高校實驗室激光安全管理的分析與探討

齊敬強 劉夢林

摘?要：對英國蘭卡斯特大學實驗室的激光安全規范進行詳細分析，介紹了實驗室激光管理的安全責任體系，激光劃分等級，安全風險評估及預防措施。為北京交通大學威海校區實驗室的激光安全管理提供理論支撐和實踐性探索。

關鍵詞：實驗室安全;激光安全;制度管理

1?概述

近年來，全國各高校實驗室水平不斷提高，實驗室安全成為實驗室管理的重中之重。實驗室激光安全作為實驗室管理里不可或缺的重要環節，更是受到了實驗室管理工作者的廣泛關注[1]。作為中外合作辦學的北京交通大學威海校區，在實驗室管理方面更應該借鑒中外高校的安全管理辦法，完善實驗室安全管理體系，保障實驗室師生的人身安全及教學和科研的順利進行。本文對蘭卡斯特大學實驗室激光管理辦法進行詳細的介紹，對比北京交通大學威海校區目前的現狀，在安全管理體系的建立、管理水平的提升和實驗室安全文化氛圍的建立方面做出實踐性探索。

2?安全責任體系

（1）副校長：在激光的安全管理方面，蘭卡斯特大學有著全面的管理制度和健全的責任體系。學校的人員安全由副校長全面負責。

（2）部門主管：負責確保使用激光的單位是否按照規定流程使用激光，使用激光的人員是否獲得與其職責和責任相關的指導和培訓。

（3）大學激光安全顧問（ULSA）：新員工和學生的培訓;激光發射設備及其用戶的識別;適當時提供測量服務;檢查新的激光設施和設備;對激光和人工光輻射安全的審查。

（4）區域安全員（ASO）：對所有3R類、3B類和4類激光器及其他危險光源進行登記并告知ULSA，向ULSA通報激光或危險光源的用途。確保用戶已在ULSA注冊，并在投入使用前接受了風險評估;確保所有激光器都貼有符合要求的標簽;確保激光實驗室張貼相關安全規定;確保激光操作指南和相關技術報告引起激光用戶的注意。

（5）學術主管：在3R級及以上等級的新激光器到達實驗場所之前，通知系統管理人員并告知該儀器的注意事項;與ULSA一起進行風險評估，并監督使用3B級和4級激光的書面安全工作是否完善。

（6）個人激光用戶：所有激光使用者必須了解他們要使用的激光類別、相關危險和相關預防措施。在開始使用3R級及以上的激光器之前，必須填寫個人登記表，并將其發送給ASO。

3?風險評估

風險評估的目的是建立一個安全的工作系統，以保護實驗人員不受到激光的傷害。激光會對我們的眼睛和暴露的皮膚造成傷害，所以風險評估工作尤為重要。

3.1?風險評估的五個階段

（1）識別潛在的危險。

（2）確定這些危險帶來的重大風險以及誰處于風險中。

（3）根據危險等級確定控制風險的措施。

（4）確定如何對風險進行監控和控制。

（5）對安全工作系統的調查結果進行記錄。

3.2?防止激光傷害的E.R.I.C.P.D準則

使用激光的人員必須了解激光輻射的生物效應，即激光會對人體的眼睛和皮膚造成傷害。下面給出了與光學激光輻射危險有關的ERICPD使用原則：

EEliminate（消除）：使用能夠達到相同效果的可替代性、更安全的光源。

RReduce（減少）：通過使用有涂層的光學元件或對其進行遮擋來減少激光的反射。使用適合該用途的最低功率的激光器。如果不需要激光器的全功率，則要限制它的輸出功率。

IIsolate（隔離）：在一個完全封閉的環境中使用光束，可使用網絡攝像頭進行遠程查看。

CControl（控制）：提供互鎖和時間延遲，以避免在激光束內進行觀察。保護光源，將能量暴露的可能性從4級降低到相當于2級的能量暴露。確保光束路徑盡可能的短，使用特定的工作間或區域進行實驗。

PPPE?Personal?Protective?Equipment（個人防護設備）：佩戴適當的激光護眼裝置。

DDiscipline（紀律）：實驗人員應嚴格遵守安全規范，確保所有使用者都能勝任該工作并了解安全規范。

4?激光的分類

由于激光束的波長、能量和脈沖特性的范圍很廣，使用不同的激光器所產生的危險也有很大不同，因此不同種類的激光器有不同的安全規范制度。激光分類系統是用來表示激光的危險程度的，并且為每一類激光器都有確定的最大可接觸發射水平（AEL）。以前的分類系統是基于五個等級（1、2、3A、3B和4），最新的規定是將激光劃分為七個等級（1、1M、2、2M、3R、3B和4），下面將詳細介紹各個等級。

