高校实验室激光安全管理的分析与探讨

齐敬强 刘梦林

摘 要：对英国兰卡斯特大学实验室的激光安全规范进行详细分析，介绍了实验室激光管理的安全责任体系，激光划分等级，安全风险评估及预防措施。为北京交通大学威海校区实验室的激光安全管理提供理论支撑和实践性探索。

关键词：实验室安全;激光安全;制度管理

1 概述

近年来，全国各高校实验室水平不断提高，实验室安全成为实验室管理的重中之重。实验室激光安全作为实验室管理里不可或缺的重要环节，更是受到了实验室管理工作者的广泛关注[1]。作为中外合作办学的北京交通大学威海校区，在实验室管理方面更应该借鉴中外高校的安全管理办法，完善实验室安全管理体系，保障实验室师生的人身安全及教学和科研的顺利进行。本文对兰卡斯特大学实验室激光管理办法进行详细的介绍，对比北京交通大学威海校区目前的现状，在安全管理体系的建立、管理水平的提升和实验室安全文化氛围的建立方面做出实践性探索。

2 安全责任体系

（1）副校长：在激光的安全管理方面，兰卡斯特大学有着全面的管理制度和健全的责任体系。学校的人员安全由副校长全面负责。

（2）部门主管：负责确保使用激光的单位是否按照规定流程使用激光，使用激光的人员是否获得与其职责和责任相关的指导和培训。

（3）大学激光安全顾问（ULSA）：新员工和学生的培训;激光发射设备及其用户的识别;适当时提供测量服务;检查新的激光设施和设备;对激光和人工光辐射安全的审查。

（4）区域安全员（ASO）：对所有3R类、3B类和4类激光器及其他危险光源进行登记并告知ULSA，向ULSA通报激光或危险光源的用途。确保用户已在ULSA注册，并在投入使用前接受了风险评估;确保所有激光器都贴有符合要求的标签;确保激光实验室张贴相关安全规定;确保激光操作指南和相关技术报告引起激光用户的注意。

（5）学术主管：在3R级及以上等级的新激光器到达实验场所之前，通知系统管理人员并告知该仪器的注意事项;与ULSA一起进行风险评估，并监督使用3B级和4级激光的书面安全工作是否完善。

（6）个人激光用户：所有激光使用者必须了解他们要使用的激光类别、相关危险和相关预防措施。在开始使用3R级及以上的激光器之前，必须填写个人登记表，并将其发送给ASO。

3 风险评估

风险评估的目的是建立一个安全的工作系统，以保护实验人员不受到激光的伤害。激光会对我们的眼睛和暴露的皮肤造成伤害，所以风险评估工作尤为重要。

3.1 风险评估的五个阶段

（1）识别潜在的危险。

（2）确定这些危险带来的重大风险以及谁处于风险中。

（3）根据危险等级确定控制风险的措施。

（4）确定如何对风险进行监控和控制。

（5）对安全工作系统的调查结果进行记录。

3.2 防止激光伤害的E.R.I.C.P.D准则

使用激光的人员必须了解激光辐射的生物效应，即激光会对人体的眼睛和皮肤造成伤害。下面给出了与光学激光辐射危险有关的ERICPD使用原则：

EEliminate（消除）：使用能够达到相同效果的可替代性、更安全的光源。

RReduce（减少）：通过使用有涂层的光学元件或对其进行遮挡来减少激光的反射。使用适合该用途的最低功率的激光器。如果不需要激光器的全功率，则要限制它的输出功率。

IIsolate（隔离）：在一个完全封闭的环境中使用光束，可使用网络摄像头进行远程查看。

CControl（控制）：提供互锁和时间延迟，以避免在激光束内进行观察。保护光源，将能量暴露的可能性从4级降低到相当于2级的能量暴露。确保光束路径尽可能的短，使用特定的工作间或区域进行实验。

PPPE Personal Protective Equipment（个人防护设备）：佩戴适当的激光护眼装置。

DDiscipline（纪律）：实验人员应严格遵守安全规范，确保所有使用者都能胜任该工作并了解安全规范。

4 激光的分類

由于激光束的波长、能量和脉冲特性的范围很广，使用不同的激光器所产生的危险也有很大不同，因此不同种类的激光器有不同的安全规范制度。激光分类系统是用来表示激光的危险程度的，并且为每一类激光器都有确定的最大可接触发射水平（AEL）。以前的分类系统是基于五个等级（1、2、3A、3B和4），最新的规定是将激光划分为七个等级（1、1M、2、2M、3R、3B和4），下面将详细介绍各个等级。

