由能源供應器輸入的能，以各種方式激發雷射裝置裡的許多電子、原子、分

由能源供應器輸入的能，以各種方式激發雷射裝置裡的許多電子、原子、分

子、離子。這些激發狀態的質點，回復到能量較低的狀態時，可能會放出電磁輻

射。以氦氖雷射為例，放電及碰撞使其中的游離電子、氦原子與氖原子獲得能量，

因而都成為電磁輻射的來源。這些輻射中，在具有居量反轉(population inversion)

關係的狀態間躍遷(transition)部份，成為可以因激發放射(stimulated emission)而放

大的雷射輻射，輸出後成為雷射光；其餘因自發射而發出的則稱為附加輻射

(collateral radiation)。

 雷射安全措施

I. 前言

今天所談的雷射安全措施，將以關於生物醫學用途的雷射為範圍，並以「雷射基本原理」及「雷射與生物組織效應」為基礎。

首先，我們要認識雷射的各種相關危險性。然後，將分別說明避免各種危險，

以達到安全使用雷射的基本觀念及措施。

II. 雷射之輻射危險性

雷射所具有的危險性，可以分為它產生的輻射所具有之危險性，以及由它的

硬體和操作產生的相關危險性，本節先說明與電磁輻射有關的危險性。

由能源供應器輸入的能，以各種方式激發雷射裝置裡的許多電子、原子、分

子、離子。這些激發狀態的質點，回復到能量較低的狀態時，可能會放出電磁輻

射。以氦氖雷射為例，放電及碰撞使其中的游離電子、氦原子與氖原子獲得能量，

因而都成為電磁輻射的來源。這些輻射中，在具有居量反轉(population inversion)

關係的狀態間躍遷(transition)部份，成為可以因激發放射(stimulated emission)而放

大的雷射輻射，輸出後成為雷射光；其餘因自發射而發出的則稱為附加輻射

(collateral radiation)。

A.雷射光的危險性

雷射光的高強度，使它與生體組織產生極劇烈的光化學、光熱、光動力、

光游離、光波電磁場等交互作用，而造成嚴重的傷害。周圍的器材，尤其是

可燃、可爆物，也會因而引起災害。高度同調性造成的干涉，使相長干涉

(constructive interference) 處的光更強，因此會導致更高的危害。

人眼的角膜與結膜沒有受到如一般皮膚角質層的保護，最容易受到光束

及其他環境因素的侵襲。雷射光的強度很高，以致眼瞼的反射動作產生保護

作用之前，就造成傷害了。

雷射光的能量必須能穿透前方組織，而為某處組織吸收時，才會對該組

織造成破壞。因此，眼睛所受的傷害與波長有關(可見光與IR-A 影響視網膜，

UV-B、UV-C、IR-B、IR-C 影響角膜)；可見光和短波紅外線(near infrared；IR-A)