4.1?1類

1類激光器在正常情況下對人體是安全的，其本身具有較低的輻射，或者是完全封閉于護罩內部的。如果全封閉系統的檢修面板因維修等原因而被拆除，則該激光產品不再是1類。

4.2?1M類

波長范圍在302.5nm至4000nm的激光產品，其總輸出量超過了1類激光產品通常允許的輸出量，但由于此類光源屬于發散光束或有非常低的功率密度，所以在正常使用中不會構成危險，并符合1M類產品的測量條件。但是如果使用聚集光學器件，它們可能會對眼睛造成危害。

4.3?2類

在400nm至700nm波長范圍內發出可見光輻射的是2類激光，其輸出低于AEL。如果實驗中不慎意外看到光束，并不會對眼睛造成傷害，因為人體的保護性反應能給眼睛提供保護，例如眨眼反射。在合理可預見的操作條件下，包括使用光學儀器進行束內觀察，這種保護性反應能夠提供足夠的保護。

4.4?2M類

2M級激光可在400nm至700nm波長范圍內發出可見光輻射，其總輸出量超過了2類激光產品通常允許的輸出量，但由于它屬于發散光束或有非常低的功率密度，在正常使用中如意外觀察到光源也是安全的，其符合2M級的測量條件。但是在某些情況下，如果使用聚集型光學器件，它們可能會對眼睛造成危害。

4.5?3R類

3R類激光的波長在180nm到1mm范圍內，在其光束內直接觀察可能會存在危險，但它的風險低于3B類激光，適用于防護和控制措施較少的情況。對于可見光，AEL限制在不超過2類AEL的5倍，對于其他波長，不超過1類AEL的5倍。

4.6?3B類

對于3B級激光，直接被光束照射會造成傷害，一般情況下，觀察漫反射的激光是安全的。

4.7?4類

4類激光是超過3B級激光AELs的高功率激光器，即使觀察漫反射也能造成傷害。它可能導致皮膚受傷，也可能引起火災，也可能產生有害的煙霧，以及對眼睛造成危害。

5?使用激光的一般安全程序

5.1?激光器的識別

一般來說，必須識別出3R類、3B類和4類激光設備，并且每個使用激光設備的部門都要有一份用來記錄激光器的存放位置、輸出功率、輸出波長、設備型號和使用記錄等信息的清單。各部門需定期更新這些清單，如有變化應及時通知激光安全顧問。

5.2?使用激光設備用戶的記錄和登記

在實驗中使用激光會帶來很多嚴重的安全隱患，注冊程序的目的是確保激光使用人員已經了解關于這些危險和控制這些危險所必需的程序的全部信息和說明。為了保證激光使用者的人身安全，應該由指定管理人員來確定激光的使用者。使用激光的部門必須保持最新的激光使用清單。

5.3?培訓

最基本的培訓是關于激光危害、使用激光時存在的風險及其控制的基本指導。3R類、3B類和4類激光工作者應在開始執行激光工作之前參加培訓，并應熟悉安全工作系統及其協議，同時應做好參加培訓的記錄。

5.4?本科生工作

本科生的實驗教學使用的激光器應該限制在1/1M、2/2M或可見的3R級范圍內。實驗教師應向學生介紹使用激光器的安全規范，并把這些安全規范張貼在實驗室里，此外，應該為每個實驗的學生提供明確的書面說明。參與項目工作和使用3B類或4類激光器工作的學生應被視為激光工作者，需進行注冊和接受培訓。如果激光使用者的經驗不足應對其進行密切監督。

5.5?激光器標簽

1類激光器比較安全，不需要貼警告標簽。在經常需要接觸嵌入式產品的情況下，需要補充說明激光產品為“全封閉系統”，并明確標注嵌入式激光器的詳細信息，其他激光產品都應貼上適當的警告標簽。如果激光器和激光系統沒有適當的標簽或標簽太小難以閱讀，應重新粘貼標簽。

5.6?劃定激光區

“激光控制區”是指為了保護激光區域內的人員免受激光輻射危害而進行監督的區域。當打開激光器并且有被照射到的危險時，除了被授權的人員外，其他人員禁止進入激光控制區。在不能完全消除激光風險的情況下，應在激光控制區內操作3B類和4類激光，在這種情況下，應安裝聯鎖系統或使用其他方式保護未經授權的人員，如使用刷卡或鑰匙進入區域。

6?激光的預防措施

（1）1類激光產品不需要任何特殊的預防措施。但是如果這個設備內部包括一個完全封閉的3B類或4類激光器，當需要拆開外殼對其進行維修或校準時，應參照對應級別的安全防護措施。

