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激光安全和光生物安全的深入對比

2023-05-15 16:29:37
閱讀:次

NO1 屬性對比

相干光:

激光安全和光生物安全的深入對比(圖1)

在時間或空間的任意點上,特別是在垂直于光的傳播方向的平面上的一個區(qū)域內(nèi),或在空間的一個特定點的所有時間里,光的所有參數(shù)都可以預(yù)測并相關(guān)的光。將同一光源上同一點或極小區(qū)域(可視為點光源)發(fā)出的一束光分成兩束,讓它們經(jīng)過不同的傳播路徑后,再使它們相遇,這時這一對由同一光束分出來的光的頻率和振動方向相同,在相遇點的相位差也是恒定的,即為相干光。激光即為典型的相干光。

典型激光光譜如下:

激光安全和光生物安全的深入對比(圖2)

非相干光:

激光安全和光生物安全的深入對比(圖3)

非相于光指的是波峰和波谷位置隨機的光波,即不具有固定的相位關(guān)系。這種光波的光波長、振幅和相位都是隨機變化的,不會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。例如自然光、照明LED燈光即為典型的非相干光,它們的光波在時間和空間上都是隨機變化的。

典型非相干光譜如下:

激光安全和光生物安全的深入對比(圖4)

強脈沖光:

激光安全和光生物安全的深入對比(圖5)

強脈沖光(IPL)是經(jīng)常被誤解的一種光。因為其應(yīng)用場景中多是強度較高的情況,所以經(jīng)常會被誤認為是激光。實際上其是以一種強度很高的光源經(jīng)過聚焦和濾過后形成的一種寬譜光,其本質(zhì)是一種非相干的普通光而非激光。IPL的波長多為500~1200nm。IPL是醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的光治療技術(shù)之一,在皮膚美容領(lǐng)域占有十分重要的地位。IPL廣泛應(yīng)用于各種損容性皮膚病的治療,尤其是光損傷和光老化相關(guān)的皮膚病。

典型強脈沖光譜如下:

激光安全和光生物安全的深入對比(圖6)

小結(jié):

相干光和非相干光的區(qū)別對于光學(xué)研究和實驗中具有重要的意義。例如,激光具有高度的相干性和單色性,可以產(chǎn)生高度聚焦的光束(即激光的單色性、高亮度、高能量三大特征)。在成像和照明等領(lǐng)域中,非相干光是更加實用的光源,因為它們的光波能夠在各種不同的物質(zhì)中散射和傳播,從而實現(xiàn)更加準確的成像。

另外,從光的波長及其分布特征出發(fā),經(jīng)常將光分為紫外光、可見光和紅外光。其命名的由來為可見性和顏色性的差異,一般認為390nm-780nm(由紫到紅)為可見光,比紫色波長更小即為紫外,比紅色波長大即為紅外,都為不可見光。但可見性和顏色性的差異并不是相干和非相干的區(qū)別特征,如紅光可能是激光也可能是非相干,同理紫線和紅外線也可能是激光或非相干光,應(yīng)依據(jù)其相干特性來確定安全標準和測試方法,而不是可見性或顏色特性。

NO2 測試標準方法對比

測試標準對比

國家地區(qū)

激光

非相干

中國

GB 7247系列

GB/T 20145GB/T 30117系列

(需要注意的是GB/T 20145直接采標CIE S 009而不是IEC 62471

美國

21CFR 1040.10ANSI Z 136系列

21CFR 1040.20

國際

IEC 60825系列

(采標IEC的如EN、BS、AS不再單獨列出)

IEC 62471系列、IEC 62778CIE S 009、IEC 62115

(采標IEC的如EN、BSAS不再單獨列出)

注:

1, 如果產(chǎn)品同時具有兩種光,則應(yīng)兩種光輻射安全標準均需考量。典型如:激光電視、汽車激光大燈、非專業(yè)級舞臺激光燈等。

2, 需要注意的是最新版玩具標準中對于光輻射測試方法中,激光直接采用IEC 60825-1,而相干光則有自身的測試方法要求。

測試細節(jié)對比

類目

激光

非相干

安全等級

IEC和國標系列標準:1類、1M類、1C類、2類、2M類、3R類、3B類、4類

 