4.1 1类

1类激光器在正常情况下对人体是安全的，其本身具有较低的辐射，或者是完全封闭于护罩内部的。如果全封闭系统的检修面板因维修等原因而被拆除，则该激光产品不再是1类。

4.2 1M类

波长范围在302.5nm至4000nm的激光产品，其总输出量超过了1类激光产品通常允许的输出量，但由于此类光源属于发散光束或有非常低的功率密度，所以在正常使用中不会构成危险，并符合1M类产品的测量条件。但是如果使用聚集光学器件，它们可能会对眼睛造成危害。

4.3 2类

在400nm至700nm波长范围内发出可见光辐射的是2类激光，其输出低于AEL。如果实验中不慎意外看到光束，并不会对眼睛造成伤害，因为人体的保护性反应能给眼睛提供保护，例如眨眼反射。在合理可预见的操作条件下，包括使用光学仪器进行束内观察，这种保护性反应能够提供足够的保护。

4.4 2M类

2M级激光可在400nm至700nm波长范围内发出可见光辐射，其总输出量超过了2类激光产品通常允许的输出量，但由于它属于发散光束或有非常低的功率密度，在正常使用中如意外观察到光源也是安全的，其符合2M级的测量条件。但是在某些情况下，如果使用聚集型光学器件，它们可能会对眼睛造成危害。

4.5 3R类

3R类激光的波长在180nm到1mm范围内，在其光束内直接观察可能会存在危险，但它的风险低于3B类激光，适用于防护和控制措施较少的情况。对于可见光，AEL限制在不超过2类AEL的5倍，对于其他波长，不超过1类AEL的5倍。

4.6 3B类

对于3B级激光，直接被光束照射会造成伤害，一般情况下，观察漫反射的激光是安全的。

4.7 4类

4类激光是超过3B级激光AELs的高功率激光器，即使观察漫反射也能造成伤害。它可能导致皮肤受伤，也可能引起火灾，也可能产生有害的烟雾，以及对眼睛造成危害。

5 使用激光的一般安全程序

5.1 激光器的识别

一般来说，必须识别出3R类、3B类和4类激光设备，并且每个使用激光设备的部门都要有一份用来记录激光器的存放位置、输出功率、输出波长、设备型号和使用记录等信息的清单。各部门需定期更新这些清单，如有变化应及时通知激光安全顾问。

5.2 使用激光设备用户的记录和登记

在实验中使用激光会带来很多严重的安全隐患，注册程序的目的是确保激光使用人员已经了解关于这些危险和控制这些危险所必需的程序的全部信息和说明。为了保证激光使用者的人身安全，应该由指定管理人员来确定激光的使用者。使用激光的部门必须保持最新的激光使用清单。

5.3 培训

最基本的培训是关于激光危害、使用激光时存在的风险及其控制的基本指导。3R类、3B类和4类激光工作者应在开始执行激光工作之前参加培训，并应熟悉安全工作系统及其协议，同时应做好参加培训的记录。

5.4 本科生工作

本科生的实验教学使用的激光器应该限制在1/1M、2/2M或可見的3R级范围内。实验教师应向学生介绍使用激光器的安全规范，并把这些安全规范张贴在实验室里，此外，应该为每个实验的学生提供明确的书面说明。参与项目工作和使用3B类或4类激光器工作的学生应被视为激光工作者，需进行注册和接受培训。如果激光使用者的经验不足应对其进行密切监督。

5.5 激光器标签

1类激光器比较安全，不需要贴警告标签。在经常需要接触嵌入式产品的情况下，需要补充说明激光产品为“全封闭系统”，并明确标注嵌入式激光器的详细信息，其他激光产品都应贴上适当的警告标签。如果激光器和激光系统没有适当的标签或标签太小难以阅读，应重新粘贴标签。

5.6 划定激光区

“激光控制区”是指为了保护激光区域内的人员免受激光辐射危害而进行监督的区域。当打开激光器并且有被照射到的危险时，除了被授权的人员外，其他人员禁止进入激光控制区。在不能完全消除激光风险的情况下，应在激光控制区内操作3B类和4类激光，在这种情况下，应安装联锁系统或使用其他方式保护未经授权的人员，如使用刷卡或钥匙进入区域。

6 激光的预防措施

（1）1类激光产品不需要任何特殊的预防措施。但是如果这个设备内部包括一个完全封闭的3B类或4类激光器，当需要拆开外壳对其进行维修或校准时，应参照对应级别的安全防护措施。

