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1 防 災 教 材 教 案 下 載 使 用 說 明 本 教 材 已 經 過 教 育 部 101 年 度 防 災 教 育 教 材 統 整 計 畫 之 教 材 教 案 審 議 委 員 審 查, 審 查 結 果 如 下 : 教 材 名 稱 : 第 三 物 理 性 危 害 與 防 制 ( 編 號 :UVOTTP18) 學 習 階 段 : 大 專 院 校 作 者 : 張 一 岑 教 授 等 編 輯 勘 誤 說 明 : 以 下 內 容 均 已 按 照 審 查 委 員 意 見 修 正 ; 如 有 無 法 修 正 之 處, 皆 已 加 註 於 內 文 附 近, 請 參 閱 防 災 素 養 指 標 : 依 照 教 育 部 校 園 師 生 防 災 教 育 素 養 檢 測 計 畫 所 修 定 之 防 災 素 養 指 標, 建 議 大 專 院 校 教 材 教 案 應 符 合 下 列 的 指 標 經 審 議 委 員 評 定, 本 教 材 符 合 之 素 養 項 目 已 於 下 表 中 以 打 V 標 示 編 號 符 合 對 應 之 素 養 內 涵 ( 一 般 性 防 災 素 養 ) F1 v 能 分 析 常 見 災 害 的 成 因 與 可 能 造 成 的 損 失 F2 對 於 全 球 性 的 環 境 災 害 的 認 識 與 瞭 解 F3 v 能 了 解 不 同 的 災 害 類 型 環 境 狀 況 及 防 備 情 形 所 造 成 損 傷 種 類 及 程 度 F4 v 能 了 解, 並 掌 握 防 災 工 作 的 主 要 內 涵, 包 括 : 平 時 預 防 ( 減 災 ) 災 前 整 備 災 時 應 變 及 災 後 救 護 F5 ( ) 能 了 解 複 合 式 災 難 會 比 單 一 災 害 更 加 嚴 重 F6 v 能 正 確 判 斷 減 輕 災 害 傷 亡 損 失 的 方 法 與 技 術 F7 v 能 籌 劃 減 災 災 前 整 備 的 工 作 要 項, 包 括 : 防 災 地 圖 及 逃 生 路 線 避 難 所 需 物 品 及 演 練 F8 能 評 估 出 防 災 過 程, 所 採 取 避 災 行 為 的 合 理 性 F9 能 了 解 災 害 發 生 後 可 提 供 的 各 種 支 援 F10 能 了 解 所 處 的 地 區 及 環 境 可 能 發 生 的 複 合 式 災 害 類 型, 並 知 道 如 何 加 以 應 變 F11 v 能 主 動 蒐 集 防 災 相 關 資 訊 策 略 與 方 法 F12 v 能 警 覺, 並 主 動 分 析 四 周 環 境 中 的 潛 在 的 危 險 或 災 害 F13 能 警 覺 發 生 極 端 氣 候 或 複 合 式 災 害 的 可 能 性, 並 能 及 早 防 備 F14 能 分 析 防 災 策 略 之 成 效 F15 能 重 視, 並 協 助 防 災 救 災 工 作 與 避 難 疏 散 計 畫 F16 能 積 極 參 與 防 災 教 育 宣 導 工 作 F17 能 協 助 社 區 或 學 校 規 劃 防 災 救 災 計 畫 F18 能 體 認 參 與 防 災 救 援 工 作 的 社 會 責 任 與 重 要 性 F19 能 熟 悉 社 區 及 校 園 避 難 路 線 與 場 所 F20 能 熟 悉, 並 協 助 指 導 社 區 民 眾 操 作 生 活 上 的 各 項 防 災 救 援 設 備 與 器 具 F21 能 具 備 配 合 各 項 防 災 救 災 準 備 工 作 的 能 力 F22 能 配 合 避 難 計 畫 進 行, 並 協 助 人 員 疏 散 的 工 作 F23 能 在 災 害 發 生 後 協 助 學 校 社 區 救 援 及 重 建 的 工 作 F24 能 協 助 學 校 或 社 區 成 立 社 區 的 防 災 救 護 中 心, 並 擔 任 協 助 指 揮 的 角 色

2 防 災 教 材 教 案 下 載 使 用 說 明 F25 能 具 備 極 端 氣 候 或 複 合 式 災 害 發 生 時 的 因 應 能 力 審 議 委 員 : 王 价 巨 方 慶 林 古 建 國 李 文 正 李 秀 珍 林 文 安 金 若 蘭 施 邦 築 洪 榮 昭 馬 士 元 張 建 興 張 添 晉 陳 文 龍 陳 柏 華 陳 政 任 陳 建 元 陳 淑 惠 陳 麗 秋 單 信 瑜 黃 小 玲 董 建 成 廖 冠 群 劉 文 章 蔡 元 芳 賴 素 麗 羅 麗 惠 鄭 進 山 歐 陽 嶠 暉 ( 教 育 部 臺 環 字 第 號 函 核 覆 同 意 後 聘 請 之 ; 審 議 委 員 含 括 不 同 專 長 之 專 家 學 者 與 實 務 專 家, 委 員 依 姓 氏 筆 劃 數 排 序 ) 執 行 單 位 : 國 立 臺 灣 大 學 ( 水 工 試 驗 所 )

3 第 三 章 物 理 性 危 害 與 防 制 單 元 索 引 3.1 力 的 作 用 及 其 危 害 3.2 聲 音 的 性 質 與 噪 音 的 定 義 3.3 靜 電 的 產 生 與 累 積 3.4 光 線 及 其 危 害 3.5 輻 射 及 其 危 害 3.6 人 體 的 危 害 3.7 物 理 性 危 害 的 防 制 教 學 目 標 1. 了 解 何 為 大 自 然 的 物 理 現 象? 2. 根 據 大 自 然 的 物 理 現 象, 討 論 這 些 物 理 量 如 何 對 人 體 造 成 危 害? 3. 介 紹 本 質 安 全 的 基 本 知 識, 進 而 控 制 並 消 除 危 害 源, 達 到 物 理 性 危 害 的 防 制

4 前 言 無 論 是 在 職 場 中, 或 是 日 常 生 活 中, 我 們 的 周 遭 都 充 斥 著 各 式 各 樣 的 物 理 現 象 除 了 大 自 然 的 現 象 外, 大 多 數 物 理 現 象 是 我 們 為 了 要 達 成 某 些 目 的 而 刻 意 創 造 出 來 的 也 就 是 說, 它 們 是 工 業 化 的 產 物 人 如 果 受 到 非 病 變 的 傷 害, 絕 大 多 數 是 因 為 受 到 自 己 無 法 承 受 的 能 量 作 用 在 自 己 身 上 當 超 過 人 體 容 許 值 的 能 量 洩 漏 ( 傳 達 ) 到 人 的 身 上, 便 會 對 人 體 造 成 傷 害, 而 發 生 傷 亡 事 故 所 謂 物 理 性 危 害, 指 得 就 是 造 成 這 些 物 理 現 象 的 能 量, 對 人 體 所 造 成 的 傷 害 人 們 為 了 達 成 各 種 不 同 的 目 的, 將 能 量 轉 換 成 各 種 不 同 的 型 態 因 此, 伴 隨 這 些 物 理 現 象 的 物 理 量 也 以 各 種 型 態 出 現 造 成 人 員 傷 亡 的 物 理 量 中, 常 見 的 有 力 ( 動 能 ) 聲 光 電 輻 射 等 其 中, 聲 能 是 由 動 能 轉 變 而 來, 與 振 動 同 屬 於 機 械 能 的 一 種 ; 而 光 則 是 電 磁 波 的 一 種 型 態, 也 屬 於 非 游 離 輻 射 本 章 將 討 論 這 些 物 理 現 象, 以 及 這 些 物 理 量 如 何 對 人 造 成 危 害, 並 進 而 探 討 其 防 制 措 施