會穿過清澈的眼中物質，而被視網膜吸收，所以若光束太強，就會傷害視網

膜。雷射光的高準直性，使光線能會聚於一個很小的點，在視網膜上約為

10 至20μm (小於頭髮的直徑)。因此，400nm 到1400nm 之間的雷射，對視

網膜具有特別高的危險性，這個波段稱為視網膜危險區(retinal hazard region)。

由於熱流和震波的影響，環繞成像區的組織也可能受損，而對視覺功能

造成更嚴重的後果。因為視網膜神經組織的修復能力甚低，這種傷害一般而

言都是永久性的。

視網膜危險區之外的電磁波，包括紫外線和長波紅外線(far infrared)，則

可能使眼睛的前方部分受傷。有些波段會傷害晶狀體(lens)，295nm 至320nm

以及1μm 至2μm 的輻射尤其嚴重。波段相當廣的紫外線，以及波長大於

1400nm 的紅外線，可能傷害角膜。只傷及角膜表皮時，一兩天內就能修復，

而使視力完全恢復。如果角膜的較深層部位發生顯著傷害，會造成角膜瘢

痕，而導致永久失明。紅外線的組織穿透深度(penetration depth)方面，1.44

μm(如某些半導體雷射)、1.54μm(如鉺―玻璃雷射)、2.1μm(如鈥―雅克雷

射)大於10.6μm(二氧化碳雷射)，所以前三者造成永久性傷害的危險性比較

高【1】。

308nm 的XeCl 雷射光束，會使晶狀體立即產生白內障，所以還具有額

外的危險性。氬離子、氪離子、KTP 倍頻、銅蒸汽、金蒸汽、氦氖、釹雅克

(Nd：YAG)等雷射，對於視網膜都具有潛在危險性。鉺雅克(Er：YAG)、鉺

氟化釔鋰(Er：YLF)、鈥雅克(Ho：YAG)、氟化氫(HF)、二氧化碳、一氧化碳

等雷射，則對角膜有危險性。

為了保持生物醫學樣品的原貌，也為了使活體樣品以及被治療部分的周

圍組織不受破壞，雷射光的功率或強度不可太高。當然，用於切割、燒灼時

需要較高的強度，但是要儘量減少對旁邊的組織的影響。除了適當的配合冷

卻措施之外，用脈波式的雷射光照射，使受照區能間歇性地釋出熱量，也是

常見的選擇。

雷射常常是整套儀器系統的一部份，診斷及醫療用的雷射更有周全的圍

罩(enclosure)，將操作者與內部各種光學、電路、電子元件隔開。為了將光

照射在特定部位，雷射光常經由光纖引導出來，光纖外層也是雷射光的一種

圍罩設施。研究用的儀器系統中，雷射光需要調整的部分常常比較多，有些

光學元件(如透鏡、濾光鏡、光闌、面鏡)的位置或方向需要調整，還可能加

上一些電子、電路、機械器件。這些時候，常有暴露於空間中的光束，使用

者需要注意較多的安全措施。

B.附加輻射的危險性

雷射的激發裝置所產生未經放大的電磁輻射，會由雷射裝置的雷射光

出口(aperture；孔徑)或機殼的縫隙逸出。由於其中可能有游離輻射，如紫外

線或X 射線，所以可能引起傷害，尤其是長期曝照之後的危險性更高。注

意機殼的緊密程度，避免長期靠近可能有附加輻射之處，可以大幅減少發

生這類危險的機會。

III.相關的危險性及防範

相關的危險是雷射或週邊物件，可能因不當操作或故障、損壞而引起的危

險，也包括正常操作時因為相關物質發生變化，而造成的危險。本節列舉這類危

險的細目，並說明防範之道。

A.高壓電擊

由於漏電或誤觸電路引起。若有良好接地，電線沒有破損，非維修人員

不碰觸雷射電路，則可避免。

B.電路失火

因為電線短路、超載，或是電路旁之器材不耐高溫及撞擊電路部分所造

成。注意檢查電線，適量分散插座及開關之負荷，適當安置周圍器材可以預

防這種危險。

C.電路元件爆裂

雷射中的電容器、變壓器最有可能爆裂，並因而造成擊傷、失火、短路

等。除了請維修人員定期檢查這些器件的狀況，並作必要之更新以外，避

免過度使用，提防散熱不良，可防止這類危險。

D.其他物件爆裂

激發雷射用的強閃光燈，充有主動介質的氣體管或離子體管(plasma tube)