（2）用光学仪器观察1M类和2M类激光是非常危险的。当对1M类和2M类激光器进行调整后需要仔细进行风险评估，也有可能需要对其进行重新分类，并制定相应的防护措施。

（3）人体自身的保护性反应可以限制眼睛与激光的接触时间（0.25秒），从而防止被2类激光伤害。使用过程中，不能将光束对准人，不要盯着光束看，应在其有用路径的末端终止光束。

（4）3R类激光的防护措施包括：（1）在其有用路径的末端终止光束;（2）光束应避开与工作人员视线水平的方向，并在可行的情况下封闭光束;（3）在接受指导和培训后，应达到一定的操作水平;（4）任何时刻都应提高警惕，防止因镜面反射而造成的伤害。

（5）3B类或4类激光器。每个激光实验室都应根据风险评估的结论制定自己的激光工作计划。在使用非可见光波长时，应使用发射指示器来显示激光器是否通电。应使用上述所有针对3R类激光的防护措施，以及远程联锁、安全联锁、钥匙控制、光束终止进行防护。需要界定激光工作区域并使用警告标志。

（6）个人防护设备。每当有激光暴露于特定MPEs（Maximum Permissible Exposure）水平以上的风险时，个人眼睛保护是防护激光最常见和最重要的方式之一。人体眼睛自身的防护应被视为抵御激光辐射的最后一道防线。在对眼睛进行防护时，要考虑防护眼镜能够衰减入射进来的激光辐射的能力，以便及时采取行动避免受到伤害。同时也要考虑到眼镜的舒适性和可见光的入射（未被眼镜过滤的可见光谱的平均百分比），选用飞秒和皮秒激光器的防护眼镜时，需要更为慎重的考虑[2]。当使用4级激光器工作时，需要对皮肤做好防护。在选用4级激光器的防护眼镜或防护服时，需要特别注意激光辐射的抵抗力和稳定性。

7 事故与紧急情况处理

应确保所有使用3B类或4类激光的人员都了解在发生事故时应如何采取行动。每台3B/4类激光器都应该有一张可以和伤员一起带到医院卡片，在卡片中要注名激光的类型、波长、功率、照射时间等。当人员盯着低功率激光器的光束观看而造成眼睛受伤时，应按照3B/4级激光器的应急处置方案执行。如果出现皮肤损伤、即热烧伤，可以像其他烧伤一样进行处理。所有事故无论是否涉及紧急检查，都必须使用在线事故报告表及时报告给学校健康和安全办公室。

结语

根据英国（欧洲）兰卡斯特大学全面且细致的激光安全管理规范，并结合北京交通大学威海校区实验中心所管理的激光实验室现状，为加强我校实验室对激光的管理，现提出以下几点建议：

（1）完善管理制度。目前，我校激光类实验项目较少，所以激光的安全管理规范相对简略，鉴于我校属于中外合作办学类高校，实验室激光类安全管理应结合兰卡斯特大学的相关制度制定，应完善激光安全管理制度，扩大激光安全常识的宣传，提高对激光的认识及加强各实验室对激光的管理。

（2）加强个人防护，养成良好的安全习惯。实验室内要放置充足的激光防护眼镜及防护服，并且依据不同种类的激光器放置相对应的激光防护设备。参与激光操作的工作人员（教师或学生）应严格按照激光安全管理要求佩戴防护设备，只有养成良好的安全习惯，才能有效避免事故的发生[34]。

（3）加强安全培训，提高安全意识。不论是教师还是学生，都应提高对激光的了解和认识，在安全培训中应提高对激光安全的介绍，强调激光的危害性，提高安全意识，為他人和自己的人身安全提供一份保障[56]。

参考文献：

[1]许余玲，王继刚，王少康，崔梦晶，曾嘉莹，金辉.高校实验室安全教育工作探索——基于对实验室安全通识的认知行为现状调查[J].实验室研究与探索，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）.

[3]彭滟，张秀平.浅谈高校激光实验室的安全和防护[J].科教文汇（中旬刊），2016（01）：138139.

[4]吴浚浩.实验室激光安全分析与探讨[J].实验科学与技术，2007（01）：8083.

[5]王军，李金玲，高萌.高校实验室使用激光的安全管理[J].实验室研究与探索，2017，36（11）：283289.

[6]陈日升，张贵忠.激光安全等级与防护[J].辐射防护，2007（05）：314320.

作者简介：齐敬强（1990— ），男，汉族，山东临沂人，硕士，研究方向：光学;刘梦林（1992— ），女，汉族，山东济宁人，硕士，研究方向：光学。