5 3.1 力 的 作 用 及 其 危 害 力 的 性 質 物 體 的 運 動 狀 態 要 得 到 改 變, 必 定 有 其 原 因, 這 個 原 因 就 是 力 例 如 要 讓 靜 止 的 物 品 移 動, 必 須 要 推 或 拉 它 或 是 要 讓 飛 過 來 的 球 停 下 來, 必 須 用 手 去 擋 它 這 些 推 或 拉 或 擋 的 作 用 就 是 力 當 物 體 由 靜 止 的 狀 態 改 變 成 運 動 的 狀 態, 或 是 相 反 的 由 運 動 的 狀 態 改 變 成 靜 止 的 狀 態, 其 速 度 必 定 有 所 變 化, 也 就 是 會 有 加 速 度 的 產 生 因 此, 力 可 以 定 義 成 - 讓 物 體 產 生 加 速 度 的 原 因 力 必 定 有 大 小 方 向 作 用 點 三 個 要 素, 此 稱 力 的 三 要 素 力 是 向 量, 可 以 合 成 或 分 解, 合 成 後 的 力 稱 為 合 力, 分 解 後 的 力 稱 為 分 力 不 論 合 力 或 分 力, 都 必 定 具 有 力 的 三 要 素 當 兩 個 以 上 的 力 同 時 作 用 於 某 一 物 體, 而 物 體 卻 無 速 度 的 變 化 時, 這 些 力 的 合 力 即 為 零 力 的 合 力 為 零 時, 我 們 稱 為 力 的 平 衡 當 力 在 物 體 的 作 用 點 離 物 體 上 的 支 點 有 一 距 離, 且 力 的 作 用 線 與 支 點 及 作 用 點 的 連 線 不 為 同 一 條 線 ( 兩 線 相 交 ) 時, 物 體 會 以 支 點 為 圓 心 做 迴 轉 運 動 這 時 作 用 點 與 支 點 的 距 離 稱 為 力 臂, 而 力 與 力 臂 的 乘 積 稱 為 力 矩 為 了 區 別 力 矩 讓 物 體 旋 轉 的 方 向, 通 常 將 力 矩 冠 以 正 負 號, 以 區 別 左 旋 或 右 旋 當 一 物 體 受 到 兩 個 以 上 的 力 矩 作 用 而 不 旋 轉 時, 即 稱 為 力 矩 平 衡 物 體 加 速 度 的 大 小 決 定 於 力 的 大 小, 而 角 加 速 度 的 大 小 決 定 於 力 矩 的 大 小 力 與 運 動 在 上 一 小 節 中 將 力 定 義 為 讓 物 體 產 生 加 速 度 的 原 因, 接 下 來 將 討 論 力 與 運 動 的 關 係 首 先 要 看 的 是 運 動 的 三 個 法 則 1. 第 一 運 動 定 律 物 體 的 性 質 當 中, 最 基 本 的 量 為 質 量 所 有 的 物 體 若 無 外 力 的 作 用, 無 法 自 己 改 變 運 動 的 速 度, 這 個 性 質 稱 為 慣 性 決 定 慣 性 大 小 的 因 素 為 質 量, 質 量 越 大 慣 性 就 越 大 因 為 物 體 具 有 慣 性, 故 在 無 外 力 作 用 的 情 況 下, 靜 者 恆 靜, 動 者 恆 做 等 速 直 線 運 動 因 此, 第 一 運 動 定 律 又 稱 慣 性 定 律 2. 第 二 運 動 定 律 設 物 體 的 質 量 為 m(kg), 作 用 於 物 體 的 力 為 F(N), 則 物 體 可 以 得 到 一 個 加 速 度 a(m/s 2 ) 以 數 學 式 來 表 示 則 為 : F = ma 加 速 度 的 方 向 與 力 的 方 向 相 同 此 定 律 又 簡 稱 為 運 動 定 律 由 上 式 可 知, 質 量 越 大 要 達 到 一 定 加 速 度 所 需 的 力 也 越 大 換 言 之, 為 了 停 止 所 需 的 煞 車 力 也 就 越 大

6 3. 第 三 運 動 定 律 當 我 們 施 一 力 於 物 體 上 時, 則 物 體 亦 必 產 生 一 反 作 用 力 於 我 們 例 如 我 們 將 一 物 體 置 於 桌 上, 則 物 體 即 施 一 重 力 ( 大 小 為 質 量 m 乘 以 重 力 加 速 度 g) 於 桌 子 而 桌 子 亦 產 生 一 大 小 相 等, 方 向 相 反 的 反 作 用 力 於 物 體, 如 此 物 體 即 成 靜 止 狀 態 此 定 律 又 稱 反 作 用 力 定 律 物 體 的 運 動 分 為 物 體 全 體 與 重 心 一 起 移 動 - 平 移 運 動, 以 及 物 體 以 某 一 點 為 中 心 旋 轉 - 迴 轉 運 動 兩 種 當 我 們 把 球 棒 丟 到 空 中 的 時 候, 球 棒 的 運 動 是 非 常 的 複 雜 的 但 是 如 果 我 們 注 意 球 棒 的 重 心, 則 會 發 現 其 實 它 是 在 做 拋 物 線 運 動 換 句 話 說, 任 何 複 雜 的 運 動, 都 可 以 分 解 成 平 移 運 動 與 迴 轉 運 動 運 動 與 能 量 當 我 們 要 抬 高 物 體 時, 由 於 我 們 必 須 反 重 力 而 行, 因 此 必 須 對 物 體 做 功, 才 能 提 升 物 體 將 一 質 量 為 m 的 物 體 抬 高 到 距 離 地 面 h 的 高 度 時, 物 體 由 於 得 到 我 們 所 做 的 功, 所 以 與 物 體 在 地 面 時 相 比 具 有 更 大 的 做 功 能 力 這 個 能 力 的 大 小 為 mgh, 其 名 稱 為 位 能 又, 質 量 為 m, 速 度 為 v 的 運 動 中 的 物 體 比 靜 止 時 更 具 有 1/2mv 2 大 小 的 做 功 能 力 這 個 能 力 稱 為 動 能 物 體 所 具 有 的 動 能 和 位 能 的 和 為 一 定, 也 就 是 : mgh + 1/2 mv 2 = 一 定 這 個 法 則 稱 為 力 學 的 能 量 保 存 法 則 力 的 作 用 與 傷 害 靜 止 的 物 體 不 會 對 人 體 造 成 積 極 的 傷 害 但 是, 一 旦 它 具 有 位 能, 即 位 於 高 處 時, 便 有 可 能 於 落 下 時 將 位 能 轉 換 成 動 能 同 樣 的, 如 果 在 高 處 作 業 的 人 員 不 小 心, 由 高 處 落 下 時, 作 業 人 員 本 身 也 會 具 有 動 能 這 些 動 能 藉 由 與 物 體 的 碰 撞 而 以 力 的 形 式 作 用 於 人 體 時, 如 果 人 體 無 法 承 受, 即 會 對 人 體 造 成 傷 害, 甚 至 造 成 人 員 死 亡 人 的 軀 體 對 力 的 作 用 並 無 太 大 的 抵 抗 能 力 尤 其 是 尖 銳 的 物 體 在 碰 觸 人 體 時, 會 對 人 體 的 局 部 造 成 極 大 的 壓 力 皮 膚 與 肌 肉 無 法 承 受 太 大 的 壓 力, 於 是 便 會 造 成 刺 入 切 割 擦 傷 等 傷 害 如 果 能 量 再 大, 便 有 可 能 連 骨 骼 也 會 有 斷 裂 破 碎 之 虞 隨 著 科 技 的 進 步 與 產 業 的 發 展, 人 類 所 使 用 的 能 量 越 來 越 大, 也 越 來 越 多 樣 化 能 量 的 轉 換 與 控 制 必 須 靠 機 械, 換 言 之, 機 械 設 備 上 必 定 有 能 量 的 作 用 機 械 上 最 常 見 的 能 量 是 動 能, 尤 其 是 加 工 用 的 機 械, 動 能 是 最 常 被 輸 出 的 能 量 形 態 即 使 動 能 並 非 最 終 輸 出 的 能 量 形 式, 機 械 上 也 經 常 存 在 著 相 對 運 動 的 機 件, 這 些 機 件 便 具 有 動 能 機 械 上 的 零 組 件 將 能 量 轉 換 成 動 能 的 時 候, 通 常 即 傳 遞 著 力 的 作 用, 這 時 我 們 通 常 將 這 一 類 能 量 稱 為 機 械 能

