以氦氖激光(Helium-neonlaser)為例,放電及碰撞使其中的游離電子、氦原子與氖原子獲得能量,因而都成為電磁輻射的來源,其中一部份是可以放大的激光輻射,輸出后成為激光;其余則稱為附加輻射(Collateralradiation)。
激光光的高強度,使它與生體組織產(chǎn)生極劇烈的光化學(xué)(Photochemical)、光熱(Photothermal)、光動力(Photodynamic)、光剝離(Photodisruption)、光波電磁場等交互作用,而造成嚴重的傷害。周圍的器材,尤其是可燃、可爆物,也會因而引起災(zāi)害。高度同調(diào)性造成的干涉,使相長干涉(Constructiveinterference)處的光更強,因此會導(dǎo)致更高的危害。
人眼的角膜(Cornea)與結(jié)膜(Conjunctiva)沒有受到如一般皮膚角質(zhì)層的保護,最容易受到光束及其他環(huán)境因素的侵襲。激光光的強度很高,以致眼瞼的反射動作產(chǎn)生保護作用之前,就造成傷害了。
眼睛所受的傷害與波長有關(guān):可見光(Visiblelight)與紅外線(Infrared)中的IR-A影響視網(wǎng)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)會穿過清澈的眼中物質(zhì),而被視網(wǎng)膜吸收,所以若光束太強,就會傷害視網(wǎng)膜。激光光的高準直性(Collimation),使光線能會聚于一個很小的點,在視網(wǎng)膜上約為10至20μm(比頭發(fā)還細)。因此,400nm到1400nm之間的激光,對視網(wǎng)膜具有特別高的危險性,這個波段稱為視網(wǎng)膜危險區(qū)(Retinalhazardregion)。
由于熱流和震波(Shock wave)的影響,環(huán)繞成像區(qū)的組織也可能受損,而對視覺功能造成更嚴重的后果。因為視網(wǎng)膜神經(jīng)組織的修復(fù)能力甚低,這種傷害一般而言都是永久性的。
視網(wǎng)膜危險區(qū)之外的電磁波,包括紫外線和長波紅外線(Farinfrared),則可能使眼睛的前方部分受傷。有些波段會傷害水晶體(Lens),295nm至320nm以及1μm至2μm的輻射尤其嚴重。波段相當廣的紫外線,以及波長大于1400nm的紅外線,可能傷害角膜。只傷及角膜表皮時,一兩天內(nèi)就能修復(fù),而使視力完全恢復(fù)。如果角膜的較深層部位發(fā)生顯著傷害,會造成角膜瘢痕(Cornealscar),而導(dǎo)致永久失明。
紅外線的組織穿透深度(Penetration depth)方面,1,440nm(如某些半導(dǎo)體激光)、1,540nm(如鉺-玻璃激光)、2,100nm(如鈥-雅克激光)均大于10,600nm(二氧化碳激光),所以前三者造成永久性傷害的危險性比較高[1]。308nm的氯化氙(XeCl)激光束,會使水晶體立即產(chǎn)生白內(nèi)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,對于視網(wǎng)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。
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