先聯(lián)系激光安全官員。校外激光的銷(xiāo)售或處理需要采取一定的安全措施。銷(xiāo)售票據(jù)會(huì)提醒人們?cè)撛O(shè)備可能會(huì)產(chǎn)生有害的激光，該激光可能會(huì)導(dǎo)致?lián)p傷。銷(xiāo)售票據(jù)也提醒了人們大學(xué)既不會(huì)提供也不會(huì)暗示關(guān)于激光使用的任何保證。銷(xiāo)售票據(jù)應(yīng)具有買(mǎi)方簽字確認(rèn)，包括“保護(hù)”條款。不符合國(guó)家或聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)的未經(jīng)認(rèn)證的激光器和已經(jīng)在校園內(nèi)制造的激光器在處置前應(yīng)呈現(xiàn)出不起作用。所有的激光和激光系統(tǒng)在被處置之前應(yīng)該由環(huán)境健康和安全部門(mén)(Environmental health and safety，EH&S)評(píng)估其中的有毒或有害的成分[16]。

7 激光事故和事件

無(wú)論多么微小，佛羅里達(dá)大學(xué)的所有激光事故都需要一個(gè)事故報(bào)告。

(1) 急救程序。如果有人懷疑自己已經(jīng)受到了激光照射，應(yīng)立即就醫(yī)。每一個(gè)涉及到所謂的或被懷疑的過(guò)度接觸激光照射的事件將被調(diào)查和記錄。

(2) 應(yīng)急和輻射控制服務(wù)。在佛羅里達(dá)大學(xué)，輻射控制部門(mén)對(duì)激光事件提供1天24 h，1年365天的響應(yīng)。在正常營(yíng)業(yè)時(shí)間(上午8:00至下午5:00，除了佛羅里達(dá)大學(xué)的假期)，事故報(bào)告通過(guò)電話(huà)(352)392-1589。如果激光事故發(fā)生在其他任何時(shí)間，事故報(bào)告人應(yīng)該打(352)392-1111聯(lián)系學(xué)校警察部通知他們發(fā)生了激光事故。佛羅里達(dá)大學(xué)權(quán)威部門(mén)將通知激光安全官員(LSO)或其他環(huán)境健康和安全部門(mén)(EH&S)負(fù)責(zé)激光事故的人員。

(3) 激光事故的主要原因。①校準(zhǔn)過(guò)程中眼睛接觸；②失調(diào)光學(xué)和向上的光束；③未使用有效的眼睛保護(hù)措施；④設(shè)備故障；⑤操作高壓電路方法不恰當(dāng)；⑥未受保護(hù)人員的故意接觸；⑦操作人員不熟悉激光設(shè)備；⑧缺乏對(duì)附帶危險(xiǎn)的保護(hù)；⑨根據(jù)服務(wù)不適當(dāng)?shù)幕謴?fù)設(shè)備；在激光使用時(shí)未佩戴合適的防護(hù)眼鏡；未遵循標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)范(SOPs)。

8 結(jié) 論

借鑒美國(guó)高校實(shí)驗(yàn)室對(duì)于激光管理的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，為加強(qiáng)國(guó)內(nèi)高校實(shí)驗(yàn)室激光安全管理，特提出以下措施和建議：

(1)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)者的激光安全意識(shí)和安全培訓(xùn)。安全是實(shí)驗(yàn)室工作的基礎(chǔ)， 學(xué)校教學(xué)和科研正常開(kāi)展的前提是創(chuàng)建平安校園的基礎(chǔ)， 很多著名的高校都非常重視實(shí)驗(yàn)者的安全意識(shí)的培養(yǎng)。人為因素引起實(shí)驗(yàn)室安全事故的比例高達(dá)98%，然而人的不安全行為往往是安全意識(shí)淡薄、麻痹?xún)e幸心理作祟、安全素養(yǎng)不高、安全知識(shí)匱乏造成的[17]。安全培訓(xùn)的提高是培養(yǎng)安全意識(shí)的重要途徑，高?？梢酝ㄟ^(guò)全員安全教育、新教工學(xué)員崗前培訓(xùn)和測(cè)試等來(lái)提高師生員工的激光安全意識(shí)，避免不必要的人為的不安全行為造成的損傷。

(2)實(shí)驗(yàn)者應(yīng)養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。激光實(shí)驗(yàn)室本身環(huán)境復(fù)雜危險(xiǎn)，存在諸多安全隱患，因此只有深知實(shí)驗(yàn)室所做實(shí)驗(yàn)的性能、特點(diǎn)、危害性和有可能出現(xiàn)的安全隱患，養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，才能正確做好防護(hù)工作，貫徹安全第一、預(yù)防為主的原則[18]。激光實(shí)驗(yàn)時(shí)的很多隱患都是實(shí)驗(yàn)習(xí)慣不良造成的，由于實(shí)驗(yàn)者的疏忽可能造成的損害也不容小視，因此激光實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)者需要深入了解哪些不良習(xí)慣將會(huì)帶來(lái)哪些損害， 如此才能自覺(jué)養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，為他人和自己的生命安全增添一份保障。

(3)不斷完善實(shí)驗(yàn)設(shè)施，保證實(shí)驗(yàn)人員的安全。隨著高校激光實(shí)驗(yàn)室科研經(jīng)費(fèi)的增加、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容的逐漸增多、激光實(shí)驗(yàn)設(shè)備的增加，高校激光實(shí)驗(yàn)室的安全事故時(shí)有發(fā)生，究其原因，有人為的因素，也有硬件保障措施不到位的因素。因此，高校將大量的教學(xué)和科研設(shè)備投入到激光實(shí)驗(yàn)室中的同時(shí)，也需要重視激光實(shí)驗(yàn)室的安全基礎(chǔ)設(shè)施。防護(hù)眼罩、擋光板、紅外感應(yīng)板、夜視儀等基礎(chǔ)設(shè)施都能在激光實(shí)驗(yàn)中提供有效的安全防護(hù)。

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TheSafetyManagementofLaserUsedinUniversityLaboratories

WANGJun,LIJinling,GAOMeng

(College of Resource and Environment; Key Laboratory of Agricultural Environment of Universities in Shandong, Shandong Agricultural University, Tai’an 271018, Shandong, China)

Laser is a new light source, with many excellent characteristics such as good direction, high brightness and good coherence. It has been widely used in industry, medisin, scientific research, military weapons and communications and other fields. However, laser equipment in the application may produce potential hazard, it is necessary to take some safety protection measures in use of laser devices. Starting from the laser safety of university laboratory, this paper takes the laboratory of University of Florida as an example, discusses laser safety standards, hazard level of the laser. This paper mainly analyzes the evaluation of risk factors that a laser laboratory may exist, the harm of these risk factors to human body, and measuring method of these risk factors. Finally, improvement suggestions are put forward from three aspects, i.e., training of security awareness, forming good experiment habits and perfecting basic experimental facilities. The paper is to explore ways and approaches of laser safety in university laboratories, and is hopeful to prevent the risk of laser application.

laser; university laboratory; laser safety; laser hazards; preventive measures

X 923

A

1006-7167(2017)11-0283-07

2017-02-19

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目(2016YFD0800304)；山東省高等學(xué)?？萍加?jì)劃項(xiàng)目(J12LC01)

王 軍(1977-)，男，山東寧陽(yáng)人，博士，副教授，現(xiàn)從事環(huán)境科學(xué)與工程方面的教學(xué)科研工作。

Tel.：13853886930；E-mail:jwang@sdau.edu.cn