尼康顯微鏡：激光對(duì)人體的傷害
當(dāng)激光器首先開始出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室中，無論是器件及其應(yīng)用是如此專業(yè)，安全的激光手術(shù)是一個(gè)非常有限的一組研究人員和工程師所面臨的一個(gè)問題，是不是普遍關(guān)心的一個(gè)主題。在日?；顒?dòng)中的應(yīng)用，激光器的急劇增長，以及他們的日常使用科學(xué)實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)環(huán)境中，越來越多的研究者必須面對(duì)的激光安全問題。激光器已經(jīng)成為不可或缺的組成部分，目前許多光學(xué)顯微鏡技術(shù)，并結(jié)合復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，它們可以構(gòu)成重大危險(xiǎn)，如果沒有嚴(yán)格遵循安全程序。
激光手術(shù)安全的兩大問題暴露梁和相關(guān)的電氣危險(xiǎn)與激光和電源內(nèi)的高電壓。雖然沒有已知的激光束，導(dǎo)致一個(gè)人的死亡案件，已經(jīng)有幾個(gè)實(shí)例，與高壓激光相關(guān)的組件應(yīng)占死亡。足夠高的功率的光束，可以灼傷皮膚，或在某些情況下，建立一個(gè)其他材料通過燃燒或損壞的危險(xiǎn)，但是關(guān)于激光束的主要關(guān)注是潛在的對(duì)眼睛的傷害，這是*敏感的身體的一部分點(diǎn)亮。一些政府機(jī)構(gòu)和其他組織開發(fā)的激光安全標(biāo)準(zhǔn)，其中一些具有法律效力，而另一些則只是自愿遵守的建議。大多數(shù)法律規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，涉及到的激光設(shè)備制造商，雖然在*終用戶的激光安全運(yùn)行的*大利益 - 個(gè)人預(yù)防致殘性傷害，甚至死亡。
傷害眼睛能瞬間發(fā)生，必須提前采取預(yù)防措施，以盡量減少風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)楸苊庠?后時(shí)刻的可能性也不大。激光發(fā)射是類似的直接的陽光照射的光到達(dá)眼睛的平行光線，這是非常有效地聚焦在視網(wǎng)膜上，眼睛的后表面上，感測的光。在圖1中示出了人眼的一般解剖，重點(diǎn)上的結(jié)構(gòu)，很可能被損壞的吸收強(qiáng)烈的輻射。潛在危害眼睛取決于激光波長，光束強(qiáng)度，遠(yuǎn)離激光和激光功率在很長的時(shí)間間隔（平均功率和峰值功率脈沖產(chǎn)生）。是顯著的，因?yàn)橹挥屑s400至1400納米的波長范圍內(nèi)的光可以穿透到足以損害眼睛視網(wǎng)膜的激光輻射的波長。一定波長的近紫外光的眼睛附近的表面損傷層，可促進(jìn)白內(nèi)障的形成在鏡頭，尤其是年輕人士，其眼部組織在這個(gè)波長范圍內(nèi)有更大的透明度。在近紅外光可以產(chǎn)生表面損傷以及，雖然在一個(gè)較高的損傷閾值比紫外線。
中的人眼的物理反應(yīng)是不同的不同波長的光，這有一個(gè)軸承上的潛在可能發(fā)生的損害，下面將要討論的有以下幾個(gè)原因。脈沖激光呈現(xiàn)出不同的危險(xiǎn)比那些生產(chǎn)連續(xù)梁。在實(shí)踐中，是一般高功率激光器在脈沖模式操作，一個(gè)單一的微秒脈沖足夠的權(quán)力，可能會(huì)造成永久性的損害，如果進(jìn)入眼睛，而低功率連續(xù)梁可能只造成危害，長期接觸。*令人關(guān)注的頻譜區(qū)域構(gòu)成視網(wǎng)膜的危險(xiǎn)區(qū)域，從約400納米（紫色）延伸至1400納米（近紅外），包括整個(gè)電磁輻射光譜的可見部分。提出的這些波長的危險(xiǎn)被放大由于這樣的事實(shí)，眼部的重點(diǎn)是可能的，在此范圍內(nèi)由眼睛聚焦在視網(wǎng)膜上的一個(gè)非常小的點(diǎn)上，以高密度集中電源準(zhǔn)直的光。
激光器的分類
政府組織和其他機(jī)構(gòu)開發(fā)的許多激光安全標(biāo)準(zhǔn)，*經(jīng)常依靠在美國是美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)的Z136系列。ANSI Z136激光安全標(biāo)準(zhǔn)，職業(yè)安全與健康管理局（OSHA）技術(shù)規(guī)則，用于評(píng)估激光危害問題的基礎(chǔ)，也參考許多國家的職業(yè)安全使用激光的有關(guān)規(guī)則。自1976年以來，在美國銷售的所有激光產(chǎn)品須符合指定的產(chǎn)品安全標(biāo)準(zhǔn)，其指定的分類，由制造商證明，他們必須標(biāo)示為自己的類。累計(jì)陽光等光源的危害的認(rèn)識(shí)與研究成果相結(jié)合，導(dǎo)致估計(jì)名義安全大多數(shù)類型的激光輻射暴露限值的建立。激光危險(xiǎn)類別，根據(jù)已知的*大允許暴露和經(jīng)驗(yàn)，從多年使用激光系統(tǒng)已經(jīng)開發(fā)出來，簡化了應(yīng)用程序的安全程序，以減少或防止事故的發(fā)生。激光制造商需要證明激光產(chǎn)品屬于成一個(gè)類別，或者風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，并相應(yīng)標(biāo)簽。四個(gè)主激光的類別總結(jié)在下面的列表。必須強(qiáng)調(diào)的是，這是一個(gè)簡短的摘要，并非旨在提供完整的陳述的任何機(jī)構(gòu)的激光分類法規(guī)。