7 有 時 物 體 的 動 能 並 非 來 自 機 械 的 機 能 機 械 上 的 機 件 可 能 因 為 非 預 期 的 力 的 作 用, 例 如 爆 炸 力 或 受 到 超 過 設 計 預 期 的 外 力 而 破 壞 時, 破 壞 的 機 件 也 會 因 具 有 動 能 而 對 人 造 成 傷 害 這 時 的 傷 害 形 態 稱 為 物 體 飛 落 當 一 個 機 件 具 有 動 能 的 時 候, 除 上 述 刺 入 切 割 擦 傷 外, 還 可 能 有 撞 擊 衝 撞 的 危 險 另 外, 兩 個 相 對 運 動 的 機 件, 因 其 運 動 的 形 態, 可 能 對 人 體 造 成 擠 壓 剪 夾 入 捲 入 的 危 害 這 些 危 害 輕 者 造 成 人 員 的 皮 肉 外 傷, 嚴 重 者 可 能 造 成 肢 體 的 殘 廢 甚 至 死 亡, 因 此 必 須 小 心 防 範 其 發 生 振 動 與 傷 害 能 量 在 機 械 上 作 用, 因 為 結 構 等 的 因 素, 會 有 振 動 的 產 生 振 動 是 因 力 的 往 復 作 用, 使 得 機 件 或 機 械 整 體 產 生 往 復 運 動 因 為 往 復 作 用 的 力 透 過 機 件 而 作 用 於 人 員 身 上, 因 此 振 動 是 屬 於 機 械 能 的 一 種 振 動 對 人 的 影 響 可 分 為 兩 種 情 形, 其 一 是 振 動 能 作 用 於 全 身 - 全 身 振 動 ; 另 一 類 為 振 動 能 作 用 於 身 體 的 某 一 部 位 - 局 部 振 動 1. 全 身 振 動 往 復 運 動 有 時 會 透 過 地 面 而 傳 達 到 人 員 全 身, 也 有 可 能 因 為 人 員 本 身 就 在 機 械 上, 例 如 乘 坐 交 通 工 具 時, 振 動 也 就 會 傳 達 到 人 員 全 身 振 動 這 種 機 械 能 如 果 作 用 於 人 員 全 身 時 即 稱 為 全 身 振 動 全 身 振 動 因 為 振 動 源 - 交 通 工 具 等 的 不 同, 對 人 員 的 影 響 也 會 有 很 大 的 差 異 作 業 人 員 如 果 受 到 全 身 振 動 會 造 成 眼 球 的 共 振 而 使 得 視 力 降 低 視 力 降 低 除 會 影 響 工 作 效 率 之 外, 對 安 全 的 影 響 也 不 可 小 看 眼 球 因 為 是 一 個 小 器 官, 所 以 其 共 振 頻 率 高, 振 動 的 加 速 度 越 大, 造 成 視 力 降 低 的 影 響 也 越 大 另 外, 全 身 振 動 也 會 對 內 臟 造 成 傷 害 各 個 內 臟 均 為 彈 性 體, 且 被 掛 在 各 個 部 位 全 身 振 動 大 約 於 4Hz 左 右 會 發 生 共 振 這 個 內 臟 的 共 振 對 胃 腸 的 影 響 是 最 大 的 問 題 腸 胃 的 內 壓, 因 為 振 動 而 昇 高 會 有 什 麼 影 響 尚 不 十 分 清 楚, 但 振 動 對 內 臟 的 影 響 最 好 還 是 應 盡 量 避 免 2. 局 部 振 動 局 部 振 動 雖 然 是 振 動 能 作 用 於 身 體 的 局 部, 但 由 其 所 造 成 的 症 狀 卻 應 由 全 身 的 角 度 來 思 考 最 常 見 的 局 部 振 動 起 因 於 手 持 動 力 工 具 手 持 動 力 工 具 之 中,(a) 內 有 活 塞 者 ( 打 擊 工 具 )(b) 內 有 發 動 機 ( 引 擎 ) 者 (c) 內 有 旋 緊 機 構 者 (d) 內 有 振 動 體 者 (e) 迴 轉 工 具 等 類 工 具 於 使 用 中 均 會 產 生 振 動 由 於 使 用 這 類 工 具 時, 手 必 須 握 緊 才 能 進 行 作 業, 因 此 振 動 便 會 傳 達 到 手 部 由 手 工 具 所 引 起 的 症 狀 大 概 可 分 為 以 下 五 大 類 :(a) 循 環 器 官 症 狀 - 振 動 引 起 手 部 血 管 收 縮, 造 成 血 液 循 環 不 良 尤 其 於 天 氣 變 冷 時, 血 管 中 的 血 液 變 少, 手 部 因 此 變 白 且 無 感 覺 這 種 症 狀 又 稱 為 白 手 症 (Raynaud 症 候 群 )(b) 神 經 症 狀 - 臂 神 經 叢 分 枝 的 尺 神 經 及 腋 神 經 受 損, 造 成 手 臂 會 麻 痛 以 及 手 心 發 汗 等 症 狀 如 果 持 續 會 造 成 神 經 痲 痹, 喪 失 感 覺 及 手 的 動 作 不 良 等 (c) 骨 骼 關 節 症 狀 - 頸

8 肩 手 肘 手 部 的 關 節 以 及 手 腕 手 的 骨 骼 發 生 變 化 骨 骼 長 出 突 起, 或 弱 化, 造 成 手 臂 或 手 腕 無 法 充 分 彎 曲 或 伸 展 (d) 肌 肉 症 狀 - 肌 腱 炎 肌 肉 酸 痛 手 部 握 力 減 低 (e) 其 他 症 狀 - 有 時 會 有 失 眠 耳 鳴 頭 痛 心 浮 氣 躁 健 忘 等 症 狀 3. 噪 音 與 危 害 聲 音 是 空 氣 粒 子 的 振 動, 造 成 大 氣 壓 力 的 變 化 而 振 動 的 原 因 是 力 的 作 用, 因 此 聲 音 也 是 機 械 能 的 一 種 嚴 格 來 說, 聲 音 並 非 只 傳 達 於 空 氣, 而 是 在 所 有 的 介 質 ( 固 體 液 體 氣 體 ) 當 中 都 可 以 傳 達 但 是, 絕 大 多 數 的 情 況 是, 聲 音 在 到 達 耳 膜 之 前, 總 會 有 一 段 是 藉 由 空 氣 來 傳 達 的 3.2 聲 音 的 性 質 與 噪 音 的 定 義 聲 音 是 一 種 波 動, 這 個 波 的 行 進 方 向 與 介 質 粒 子 的 振 動 方 向 是 一 致 的 也 就 是, 介 質 粒 子 的 密 度 會 有 疏 密 的 變 化, 且 這 個 變 化 的 狀 況 隨 著 行 進 的 方 向 產 生 連 鎖 反 應, 故 又 稱 為 疏 密 波 或 縱 波 以 聲 音 在 空 氣 中 傳 播 為 例, 氣 體 粒 子 的 振 動 會 造 成 空 氣 壓 力 的 微 小 變 化 每 一 秒 鐘 空 氣 壓 力 微 小 變 化 的 次 數 稱 為 頻 率, 以 Hz 為 其 單 位 頻 率 的 倒 數 為 週 期, 是 每 振 動 一 次 所 需 的 時 間, 以 秒 (s) 為 單 位 人 耳 可 以 聽 得 到 的 頻 率 範 圍 為 20Hz~20,000Hz, 超 過 20,000Hz 的 音 波 稱 為 超 音 波, 低 於 20Hz 的 音 波 稱 為 超 低 音 波 音 波 在 1 個 週 期 中 所 行 進 的 距 離 稱 為 波 長, 因 此 聲 音 的 速 度 即 為 : 音 速 = 波 長 週 期 在 常 溫 的 空 氣 中, 音 速 為 340m/s, 在 水 中 為 1,500m/s, 在 鐵 中 為 5,950m/s 聲 音 的 頻 率 越 高, 波 長 越 短 並 非 所 有 的 聲 音 都 是 噪 音 當 我 們 在 聽 音 樂 時 總 不 會 認 為 那 是 噪 音, 但 是 別 人 的 耳 機 所 洩 露 出 來 的 聲 音 可 能 就 會 被 認 為 是 噪 音 其 實 是 否 為 噪 音 會 因 人 因 時 因 地 而 不 同 也 就 是, 噪 音 的 認 定 具 有 主 觀 的 因 素 在 內 會 被 認 為 是 噪 音 的 聲 音 通 常 是 -(1) 會 刺 激 耳 朵, 無 法 忽 視 的 大 聲 響 (2) 妨 害 思 考 等 精 神 作 業, 影 響 休 息 睡 眠 的 聲 音 (3) 無 法 預 測 的 突 發 性 聲 響 (4) 令 人 覺 得 不 愉 快, 不 想 聽 到 的 聲 響 (5) 混 合 各 種 頻 率 的 混 合 音 (6) 妨 礙 聽 覺, 造 成 生 理 障 礙 的 聲 響 雖 然 噪 音 無 法 單 由 物 理 量 來 評 斷 其 危 害, 而 必 須 考 量 心 理 影 響 的 因 素, 但 是 在 法 律 上 僅 能 針 對 音 量 的 大 小 來 管 制 噪 音 防 治 法 對 不 同 種 類 的 聲 音, 在 不 同 的 區 域 不 同 的 時 段 訂 有 管 制 標 準 聲 音 發 生 的 機 制 如 前 所 述, 聲 音 乃 空 氣 壓 力 的 變 化, 而 造 成 空 氣 壓 力 發 生 變 化 的 機 制 可 分 成 兩 大 類 其 一 乃 直 接 的 壓 力 變 化, 即 - 高 壓 的 氣 體 急 速 的 膨 脹 而 造 成 空 氣 壓 力 的

