激光安全知識
一、激光之電磁輻射危險性
二、相關(guan) 的危險性及防範措施
三、激光危險(Laser hazard)的分級
四、基本安全觀念與(yu) 措施

一、激光之電磁輻射危險性
以氦氖激光(Helium-neon laser)為(wei) 例，放電及碰撞使其中的遊離電子、氦原子與(yu) 氖原子獲得能量，因而都成為(wei) 電磁輻射的來源，其中一部份是可以放大的激光輻射，輸出後成為(wei) 激光；其餘(yu) 則稱為(wei) 附加輻射(Collateral radiation)。

1、激光的危險性
激光光的高強度，使它與(yu) 生體(ti) 組織產(chan) 生極劇烈的光化學(Photochemical)、光熱(Photothermal)、光動力 (Photodynamic)、光剝離(Photodisruption)、光波電磁場等交互作用，而造成嚴(yan) 重的傷(shang) 害。周圍的器材，尤其是可燃、可爆物， 也會(hui) 因而引起災害。高度同調性造成的幹涉，使相長幹涉(Constructive   interference) 處的光更強，因此會(hui) 導致更高的危害。

a、對於(yu) 眼睛的危險性
人眼的角膜(Cornea)與(yu) 結膜(Conjunctiva)沒有受到如一般皮膚角質層的保護，最容易受到光束及其他環境因素的侵襲。激光光的強度很高，以致眼瞼的反射動作產(chan) 生保護作用之前，就造成傷(shang) 害了。
眼睛所受的傷(shang) 害與(yu) 波長有關(guan) ：可見光(Visible light)與(yu) 紅外線(Infrared)中的IR-A影響視網膜；紫外線(Ultraviolet)中的UV-B、UV-C及紅外線的IR- B、IR-C影響角膜)；可見光和短波紅外線(Near infrared；IR-A)會(hui) 穿過清澈的眼中物質，而被視網膜吸收，所以若光束太強，就會(hui) 傷(shang) 害視網膜。激光光的高準直性(Collimation)，使 光線能會(hui) 聚於(yu) 一個(ge) 很小的點，在視網膜上約為(wei) 10至20μm (比頭發還細)。因此，400nm到1400nm之間的激光，對視網膜具有特別高的危險性，這個(ge) 波段稱為(wei) 視網膜危險區(Retinal hazard region)。
由於(yu) 熱流和震波(Shock wave)的影響，環繞成像區的組織也可能受損，而對視覺功能造成更嚴(yan) 重的後果。因為(wei) 視網膜神經組織的修複能力甚低，這種傷(shang) 害一般而言都是永久性的。
視網膜危險區之外的電磁波，包括紫外線和長波紅外線(Far infrared)，則可能使眼睛的前方部分受傷(shang) 。有些波段會(hui) 傷(shang) 害水晶體(ti) (Lens)，295nm至320nm以及1μm至2μm的輻射尤其嚴(yan) 重。波段相 當廣的紫外線，以及波長大於(yu) 1400nm的紅外線，可能傷(shang) 害角膜。隻傷(shang) 及角膜表皮時，一兩(liang) 天內(nei) 就能修複，而使視力完全恢複。如果角膜的較深層部位發生顯著 傷(shang) 害，會(hui) 造成角膜瘢痕(Corneal scar)，而導致永久失明。
紅外線的組織穿透深度(Penetration depth)方麵，1,440 nm(如某些半導體(ti) 激光)、1,540 nm(如鉺-玻璃激光)、2,100 nm(如鈥-雅克激光)均大於(yu) 10,600 nm(二氧化碳激光)，所以前三者造成永久性傷(shang) 害的危險性比較高[1]。308 nm的氯化氙(XeCl)激光束，會(hui) 使水晶體(ti) 立即產(chan) 生白內(nei) 障(Cataract)，所以還具有額外的危險性。氬離子(Argon)、氪離子 (Krypton)、KTP倍頻(Double frequency)、銅蒸汽(Copper vapor)、金蒸汽(Gold vapor)、氦氖(Heliun-Neon)、釹-雅克(Nd:YAG)等激光，對於(yu) 視網膜都具有潛在危險性。鉺-雅克(Er:YAG)、鉺-氟化釔鋰 (Er:YLF)、鈥-雅克(Ho:YAG)、氟化氫(HF)、二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)等激光，則對角膜有危險性