I類的激光器被認(rèn)為是安全的，根據(jù)當(dāng)前的知識(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品中固有的任何曝光條件。低功率器件在可見光波段（0.4毫瓦），使用此類激光器包括激光打印機(jī)，CD播放器和測量設(shè)備，他們不允許發(fā)出光輻射水平*過接觸限值的眼睛。一個(gè)更危險(xiǎn)的激光可能被納入一類產(chǎn)品的外殼內(nèi)，但無有害輻射，被允許使用或維修過程中逃脫（這并不一定適用于服務(wù)期間）。被指定為這個(gè)等級(jí)的激光的使用沒有安全要求。
IA類是一個(gè)特殊的指定，不打算進(jìn)行查看，如激光掃描儀*市激光器。允許更高的功率比I級(jí)激光器（不*過4毫瓦），但不得*過I類限制發(fā)射持續(xù)時(shí)間*過1000秒。
第二類是低功耗的激光器，必須發(fā)出一個(gè)可見的光束。光束的亮度依賴，防止盯著成束足夠長的時(shí)期，造成眼睛損傷。這些激光器被限制到一個(gè)輻射功率小于1毫瓦，這是低于*大允許值瞬間曝光0.25秒或更少。自然的厭惡反應(yīng)可見光亮度，以保護(hù)眼睛免受損壞，但任何故意長時(shí)間觀看可能會(huì)導(dǎo)致?lián)p壞。激光這一類的一些例子示范激光器在課堂上使用，激光指針和測距設(shè)備。
IIIA級(jí)激光器是連續(xù)波中間功率（1-5毫瓦）設(shè)備為II類激光器，包括激光掃描儀和指針，類似的應(yīng)用。它們被認(rèn)為是安全的瞬間觀看（小于0.25秒），但不應(yīng)該被視為直接光束內(nèi)，或與任何種類的放大光學(xué)系統(tǒng)。
IIIB級(jí)激光器是中等功率（連續(xù)波5-500毫瓦，脈沖設(shè)備每平方厘米10焦耳），是不是安全直接觀看或鏡面反射觀看。具體的安全措施，建議在控制這種激光類危害的標(biāo)準(zhǔn)。作為該激光類型的應(yīng)用程序，是光譜學(xué)，激光共聚焦顯微鏡，和娛樂之光的顯示。
IV類激光器發(fā)射出高功率，*過IIIB級(jí)設(shè)備的限制，并需要嚴(yán)格的控制，以消除在使用的危害。從這些激光器直接光束和漫反射對(duì)眼睛和皮膚的損害，是潛在的火災(zāi)隱患，取決于他們罷工的材料。大多數(shù)激光眼外傷涉及IV級(jí)激光的反射，因此所有反射面必須遠(yuǎn)離光束，這些激光器工作時(shí)，在任何時(shí)候都穿著適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)眼睛。這一類的激光手術(shù)，切割，打孔，微加工和焊接采用。
雖然ANSI Z136目前激光器分類為第I類至IV類，一種新的激光危害分類計(jì)劃將*有可能被納入到下一版本的ANSI標(biāo)準(zhǔn)，在嘗試提供更多的協(xié)調(diào)與所承認(rèn)的國際標(biāo)準(zhǔn)，如國際電工委員會(huì)（IEC），和那些已經(jīng)通過美國食品和藥物管理局。標(biāo)準(zhǔn)的變化主要是一個(gè)激光指針和類似設(shè)備可能被用于個(gè)人誰是不熟悉的激光安全預(yù)防措施，如激光二極管的高發(fā)散源的特殊性質(zhì)的擴(kuò)散反應(yīng)。變化的影響都比較小，一般繼續(xù)放寬規(guī)定已經(jīng)發(fā)生早期非常保守的標(biāo)準(zhǔn)是在20世紀(jì)70年代以來積累的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。
新的分類計(jì)劃保留四大類激光，1至4，但要求不太嚴(yán)格的等級(jí)1，2，3，每個(gè)特殊子類別：1M，2M，3R引入寬松的版本。總之，新的類別，可以大致描述如下：1M級(jí)激光器是不能夠造成眼睛的傷害，除了查看時(shí)，用光學(xué)儀器。2M類適用于到激光器發(fā)出可見光，這是安全的觀看，光學(xué)儀器未就業(yè)，長達(dá)0.25秒。在那段時(shí)間內(nèi)，明亮的光線自然的厭惡反應(yīng)，加上眨眼反射，保護(hù)眼睛視網(wǎng)膜損傷。3R類包括激光器輕微直接觀看安全，都不允許有輸出功率可達(dá)五倍，1級(jí)或2級(jí)激光器。應(yīng)采取的額外措施，以防止眼睛直接進(jìn)入，尤其是看不見的波長。
眼睛的危害
值得注意的是，對(duì)于大多數(shù)種類的激光是一種常見的警告，以避免與任何光學(xué)放大裝置的光束。一個(gè)主要的危險(xiǎn)，從這一事實(shí)，眼睛本身是一個(gè)高度精確和有效的聚焦光學(xué)裝置，用于在一定的波長范圍內(nèi)的光所構(gòu)成激光器的結(jié)果對(duì)人的眼睛。利用激光與光學(xué)顯微鏡只增加的潛在傷害眼睛。這是常見的光學(xué)實(shí)驗(yàn)室包含許多激光器，作為組件完全集成的系統(tǒng)，如熒光顯微鏡，光學(xué)平臺(tái)開放作為光源。這些“開放”激光器的主要危險(xiǎn)是潛在的對(duì)眼睛的傷害在臺(tái)面高度雜散水平橫梁，反射的光束平面表，光學(xué)元件和外部反射表面的反射，如皮帶扣，手表珠寶，并在房間的任何反射表面。即使分裂秒的曝光，一個(gè)小的激光束反射部分可能是足夠的視力造成永久性的傷害和損失。