9 變 化 例 如 高 速 噴 出 的 噴 流 空 氣 (jet noise), 或 吹 漲 的 氣 球 破 掉, 或 迴 轉 中 的 螺 旋 槳 或 葉 片 等 對 空 氣 的 拍 打 其 二 為 間 接 的 壓 力 變 化, 即 - 物 體 的 振 動 由 於 物 體 的 振 動, 使 得 與 物 體 接 觸 面 相 鄰 的 空 氣 粒 子 隨 之 振 動, 因 而 產 生 壓 力 的 變 化 例 如 對 物 體 的 碰 撞, 或 振 動 的 管 路 等 平 常 在 我 們 身 邊 周 遭 可 以 聽 得 到 的 風 聲, 屬 於 直 接 壓 力 的 變 化 當 風 速 大 到 一 定 程 度, 在 吹 過 物 體, 例 如 電 線 等 的 時 候, 會 在 物 體 的 後 面 形 成 漩 渦 而 且, 漩 渦 會 交 替 的 出 現 並 消 滅 這 個 交 替 出 現 又 消 滅 的 漩 渦 會 造 成 空 氣 壓 力 週 期 性 的 變 化, 這 就 是 我 們 聽 到 的 風 聲 吹 過 物 體 的 風 速 越 高, 漩 渦 的 出 現 與 消 滅 就 越 頻 繁, 聲 音 也 就 越 高 樂 器 之 中, 笛 簫 等 管 樂 器 是 屬 於 第 一 類 直 接 的 壓 力 變 化, 而 弦 樂 器 與 打 擊 樂 器 則 是 屬 於 第 二 類 間 接 的 壓 力 變 化 雖 然 都 是 空 氣 壓 力 的 變 化, 但 發 聲 機 制 不 同 的 其 音 色 也 會 不 同 衡 量 聲 音 的 諸 物 理 量 不 論 聲 音 是 由 哪 一 種 機 制 所 發 生, 基 本 上 都 是 以 機 械 能 的 形 式 表 現 出 來 聲 音 的 傳 遞 其 實 也 是 一 種 能 量 的 傳 遞 通 常 要 表 達 一 個 聲 音 的 大 小, 可 由 以 下 幾 個 物 理 量 來 呈 現 1. 聲 音 壓 力 (sound pressure) 聲 音 乃 藉 介 質 密 度 的 變 化 來 傳 播, 也 就 是 介 質 的 壓 縮 與 擴 張 之 交 替 在 空 氣 中, 空 氣 密 度 之 週 期 變 化, 即 大 氣 壓 力 之 微 差 變 化 就 是 聲 音 壓 力, 或 稱 音 壓 音 壓 之 單 位 為 Pa(N/m 2 ), 可 由 以 下 公 式 求 得 : P = ρcu 其 中,ρ: 空 氣 密 度 (kg/m 3 );c: 音 速 (m/s);u: 振 動 所 引 起 之 空 氣 粒 子 的 速 度 (m/s) 人 耳 所 能 感 覺 得 到 的 最 小 音 壓 為 20µPa 2. 聲 音 功 率 (sound power) 音 源 於 每 單 位 時 間 由 所 輸 出 的 能 量, 相 當 於 自 音 源 發 出 的 功 率 以 符 號 w 表 示 之 (w=j/s) 3. 聲 音 強 度 (sound intensity) 在 垂 直 於 聲 音 傳 播 方 向 取 一 平 面, 單 位 時 間 通 過 該 平 面 上 每 一 單 位 面 積 之 能 量, 或 單 位 面 積 上 聲 波 所 傳 遞 之 聲 音 功 率, 稱 為 聲 音 強 度, 又 稱 為 音 強 以 符 號 I 表 示 之, 單 位 為 w/m 2 人 耳 所 能 感 覺 得 到 的 最 小 音 強 為 w/m 噪 音 對 人 體 的 危 害

10 噪 音 屬 於 感 覺 公 害, 其 特 性 為 一 傳 播 速 度 快, 汙 染 範 圍 廣 不 殘 留 ( 具 一 時 性 ) 噪 音 乃 是 由 音 源 所 發 出, 音 源 如 果 停 止 發 音, 噪 音 問 題 便 消 失 又, 如 果 音 源 為 一 動 音 源, 則 汙 染 範 圍 便 更 廣 噪 音 對 人 的 影 響 除 考 慮 物 理 量 的 大 小 之 外, 尚 需 考 慮 心 理 因 素 噪 音 對 人 的 影 響 有 心 理 及 生 理 兩 個 層 面 由 人 耳 進 來 的 噪 音, 經 由 神 經 訊 號 的 傳 遞, 對 人 體 內 各 部 器 官 產 生 或 大 或 小 的 影 響 被 變 換 成 的 神 經 訊 號 經 由 網 樣 體 廣 泛 的 刺 激 大 腦, 尤 其 是 大 腦 皮 質 的 聽 覺 領 域 及 連 合 聽 覺 領 域 另 一 方 面, 受 到 刺 激 的 大 腦 對 於 其 所 主 宰 的 自 律 神 經 系 及 內 分 泌 系 自 會 有 所 影 響 1. 對 聽 覺 器 官 的 危 害 超 過 130dB(A) 的 強 烈 噪 音, 如 爆 炸 聲 等, 會 震 破 耳 鼓 膜, 造 成 鼓 膜 穿 孔, 形 成 永 久 性 聽 力 損 失, 稱 為 暴 露 性 耳 聾 即 使 是 不 致 引 起 鼓 膜 穿 孔 的 強 烈 噪 音, 但 長 時 間 曝 露 於 一 定 強 度 的 噪 音 下, 仍 可 造 成 內 耳 的 損 傷 (ear damage) 與 嚴 重 聽 力 降 低 稱 為 噪 音 性 聽 障, 或 感 音 性 聽 力 損 失 (perceptive hearing loss) 如 果 造 成 這 類 聽 力 影 響 的 原 因 是 由 於 職 業 性 暴 露 的 話, 那 便 是 職 業 病 噪 音 性 聽 覺 障 礙 的 特 徵 是 C 5 dip recruitment 陽 性 及 輕 度 耳 鳴 所 謂 的 C 5 dip 是 因 在 4,096Hz 的 音 階 之 C 5 附 近 頻 率 聽 力 顯 著 降 低, 且 降 低 範 圍 由 3KHz 到 6KHz, 而 形 成 一 個 聽 力 損 失 的 山 谷 (C 5 即 是 指 谷 ) 而 得 的 名 有 recruitment 陽 性 的 人 聽 不 到 小 的 聲 音, 當 聲 音 漸 漸 的 變 大 時, 會 忽 然 的 聽 到 很 大 的 聲 音, 也 就 是 在 隱 約 不 太 確 定, 聽 不 太 清 楚 的 範 圍 要 比 正 常 人 來 得 狹 窄, 所 以 即 使 調 大 音 量 也 難 以 改 善 明 瞭 度 和 了 解 度 聽 力 損 失 (shift of threshol of hearing) 分 為 暫 時 性 與 永 久 性 損 失 暫 時 性 聽 力 損 失 (temporary threshold shift:tts) 永 久 性 聽 力 損 失 (noise induced permanent threshold shift:nipts) 暫 時 性 聽 力 損 失 是 一 種 感 音 性 疲 勞, 又 稱 為 聽 力 疲 勞 (auditory fatigue), 一 般 離 開 噪 音 環 境 一 般 時 間 後 中 度 大 約 16 小 時 便 可 復 元, 重 度 則 要 數 日 到 數 週 才 可 復 元 聽 力 疲 勞 乃 是 因 內 互 柯 氏 器 (organ of corti) 之 毛 細 胞 受 到 輕 度 損 傷 結 構 變 形, 通 常 高 頻 噪 音 較 低 頻 噪 音 容 易 引 起 TTS 同 時, 集 中 於 一 狹 窄 頻 帶 範 圍 所 造 成 的 TTS 較 大 初 期 TTS 仍 是 以 4KHz 為 中 心 形 成 聽 力 降 低 的 谷, 如 TTS 超 過 50dB, 或 持 續 累 積 便 可 能 成 為 永 久 性 聽 力 損 失 (NIPTS) 過 量 或 長 時 間 的 噪 音 暴 露 會 造 成 永 久 性 聽 力 損 失 響 度 極 大 的 衝 擊 性 噪 音 會 導 致 柯 氏 器 嚴 重 振 動, 部 份 結 構 受 損, 細 胞 生 命 迅 速 的 遭 到 破 壞, 稱 為 聽 力 外 傷 (acoustic trauma) 長 時 間 噪 音 曝 露 的 累 積 會 導 致 柯 氏 器 內 毛 細 胞 及 附 屬 結 構 的 退 化, 或 脫 落 這 兩 種 情 形 均 會 造 成 永 久 性 聽 力 損 失 聽 力 損 失 在 初 期 不 易 發 覺, 這 是 因 為 日 常 會 話 的 聲 音 頻 率 大 多 在 3KHz 以 下, 與 聽 力 損 失 的 頻 率 範 圍 不 一 致, 故 對 日 常 會 話 也 不 致 有 太 大 影 響, 但 如 不 加 以 注 意, 時 間 一 久 便 容 易 造 成 NIPTS

