手持式激光测距机安全距离实验
手持式激光测距机安全距离实验
作者:钱炔文 棘碣敏 棘贵道 高光煌 胨宗札 周淑英 张桂素 王登龙 施良顺
本实验使用手持式激光测距仪,在户外自然大气条件下, 实测不同距离和各种反射物激光匈波能量密度, 对兔眼进行损伤效应观察。目的是找出该测距机的致伤边界, 礴定出激光束内韵安全距离,观察机阿反射激光及激光回波是否对眼有损伤作用。为该类型测距机提供安全使用数据, 以保证观测人员的视觉安全。
仪器与方法
1. 手持激光测距机有关参数
商台实验样机编号分别为1 和2’。1 机目镜组内束加装激光吸收玻璃,2 机为改进样机, 其目镜组内已加装激光吸收玻璃。此外,两机结构均相同:激光工作物质为Nd tYAG,尺寸为 4.2×5.2ram, 染料片调0开关, 发射重复率4 N10ppm, 激光波长1064am, 脉冲宽度8 N10ns,经发射天输出的光束发散角1 N1.2mrad,发射光束直径22mm~ 左目镜为测距显示镜, 右目镜为观察瞄准镜,其出瞳直径为6ram, 附件激光能量衰减器对1064nm激光的透过率不大于5呖。该机激光发射系统与观察瞄准光路是各自分立的。
2. 剂量测试方法
剂嚣测试和动物实验交叉进行,对户外实验的某一距离先进行剂量测量, 确定剂量后再进行动物照射。由于受各种因素影响,激光器发射光束中辐照量极不均匀, 激光安全评价更应注意光束中辐照量最强点( 热点”)。测试时,需要反复扫描测量以确定热点所在位置, 并取热点上的辐照量作为所测距离上的剂量。剂量测定后, 用双He-Ne激光束交叉定位照射。
3.动枷实验方法
实验动物选用青紫兰灰兔, 体重2kg左右, 经检眼镜检查均正常, 照射时用0.5呖复方托品酰胺散瞳, 瞳孔直径为9.5~10mm。兔眼照射后, 分别在1 h内和24 h, 由两人进行眼底损伤检查及核对, 用网格检查镜测出损伤斑直径,并对典型病灶进行眼底照像。
实验结果
1.输出总能量测试
将RJP一734型铡量仪的能量探测器接收口, 对准且贴近在测距机激光发射口处, 测得平均输出能量为7.29×10 J。
2.右目镜出瞳处剂量测试及动物实验
使测距机在外界自然大气条件下, 对下述三种不同反射物发射 (1)瞄准165 m水泥墙面,(2)激光发射口处用黑橡皮遮挡}(3)激光发射口处遮挡硬自纸。动仂实验在1 样机上进行。特散瞳后的兔眼置于测距机右目镜出瞳处,进行澈l光回波对眼的安全实验。以4ppm和10ppm~脉神激光重复率豫射, 平均角膜A射激光能量密度为1 0×10 J/cm 。6只兔眼分两组,共照射1200个样点 照后1 h和24h均来发现眠底损伤。
3.不同距离上的剂量剥试和动转实验
对l 机在户外不同距离上测试激光辐照量,并进行动物实验。 在20m内, 兔眼照射后视网膜出现“菊花 形或圆形出血斑 照后IOmln,“菊花 形出血斑融合成为圆形血斑, 损伤直径为O.5~1.Omm。24h后可见出血斑边缘不清, 病灶扩大并有少许色素沉着.在3、5、10、20m距离的四组动物, 照后24h检查, 均未有新的损伤灶出现。25、30m距离两个动物组实验的动物, 照后1 h和24h均未出现视网膜损伤。
实验结果表明,随着照射距离增加,平均角膜入射柏量减小,视网膜损伤发生率也随之降低。
4.安奎l自离的推算
(1)致伤及安全距离的剂量推算
如以损伤发生率为I嘶的距离定为致伤边界,根据实验数据,通过加权回归的统计学处理得到的方程求得:视网膜1%的发生率所对应的剂量为5.5X10-4J/C㎡。如把安全系数定为降低辐照量二个数量级, 刚由上述致伤边界推得的安全距离的剂量应为5.5×10 J/cm。。此剂量基本与国外Q开关近红外激光的辐照量艰值5×10 J/ran~相近。
(2)致伤及安全距离推算
在测距机激光发射窗口加装激光能量衰减嚣后,根据该衰减器对1064nm激光的遣过率不大于5 qo的理论数据可以推算出,所对应的安全距离约为t00 m。
(3)测距机容许最大输出能推算
激光发馘角 对安全距离影响较大。如果一l 10一mrad, 则该机堆大容许输ttl能量约为llmJ。当激光发散角 =1.2×1O—mrad,刚最大容许输出能量可达17mJ"
小 结
实验表明,通过剂氧测试和动物实验可得如下结论:
1.手持式激光渊距机, 测得平均输出能量为7.29m1。在目镜组中未加激光吸收玻璃的1 机, 直接用硬白纸遮挡激光发射口, 测得观察瞄准镜出瞳处的激光辐照量为1.0×】0 J/cm 。实验6只兔暇. 共豫射1200脉冲, 视网膜束见累加损伤在测距机目镜组中加装激光吸收玻璃后的2 机, 激光发射口处同样遮挡硬白纸, 测得观察瞄准镜出瞳处的激光辐照量小于l0 J/Cm 2。两台测距机在观察瞄准镜出瞳处垂孽激光辐照量均远远小于近红外激光辐照限值5×1 OJ/cm [aJ ,符合安全要求。
2.实验表明 激光辐照量随照射距离呈指数衰减, 视潮膜损伤随距离增加而降低, 损伤几率单位与剂量对数呈正相关, 线性关系好, 获得了直线回归方程。
3. 由回归方程推算求得, 该测距机在柬内照射兔眼, 视网膜损伤盘生率为1蒋时, 致伤边界约为60 m, 其安全边界约为250 m,250m以远为安全区 在激光发射窗口加装衰减器, 若衰减器的激光透过不大于5嘶, 则致伤边界可缩短为约1 0 m。
4.如要求致伤距离不大于500m, 可根据理论计算, 给出测距机最大容许激光输出能量为: 当激光光束发散角是1mrad肘, 输出激光能量应为llmJ~当光束发散角为1.2mrad时. 输出能量为17mJ。
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