激光發(fā)射造成傷害眼睛的不同結(jié)構(gòu)的潛力，取決于該結(jié)構(gòu)的吸收電子束能量。的吸收特性不同的眼組織的激光的波長和強(qiáng)度，確定是否發(fā)生損壞的角膜，晶狀體，視網(wǎng)膜。在后方的眼球表面，滲透到視網(wǎng)膜的波長是由總的傳輸特性的眼睛。圖2示出在相關(guān)的光譜范圍內(nèi)的輻射的波長的函數(shù)的眼睛傳輸。眼睛的角膜，晶狀體和玻璃體液傳輸約400至1400納米的波長范圍內(nèi)的電磁輻射，稱為眼的聚焦范圍。在此范圍內(nèi)的光線聚焦到視網(wǎng)膜上，產(chǎn)生信號(hào)發(fā)送到大腦的視神經(jīng)感官表面。直接觀看的一個(gè)點(diǎn)光源的光，這是有效期間創(chuàng)建的一個(gè)高度準(zhǔn)直的激光束的光束內(nèi)視的情況，產(chǎn)生一個(gè)非常小的焦點(diǎn)在視網(wǎng)膜上，從而大大增加的功率密度和高的損壞機(jī)率。危險(xiǎn)是在某些方面直接觀看太陽類似，但潛在的強(qiáng)度甚至更高的激光器。
輕松一個(gè)高度準(zhǔn)直的光束，這是眼睛的瞳孔的面積之比的視網(wǎng)膜（聚焦）的圖像區(qū)域，人眼的光學(xué)增益是上十萬的順序。這對(duì)應(yīng)于五個(gè)數(shù)量級(jí)輻照度增加角膜表面到視網(wǎng)膜。良好的校正的眼睛允許透鏡角膜系統(tǒng)的像差，衍射虹膜，能夠聚焦在視網(wǎng)膜上的20微米的斑點(diǎn)。這種效率的眼睛的意義是，即使是低功率的激光束，如果觸目，可以聚焦在視網(wǎng)膜上，并迅速燒了一個(gè)洞，在組織永久損壞負(fù)責(zé)視覺神經(jīng)。看似低的額定功率的激光器可以是非常令人誤解的能量集中到這個(gè)程度時(shí)，可能引起的損壞。1毫瓦光束的激光束的情況下，直接進(jìn)入眼（光束內(nèi)視），每平方厘米100瓦的順序產(chǎn)生的視網(wǎng)膜照度值。相比較而言，直接觀看太陽產(chǎn)生的輻照度在約10瓦特每平方厘米的視網(wǎng)膜。
圖3示出了一個(gè)擴(kuò)展光源聚焦在眼的影響，如常規(guī)的磨砂玻璃燈，在高度準(zhǔn)直的激光束，其中有一個(gè)點(diǎn)光源的有效性能的比較。由于源的性質(zhì)的差異，在視網(wǎng)膜上的功率密度可以比標(biāo)準(zhǔn)的100瓦燈泡1毫瓦的激光聚焦的100萬次。假設(shè)一個(gè)**的高斯光束，直接進(jìn)入一個(gè)無像差的眼睛，衍射極限的光點(diǎn)大小為2微米的直徑在視網(wǎng)膜上是可能的，而到幾百微米的擴(kuò)展光源的聚焦點(diǎn)。相應(yīng)的輻照度（功率密度）的值在視網(wǎng)膜上，如圖3所示，約10×（E8），10×（E2）瓦特每平方米。
它可能會(huì)被認(rèn)為在視網(wǎng)膜上測量甚至20微米，燒點(diǎn)不會(huì)是視力具有重要意義，因?yàn)橐暰W(wǎng)膜中含有數(shù)以百萬計(jì)的視錐細(xì)胞。實(shí)際視網(wǎng)膜損傷，然而，通常是大于由于第二個(gè)隔熱和隔音效果的主要聚焦點(diǎn)，并依靠位置，即使一個(gè)非常小的視網(wǎng)膜損傷，可以顯著地?fù)p壞視力。在*壞情況下的曝光，與眼睛放松（聚焦在無窮遠(yuǎn)），進(jìn)入眼內(nèi)直接或從鏡面反射的激光束，光束被聚焦至其*小光斑尺寸在視網(wǎng)膜上。如果發(fā)生損壞視神經(jīng)進(jìn)入眼球的地方，其結(jié)果是可能是視力完全喪失。視網(wǎng)膜灼傷是*有可能發(fā)生在該地區(qū)的中心視力，黃斑，尺寸約2.0毫米的水平，垂直0.8毫米。中央的黃斑區(qū)域，稱為中央凹，是直徑只有約150微米，并提供了詳細(xì)的高敏銳視力和色覺。這個(gè)微小的區(qū)域以外區(qū)域的視網(wǎng)膜感知光線和檢測運(yùn)動(dòng)，構(gòu)成周邊視力，但不利于具體的構(gòu)想。因此，損壞凹，，即使結(jié)構(gòu)包括視網(wǎng)膜面積只有3％到4％，可導(dǎo)致精視力瞬時(shí)虧損。
通過外眼構(gòu)造，到達(dá)視網(wǎng)膜的波長的波段包括整個(gè)可見光譜的藍(lán)色（400納米），紅色（700納米），和700到1400納米的近紅外范圍內(nèi)（IR-A ）。因?yàn)橐暰W(wǎng)膜是不可見光譜以外的輻射響應(yīng)，沒有感覺的查詢結(jié)果的眼睛時(shí)，接觸到近紅外波長，從而在一個(gè)更大的激光在此發(fā)射范圍的危險(xiǎn)。雖然是不可見的，但束聚焦在視網(wǎng)膜上。如前所述，由于眼睛的聚焦效率，相對(duì)少量的激光輻射可以破壞視網(wǎng)膜，和在某些情況下導(dǎo)致視力嚴(yán)重后果。集中在眼睛時(shí)，可發(fā)射高強(qiáng)度的脈沖激光能引起爆炸性出血，并損害可以延長相當(dāng)?shù)木嚯x聚焦區(qū)域。視網(wǎng)膜損傷不愈合，通常是無法修復(fù)的。