11 判 定 有 無 聽 力 損 失 常 以 聽 力 計 (audiometer) 來 量 測, 以 正 常 人 的 最 小 可 聽 值 為 基 準, 測 定 受 測 者 在 各 個 頻 率 ( 純 音 ) 的 最 小 可 聽 值, 以 低 於 幾 db 的 方 式 來 表 示 其 聽 力 損 失 聽 力 損 失 不 易 治 療, 因 此 預 防 是 相 當 重 要 的 工 作 2. 干 擾 會 話 被 變 換 成 神 經 訊 號 的 噪 音 進 到 大 腦 皮 質 的 聽 覺 領 域 及 聽 覺 連 合 領 域 的 部 份, 便 會 妨 礙 到 我 們 真 正 想 聽 的 聲 音, 這 個 稱 為 聽 取 妨 害 聽 取 妨 害 不 但 會 干 擾 會 話, 電 視 收 音 機 電 話 等 的 聽 取 自 然 也 同 樣 到 干 擾 通 常 距 離 1 公 尺 的 兩 人, 其 會 話 可 以 容 許 的 環 境 噪 音 為 78dB(A) 如 果 要 持 續 交 談 則 70dB(A) 是 極 限 值 想 要 有 良 好 會 話 品 質 則 最 好 環 境 噪 音 維 持 在 50dB(A) 以 下 3. 妨 害 工 作 大 腦 中 的 舊 皮 質 是 產 生 情 動 本 能 慾 望 需 求 的 部 位, 新 皮 質 則 是 進 行 學 習 感 情 意 志 等 高 等 精 神 作 用 的 地 方 由 噪 音 而 來 的 訊 號 被 傳 到 這 裡, 自 然 也 會 產 生 一 些 影 響 一 般 常 見 的 妨 害 是 分 散 注 意 力, 學 習 及 工 作 效 率 降 低, 情 緖 不 佳 噪 音 對 學 習 或 作 業 效 率 的 影 響 很 難 有 明 確 的 量 化 曾 有 研 究 以 計 量 心 理 學 的 手 法 做 過 實 驗 找 出 影 響 的 各 個 要 素 ( 如 表 3-1) 表 3-1 影 響 人 的 不 快 感 之 諸 要 素 噪 音 方 面 個 人 方 面 音 級 ( 位 準 ) 頻 率 成 份 持 續 時 間 衝 擊 性 ( 上 昇 時 間 ) 發 生 次 數 位 準 的 時 間 變 動 頻 率 的 時 間 變 動 聲 音 的 突 發 性 音 源 的 局 部 集 中 性 發 生 源 的 公 共 性 聲 音 的 必 要 性 健 康 狀 態 性 別 年 齡 性 格 周 圍 的 聲 音 環 境 過 去 的 經 驗 習 慣 作 業 內 容 ( 作 業 中 ) 利 害 關 係 經 濟 狀 態 被 害 者 數

12 對 單 純 ( 調 ) 或 勞 力 作 業 而 言, 平 常 聽 不 慣 的 聲 音 會 造 成 一 時 的 影 響, 但 漸 漸 的 便 會 習 慣 影 響 也 會 變 小 這 類 只 要 集 中 注 意 力 於 一 處 的 作 業 較 不 會 受 噪 音 的 妨 礙 有 時 候 反 而 會 有 促 進 的 效 果 例 如 : 小 鋼 珠 店 的 吵 雜 背 景 音 樂 據 說 對 必 須 分 散 注 意 力 於 二 處 以 上 的 作 業 而 言, 噪 音 便 會 造 成 妨 害 這 可 由 作 業 場 所 的 事 故 發 生 率 看 得 出 來 超 過 90dB(A) 的 連 續 噪 音 會 對 檢 索 作 業, 全 表 或 計 測 器 的 看 視 作 業, 分 析 作 業 等, 會 受 到 較 大 的 影 響 另 外 適 於 學 習 的 環 境 應 該 是 50dB(A) 以 下 4. 妨 害 睡 眠 40dB(A) 以 上 的 噪 音 便 會 對 破 壞 睡 眠 生 理 過 程 睡 眠 造 成 妨 害 尤 其 是 間 歇 性 的 噪 音 要 比 穩 定 性 的 噪 音 的 影 響 來 得 大 病 人 和 老 人 容 易 受 噪 音 影 響, 妨 害 睡 眠 女 人 也 較 男 人 容 易 受 影 響 60 db(a) 的 衝 擊 性 噪 音 會 有 70% 的 人 被 驚 醒 5. 其 他 生 理 影 響 人 腦 中 的 視 床 下 部 是 自 律 神 經 的 中 樞, 主 宰 血 壓 等 的 調 節 作 用 如 果 這 個 部 位 受 到 噪 音 的 影 響, 則 這 些 機 能 便 會 受 損 噪 音 對 生 理 機 能 的 影 響 範 圍 很 廣, 有 些 是 經 由 心 理 壓 力 而 來 的 特 異 性 的 影 響, 但 因 壓 力 來 源 相 當 廣, 是 否 是 由 噪 音 所 引 起 的 關 係 很 難 加 以 明 確 認 定 以 下 是 一 些 得 到 較 為 明 確 關 連 性 的 影 響 : (1) 對 循 環 系 統 的 影 響 根 據 實 驗 報 告 指 出, 噪 音 所 引 起 的 不 快 感 造 成 血 管 收 縮 ( 噪 音 級 越 高 導 致 血 管 收 縮 越 強 烈 ), 指 尖 血 流 量 減 少 另 外, 由 於 噪 音 的 剌 激 引 起 交 感 神 經 緊 張 導 致 心 跳 加 快 心 律 不 整 高 血 壓 和 動 脈 硬 以 及 引 起 心 室 組 織 缺 氧, 導 致 散 在 性 心 肌 損 害 等 (2) 對 內 分 泌 的 影 響 有 報 告 指 出 噪 音 會 促 進 副 腎 皮 質 賀 爾 蒙 的 分 泌, 抑 制 性 線 剌 激 賀 爾 蒙 的 分 泌 (3) 對 懷 孕 生 產 的 影 響 據 日 本 學 者 對 大 阪 機 場 周 圍 噪 音 的 影 響 調 查 中 發 現, 有 孕 婦 流 產 以 及 新 生 兒 平 均 體 重 下 降 的 現 象 發 生 6. 電 氣 危 害 自 工 業 革 命 以 來, 電 氣 化 的 機 械 與 設 備 已 成 為 大 眾 生 活 與 產 業 生 產 不 可 或 缺 的 要 件, 尤 其 近 十 年 來 工 商 業 迅 速 發 展 及 電 力 普 及 化, 目 前 國 內 各 工 廠 工 地 與 家 庭 中 的 機 械 設 備 也 大 多 以 電 能 為 動 力, 在 環 保 意 識 抬 頭 時, 乾 淨 的 電 力 更 是 最

