激光加工对生物体有哪些危害.doc
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2019-09-05
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激光加工对生物体危害
激光是受激辐射放大的光，与传统的光源相比，它的四个显著特点是方向
性好、亮度高、单色性强、相干性好。激光具有良好的时空特性，聚焦后功率
密度可达 l05W／cm2 以上，对材料的作用既可以是连续式的，又可以是准连
续的，还可以脉冲式的。脉冲宽度可以短至 μs、ns、甚至更短：其作用在材料
上的面积、形状、功率(或能量)均可以方便调节。波长为 1.06μm 的 YAG 激光
还可用光纤传输，千瓦级的 YAG 激光光纤传输时的光纤直径仅几百 μm，激光
的这些特点使其在焊接及其相关领域诸如切割、打孔、打标、熔覆等领域得到
了日益广泛的应用，并受到了越来越多的关注。
另外，激光也像一般光一样有生物效应，这种生物效应一方面可给人类带
来益处，诸如育种、医疗，另一方面，无防护的大功率激光辐射，也会造成人
体组织直接或间接的损害。因此，了解激光对生物体可能造成的损伤，对从事
激光焊接的工作者是十分必要的。
1、激光的生物效应
激光对生物机体的效应主要有热效应、光效应、压力效应以及电磁场效应。
（1）热效应热效应是指高功率密度的激光辐照生物体时所引起的生物体
组织蛋白质的破坏、烧伤、炭化、气化、穿孔等。
研究表明，用 100 焦耳的激光照射到 0.1cm3 的生物体上，在几 μm 的时
间内可升温至 200℃。然而，温度下降的速度却很慢，温度的急升和缓冷会引
起基因的突变。通常情况下，基因约由 1000 个原子组成，原子受高热会改变
其位置，变成异构分子。
（2）光效应是指激光照射生物体所引起的刺激、抑制以及分解等作用，
激光对人体的光效应与激光波长、照射时间、照射剂量等有关。
第一，光敏作用。是指激光对生物体的刺激或抑制作用。He-Ne 激光的波
长为 0.6328μm，mw 级的 He 一 Ne 激光照在人体上几乎没有温升的感觉，
然而，却能刺激酶的活性，增强血液中的吞噬细胞、红血球和血色素的含量。
第二，光致损伤。高度单色性的激光会使分子里的化学键受激发而引起分
子分解。例如核糖酸吸收 0.25～0.26.μm 的紫外光会引起细胞死亡。
第三，压力效应。光照射在物体上，把光的动量传递给物体即形成光压，
光压与功率密度成正比。激光的压力来自两个方面，一是辐射压力，当功率密
度为：108W/cm2 时，辐射压力可达 3400Pa，二是功率密度超过人体损伤的
阈值时，组织蒸发、气化产生的冲击压力。辐射压力和冲击压力构成了总压力。
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