在另一只眼睛成分的吸收，主要是角膜和晶狀體，負(fù)責(zé)限制暴露的視網(wǎng)膜眼焦點(diǎn)的波長范圍內(nèi)，這也可以被認(rèn)為視網(wǎng)膜危險(xiǎn)區(qū)域。在吸收過程中，吸收結(jié)構(gòu)變得受破壞自己。只有組織吸收的輻射，和周圍組織，都受到損傷和急性損傷導(dǎo)致暴露于激光輻射400至1400納米的波長范圍以外的大多數(shù)情況下，沒有長久的影響。角膜的行為同樣在皮膚上，它不斷進(jìn)行補(bǔ)貨，疤痕可能對(duì)視力有一定的影響，只有相當(dāng)嚴(yán)重的損害結(jié)果。大部分的損傷的角膜的查詢結(jié)果從激光輻射的遠(yuǎn)紅外線和紫外線光譜區(qū)域。
因?yàn)楦叱潭鹊木劢拱l(fā)生眼內(nèi)，暴露于相對(duì)較弱的相干激光束可能會(huì)導(dǎo)致永久性的，瞬時(shí)損壞。因此，當(dāng)被利用**的激光，甚至百分之幾的鏡面反射（即保持光束的一致性），為幾分之一秒內(nèi)，能夠造成眼睛傷害。與此相反，當(dāng)激光束的散射，反射的粗糙表面，或什至從空氣中的塵埃，漫反射在更大范圍內(nèi)的角度進(jìn)入眼睛。分散在較大面積上的電子束能量，反射具有擴(kuò)展光源的特性，并在視網(wǎng)膜上產(chǎn)生一個(gè)大的圖像，而一個(gè)點(diǎn)光源所產(chǎn)生的（參見圖3）的集中關(guān)注。擴(kuò)散的光束以這種方式降低眼損傷的可能性，不僅通過增加源的大小，并降低功率密度，但通過破壞光束相干性。
激光輻射的生物效應(yīng)
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表1
可能傷害眼睛，可分為相對(duì)于激光的波長和受影響的眼構(gòu)造，*顯著的傷害是視網(wǎng)膜中的可見光和近紅外光譜區(qū)域，由輻射引起的。熱燒傷，聲損傷，或光化學(xué)改變是可能的，這取決于所吸收的能量。眼組織的生物效應(yīng)，表現(xiàn)在不同頻率的波段，現(xiàn)總結(jié)如下，表1中列出。
UV-B和C（200-315納米）：在角膜的表面吸收所有在該范圍內(nèi)的紫外光，防止這些波長到達(dá) 視網(wǎng)膜。角膜炎的一種形式（也稱為和焊機(jī)的閃光），可能會(huì)導(dǎo)致通過光化學(xué)過程，導(dǎo)致蛋白質(zhì)的變性，在角膜上。除了 激光輸出，在此范圍內(nèi)的輻射而產(chǎn)生的激光的泵浦光，或者可以是從靶相互作用的藍(lán)色光的一個(gè)組成部分，對(duì)這些指定的ANSI標(biāo)準(zhǔn)，僅考慮激光輸出需要額外的預(yù)防措施。這種類型的眼損傷通常不是持久的，由于角膜組織的快速再生。
UV-A（315-400納米）：角膜和房水的發(fā)射這個(gè)波長范圍內(nèi)，然后將其主要吸收眼球晶狀體。光化學(xué)形成白內(nèi)障的透鏡導(dǎo)致的蛋白質(zhì)變性。
可見光和紅外線-A（400-1400納米）：此光譜區(qū)域通常被稱為作為視網(wǎng)膜的危險(xiǎn)區(qū)域，眼睛角膜，晶狀體和玻璃體液由于這樣的事實(shí)，這些波長是透明的，而光的能量被吸收在視網(wǎng)膜上。損害視網(wǎng)膜，可以通過熱或光化學(xué)過程。的視網(wǎng)膜感光細(xì)胞的光化學(xué)損傷，可以降低整體的光源及顏色的靈敏度，和紅外的波長可能導(dǎo)致白內(nèi)障形成的透鏡。足夠的激光能量被吸收時(shí)，由眼睛的*有可能的損傷是一個(gè)熱灼傷，吸收光的色素上皮細(xì)胞的黑色素顆粒轉(zhuǎn)化為熱能。由角膜和晶狀體此波長帶內(nèi)的激光輻射聚焦在視網(wǎng)膜的輻照度的一個(gè)因素約100,000放大。對(duì)于相對(duì)低功率可見光激光器，受傷的可能性降低的厭惡反射（約0.25秒），這將導(dǎo)致避免明亮的光束。如果激光的能量足以產(chǎn)生小于0.25秒的損傷，但是，這種天然防御機(jī)制不是有效的，也沒有提供任何保護(hù)中的不可見的近紅外波段在700納米和1400納米的波長之間。在脈沖模式中的激光器的工作提出了一個(gè)額外的在視網(wǎng)膜組織中的聲沖擊波發(fā)生的可能性的危險(xiǎn)。持續(xù)時(shí)間小于10微秒的激光脈沖引起的沖擊波導(dǎo)致組織破裂。這種類型的損傷是永久性的，可能更嚴(yán)重?zé)嶙苽?，，因?yàn)槁晫W(xué)損壞通常影響較大面積的視網(wǎng)膜上，所需要的能量，以產(chǎn)生這樣的效果是低級(jí)。因此，*大的風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)允許減少短時(shí)脈沖激光器。
紅外-B和紅外-C（1400-1萬納米）：在波長長于1400納米，角膜組織和自然的淚膜的水含量，由于吸收能量，所產(chǎn)生的溫升導(dǎo)致附近的蛋白質(zhì)變性表面上。深入滲透在較長的波長增加，晶狀體蛋白的熱效應(yīng)，在臨界溫度沒有太大的正常體溫以上，可能導(dǎo)致混濁的形成，作為紅外線白內(nèi)障。除了 白內(nèi)障形成和角膜燒傷，紅外輻射可以產(chǎn)生水的喇叭形，前房通常是透明的水性介質(zhì)中的被泄露，由于血管的中斷。
一般情況下，紫外線，遠(yuǎn)紅外線的激光輻射被吸收在角膜或晶狀體，其效果取決于的強(qiáng)度和暴露時(shí)間。在高強(qiáng)度，立即發(fā)生熱灼傷，而較低的風(fēng)險(xiǎn)，可能會(huì)導(dǎo)致白內(nèi)障的發(fā)展過一段兩年。受傷的眼睛結(jié)膜組織也可以通過激光照射，雖然結(jié)膜或角膜的損害通常發(fā)生在更高的功率水平比視網(wǎng)膜受傷。因此，由于視網(wǎng)膜損傷會(huì)產(chǎn)生更嚴(yán)重的直接效果，角膜危險(xiǎn)一般只認(rèn)為是一個(gè)嚴(yán)重的問題為不到達(dá)視網(wǎng)膜（基本上是遠(yuǎn)紅外線和紫外線），在波長激光器。