13 被 推 崇 的 能 源 之 一 由 於 電 是 我 們 日 常 生 活 及 工 作 上 必 須 的 動 力 來 源 電 的 應 用 更 是 多 方 面 的, 家 居 用 電 方 面 包 括 電 視 音 響 電 燈 和 冷 氣 機 等 而 在 工 作 上 可 應 用 到 電 腦 設 備 手 提 電 動 工 具 電 動 機 械 設 備 電 弧 桿 等 公 共 交 通 用 電 則 包 括 地 下 鐵 路 火 車 及 電 車 等 因 為 經 常 接 觸 及 使 用 電 力, 因 此 電 氣 安 全 或 說 電 力 的 危 害 是 比 較 不 容 易 被 察 覺 到 的, 所 以 容 易 造 成 嚴 重 意 外 每 年 涉 及 電 力 的 意 外 時 有 發 生, 導 致 有 不 少 的 人 命 傷 亡 及 財 務 損 失, 大 部 份 意 外 往 往 是 使 用 者 對 使 用 電 力 的 安 全 意 識 不 足 所 造 成 一 般 而 言, 採 用 電 能 並 不 比 使 用 蒸 氣 或 其 他 能 源 危 險, 但 在 使 用 電 氣 設 備 時 常 因 對 用 電 安 全 的 知 識 不 足 使 用 上 的 疏 忽 或 電 氣 設 備 的 使 用 維 護 不 良 或 設 備 本 質 之 不 安 全 而 發 生 電 氣 災 害 事 故, 導 致 人 員 傷 亡 及 財 物 損 失 在 國 內, 根 據 勞 委 會 歷 年 來 重 大 職 業 災 害 檢 查 統 計 資 料 顯 示, 國 內 感 電 類 型 重 大 職 業 災 害 多 年 來 一 直 高 居 全 產 業 職 業 災 害 之 第 二 位, 僅 次 於 墜 落 滾 落 災 害, 民 國 八 十 八 年 感 電 重 大 職 業 災 害 有 52 件 ( 佔 全 產 業 11.8%) 八 十 七 年 感 電 重 大 職 業 災 害 有 71 件 ( 佔 全 產 業 15.1%) 八 十 六 年 有 82 件 ( 佔 全 產 業 15.8%) 八 十 五 年 有 69 件 ( 佔 全 產 業 16.3%) 八 十 四 年 有 80 件 ( 佔 全 產 業 16.4%) 八 十 三 年 有 88 件 ( 佔 全 產 業 15.8%), 平 均 每 年 發 生 感 電 重 大 職 業 災 害 約 有 78 件, 又 於 79~88 年 ( 十 年 內 ) 之 重 大 職 業 災 害 件 數 中, 感 電 災 害 計 746 件, 占 所 有 重 大 職 業 災 害 之 15.40% ( 占 第 二 位 ) 而 在 機 械 安 全 與 其 所 產 生 之 職 業 災 害 上, 由 於 近 年 來, 我 國 經 濟 呈 高 度 成 長, 從 政 府 到 業 界, 生 產 的 議 題 依 舊 受 到 倚 重, 但 隨 著 人 民 所 得 的 增 加, 尊 重 人 命 的 觀 念 亦 逐 漸 受 到 重 視, 安 全 已 漸 成 為 企 業 主 體 中 重 要 的 一 環 然 而, 環 視 國 內 產 業 機 械, 在 製 造 及 使 用 時, 對 於 機 械 設 備 本 身 的 安 全 顧 慮 明 顯 不 足, 以 致 機 械 傷 害 佔 整 個 製 造 業 職 災 比 重 相 當 的 高 以 國 內 78 年 至 82 年 勞 保 局 勞 工 保 險 資 料 中 製 造 業 職 災 分 佈 顯 示, 前 五 名 分 別 為 金 屬 品 製 造 業 佔 21.6% 機 械 設 備 製 造 修 配 業 佔 11.8% 木 竹 製 品 及 非 金 屬 傢 俱 製 造 業 10.7% 運 輸 工 具 製 造 修 配 業 佔 7.8% 以 及 金 屬 基 本 工 業 佔 6.7%, 合 計 此 五 項 子 行 業 之 職 災 比 例, 已 超 過 所 有 製 造 業 的 50% 以 上 再 仔 細 觀 察 此 五 項 子 行 業, 皆 與 機 械 加 工 有 密 切 關 係 再 從 82 年 勞 保 局 製 造 業 之 勞 工 傷 害 原 因 分 析 中 得 知, 被 夾 被 捲 佔 所 有 傷 害 比 例 高 達 57.09%, 其 次 是 被 切 割 以 及 擦 傷 等 傷 害 佔 20.02% 從 上 述 資 料 顯 示, 機 械 設 備 安 全 性 不 足, 是 造 成 職 災 比 例 偏 高 的 重 要 因 素 3.3 靜 電 的 產 生 與 累 積 電 的 產 生 常 造 成 日 常 生 活 的 困 擾 如 : 尼 龍 衣 服 吸 附 身 體 梳 子 吸 附 頭 髮 螢 光 幕 吸 附 灰 塵 手 摸 門 把 感 到 電 擊 等 實 驗 室 或 產 業 界 靜 電 的 危 害 類 型 為 化 工 製 程 中 設 備 或 產 品 摩 擦 產 生 靜 電, 當 大 量 靜 電 累 積 產 生 靜 電 放 電 現 象 時, 若 周 遭 為 易 燃 性 蒸 氣 或 粉 塵 則 可 能 被 引 燃, 造 成 火 災 或 爆 炸 等 不 幸 的 事 故, 亦 或 電 子 工 業 中 靜 電 的 放 電 造 成 CMOS 積 體 電 路 氧 化 層 損 壞, 產 品 良 率 下 降, 雖 然 靜 電 未 放 電, 但 累 積 在 晶 圓 上 的 靜 電 增 加 250 倍 的 吸 附 粒 子 的 能 力, 將 造 成 產 品 的 品 質 缺 陷 更 由 於 證 據 確 認 困 難, 即 使 是 詳 細 的 調 查 報 告 也 不 容 易 認 定 靜 電 是 致 災 的 元 兇, 且 靜 電 火 花 所 產 生 的 能 量 不 大, 故 靜 電 常 被 忽 略 根 據 一 些 工 業 先 進 國 家 較 可 靠 的 調 查 統 計, 在 工 廠 內 因 靜 電 產 生 的 電 擊 案 件, 每 年 平 均 有 十 分 之 一 的 工 廠 發 生 靜 電 火 花 的 能 量 雖 小, 不 常 造 成 直 接 傷 亡 事 故, 但 因 靜 電 電 擊 而 發 生 墜 落 事 件,