b、對於(yu) 皮膚的危險性
皮膚受傷(shang) 害的原因，可能是光化學反應(主要在紫外線波段)，或熱效應 (主要在紅外線區)。例如紅斑(曬斑) (Erythema)是表皮受傷(shang) 所致，有時真皮也有某種程度的傷(shang) 害，而這些傷(shang) 害源於(yu) 光化學引起的反應。如果了解其危險性，針對準分子(Excimer)的 紫外線激光所需的保護皮膚措施，就容易規劃及執行。可見光與(yu) 紅外線激光束的照射，可能造成一級、二級和三級灼傷(shang) 。能引起嚴(yan) 重熱灼傷(shang) 的輻照度，也可能引燃紡 織品，燒毀塑料製品 傷(shang) 害的嚴(yan) 重程度，決(jue) 定於(yu) 照射時間的長度，以及激光光的透入深度。一般說來，若照射時間持續1秒鍾或更久，疼痛反應會(hui) 引起閃避動作，使受照部位離開光束，因 而曝照時間會(hui) 隻有1秒鍾或更短。如果照射時間很短，10.6μm的高功率激光束不會(hui) 造成深部組織的灼傷(shang) ，因為(wei) 這個(ge) 波長的穿透深度很淺(約為(wei) 20μm)，事 實上不會(hui) 透過正常表皮角質層的厚度。二氧化碳激光對於(yu) 表皮的傷(shang) 害，是由於(yu) 從(cong) 角質層至更深處的熱傳(chuan) 導。但是，受到1064nm釹―雅克短脈波照射時，因為(wei) 它 能穿過數mm而進入組織內(nei) ，所以剛超過灼傷(shang) 閾值的曝照量，就足以造成深而嚴(yan) 重的灼傷(shang) 。鈥- 激光(2.1μm)、KTP倍頻激光(二倍頻的釹―雅克，532nm)或氬激光(488 及514.5nm)造成的灼傷(shang) 深度，介於(yu) 二氧化碳與(yu) 釹―雅克之間聚焦後的手術激光光點，或光纖尖端密集的輻照度，是用來將組織汽化或剝離的，所以對於(yu) 焦點 附近的皮膚極具危險性。反射後的激光束可能引燃衣物，造成皮膚的傷(shang) 害和悲劇性的後果。使皮膚受傷(shang) 的實際閾值，通常是數個(ge) J/cm2之譜，而這個(ge) 程度的曝照 量，不至於(yu) 發生在手術激光的焦點外。

2、附加輻射(Collateral radiation)的危險性
激光的激發裝置所產(chan) 生未經放大的電磁輻射，會(hui) 由激光裝置的激光光出口(孔徑)(Aperture)或機殼的縫隙逸出。由於(yu) 其中可能有遊離輻射，如紫外線或 X 射線，所以可能引起傷(shang) 害，尤其是長期曝照之後的危險性更高。注意機殼的緊密程度，避免長期靠近可能有附加輻射之處，可以大幅減少發生這類危險的機會(hui) 。

二、相關(guan) 的危險性及防範措施
相關(guan) 的危險是激光或外圍對象，可能因不當操作或故障、損壞而引起的危險，也包括正常操作時因為(wei) 相關(guan) 物質發生變化，而造成的危險。本節列舉(ju) 這類危險的細目，並說明防範之道。
1、高壓電擊
由於(yu) 漏電或誤觸電路引起。若有良好接地，電線沒有破損，非維修人員不碰觸激光電路，則可避免這種危險。
2、電失火
因為(wei) 電線短路、超載，或是電路旁之器材不耐高溫及撞擊電路部分所造成。注意檢查電線，適量分散插座及開關(guan) 之負荷，適當安置周圍器材可以預防這種危險。
3、電路組件爆裂
激光中的電容器(Capacitor)、變壓器(Transformer)最有可能爆裂，並因而造成擊傷(shang) 、失火、短路等。除了請維修人員定期檢查這些器件的狀況，並作必要之更新以外，避免過度使用，提防散熱不良，可防止這類危險。
4、其他對象爆裂
激發激光用的強閃光燈，充有主動介質(Active medium)的氣體(ti) 管或離子體(ti) 管(Plasma tube)可能因為(wei) 不小心碰撞而爆裂。這些器件應該有堅固的護罩防止受撞擊，並應防止掉落。