皮膚的危害
激光與皮膚暴露的危害通常被認(rèn)為不太重要的不是眼睛的危害，雖然越來越多的使用高功率激光系統(tǒng)，特別是紫外線發(fā)射器，未受保護(hù)的皮膚可能被暴露于極其危險(xiǎn)的輻射水平也沒有完全封閉的系統(tǒng)中。因?yàn)槿说钠つw是身體*大的器官，它是*大的風(fēng)險(xiǎn)暴露的激光束，有效地保護(hù)在同一時(shí)間的曝光（與眼睛的異常）的其他器官。重要的是要考慮許多激光器設(shè)計(jì)的重大改動(dòng)的目的，如切割或鉆孔的材料，更耐于皮，但這樣的激光器中通常采用顯微鏡。手臂，手和頭部的部分身體的*有可能被不經(jīng)意地暴露于激光束對(duì)齊或其他實(shí)驗(yàn)操作正在執(zhí)行時(shí)，如果光束具有足夠的強(qiáng)度，熱灼傷，光化學(xué)損傷，和聲學(xué)病變可能發(fā)生。
高功率密度的激光束，和波長的輻射在皮膚上的結(jié)果中*大的危險(xiǎn)在一定程度上決定皮膚損傷和損傷，結(jié)果不同的深度。在約300-3000納米的波長范圍內(nèi)的激光輻射到皮膚的穿透深度是*大的，在大約1000納米的紅外甲光譜的區(qū)域中達(dá)到*大。如果正在使用的激光器有可能造成皮膚損傷，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施，如穿長袖衣服和適當(dāng)?shù)姆阑鸩牧现瞥傻氖痔?，以保護(hù)皮膚。在許多情況下，可以采用較低的激光功率可以比預(yù)期的實(shí)驗(yàn)所需的對(duì)應(yīng)程序。
電氣危險(xiǎn)
與電子元件和激光器的電源供給相關(guān)的危害是基本上相同的，幾乎所有種類，具體到每一個(gè)激光的配置或類別的安全預(yù)防措施，是沒有必要的。的主要功能激光的類別，氣體，固態(tài)，染料，以及半導(dǎo)體，半導(dǎo)體激光器以外的所有需要高電壓，常高的電流，以產(chǎn)生一個(gè)光束。變化是否高電壓直接施加到主激光介質(zhì)的泵或泵激光器燈中存在的，但它仍然是本系統(tǒng)中在某些點(diǎn)。條件是建立在一個(gè)特別危險(xiǎn)的激光器，可保留高電壓電容器或其他組件的激光被關(guān)閉后不久。這種情況尤其多見于脈沖激光器，并應(yīng)始終牢記，當(dāng)儀器外殼為任何目的而被刪除。*安全的做法是始終假定存在觸電的危險(xiǎn)，直到另有決定。許多激光器利用高電壓只有等到激光發(fā)射時(shí)成立，然后操作類似于傳統(tǒng)的家庭線路電壓的電平，但是這不應(yīng)該被視為缺乏適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施，任何電氣設(shè)備的理由。
普通顯微鏡激光的特定安全注意事項(xiàng)
包含激光的激光和完整的儀器系統(tǒng)必須達(dá)到一定的安全標(biāo)準(zhǔn)。這取決于他們的危險(xiǎn)性分類，激光可能會(huì)被要求具有光快門鍵控制聯(lián)動(dòng)裝置或其他裝置，以防止受傷。動(dòng)用所有入口點(diǎn)間房屋激光器，提出了一種潛在的危險(xiǎn)警告標(biāo)志，并在附近的激光存在特殊危險(xiǎn)（例如在圖4所示）。在裝置中包含的光束，因此，它不能達(dá)到用戶的眼睛，如激光打印機(jī)和緊湊的磁盤播放機(jī)，額外的預(yù)防措施不是必需的。
許多實(shí)驗(yàn)室激光器性質(zhì)類似于那些在工業(yè)環(huán)境中產(chǎn)生相同波長的高功率激光器，可能需要屏蔽，以保護(hù)操作者免受束。一些普遍使用的激光器的輸出波長的概述于表2。對(duì)于工作情況的可能性不能*消除眼睛暴露在激光束，護(hù)目鏡或眼鏡的應(yīng)佩戴。的護(hù)目鏡至關(guān)重要的是，旨在阻止發(fā)射的激光的特定波長的光，而其他波長的光發(fā)射，以便有足夠的視覺。至關(guān)重要的一點(diǎn)是，必須提供在使用每一個(gè)激光的特定過濾 - 有沒有通用的護(hù)目鏡，可用于所有的激光器，或與所有可能的多波長激光器的發(fā)射線。由于激光可以到達(dá)，從任何角度，直接或通過從表面反射，的護(hù)目鏡必須阻止所有可能的路徑眼睛。
摻鈦藍(lán)寶石激光器（通常簡稱為摻鈦藍(lán)寶石激光器），是一個(gè)多功能的可調(diào)電子振動(dòng)固態(tài)激光類的例子。這種類型的激光，需要由一個(gè)內(nèi)部的閃光燈或其他激光，它可以是內(nèi)部或外部的主激光系統(tǒng)的光抽運(yùn)。由于各種配置的Ti：藍(lán)寶石激光系統(tǒng)，一套標(biāo)準(zhǔn)的安全注意事項(xiàng)，不能給予。這些激光器可在任一連續(xù)波或脈沖模式操作，并根據(jù)系統(tǒng)提供光抽運(yùn)，電氣要求和電氣危害有很大的不同。摻鈦藍(lán)寶石激光器的可調(diào)諧波長范圍通常從約700至1000納米，因此，標(biāo)準(zhǔn)的安全防范措施應(yīng)遵循的激光器生產(chǎn)能到達(dá)視網(wǎng)膜（小于1400納米）的輻射。由于輸出波長各不相同，所以很可能將被要求有一個(gè)以上的不同的護(hù)目鏡，并且用戶應(yīng)該確信，任何光束閉塞裝置（s）被發(fā)射的波長是足夠的。短促有力的單一脈沖發(fā)射脈沖工作模式的眼睛造成永久性傷害，必須采取預(yù)防措施，以確保所有可能路徑眼被堵住，直接和外圍。