14 造 成 間 接 傷 亡 的 情 形 並 非 少 見 比 較 可 能 造 成 靜 電 直 接 傷 亡 的 工 廠, 以 造 紙 剪 紙 器 加 工 業 為 多, 間 接 傷 亡 事 故 曾 在 印 刷 墨 水 油 脂 加 工 塗 料 業 發 生 鑑 於 靜 電 能 引 發 災 害, 故 我 國 勞 工 安 全 衛 生 設 施 規 則 第 291 條 規 定 : 雇 主 對 於 有 發 生 靜 電 致 傷 害 工 作 人 員 之 虞 者, 該 工 作 機 械 及 其 附 屬 物 件, 應 就 其 發 生 靜 電 之 部 份 施 行 接 地 或 使 用 除 電 劑 增 加 濕 度, 或 裝 設 無 發 火 源 之 除 電 裝 置 等 適 當 設 備 本 節 擬 敘 述 靜 電 的 產 生 及 在 實 驗 室 或 產 業 界 常 造 成 的 危 害 靜 電 的 產 生 靜 電 是 電 子 的 運 動 造 成 的, 發 生 於 相 接 觸 的 兩 種 不 同 的 物 質 分 離 之 時 在 分 離 的 物 體 上 電 子 產 生 電 荷 若 這 些 電 荷 不 能 離 開, 則 成 為 靜 電, 靜 電 之 名 由 此 而 來 摩 擦 會 不 會 產 生 靜 電? 有 人 說 會, 有 人 說 未 必 但 持 摩 擦 未 必 產 生 靜 電 的 說 法 的 人, 皆 認 為 摩 擦 增 加 電 子 的 釋 出 以 及 離 子 化 粒 子 的 產 生, 故 增 加 靜 電 傾 向 而 持 摩 擦 產 生 靜 電 的 說 法 的 人, 認 為 兩 種 物 質 在 一 起 摩 擦, 其 中 一 種 物 質 內 的 電 子 可 能 被 驅 脫 離 其 軌 道, 而 進 入 另 一 物 質 中 獲 得 電 子 的 物 質 帶 負 電 荷 ; 失 去 電 子 的 物 質 帶 正 電 荷 詳 言 之, 當 兩 種 物 質 互 相 摩 擦, 由 於 摩 擦 面 的 密 切 接 觸, 物 質 內 有 些 電 子 軌 道 可 相 互 交 叉 起 來, 某 一 物 質 可 驅 使 電 子 進 入 另 一 物 質 這 種 現 象 發 生 後, 兩 種 物 質 就 有 靜 電 存 在, 因 此 我 們 說 摩 擦 產 生 靜 電 至 於 那 一 種 物 質 帶 有 正 電 或 負 電, 則 由 那 一 種 物 質 容 易 放 出 電 子 與 否 而 決 定 下 表 3-2 可 供 參 考 表 中 的 左 方 為 陽 電 側, 右 方 為 陰 電 側 表 中 的 兩 種 物 質 相 互 接 觸 再 分 離 之 時, 在 左 邊 的 物 質 帶 正 電, 在 右 邊 的 物 質 帶 負 電 兩 物 質 的 帶 電 序 列 距 離 愈 遠, 其 所 產 生 的 電 荷 量 愈 大 表 3-2 各 種 物 質 的 帶 電 序 列 陽 電 側 頭 髮 尼 龍 羊 毛 嫘 絹 縈 棉 布 醋 酸 絲 奧 紙 麻 龍 鋼 鐵 合 成 橡 聚 乙 烯 賽 璐 璐 照 相 軟 陰 電 側 棉 膠 片 混 紡 只 要 兩 物 質 的 表 面 保 持 接 觸, 每 一 接 觸 表 面 的 電 極 就 相 反, 如 此 自 外 表 看 來, 結 合 虛 的 電 是 中 性 的 累 積 起 來 的 靜 電 量 的 大 小, 基 本 上 是 依 物 料 的 性 質, 兩 接 觸 表 面 的 面 積 以 及 其 幾 何 結 構 而 定 繞 過 滑 輪 上 快 速 轉 動 的 皮 帶 或 經 過 機 器 的 滾 筒 上 的 紙 布 都 會 產 生 靜 電 流 經 管 線 或 軟 管 的 非 導 電 的 液 體, 自 空 中 以 滴 狀 落 下 或 噴 射, 儲 槽 中 被 攪 動 的 液 體, 或 當 空 氣 或 其 他 氣 泡 穿 過 這 些 非 導 電 的 液 體 時, 也 都 會 產 生 靜 電 石 油 溶 劑 苯 乙 醚 及 二 硫 化 碳 物 質 常 會 發 生 並 累 積 靜 電,

15 特 別 是 在 流 經 網 面 或 濾 清 器 的 時 候 貝 殼 (Shell) 石 油 公 司 曾 做 了 一 項 調 查, 以 決 定 在 有 濾 嘴 燃 料 的 油 槽 之 內 產 生 火 花 的 原 因 縱 然 管 路 已 經 接 地, 使 用 濾 清 器 時, 亦 能 產 生 長 達 60 公 分 的 火 花 若 不 使 用 濾 清 器, 則 無 火 花 出 現 以 高 速 自 噴 頭 放 出 的 氣 體 也 可 能 產 生 靜 電, 尤 其 在 該 氣 體 帶 有 液 體 或 固 體 的 粒 子 之 時 在 德 國 曾 發 生 因 使 用 二 氧 化 碳 滅 火 系 統 來 撲 滅 可 燃 性 的 氣 體 而 產 生 靜 電, 引 發 靜 電 火 花, 使 可 燃 性 的 氣 體 突 然 爆 炸 燃 燒 穀 物 和 金 屬 粉 塵 的 運 動 也 會 產 生 靜 電 常 見 於 處 理 飼 料 種 子 香 料 糖 澱 粉 可 可 樹 脂, 以 及 金 屬 粉 末 的 工 廠 流 體 產 生 靜 電 的 種 類, 可 分 下 列 數 種 : 1. 流 動 液 體 與 固 體 表 面, 如 管 壁 軟 管 壁 儲 槽 壁, 或 濾 清 器 的 內 壁 等 之 摩 擦 2. 液 體 流 動 時 接 觸 其 他 液 體 之 間 的 摩 擦 3. 將 液 體 向 空 中 噴 射 4. 懸 浮 的 固 體 或 液 體 異 物 下 沈 (settling), 或 泡 沫 通 過 液 體 向 上 運 動 5. 濕 氣 中 雨 雪 的 運 動 當 一 種 流 體, 如 柴 油, 流 經 管 路, 此 流 體 因 其 較 低 的 導 電 性 而 變 成 帶 電 當 其 流 動, 電 荷 隨 之 而 累 積 增 加 這 種 運 動 累 積 的 情 形, 稱 為 流 動 電 流 (streaming current) 此 流 動 電 流 有 時 以 極 具 危 險 的 量, 與 燃 料 一 同 進 入 儲 槽 一 旦 液 體 進 入 儲 槽, 此 電 荷 也 許 需 數 小 時 的 時 間 才 能 消 失, 消 失 時 間 依 流 體 弛 緩 時 間 (relaxation time) 及 儲 槽 的 構 造 材 料 而 定 由 可 燃 性 的 流 體 產 生 的 靜 電 累 積 特 別 危 險, 因 放 電 能 成 為 發 火 源, 導 致 產 生 靜 電 的 液 體 燃 燒 在 噴 霧 處 理 中, 兩 種 物 料 迅 速 分 離 而 產 生 帶 電 的 粒 子 噴 霧 生 電 與 流 動 液 體 的 帶 電 不 同 流 動 液 體 中 所 有 的 正 負 電 荷 保 留 在 產 生 電 荷 的 霧 滴 上 非 常 細 小 的 粒 子 帶 負 電, 較 大 的 霧 滴 帶 正 電 較 大 的 霧 滴 下 沈 時 帶 負 電 離 開 空 氣 儲 槽 中 帶 電 的 燃 料 與 儲 槽 壁 及 儲 槽 頂 (roof) 之 間 產 生 火 花 的 可 能 性, 因 儲 槽 空 氣 中 霧 氣 離 子 化 的 情 況 而 升 高 如 果 儲 槽 外 面 有 移 動 的 車 輛, 燃 料 的 飛 濺 (sloshing) 可 能 造 成 其 他 的 帶 電 情 形 因 此 灌 裝 燃 料 儲 槽, 是 一 危 險 的 作 業 其 危 險 程 度 與 灌 裝 儲 槽 的 速 度 及 儲 槽 的 大 小 成 正 比 儲 槽 表 面 上 的 金 屬 物 體, 如 飄 浮 物, 若 其 作 用 如 一 塊 電 容 器 的 板 (Plate), 收 集 燃 料 的 電 荷, 則 更 具 危 險 性 儲 槽 壁 與 其 頂 作 為 電 容 器 的 另 一 塊 plate, 則 電 位 隨 兩 者 之 間 距 離 的 縮 小 而 增 加 電 荷 移 多 的 話, 就 會 產 生 火 花 因 為 儲 槽 中 的 空 氣 充 滿 著 帶 離 子 的 粒 子 的 燃 料 蒸 氣, 要 產 生 火 花 的 電 位 比 在 乾 燥 空 氣 中 需 要 的 電 位 小 得 多 下 圖 3-1 即 描 述 進 入 儲 槽 的 靜 電 變 化