21CFR 1040.10Class I、Class IIa、Class II、Class IIIa、Class IIIb、Class IV

無危害類、1類危害(低危險)、2類危害(中等危險)、3類危害(高危險)

測量參數(shù)

特性參數(shù):波長、脈沖寬度、重復(fù)頻率、表觀光源對象角。

 

評估參量:激光功率/功率密度、激光能量/能量密度

特性參數(shù):光譜范圍、脈沖寬度、重復(fù)頻率

 

評估參量:輻照度、輻亮度

 

評估指標:光化紫外、近紫外、藍光、藍光小光源、視網(wǎng)膜熱危害、視網(wǎng)膜微弱刺激、紅外眼輻射、皮膚熱

評估條件(位置)

測量輻射參數(shù)時,依據(jù)光源波長、脈沖特性、尺寸特征確定不同測量條件(1/2/3)及,視場光闌尺寸和測量距離,如使用較多的7mm、100mm。

 

各等級輻射限值參數(shù)確定時,依據(jù)光源波長、脈沖特性、接收角、C1C7T1T2(修正因子和轉(zhuǎn)效點)。必要將使用修正因子和轉(zhuǎn)效點計算各等級輻射限值。

普通照明燈在產(chǎn)生500lx照度或200mm處(取大者)。其他所有光源均在200mm處測量。

評估條件

(輻射接收)


輻照度:視場光闌與探測器直徑形成X°全角范圍內(nèi)進行測量。視場光闌范圍是7mm到500mm,探測器直徑7mm。X依據(jù)需要評估的指標類型確定,如使用較多80°。

視場光闌與探測器間的距離應(yīng)遠大于探測器直徑。

 

輻亮度:使用7mm的入瞳光闌限制輸入后,將入射光成像至探測器,成像系統(tǒng)中探測器直徑d與焦距H之間的關(guān)系為d=aeffH,aeff為視場弧度,其大小依據(jù)需要評估的指標類型,范圍是1.7mrad到100mrad。

注:不管是激光還是非相干光,標準中均具有連續(xù)光源和脈沖光源的評估區(qū)別。如果光源本身具有脈沖特性,則應(yīng)按脈沖要求進行測量和評估,而不能所有光源均按連續(xù)的規(guī)則進行測量和結(jié)果判斷。


NO3 總結(jié)

激光安全和光生物安全的深入對比(圖7)

由于激光和非相干的本質(zhì)特征有較大差異,所有在國內(nèi)和國際上都如上所述制定了不同標準和方法來評估其輻射危害。對于評估光源對象的特征應(yīng)在使用具體的測試標準方法前予以確定,如不確定其相干特性,則使用前述第一條中的光譜特性進行分析是一種較為實際和有效的方法。

確定相干性后選取合適的標準方法進行測量分析,得到的結(jié)果才是準確、客觀的。如果不確定的前提下直接進行測量,得出得結(jié)果非但不可靠,測試過程中還可能超過測量儀器損傷閾值,導(dǎo)致儀器損壞(比如使用非相干測量的光譜分析儀直接測量激光,大概率會被損壞。如使用激光輻射計測量非相干光,其輻射結(jié)果將被嚴重低估,因為激光測量儀器的響應(yīng)光譜很窄)。

NO4 關(guān)于我們

激光安全和光生物安全的深入對比(圖8)

深圳市中為檢驗技術(shù)有限公司多年在光學(xué)測量、分析、標準化控制方面進行深入研究,積累了豐富的產(chǎn)品類型和應(yīng)用場景測試經(jīng)驗,同時實驗室配備了精密的國際知名品牌光學(xué)測試儀器設(shè)備,能夠?qū)Σ煌愋偷募す夂头窍喔晒猱a(chǎn)品進行準確的分析、測量、評估。

同時實驗室具有中國認可、國際互認CNAS資質(zhì)和檢驗檢測機構(gòu)資質(zhì)認定CMA資質(zhì),對測量產(chǎn)品可出具權(quán)威檢測報告。對激光和非相干光產(chǎn)品的質(zhì)量分析、結(jié)果證明、上市合規(guī)、出口貿(mào)易等環(huán)節(jié)提供優(yōu)質(zhì)可靠的檢驗檢測技術(shù)服務(wù)。

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