5、低溫冷劑或壓縮氣體(ti) 的危險性
激光或偵(zhen) 測器等所用的冷凝劑(Cryogenic coolant) 或壓縮氣體(ti) ，可能因容器(如鋼瓶)不安全或放置不當，而造成危險。防止這種危險的方法是：使用通過安全檢查的容器，並依安全規定穩固地放置這些物品。
6、有毒氣體(ti) 或粉塵
激光使組織因光照汽化及高溫分解產(chan) 生可能有害的空飄汙染物。高溫分解產(chan) 物與(yu) 烤肉的煙塵相似，含有毒性物質及亞(ya) 硝基胺等已知可致癌的物質。光化學反應產(chan) 物及準分子激光的鹵素氣體(ti) 外溢等，都會(hui) 造成類似的危險。#p#分頁標題#e#
良好的麵罩等護具，功能完善的局部抽氣排煙設備，是不可或缺的安全設施。煙氣排出之前，務必要妥善過濾。
7、其他有害物質
紅外線透鏡或偵(zhen) 測器中的碲(Te)、鎘(Cd)，染料激光用的溶劑與(yu) 染料，有些對象( 如變壓器 )中的多氯聯苯(Polychlorinated biphenyl; PCB)，都是可能釋出的毒性物質。使用這些物質時，務必采取適當的預防措施，使這些物質意外釋出時得以迅速清除，以免發生汙染。例如搭配局部抽氣裝置， 在染料循環係統周圍安置一些容器，以接收溢出或噴出之染料及溶劑，都是必要而可行的。

三、激光危險(Laser hazard)的分級
激光的附加輻射之危險性和相關(guan) 其他的危險性，大多可藉適當的裝置及措施加以防範。因此，激光的主要危險性在於(yu) 其光束本身。根據激光光的危險程度加以分級 (1至4級)，可以分別采取恰當的安全措施，簡化決(jue) 定適當安全措施的程序，以免過與(yu) 不及。關(guan) 於(yu) 激光之生物效應的基本認識，是了解激光危險性的知識基礎。一 旦知道危險在哪裏，安全措施就顯而易明了。

1、第一級 (Class 1) 激光
激光打印機和各型光驅中，激光及其光束完全封閉於(yu) 護罩內(nei) 部，這是第1 級激光係統的一部份。在維修、調整過程中，這種係統的激光及光束即暴露出來，它的級別應視其波長與(yu) 功率等因素認定之。
輸出功率極低的激光，則是第1級激光中，與(yu) 醫療應用較有關(guan) 係的部分。它
的光束是可以安全地目視的，不會(hui) 對眼睛、皮膚造成傷(shang) 害。例如不超過0.39μW
的可見光激光；釹―雅克激光(Nd:YAG)基頻(fundamental；1064nm)光束功率不超過 0.6mW，二倍頻(second harmonic；double frequency；532nm)不超過0.39μW，四倍頻(fourth harmonic；quadruple frequency；266nm)不超過0.8nW(0.8 x 10-9W)，都屬於(yu) 第一級。
2、第二級(Class 2)激光
第二級激光的光束久看有害，連續波可見光激光束功率高於(yu) 第一級的上限，而低於(yu) 1 mW時。這一級激光，也就是低危險激光。隻有在故意反抗自然厭光反應(Aversion response)，持續凝視時，第二級激光才會(hui) 造成眼部傷(shang) 害。非可見光激光沒有列入第二 級者。
3、第三級(Class 3)激光
總功率高於(yu) 1.0mW的瞄準光束(Aiming beam)或對光激光(Alignment laser)，具有第三級危險性。即使隻在完成厭光反應之前的短暫期間內(nei) ，有第三級激光光進入眼睛，就會(hui) 有傷(shang) 害。第三級又分為(wei) 三(a)、三(b)兩(liang) 個(ge) 副級。