重要的是要注意，從泵激光器的雜散發(fā)射可能是更加危險(xiǎn)，在一些鈦：藍(lán)寶石激光器比主激光束的配置，如果有一種可能性，該光到達(dá)工作區(qū)中，保護(hù)眼睛，阻止泵激光的波長必須被使用。如果泵浦激光器是采用電聲激光外殼分開，可能需要額外的預(yù)防措施，以消除可能的暴露雜散光，可能會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)激光器耦合。在閃光燈泵浦系統(tǒng)，適用于高電壓，即使關(guān)閉電源電容器充電燈，可保留，和預(yù)防措施是必要的，以避免執(zhí)行任何激光維修時(shí)觸電。這種類型的激光發(fā)射的近紅外線的波長可以是特別危險(xiǎn)的，因?yàn)殡m然光束是不可見的，或者端的發(fā)射波段在700納米附近的隱約可見，大量的紅外光將聚焦在視網(wǎng)膜上。
鉻摻雜各種固態(tài)材料已經(jīng)在新的可調(diào)電子振動(dòng)激光器的發(fā)展表現(xiàn)出極大的承諾，并進(jìn)入使用比較普遍，具體到每一種類型的安全程序，必須加以考慮。摻雜鉻鋁鍶鋰氟化物（鉻：LISAF）已經(jīng)顯示出希望作為一個(gè)二極管泵浦的激光材料，并正在使用在這里的Ti：藍(lán)寶石激光器在一些多光子顯微鏡應(yīng)用。具有可調(diào)諧發(fā)射波長在紅外，安全注意事項(xiàng)是類似的要求，對(duì)于Ti：藍(lán)寶石激光器。然而，由于摻鉻激光相對(duì)新近開發(fā)的產(chǎn)品，用戶應(yīng)注意防護(hù)過濾器和護(hù)目鏡可能不容易獲得其具體的發(fā)射波長。
氬離子，氪離子不太常見的，激光器產(chǎn)生在多個(gè)波長上發(fā)射，被廣泛利用光學(xué)技術(shù)，如激光共聚焦顯微鏡。氬激光器一般都列為IIIB級(jí)或IV級(jí)根據(jù)155安全代碼，并應(yīng)避免直接束曝光。高相干性的氬離子激光束的藍(lán)綠色的線可以穿透眼睛的視網(wǎng)膜，造成永久性的損害。護(hù)目鏡提供了有力的吸收主要排放線，應(yīng)該保護(hù)眼睛免受損壞。氪離子激光器產(chǎn)生的波長略長比氬激光器，并在低功耗，部分是因?yàn)樗麄儚V泛分布在整個(gè)頻譜發(fā)射多個(gè)可見光波長線。能量分布廣，提出了一個(gè)問題，在保護(hù)性過濾設(shè)計(jì)的護(hù)目鏡，以吸收整個(gè)激光發(fā)射將阻止大部分可見光，限制使用它們的實(shí)用性。需要特別謹(jǐn)慎，，氪離子激光器而言，眼睛的多線的發(fā)射，以避免暴露。使用氬氪混合物的激光器已經(jīng)成為流行的熒光顯微鏡需要在幾個(gè)波長穩(wěn)定排放的多重?zé)晒庋芯?，從整個(gè)發(fā)射，可以到達(dá)視網(wǎng)膜，必須謹(jǐn)慎行使，以保護(hù)眼睛。此外，這些氣體放電激光器產(chǎn)生強(qiáng)烈吸收的眼球晶狀體，因?yàn)樵谠擃l譜范圍內(nèi)連續(xù)波發(fā)射的危害了解甚少，紫外線吸收，應(yīng)佩戴護(hù)目鏡的紫外線的波長。氪離子激光器發(fā)射數(shù)在近紅外波長幾乎是看不見的，但是這可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重視網(wǎng)膜損害，盡管他們軟弱的視覺外觀。電氣危險(xiǎn)，目前由于應(yīng)用的高電壓啟動(dòng)激光放電，需要比較高的電流，以維持排放。
*市掃描儀和測繪儀器設(shè)備，如激光采用氦氖混合物非常廣泛的應(yīng)用，那些幾毫瓦的權(quán)力或多或少目前危害類似于陽光直射。在低功率波束偶然一瞥的瞬間不容易造成眼損傷，但高度相干光從氦氖激光可以聚焦到一個(gè)很小的點(diǎn)在視網(wǎng)膜上，并持續(xù)曝光可以造成永久性損壞。根本的He-Ne發(fā)射線發(fā)生在632納米，但常用的變種發(fā)射的紅外線波長綠燈。氦氖激光器提出了更高的供電版本顯著更大的危險(xiǎn)，使用時(shí)應(yīng)格外小心。我們沒有方法來預(yù)測風(fēng)險(xiǎn)水平，將產(chǎn)生一個(gè)給定程度的眼損傷。這種激光類主要安全應(yīng)遵循的規(guī)則是為了避免任何其他比光束的瞬間觀看，并觀察平時(shí)的預(yù)防措施方面的高電壓電源。
另一種氣體放電激光器，氦鎘系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，被廣泛地應(yīng)用在掃描共聚焦顯微鏡，利用在442納米和325納米的紫藍(lán)色和紫外發(fā)射線。藍(lán)線所構(gòu)成的眼睛在主要危險(xiǎn)性是損壞的視網(wǎng)膜上，這被認(rèn)為是暴露在較低的水平，在此波長比可見光的波長更長更容易受到損害。因此，即使在低功率水平的He-Cd激光器權(quán)證仔細(xì)遵守安全程序。325納米的紫外線輻射非常小眼睛的晶狀體到達(dá)視網(wǎng)膜，由于較強(qiáng)的吸收，長期接觸可能會(huì)導(dǎo)致白內(nèi)障的發(fā)展。佩戴合適的護(hù)目鏡，可以防止這種潛在的危險(xiǎn)。一個(gè)棘手的問題是由He-Cd激光器同時(shí)發(fā)出紅色，綠色和藍(lán)色波長更近的變種。過濾所有這三個(gè)波長的任何企圖護(hù)目鏡塊這么多的可見光譜，用戶不具有足夠的視覺來執(zhí)行必要的任務(wù)。如果只有兩個(gè)發(fā)射線的過濾，則風(fēng)險(xiǎn)仍然存在從第三波長，需要仔細(xì)的措施，以避免暴露。