可能因為不小心碰撞而爆裂。這些器件應該有堅固的護罩防止受撞擊，並

應防止摔落。

E.低溫冷劑或壓縮氣體的危險性

雷射或偵測器等所用的低溫冷劑(cryogenic coolant) 或壓縮氣體，可能因

容器(如鋼瓶)不安全或放置不當，而造成危險。防止這種危險的方法是：使

用通過安全檢查的容器，並依安全規定穩固地放置這些物品。

F.有毒氣體或粉塵

光化學反應、光熱效應(燒出來或蒸發出來)、光動力效應(撞或鑽所造

成)、準分子雷射的鹵素氣體外溢等，都會發生這類的危險。良好的護具，

功能完善的局部抽氣排煙設備，是不可或缺的安全設施。煙氣排出之前，務

必要妥善過濾。

G.其他有害物質

紅外線透鏡或偵測器中的碲(Te)、鎘(Cd)，染料雷射用的溶劑與染料，

有些物件(如變壓器)中的多氯聯苯(PCB)，都是可能釋出的毒性物質。使用這

些物質時，務必採取適當的預防措施，使這些物質意外釋出時得以迅速清

除，以免發生污染。例如搭配局部抽氣裝置，在染料循環系統周圍安置一些

容器，以接收溢出或噴出之染料及溶劑，都是必要而可行的。

IV. 雷射光危險性的分級

雷射的附加輻射之危險性和相關其他的危險性，大多可藉適當的裝置及措施

加以防範。因此，雷射的主要危險性在於其光束本身。根據雷射光的危險程度加

以分級，可以分別採取恰當的安全措施，以免過與不及。

A.第1 級 (Class 1) 雷射

許多醫療儀器、雷射印表機和各型光碟機中，雷射及其光束完全封閉於

護罩內部，這是第1 級雷射系統的一部份。在維修、調整過程中，這種系

統的雷射及光束即暴露出來，它的級別應視其波長與功率等因素認定之。

輸出功率極低的雷射，則是第1 級雷射中，與醫療應用較少用到的部

分。它的光束是可以安全地目視的，不會對眼睛、皮膚造成傷害。例如不

超過0.39μW 的可見光雷射；釹雅克雷射(Nd:YAG)基頻(1064nm)光束功率不

超過 0.6mW， 二倍頻(532nm)不超過0.39μW，四倍頻(266nm)不超過

0.8nW，都屬於第1 級。

B.第2 級(Class 2)雷射

第2 級雷射的光束久看有害，連續波可見光雷射光束功率高於第1 級的

上限，而低於1 mW 時。這一級雷射，也就是低危險雷射。其危險性可視為

與凝視太陽、鎢絲鹵素(tungsten-halogen)聚光燈(spotlight)、或其他能導致視

網膜中央傷害(photic maculopathy；central retinal injury)的強光燈相當。只有在

故意反抗自然厭光反應(aversion response)，持續凝視時，第2 級雷射才會造

成眼部傷害。

非可見光雷射沒有列入第2 級者。

C.第3 級(Class 3)雷射

總功率高於1.0mW 的瞄準光束(aiming beam)或對光雷射(alignment

laser)，具有第3 級危險性。即使只在完成厭光反應之前的短暫期間內，有

第3 級雷射光進入眼睛，就會有傷害。第3 級又分為3a、3b 兩個副級。

第3a 級雷射是光束功率為1 至5mW，強度不超過25W/m2 的可見光雷

射。如果它的光束大部分都進入眼中，會引起中度的眼睛傷害。輻射率（註

1）較低時，久看有害；輻射率較高時，眼睛受短期照射，即造成傷害；用

儀器觀看亦立即造成傷害。非可見光雷射也沒有屬於3a 級雷射者。

第3b 級雷射的光束直接照射眼睛與皮膚，立即造成傷害。它包含一些

脈衝雷射，以及輸出功率介於5mW 與500mW 之間的連續波雷射。

D.第4 級(Class 4)雷射

輸出功率高於0.5W(500mW)的連續波雷射，屬於第4 級。如果使用不

當，以致眼睛和皮膚受到直接光束或散射光束照射時，都會傷害眼睛與皮

膚，及導致火災。

注意：(i)能產生醫療作用的，大多屬第3b 級和第 4 級。

(ii)脈波雷射只有第 1, 3b 和 4 級。

(iii)因為眼睛的聚光作用，須慎估造成傷害之照射劑量。

V. 基本安全觀念與措施

