序言

  激光廣泛地應用於醫療、工業、教育、娛樂及美容等方面,為我們及日常生活帶來不少方便。市面上的激光產品多不勝數,例如電碼閱讀器、激光棒、光碟機產品。在光碟機及一些通訊設備中,激光輻射能量是封閉在系統內,對使用者並無危險。但在某些應用於醫療或工業用的激光裝置中,激光發射的能量是向外的,如不適當使用對眼睛和皮膚有潛在危害。

  激光是一種波長範圍從極短的紫外線直至遠紅外的相關電磁輻射能量,屬於非電離電磁輻射的一種。激光(俗稱「鐳射」)(Laser)一詞,是英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的縮寫。意思是指藉著受激光輻射而產生或放大的光波。激光是屬於強烈、高凝聚性、單方向及單色的光波,包括肉眼可見及不可見的光束。激光現今普遍應用於家居、商業、工業、學術、科研及醫療方面,例如表演事業、切割、焊接工序、美容、外科手術及光導纖維通訊系統等設備中。

激光裝置的基本結構

  所有激光裝置均由三個基本單元構成:

  1. 活性工作介質(固體、液體或氣體),主要決定激光的波長。

  2. 能源(例如電流、增壓光源或化學反應)。

  3. 諧振穴及輸出偶聯裝置(一般是兩面鏡子)。

  大多數非實驗室用的激光裝置均有光束釋放系統,如光導纖維或彎折式反射鏡,把激光束引至工作站並聚焦,待進行焊接於物質材料上。在激光裝置中,由增壓光源泵將同一種原子或份子趨向激發狀態,這時光子(光能的「顆粒」)可刺激處於激發態的原子或份子射出同樣能量(波長)的第二光子,並和第一光子以同相位(相干的)和同方向運行。這就是光的2倍放大。這一過程以聯鎖反應方式反複進行並在諧振穴的反射鏡之間重複反射。其中一面反射鏡部份透明的,因而部份光能得以從諧振穴中釋出成為激光束。雖然實際構造是將兩面平行反射鏡彎曲以形成較穩定的諧振穴,但基本原理是一樣的。

  由於激光裝置在使用時(有時稱為「激光態」)能產生非常準直的光輻射速(例如紫外線、可見光或紅外輻射能量),故其危害的作用距離相當遠,這與在一般工作場所遇到的各類危害因素極不相同。正因如此,操作人員和勞動保護專家對激光的防護格外注意。不過,只要做足防護措施,便能夠安全使用激光裝置。

激光的潛在危害

  激光器的射束既能損害眼睛,也能使皮膚受損,高等級的激光器可使皮膚灼傷。如果眼睛暴露於目前普遍使用的激光器射束中,則極易受傷。可見或近紅外波段激光器射束容易透過視覺介質。它同時被晶狀體聚焦而使光能量高度集中於視網膜,經色素上皮組織吸收而轉換成熱能造成視網膜灼傷,灼傷留下的斑疤可導致視力受損。如果受損部份位於視網膜中心的斑點上,視力將嚴重受損。激光器(如紅外波段的二氧化碳激光器)的輻射易被體表的細胞組織吸收,導致角膜損傷,使角膜受損,進而使角膜結斑或可引致失明。

  應用激光裝置也可能引致一些附帶的危險,例如:

化學性危害

  激光設備的運作當中涉及許多不同種類的化學物質,某些化學激光器甚至含有毒性物質。處理及棄置過程必需極為小心,並依照生產商所建議的程序處理。

觸電危害

  高壓設備存在觸電危害。一般高壓設備都設在密封的系統內,因此日常操作並不會觸電危害,但在維修及保養期間卻較易會觸電。負責設備維修及保養的人員必須注意安全。

火警/爆炸危害

  一些高功率的激光除可導致皮膚及眼睛受損外,還會構成火災/甚至爆炸的危險。特別是四周存有易燃氣體時,使用這類激光產品時務須要格外小心。

吸入有害氣體

  在高功率的激光產品(如激光鑄模機器及激光燒焊器)的運作過程中,會產生有毒氣體及蒸氣,對周圍環境及工人的健康造成不良影響。另外,一些激光產品可能含有有毒氣體:例如一氧化碳。所以,必須保持工作環境的通風良好。

激光危險分級

  世界各國都有使用激光的安全標準,而且內容相若(ANSI; IEC)。這些標準都使用一套共同的危險分級系統,即根據激光的輸出能量和引起損傷的能力把他們分為四類,再根據不同等級(分類)制訂相應的安全防護措施。

  在香港,一般而言有關激光安全的標準均可參考國際電工委員會(IEC)的標準(IEC 60825)、美國國家標準(ANSIZ136)或其他相關的激光安全標準。

  根據ICE60825.1:2001國際電工技術委員會的標準,激光產品可分為下列類別:

(a) 1類激光產品:這種激光在合理可預見的操作情況下操作是安全的,包括利用視光儀器直視光束。
   
(b) 1M類激光產品:在合理可預見的操作情況下操作是安全的,但若利用視光儀器直視光束,便可能會造成危害。
   
(c) 2類激光產品:這種激光的波長範圍為400nm至700nm,通常可通過眼睛對光的迴避反應(包括眨眼)提供足夠保護。這種反應在合理可預見的操作情況下應可提供足夠的保護,包括利用視光儀器直視光束。
   