氮激光器產(chǎn)生在337.1納米的紫外線，被用作一些顯微鏡和光譜應(yīng)用的脈沖源。該激光器往往利用泵的染料分子，產(chǎn)生額外的波長較長的線一定的成像技術(shù)。氮激光器能夠產(chǎn)生高功率脈沖重復(fù)率極高。角膜損傷可能會(huì)導(dǎo)致暴露于激光束，雖然在眼睛的晶狀體的吸收從近紫外波長在一定程度上保護(hù)視網(wǎng)膜，它是不確定的，這是否是足夠的，以防止視網(wǎng)膜損傷的高功率脈沖。*安全的方法是采用這種類型的激光，以確保全面保護(hù)眼睛。此外，高電壓運(yùn)作所需的氮激光器，所需的預(yù)防措施，以確保排出所有電源組件被暴露在與他們接觸之前。
*常見的固態(tài)激光器依賴于電離的釹摻雜在基質(zhì)晶體中的雜質(zhì)含量。*廣泛使用的基質(zhì)材料摻雜釹的釔鋁石榴石（YAG），一種人工合成的晶體形成基礎(chǔ)的Nd：YAG激光。釹激光器一般都在一個(gè)巨大的品種，產(chǎn)生了廣泛的額定功率在兩個(gè)連續(xù)梁和脈沖類型。他們可能是由半導(dǎo)體激光器，光學(xué)泵浦脈沖閃光燈，或由弧燈，它們的特性差異很大，取決于所用的具體的設(shè)計(jì)和預(yù)期的目的。由于其廣泛的應(yīng)用范圍，和他們?cè)斐梢欢ǖ奈：?，釹激光器有可能造成眼外傷比任何其他類別。
釹YAG激光器產(chǎn)生的1064納米的近紅外光，可引起嚴(yán)重的視網(wǎng)膜損傷，因?yàn)樗菬o形的，反射光束產(chǎn)生受傷的可能性增加。顯微鏡中使用的大多數(shù)這些激光器是二極管泵浦產(chǎn)生的短強(qiáng)脈沖，它可以產(chǎn)生甚至一個(gè)單一的反射脈沖進(jìn)入眼睛時(shí)受傷。因此，保護(hù)眼睛的眼睛，阻止所有可能的路徑應(yīng)該被雇用。除了利用高次諧波，其中的應(yīng)用程序以外，可以被設(shè)計(jì)為傳輸*可見光，紅外阻擋護(hù)目鏡。倍頻可以在532納米（可見綠光），這也將被傳輸?shù)揭暰W(wǎng)膜產(chǎn)生的二次諧波，若這發(fā)射線采用額外的綠色光衰減過濾是必需的。三倍和四倍頻率經(jīng)常被應(yīng)用與Nd：YAG激光器，第三次和第四次諧波在355和266納米，呈現(xiàn)不同的危險(xiǎn)，需要紫外線阻擋護(hù)目鏡，可能是皮膚的保護(hù)，防止?fàn)C傷。生成幾瓦的功率，在紅外激光器，數(shù)百毫瓦的輸出，可以實(shí)現(xiàn)上面的第二，第三和第四次諧波的波長。
普通激光器的輸出波長
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表2
雖然一些二極管泵浦的釹激光器產(chǎn)生相對(duì)較低的功率（尤其是在高次諧波，在連續(xù)模式下運(yùn)行時(shí)），產(chǎn)生足夠的權(quán)力，造成人員受傷，并保護(hù)眼睛的工作時(shí)，應(yīng)佩戴任何這種類型的激光。產(chǎn)生多波長激光的難點(diǎn)是獲得適當(dāng)?shù)淖o(hù)目鏡，以削弱所有危險(xiǎn)的發(fā)射線。高次諧波時(shí)，它不能被假設(shè)光的波長較長的基本頻率是不存在的，許多商業(yè)激光器包括一個(gè)或多個(gè)特定的機(jī)制來刪除不需要的輻射光。存在附加的電氣危害，因?yàn)檩^高的電源電壓的存在下，利用燈代替二極管泵浦的釹激光器。
相當(dāng)數(shù)量的研究正在進(jìn)行釹摻雜另覓結(jié)晶主機(jī)，和其他材料的出現(xiàn)商用激光器，特別考慮安全操作所需。由于引入新的激光類型，其具體特點(diǎn)進(jìn)行了優(yōu)化的安全裝置可能不是*初一應(yīng)俱全。目前，*廣泛使用的替代釔鋁石榴石釔，氟化鋰（以下簡稱為YLF），脈沖和連續(xù)的Nd：YLF激光器是市售的。雖然在許多方面釹：YAG激光器，采用的Nd：YLF發(fā)射在一個(gè)稍微不同的基波波長（1047納米），這應(yīng)予以考慮。如護(hù)目鏡相對(duì)于安全過濾器性能評(píng)價(jià)它們的吸收相似的基本和高階諧波波長。
半導(dǎo)體二極管激光器代表一個(gè)相對(duì)較新的技術(shù)正在迅速擴(kuò)大的通用性。二極管激光器的性能特性依賴于一些因素，包括電性能的半導(dǎo)體，在其生產(chǎn)過程的生長過程中，雜質(zhì)的摻雜劑。由激光介質(zhì)射出的波長的帶隙的材料和其他的屬性，這些屬性是依賴于該半導(dǎo)體組合物的函數(shù)。續(xù)發(fā)展的承諾，擴(kuò)大商業(yè)二極管激光器的波長范圍。目前，波長*過1100納米的半導(dǎo)體激光二極管主要用于光纖通信的應(yīng)用。此類別中的大多數(shù)激光器是基于銦鎵砷磷化合物的InGaAsP不同比例的活性層，主要發(fā)射無論是1300或1550。一個(gè)小的百分比的1300納米排放的傳送到眼睛的視網(wǎng)膜，而在波長*過1400納米，角膜受到損害。在相當(dāng)高的功率水平是不太可能的，除非重大的眼睛損傷。大多數(shù)二極管激光器發(fā)射在1300納米范圍內(nèi)的低功率，，除非光束射向進(jìn)入眼睛長時(shí)間，不存在嚴(yán)重危害。準(zhǔn)直的激光二極管光纖形成的梁和橫梁迅速發(fā)散，提供了更大的安全性。安全護(hù)目鏡，應(yīng)使用具有高能量的光束，如果沒有完全包含在光纖發(fā)射。對(duì)于近紅外光束在光學(xué)器件對(duì)準(zhǔn)而穿用紅外線阻擋護(hù)目鏡，熒光屏或其他紅外觀看設(shè)備都可用。二極管激光器工作在低電壓和電流，因此，一般不存在有觸電的危險(xiǎn)。