了解雷射危險性所在之後，當可就雷射的安全使用，建立製造者與操作者、

使用者、管理者分工配合的基本觀念及措施。

A.雷射產品製造者的安全責任

製造者應提供周到的防護步驟及設施，使其產品具有基本的安全性。購

買者驗收時，則須確認所購產品具備此等安全性。

a.認定雷射級別

製造者須測定光束品質，據以認定其產品之危險等級。

b.提供適切標示及指引

製造者須根據光束狀況和級別，提供適切資料，包括在適當的位置(如

孔徑處)附著適當標誌( 如雷射之圖案及說明文字 )；並提供操作與維

修之安全指引及重要規格數據。

c.備妥基本安全設施

雷射產品應有堅固的護罩(protective housing)、安全連鎖(safety

interlock)、鑰匙開關(key switch)、發射指示器(emission indicator)、光束

弱化器(attenuator)、手動重開機裝置(manual reset)等。

B.雷射安全管理人員

使用雷射之場所須有雷射安全管理人員(LSO；Laser Safety Officer)，負

責安全事務。這些場所可能只需要一套雷射安全標準運作程序，並

指定一位雷射安全管理人員；大型機構宜成立雷射安全委員會或雷射安全

小組。有了訓練精良的成員，再持續維護雷射之安全使用，才能防止意外

事件。除了規劃相關人員平時的演練之外，雷射安全管理人員要執行下列

工作：

a.環境準備

雷射安全管理人員須估量可能受照射之人與物，備妥適當圍罩

(enclosure；隔開可能受照射區域與無顧慮區域)及護目鏡等防護裝備，

移開鏡面反射物及易燃物( 包括體內氣體 )，張貼警示標誌。

b.設施檢查

雷射安全管理人員須檢查各安全設施、電路( 包括接地 )、冷卻水路、

排煙抽氣及空氣過濾系統，確定其功能正常。

c.協助操作人員保護其他人員(如患者)

雷射安全管理人員須配合醫療工作人員，做好防範患者因意外移動而

受傷之措施，如佩戴護目鏡、以多層濕紗布護目或護膚等。

C.一般人平常要養成的安全習慣與措施

a.敬畏光束

養成敬畏雷射光束的習慣，任何情況下，均不可正對雷射光束及其出

處(包括鏡面反射處)觀看。

b.降低光束功率

以可達成效果之最低功率操作，以減少危險性。

c.降低其他部位的曝照量

除了進行醫療的部位之外，人體其它部位可能遇到的雷射光曝照量

(exposure)，均須低於容許曝照上限(MPE；maximum permissible

exposure)。

d.鎮靜應變

地震、火警、停電、停水時，鎮靜地關掉雷射電源。

e.維持通風系統

抽氣及通風設備須保持正常操作。排出室外之空氣應先予過濾。

f.機器充分冷卻後，關水、關電。

g.雷射的啟動鑰匙由雷射安全管理人員妥為保管。

h.雷射功率計應定期校正，以防讀數過低而誤採較危險之更高功率。

i.防護裝備之性能應定期測試，並汰換其不合格者。例如檢查護目鏡阻

光功能是否有變、質地是否老化、是否有穿孔或裂縫。

j.雷射光束之品質，應定期測試，並進行必要之調整及維修。

k.注意期刊上關於雷射安全的新資訊。例如自由電子雷射、X 射線雷射

及γ射線雷射可能實用化，而有新的安全顧慮和規範。

VI.結語

只要使用得當，雷射可以造福使用者。為了只獲其利，不蒙其害，請大家步

步為營地遵守雷射安全規範，以達成：贏得安全、贏得功能的雙贏。除了體認「雷

射安全，人人有責」之外，下列四點是值得常記心裡，並身體力行的：

敬畏雷射光束；

善用裝備防護；

器材經常檢測；

防範可能事故。

【註1】輻射率(radiance)是單位時間內，由單位面積發射，進入單位立體角的能

量，其單位為W / m2 / sr。

【註2】護目鏡的款式很多，選購時的一個要點是：應標示適用波長，和對於這

些波長的光束之阻光密度(optical density；OD)。標示方式須為雷射任

何工作人員能清楚理解者。適當運用護目鏡，及正確了解鏡片標示的意義，

是雷射安全訓練的關鍵課題。