(d) 2M類激光產品:這種激光的波長範圍為400nm至700nm,通常可由眼睛對光的迴避反應(包括眨眼)提供足夠保護。不過,若使用者利用視光儀器直視光束,便會造成較大危害。
   
(e) 3R類激光產品:這種激光的波長範圍為302.5nm至106 nm,直視光束有潛在危害,但風險比3B類激光為低,其製造要求和對運用方面的管制措施亦較3B類激光為少。這類產品的可達發射極限不得超過波長範圍為400nm至700nm的2類產品的5倍,在其他波長範圍內亦不許超過1類產品的5倍。
   
(f) 3B類激光產品:直視光束通常會造成危害的激光(即在標稱危害眼睛距離)。一般而言,以肉眼直視漫反射的激光是無害的。
   
(g) 4類激光產品:能產生有害的漫反射激光,並可灼傷皮膚及釀成火警,使用這類產品時須格外小心。

激光安全標準

  許多國家都有符合國際電工委員會(IEC)的國際標準的激光安全標準。IEC標準825-1(1993)是為製造商而制訂的,同時亦為使用者提供了防護指引。所有激光產品必須計算出上述激光安全性分類等級,凡屬於2-4級的產品上必須有警示標誌。

有關使用激光設備的規例

  雖然激光的使用十分廣泛,但現時香港並沒有專門管制使用激光設備的規例。因此,使用激光的安全主要是依靠使用者的自我監管。以下是目前與激光設備有關的條例和安全守則:

1. 由機電工程署執行的《電力條例及電氣產品(安全)規例》,條例內容涉及如有關家用電器用品內的激光裝置,例如鐳射唱機。
   
2. 由香港海關執行的《消費品安全條例》,有關內容包括電池式的激光教具。
   
3. 由食物環境衛生署執行的《公眾娛樂場所條例》,條例所涉及的部份包括激光表演或演出。
   
4. 由影視及娛樂事務管理處執行的《遊戲機中心條例》。其中有關的內容涉及使用激光的遊戲機管制措施。
   
5. 由勞工處執行的《工廠及工業經營條例及職業安全健康條例》。
   
6. 現時本港並沒有對入口及售賣激光產品有特別牌照的要求。
   
7. 對於醫療用的激光設備,香港醫學有一套激光設備使用守則。
   
8. 香港政府一個關注激光安全的工作小組於1991年出版激光安全實務守則。

安全措施

  激光安全性分級為制訂相應的防護措施提供了極大方便,原則上等級越高,防護要求則越嚴格。

  實際上,若能夠把激光裝置都設計為封閉式,即光源與激光光路全部屏蔽,這樣就不會存在任何危險,即屬1級安全等級。但若不能設計為全封閉式,則必須向操作者提供安全培訓和採用危險控制措施。

  對於2級安全標準的激光,除了嚴禁直接對著人體眼睛照射外,沒有其他防護要求。超過2級的必須有安全防護措施。

  3級或4級的激光裝置即使無法設計成全封閉的,也應進行光路屏蔽,如採用管道、隔板、遮光罩等,盡量減低激光對操作者眼睛的傷害。

  3級或4級的激光裝置若不能全部設計為封閉式,應在工作場所指定的激光危險區,限制進入該區的人數。進入激光束危險區內者須配戴激光護目鏡。在大部份研究實驗室內較多採用平行激光。故危險區包括整個實驗控制區,在使用聚焦激光束裝置的場合的的範圍較少,不必包括整個房間。

  在巿面上出售的大部份激光裝置都必須有控制鎖,以防止在無防護條件的環境中誤用或濫用該裝置。

  毋須使用激光裝置時應予以封閉,使非操作者無法開啟。

  在啟動和校準激光裝置時容易使眼睛受損,故需要採取特別的防護裝置。

  激光護目鏡是根據職業接觸限制的規定設計的,其防護性能以光學密度(或稱ODs,即遮光系數的對數值)表示。它反映某特定激光的波長與接觸時間的函數關係。在歐洲已經有關於眼睛(激光)防護的條例,而美國的國家標準在ANSI Z 136.1和ANSI Z 136.3條款中亦有更詳細的規定。

培訓

  在研究實驗室及工廠中發生的激光事故經調查後發現有一個共同的缺點:操作員缺乏完善的安全技術培訓。激光安全培訓應針對儀器的種類及其設計用途進行,對象是激光裝置的操作員。

激光測定

  一般沒有必要在工作場所監測激光輻射的危險水平。這與對其他危害因素的規定大不相同。由於激光束的指向性很強,並不能隨意改變光路,而激光輻射檢測儀價格昂貴,結構複雜,一般的安全規定都不須作現場監測,反而是強調控制激光裝置的危險等級,故應由儀器供應商負責測定其裝置是否符合標準。

結論

  儘管激光應用的歷史較短,但大部份使用者在使用時均採取安全防護措施。使用激光時的關鍵要求是,採用封閉式的裝置,否則必須向操作者提供安全培訓和採用防護措施。

* 資料來源:國際電工技術委員會標準及ILO Encylopaedia of Occupational Health and Safety 1998. ICE60825.1:2001

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