激光辐射眼睛或皮肤时,如果超过了人体最大允许的照射量,会导致组织损伤。损伤的效应有三种:光压效应、热效应、光化学效应。最大允许照射量与激光波长、脉宽(脉冲持续时间)、照射时间等有关,生产中主要是与照射时间有关。照射时间为纳秒和亚纳秒时,主要是光压效应损伤;照射时间为100ms 至几秒时,主要为热效应损伤;照射时间超过100s时,主要为光化学效应损伤。
激光加工过程中应特别注意激光的安全防护,防护的重点对象是眼睛和皮肤。此外,也应注意防止火灾和电击等,否则将导致人身伤亡或其他事故。
(1) 对眼睛的伤害
激光的亮度比太阳光、电弧光亮度高数十倍,会对眼睛造成严重的损伤。眼睛如果受到激光的直接照射,由于激光的强烈加热效应,会造成视网膜损伤,引起视力下降,严重时可瞬问使人致盲。即使是小功率的激光束,如几毫瓦的He-Ne激光,由于人眼睛的光学聚焦作用,也会导致眼底组织受到损伤。激光的反射光对眼睛具有同样的危险性,尤其在切割反射率很高的材料时,强烈的激光反射光对眼睛的伤害程度与直接照射相当。另外,激光的漫反射光也会使眼睛受到慢性伤害,引起视力下降。
(2)对皮肤的伤害
皮肤如果受到激光的直接照射,特别是受聚焦后光束的照射,会使皮肤灼伤,并且这种灼伤很难愈合。激光功率密度越大,伤害越大。当脉冲激光的能量密度接近每平方厘米几焦耳或连续激光的功率密度达到0.5W/cm2时,皮肤就可能遭到严重的损伤。
可见光波段(400~780nm) 和红外光波段激光的辐射会使皮肤出现红斑,进而发展为水泡。极短脉冲、高峰值功率激光辐射会使皮肤表面炭化。受紫外光、红外光的长时间漫反射作用,则会导致人体皮肤的老化、炎症其至皮肤癌等严重后果。
(3)电击
激光加工设备中还存在着数千至数万伏特的高压电及大电容储能装置,如果操作不当或出现故障,有可能使人体遭受致命的电击。
(4)有害物质及火灾
激光焊接、切割或熔覆某些材料时,这些材料因受激光加热而蒸发、汽化,产生各种有毒的金属烟尘以及高功率激光加热时在切割面附近形成的等离子体产生的臭氧等,都对人体有一定的损害。
此外,某些可燃的非金属材料和金属材料(如镁及镁合金), 在焊接、切割过程中受激光束直接照射或强反射的时间稍长会引起燃烧现象,可能引起火灾。