（2）用光學儀器觀察1M類和2M類激光是非常危險的。當對1M類和2M類激光器進行調整后需要仔細進行風險評估，也有可能需要對其進行重新分類，并制定相應的防護措施。

（3）人體自身的保護性反應可以限制眼睛與激光的接觸時間（0.25秒），從而防止被2類激光傷害。使用過程中，不能將光束對準人，不要盯著光束看，應在其有用路徑的末端終止光束。

（4）3R類激光的防護措施包括：（1）在其有用路徑的末端終止光束;（2）光束應避開與工作人員視線水平的方向，并在可行的情況下封閉光束;（3）在接受指導和培訓后，應達到一定的操作水平;（4）任何時刻都應提高警惕，防止因鏡面反射而造成的傷害。

（5）3B類或4類激光器。每個激光實驗室都應根據風險評估的結論制定自己的激光工作計劃。在使用非可見光波長時，應使用發射指示器來顯示激光器是否通電。應使用上述所有針對3R類激光的防護措施，以及遠程聯鎖、安全聯鎖、鑰匙控制、光束終止進行防護。需要界定激光工作區域并使用警告標志。

（6）個人防護設備。每當有激光暴露于特定MPEs（Maximum?Permissible?Exposure）水平以上的風險時，個人眼睛保護是防護激光最常見和最重要的方式之一。人體眼睛自身的防護應被視為抵御激光輻射的最后一道防線。在對眼睛進行防護時，要考慮防護眼鏡能夠衰減入射進來的激光輻射的能力，以便及時采取行動避免受到傷害。同時也要考慮到眼鏡的舒適性和可見光的入射（未被眼鏡過濾的可見光譜的平均百分比），選用飛秒和皮秒激光器的防護眼鏡時，需要更為慎重的考慮[2]。當使用4級激光器工作時，需要對皮膚做好防護。在選用4級激光器的防護眼鏡或防護服時，需要特別注意激光輻射的抵抗力和穩定性。

7?事故與緊急情況處理

應確保所有使用3B類或4類激光的人員都了解在發生事故時應如何采取行動。每臺3B/4類激光器都應該有一張可以和傷員一起帶到醫院卡片，在卡片中要注名激光的類型、波長、功率、照射時間等。當人員盯著低功率激光器的光束觀看而造成眼睛受傷時，應按照3B/4級激光器的應急處置方案執行。如果出現皮膚損傷、即熱燒傷，可以像其他燒傷一樣進行處理。所有事故無論是否涉及緊急檢查，都必須使用在線事故報告表及時報告給學校健康和安全辦公室。

結語

根據英國（歐洲）蘭卡斯特大學全面且細致的激光安全管理規范，并結合北京交通大學威海校區實驗中心所管理的激光實驗室現狀，為加強我校實驗室對激光的管理，現提出以下幾點建議：

（1）完善管理制度。目前，我校激光類實驗項目較少，所以激光的安全管理規范相對簡略，鑒于我校屬于中外合作辦學類高校，實驗室激光類安全管理應結合蘭卡斯特大學的相關制度制定，應完善激光安全管理制度，擴大激光安全常識的宣傳，提高對激光的認識及加強各實驗室對激光的管理。

（2）加強個人防護，養成良好的安全習慣。實驗室內要放置充足的激光防護眼鏡及防護服，并且依據不同種類的激光器放置相對應的激光防護設備。參與激光操作的工作人員（教師或學生）應嚴格按照激光安全管理要求佩戴防護設備，只有養成良好的安全習慣，才能有效避免事故的發生[34]。

（3）加強安全培訓，提高安全意識。不論是教師還是學生，都應提高對激光的了解和認識，在安全培訓中應提高對激光安全的介紹，強調激光的危害性，提高安全意識，為他人和自己的人身安全提供一份保障[56]。

參考文獻：

[1]許余玲，王繼剛，王少康，崔夢晶，曾嘉瑩，金輝.高校實驗室安全教育工作探索——基于對實驗室安全通識的認知行為現狀調查[J].實驗室研究與探索，2021，40（06）：291294.

[2]Stromberg?Christopher?J，Hadler?Joshua?A，Alberding?Brian?G，Heilweil?Edwin?J.Femtosecond?Laser?Eyewear?Protection：Measurements?and?Precautions.[J].Journal?of?laser?applications，2017，29（4）.

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[5]王軍，李金玲，高萌.高校實驗室使用激光的安全管理[J].實驗室研究與探索，2017，36（11）：283289.

[6]陳日升，張貴忠.激光安全等級與防護[J].輻射防護，2007（05）：314320.

作者簡介：齊敬強（1990—?），男，漢族，山東臨沂人，碩士，研究方向：光學;劉夢林（1992—?），女，漢族，山東濟寧人，碩士，研究方向：光學。