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激光焊接的安全与防护0


2022年10月19日

激光焊接的安全与防护

激光焊接的安全与防护 2011年12月10日 来源: 摘要:本文简单介绍了激光辐照对人体组织的热效应,光效应;介绍了激光焊接时可能引起的对眼睛、神经和皮肤的损伤以及有关的标准;指出了对激光损害应采取的工程控制、个人防护以及安全管理等防护措施。

关键词: 激光焊接 安全 防护

前言

激光是受激辐射放大的光,与传统的光源相比,它的四个显著特点是方向性好、亮度高、单色性强、相干性好。激光具有良好的时空特性,聚焦后功率密度可达l05W/cm2以上,对材料的作用既可以是连续式的,又可以是准连续的,还可以脉冲式的。脉冲宽度可以短至μ s、ns、甚至更短:其作用在材料上的面积、形状、功率(或能量)均可以方便调节。波长为1.06μm的YAG激光还可用光纤传输,千瓦级的YAG激光光纤传输时的光纤直径仅几百μm,激光的这些特点使其在焊接及其相关领域诸如切割、打孔、打标、熔覆等领域得到了日益广泛的应用,并受到了越来越多的关注。

另外,激光也像一般光一样有生物效应,这种生物效应一方面可给人类带来益处,诸如育种、医疗,另一方面,无防护的大功率激光辐射,也会造成人体组织直接或间接的损害。因此,了解激光对生物体可能造成的损伤,对从事激光焊接的工作者是十分必要的。

1 激光的生物效应

激光对生物机体的效应主要有热效应、光效应、压力效应以及电磁场效应。

1.1热效应

热效应是指高功率密度的激光辐照生物体时所引起的生物体组织蛋白质的破坏、烧伤、炭化、气化、穿孔等。

研究表明,用100焦耳的激光照射到0.1cm3的生物体上,在几μm的时间内可升温至200℃。然而,温度下降的速度却很慢,温度的急升和缓冷会引起基因的突变。通常情况下,基因约由1000个原子组成,原子受高热会改变其位置,变成异构分子。

1.2 光效应

是指激光照射生物体所引起的刺激、抑制以及分解等作用,激光对人体的光效应与激光波长、照射时间、照射剂量等有关。

1.2.l光敏作用

是指激光对生物体的刺激或抑制作用。He-Ne激光的波长为0.6328μm,mw级的He一Ne激光照在人体上几乎没有温升的感觉,然而,却能刺激酶的活性,增强血液中的吞噬细胞、红血球和血色素的含量。

l.2.2光致损伤

高度单色性的激光会使分子里的化学键受激发而引起分子分解。例如核糖酸吸收0.25~0.26.μm的紫外光会引起细胞死亡。

1.2.3 压力效应

光照射在物体上,把光的动量传递给物体即形成光压,光压与功率密度成正比。激光的压力来自两个方面,一是辐射压力,当功率密度为:108 W/cm 2时,辐射压力可达3400 Pa,二是功率密度超过人体损伤的阈值时,组织蒸发、气化产生的冲击压力。辐射压力和冲击压力构成了总压力。

l.2.4电磁场效应

正常机体细胞和组织有一定的游离电荷储备,存在一特殊的生物场。激光作为一种很强的电磁波,其照射人体组织时,其电磁场会对人体组织的生物场产生干扰,影响其生理状态。

激光光波的电磁场主要影响机体的原子和分子状态,进而影响生物电位,生物电位对神经脉冲传递有重要作用,所以,激光辐照会引起神经脉冲传递受刺激、抑制或破坏。

2 激光焊接引起的危害

激光焊接时,工作人员处于强激光的附近,如防护不好,可能会对眼睛、皮肤以及神经系统引起危害。

2.1激光对眼睛的危害

人对物体的视觉形成过程是:物体发出的可见光刺激视网膜上的感光细胞,然后经视神经传给大脑。

我国规定的眼睛直视激光束的最大允许照射量见表1。

2.2 激光对神经的影响 激光对神经的影响系通过电磁效应而产生。激光可通过皮肤对神经末梢起作用,国外许多从事相关研究的专家通过对家兔、豚鼠的研

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