標(biāo)稱波長小于1100納米二極管激光器的發(fā)射主要是基于砷化鎵化合物，和新的材料和制造工藝的不斷發(fā)展，越來越短的波長范圍擴(kuò)大輸出發(fā)射。有某些例外，二極管激光器需要本質(zhì)上是相同的安全防范措施，作為其他類型的激光器工作在相應(yīng)的波長范圍內(nèi)和在相同的功率水平。正如前面所述，在某些情況下，限制了潛在的危險(xiǎn)因素是高二極管的激光束的發(fā)散角，光束分布在很寬的功率在短距離內(nèi)從出射面在半導(dǎo)體領(lǐng)域。當(dāng)應(yīng)用程序需要另外的聚焦光學(xué)系統(tǒng)，或某些其他方法的準(zhǔn)直是否定的，這個(gè)因素，但是。根據(jù)銦鎵鋁磷（InGaAlP構(gòu)成）的系統(tǒng)上的二極管激光器，產(chǎn)生635納米的輻射在毫瓦的水平，這些都需要類似的功率相當(dāng)?shù)暮?氖激光的安全預(yù)防措施。基于相似的二極管組合物的其它激光變體在660或670納米的發(fā)射，雖然自然厭惡響應(yīng)的眼睛提供了一些保護(hù)，眼睛是不是幾乎一樣敏感，這些波長為635納米的輻射，以及使用護(hù)目鏡是明智的。應(yīng)謹(jǐn)慎，以確保足夠在適當(dāng)波長的吸收，未必能有效設(shè)計(jì)的護(hù)目鏡以保護(hù)眼睛在較長的波長在660納米或670納米。
多種鎵鋁砷（GaAlAs的）組成，發(fā)射波長范圍從750到近900納米激光二極管。由于眼的靈敏度在750納米（紅燈弱的感覺是可能的），以及完整的缺乏在較長的波長靈敏度有限，比可見光激光器，這些激光器提出了對(duì)眼睛的傷害更大。提供更高的功率是在二極管激光器發(fā)射（*多到幾瓦，在二極管陣列）在此范圍內(nèi)，這可能導(dǎo)致在很短的曝光后的眼睛損傷。眼睛的厭惡反應(yīng)由于光束的隱蔽性，不發(fā)生，和護(hù)目鏡，特別是大功率激光器應(yīng)采用。甚至更長的發(fā)射波長（980納米）是由銦鎵砷化物（砷化銦鎵）激光器和護(hù)目鏡驗(yàn)證980納米輻射衰減應(yīng)該加以利用，再次由于無形的排放無意中被允許進(jìn)入眼睛危險(xiǎn)。
總而言之，使用激光在任何應(yīng)用程序中的主要危害是引起眼睛和皮膚接觸的激光束，激光的高電壓的電氣危害人身傷害的風(fēng)險(xiǎn)。需要采取措施以避免接觸（尤其是眼睛）的光束，在不能保證，必須佩戴適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)眼睛。四個(gè)因素是顯著的護(hù)目鏡或其他光束阻擋過濾，光束是否是脈沖或連續(xù)的激光的波長不同的激光介質(zhì)（氣體，半導(dǎo)體等），激光輸出功率的選擇。
存在其他非光束危害激光的使用，其中的一些相關(guān)的顯微鏡應(yīng)用，以及其他的，不太可能會(huì)遇到。在許多工業(yè)應(yīng)用中，激光器被用于執(zhí)行切割和焊接操作，所涉及的加熱可導(dǎo)致排放的有害氣體或蒸氣，它必須被安全地刪除從工作環(huán)境。這種類型的危險(xiǎn)是不鍺激光在光學(xué)顯微鏡的使用，但應(yīng)考慮其他安全問題。在閃光燈泵浦系統(tǒng)中，存在潛在的爆炸危險(xiǎn)，從閃光管內(nèi)壓力高的積累。儀表殼體的設(shè)計(jì)和維護(hù)包含燈泡的片段，如果發(fā)生這種類型的爆炸故障。低溫氣體，如液態(tài)氮或液態(tài)氦，可能被用于冷卻激光（紅寶石，或釹晶體，例如），暴露的皮膚燒傷，如果冷液體接觸。如果顯著數(shù)量的低溫氣體被排放到一個(gè)封閉的房間或其他密閉空間，他們能夠置換室內(nèi)空氣，創(chuàng)造一個(gè)缺氧氣氛。與激光設(shè)備的電氣危害已經(jīng)討論過，但不能過分強(qiáng)調(diào)，由于這樣的事實(shí)，儀器外殼，一般電器的電路保護(hù)用戶免受激光安裝，校準(zhǔn)，維修和維護(hù)過程中常用的去除。某些激光系統(tǒng)（IV級(jí)或4，尤其是）構(gòu)成了潛在的火災(zāi)隱患，，如果光束接觸可燃物質(zhì)，和阻燃材料的地方，應(yīng)利用束曝光是可能的。
在大多數(shù)大學(xué)和政府實(shí)驗(yàn)室，以及在工業(yè)及其他企業(yè)的環(huán)境，存在一個(gè)既定的框架，安全管理應(yīng)遵循的程序，在有潛在危險(xiǎn)的活動(dòng)，包括利用激光。在這篇文章中概述的一般準(zhǔn)則，目的不在于取代安全人員的個(gè)人工作情況的更具體的要求。通常情況下，一個(gè)地方的環(huán)境安全辦公室將已準(zhǔn)備公布的程序應(yīng)遵循的指導(dǎo)下，激光安全人員，或另一個(gè)人有責(zé)任的培訓(xùn)和執(zhí)行適當(dāng)?shù)陌踩绦?，該機(jī)構(gòu)外殼的設(shè)備，和任何潛在的激光用戶應(yīng)確保遵循適當(dāng)?shù)某绦颉?/span>這是至關(guān)重要的，這不僅防止激光用戶可能不可逆的損傷，但，保護(hù)游客或其他人可能會(huì)不經(jīng)意地暴露任何激光設(shè)備的危險(xiǎn)。