三种不同材质激光护目镜片的选择
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2021-12-20 07:30:29

原标题:三种不同材质激光护目镜片的选择

激光本质是一种电磁辐射,其辐射谱覆盖了X射线到可见光,以及近红外、中红外,远红外等范围。电磁辐射是一种我们暴露其中的一种自然现象。我们将电磁辐射在380-780nm时范围叫做可见光或可见光的光谱范围。当所有的可见光同时辐射到我们眼睛中,我们感受到的颜色为白光。

当白光进入光色散光学器件,例如棱镜或双折射晶体时,可以观察到可见光光谱从紫外、蓝光、绿光、黄光,红光在空间依次排开。波长随着颜色的变化从紫外短波长,到红光长波长。

不同波长光在人眼中的渗透深度:

为什么需要注意激光安全:

即使非常低功率的一次偶然的直接的或者间接的激光辐射,也有可能对眼睛造成不可逆的损伤,取决于辐射的波长、输出的功率密度和辐射的时间长短。辐照度决定了激光潜在伤害,定义为瓦/平方厘米。

相较于普通光源,相干性、单色性和方向性造成了激光极高的危险性。 由于相干性、单色性造成的方向性,导致激光功率或能量相较于自然光对距离的敏感性并不高。

一般380-780nm波段的可见光和700-1400nm的近红外光激光,通过透镜聚焦后,形成的焦点要比非相干光源即自然光要小10倍以上。如果一个标准的灯泡在视网膜上形成一个100um的直径光斑,则激光可能产生的光斑在10um以下。因此激光会在人眼中产生更高的功率密度。由于人眼细胞的吸收特性、折射和聚焦特性,相较于自然光的辐射伤害,激光要高达100-10000倍以上。足以快速的加热焦点位置的眼睛细胞组织,导致快速的损伤。单发脉冲的激光能量就可能让眼睛失去视力。因为负责中央视觉的视细胞位于视网膜的中央凹区,仅仅为几个um直径大小。

眼睛对辐射非常敏感。眼睛在漫长的进化过程中发展出了自然保护的能力。当光功率密度超过眼睛的损伤阈值时,我们会本能的转过脸,闭上眼睛。产生眨眼的快速反应。这个本能反应对于1mW左右的辐射是非常有效的保护。当更高的功率进入到眼睛中时,在眨眼反应之前的这段时间内,已经有足够多的能量进入到人眼睛中,会导致不可逆的视网膜损伤。

近红外波长700-1400nm可对人眼造成特殊伤害,因为对于这个波段我们没进化出自然的保护本能。辐射直接入射在视网膜上,直到视网膜细胞发生损伤,我们才会感知到。1400-11000nm的中远红外可在眼睛表面被吸收,会导致组织过热,最终烧伤或烧蚀角膜细胞。

目前主流激光护目镜片主要分三类:

树脂材料镜片:

树脂材料通过在其中掺杂吸收体,吸收特波长的辐射。进口护目镜片材料普遍选取长寿命的树脂进行压模,然后使用紫外固化材料进行双面涂抹固化,增强树脂材料耐划伤特性,保证长期使用不容易刮花。

树脂材料镜片的特点:

  • 重量轻
  • 性价比高
  • 适配镜框种类多
  • 适合中低功率激光器应用
  • 经受住抗冲击实验,符合ANSIZ87激光安全防护标准

玻璃材料镜片:

玻璃材质激光护目镜片也是通过在玻璃材料中掺杂吸收体,吸收来自激光的能量辐射。玻璃镜片从大块的毛玻璃板开始加工,通过切割、抛光工艺加工成所需要的厚度和尺寸、形状满足防护效果和适配镜框的尺寸。大多数情况下,矿物质的玻璃防护镜片在遇到大能量激光辐射时,由于热效应会快速裂开形成碎片。为了 避免玻 璃碎片对眼睛的伤害,进口吸收型镜片加强了对玻璃碎片化的保护,使用了钢化玻璃。 相较树脂镜片,玻璃镜片提供了更高的防护效果和可见光透过率。

玻璃材料镜片特点:

  • 优越的光学性能
  • 提高的可见光透过率
  • 杰出的颜色平衡,工作环境颜色不失真
  • 宽的波长和功率保护范围

镀膜材料镜片

通过在掺杂吸收体的树脂或者玻璃镜片上使用纳米镀膜技术,调配高品质的镀膜,可提供精确的激光波长防护和杰出的可见光透过率。使保护镜片具有反射和吸收的双重特性,起到激光防护双保险的作用。通过对反射镀膜和吸收体掺杂技术的搭配,可以定制防护镜片,将不同防护波长的膜层进行键合或压层,从而拓展单一镜片的激光波长防护范围,以覆盖更广泛的激光应用波长范围。

  • 高光学密度(激光波长高反射率)反射镀膜,适合防护高功率激光
  • 单一镜片多波长防护
  • 激光波长窄带防护
  • 通过镀膜配比,高品质的可见光透过率,实验环境清晰可视
  • 杰出的颜色平衡,真实观测工作和实验环境
  • 完美防护皮秒和飞秒激光的伤害
  • 覆盖住低至高功率激光应用安全

日光透过率(VLT)和颜色视觉:

当我们带上激光护目镜时,日光光谱中的一些波长会被过滤掉。如果一些日光可见光谱的光被阻止入射到我们眼睛中,这就不可避免的改变了我们对于环境颜色的感知 。

首先,随着可见光谱成分衰减的提高,造成了变暗的效果。 类似于太阳镜的效果。

同时,特定波长的可见光被阻挡,阻挡了我们对环境颜色的准确感知 。

  • 护目镜片对可见光谱的衰减定义为可见光透过率(VLT Visible Light Transmission)或光透射比。ANSI标准Z136.7中关于激光防护设备的描述,VLT的定义与标准照明相关,根据人眼对于白光和暗光的光谱敏感性来评估。如果VLT<20%,工作环境应保证有额外的照明补偿。在低的VLT和不充足的照明条件下,颜色感知会受到限制,人眼的光谱敏感性也会转移到短波长方向。
  • 护目镜片选择的一个重要因素叫做颜色视觉。人眼可以适应不同的光照条件。总的光照可以被额外的光源照明来平衡。如果颜色视觉受损或被限制,颜色准确信息就会识别不到。这会影响到环境工作人员识别控制面板的指示灯,报警灯、显示器内容颜色标注、或者影响区分医疗周边不同仪器或重点信息的标注。所以在一些颜色敏感的场合,颜色视觉也是护目镜片选择需要考虑的一个重要因素。

来自:一五班PiPi 激光漫漫说,江苏激光联盟陈长军转载

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