    第三(a)級激光是光束功率為(wei) 1至5mW，強度不超過25W/m2的可見光激光。如果它的光束大部分都進入眼中，會(hui) 引起中度的眼睛傷(shang) 害。輻射率（注1）較 低時，久看有害；輻射率較高時，眼睛受短期照射，即造成傷(shang) 害；用儀(yi) 器觀看亦立即造成傷(shang) 害。非可見光激光也沒有屬於(yu) 三(a)級激光者。
第三(b)級激光的光束直接照射眼睛與(yu) 皮膚，立即造成傷(shang) 害。它包含一些脈衝(chong) 激光，以及輸出功率介於(yu) 5mW 與(yu) 500mW之間的連續波激光。
4、第四級(Class 4)激光
輸出功率高於(yu) 0.5W(500mW)的連續波激光，屬於(yu) 第四級。如果使用不當，以致眼睛和皮膚受到直接光束或散射光束照射時，都會(hui) 傷(shang) 害眼睛與(yu) 皮膚，及導致火災。
5、注意事項
關(guan) 於(yu) 激光的級別，有三個(ge) 特點值得加以強調：
a、能產(chan) 生醫療作用的，大多屬第三(b)級和第四級。
b、脈衝(chong) 激光隻有第一, 三(b)和四級。
c、因為(wei) 眼睛的聚光作用，須慎估造成傷(shang) 害之照射劑量。

四、基本安全觀念與(yu) 措施
了解激光危險性所在之後，當可就激光的安全使用，建立製造者與(yu) 操作者、使用者、管理者分工配合的基本觀念及措施。
1、激光產(chan) 品製造者的安全責任
製造者應提供周到的防護步驟及設施，使其產(chan) 品具有基本的安全性。購買(mai) 者驗收時，則須確認所購產(chan) 品具備此等安全性。
a、認定激光級別
製造者須測定光束質量，據以認定其產(chan) 品之危險等級。
b、提供適切標示及指引
製造者須根據光束狀況和級別，提供適切數據，包括在適當的位置( 如孔徑處 ) 附著適當標誌；並提供操作與(yu) 維修之安全指引及重要規格數據。
c、備妥基本安全設施(注2)
激光產(chan) 品應有堅固的護罩(Protective housing)、安全連鎖(Safety interlock)、鑰匙開關(guan) (Key switch)、發射指示器(Emission indicator)、光束弱化器(Attenuator)、手動重開機裝置(Manual reset)等。
2、「激光安全措施」部分小節
過去40年裏，人們(men) 對於(yu) 與(yu) 激光相關(guan) 危險性的了解，大致與(yu) 激光問世初期相同，隻是在個(ge) 別安全措施上逐步提出方便性較高的主張，也逐步提出執行上須注意的細 節。未來的發展，應該是沿著這種軌跡前進，例如對各種護目鏡材料的安全限度認識更多之後，可以研製各波長分別適用的護目鏡，盡量減少對於(yu) 其他波長光線的阻 擋，而讓使用者能藉其他波長的非激光光線進行工作【目前的護目鏡阻擋的光波頻率範圍大多較寬，而非單獨過濾某波長，透入佩戴者眼中的光，呈現的是被阻擋的 波段之互補色】。
此外，人們(men) 將會(hui) 不斷辨識出受到激光光照射時可能產(chan) 生有害物質的情況，而提出相關(guan) 的警告及安全措施。強脈波之電磁場可能產(chan) 生的遊離效應，以及X射線激光等的 可能問世，也會(hui) 造成新的安全顧慮。激光安全研究人員勢必要研擬可行而有效的安全措施。從(cong) 事與(yu) 激光有關(guan) 工作的人員，必須注意這些新發展。