16 圖 3-1 描 述 進 入 儲 槽 的 靜 電 變 化 在 儲 槽 上 使 用 不 導 電 的 塗 料 (coating) 會 增 加 在 燃 料 儲 槽 內 產 生 火 花 的 傾 向 這 些 塗 料 減 低 電 荷 從 儲 槽 表 面 被 引 導 離 開 的 能 力, 或 使 得 液 體 電 荷 弛 緩 減 少 如 此, 整 個 儲 槽 就 像 個 巨 大 的 電 容 器, 在 液 體 與 槽 壁 之 間, 或 在 液 體 與 變 成 電 極 的 物 體 ( 如 插 進 要 灌 裝 的 儲 槽 的 軟 管 出 口 hose nozzle) 之 間 放 出 火 花 在 以 圖 3-2 舉 例 說 明 洩 料 口 電 荷 的 生 命 史 與 災 害 發 生 的 原 由 圖 3-2 說 明 洩 料 口 電 荷 的 生 命 史 與 災 害 發 生

17 易 燃 的 液 體 流 經 水 龍 頭 (tap) 之 後 會 帶 電 ; 產 生 兩 種 相 反 且 相 等 的 電 荷 (a) 帶 電 的 液 體 含 在 盛 裝 液 體 的 桶 子 外 緣 上 產 生 兩 種 相 反 且 相 等 的 電 荷 (b) 放 在 地 上 的 桶 子, 其 外 面 的 電 荷 會 消 失 ; 雖 然 桶 子 與 液 體 都 帶 電, 但 整 個 來 說 是 中 性 的 (c) 液 體 及 其 所 帶 的 電 荷 倒 進 盆 子 裏, 引 發 帶 電 的 過 程 重 複 發 生 ; 只 留 下 桶 子 外 面 的 電 荷 (d) 穿 塑 膠 底 的 鞋 子 的 人 與 桶 子 一 樣 帶 電, 火 花 從 他 的 手 傳 到 接 地 的 燃 料 排 放 口, 造 成 火 災 (e) 另 一 個 沒 有 穿 塑 膠 底 鞋 子 的 人 ( 直 接 接 觸 地 面 ), 他 的 手 靠 近 帶 電 的 液 體 的 表 面, 產 生 火 花, 造 成 火 災 ; 事 實 上, 此 情 形 常 造 成 意 外 事 故 盆 子 雖 然 接 地, 但 無 差 別 除 了 前 述 影 響 固 體 物 質 產 生 靜 電 的 因 素 之 外, 倘 有 其 他 的 因 素 影 響 流 動 電 流 的 速 率 與 產 生 包 括 : 6. 流 動 的 速 度 與 流 動 量 7. 污 染 物 質 : 液 體 中 的 污 染 物 質 增 加 產 生 靜 電 的 速 率 避 免 污 染 物 進 入 或 以 過 濾 (filtration) 方 法 移 除, 可 減 少 此 種 傾 向 諸 如 異 物, 添 加 物 水 及 氧 化 生 成 物 等 污 染 物 質 在 儲 存 過 程 中 形 成 甚 至 很 少 量 的 不 溶 解 的 碳 或 固 體 的 碳 氫 化 合 物 出 現, 必 定 增 加 靜 電 的 傾 向 液 體 儲 槽 中 的 污 染 物 的 沈 澱 (sedimentation) 也 會 造 成 靜 電 由 於 流 動 或 噴 霧 主 電 兩 增 加 靜 電 的 累 積 以 及 產 生 電 位 不 論 是 比 儲 槽 中 的 液 體 重 的 粒 子 下 沈, 或 較 輕 的 氣 體, 流 體 泡 沫 或 某 種 特 殊 物 質 的 上 升, 污 染 物 都 會 因 此 而 移 動 形 成 的 電 位 視 每 單 位 體 積 的 液 體 所 含 的 污 染 物 而 定 8. 溫 度 : 溫 度 升 高 時, 生 成 的 離 子 和 電 子 普 遍 有 較 少 的 傾 向 此 由 於 溫 度 增 加, 液 體 黏 性 與 摩 擦 力 降 低 之 故 若 溫 度 升 高, 則 有 不 良 影 響, 使 得 一 些 燃 料 的 氧 化 作 用 加 速, 產 生 污 染 流 體 的 粒 狀 物 質 9. 輻 射 : 紫 外 線 與 α 射 線 會 增 加 氧 化, 相 對 地 增 加 產 生 靜 電 的 效 用 10. 大 氣 電 荷 : 長 久 以 來 已 經 知 道 在 閃 電 雲 (thundercloud) 中 產 生 的 大 電 位 金 由 於 雨 雪 雹 的 運 動 而 生 電 的 雨 雪 上 的 電 已 有 很 多 人 調 查 出 來, 雖 然 個 別 的 電 荷 很 小, 但 大 粒 子 能 產 生 龐 大 的 電 荷 的 累 積 在 暴 風 雪 中 灌 裝 大 型 的 航 空 燃 料 儲 槽, 則 雪 花 上 的 電 荷 被 認 為 可 能 造 成 至 少 一 次 的 意 外 事 故 若 移 動 人 孔 蓋 以 檢 查 燃 料 存 量, 會 造 成 小 火 移 動 蓋 子, 使 得 空 氣 進 入, 人 會 更 加 旺 盛, 燒 毀 儲 槽 靜 電 被 認 為 是 火 災 的 原 因, 然 而 產 生 電 的 真 正 方 法 是 在 灌 裝 儲 槽 時 的 流 動 電 流 與 雪 上 的 電 荷 兩 者 同 時 發 生 的 靜 電 放 電 及 其 危 害 一 般 而 言, 電 通 常 以 靜 電 及 動 電 力 ( 起 電 力 ) 兩 種 型 態 存 在 電 對 人 所 造 成 的 危 害 也 可 分 為 電 能 的 直 接 作 用 ( 直 接 災 害 ), 以 及 轉 換 成 其 他 能 量 的 型 態 作 用

18 ( 間 接 災 害 ) 兩 大 類 電 所 引 起 的 災 害 型 態 可 如 圖 3-3 加 以 分 類 整 理 本 文 僅 提 出 觸 電 感 電 來 討 論 我 國 於 民 國 九 十 一 年 之 中, 觸 電 感 電 佔 全 產 業 之 災 害 比 率 為 0.51%( 如 圖 3-4 所 示 ) 在 製 造 業 之 中 則 佔 0.54%( 如 圖 3-5 所 示 ) 另 外, 如 單 獨 將 營 造 業 在 七 十 九 年 至 八 十 八 年 間, 所 發 生 之 2,648 件 重 大 職 業 災 害 案 件, 依 其 災 害 類 型 加 以 分 類 可 知, 在 工 作 場 所 發 生 2,648 件 重 大 職 災 案 件 中, 歸 屬 於 感 電 / 觸 電 災 害 類 型 者 共 有 489 件, 佔 總 災 害 件 數 的 18.5%, 排 名 第 二, 僅 次 於 墜 滾 落 災 害, 其 他 依 序 為 物 體 倒 塌 物 體 墜 落 衝 撞 被 夾 被 捲 等 ( 如 圖 3-6 所 示 ) 圖 3-3 電 所 引 起 的 災 害 型 態 物 體 破 裂 0.36% 交 通 事 故 33.26% 溺 斃 0.06% 爆 炸 0.09% 火 災 0.21% 與 有 害 物 之 接 觸 等 無 法 歸 類 者 2% 0.94% 感 電 踩 踏 0.51% 1.19% 物 體 倒 塌 崩 落 1.71% 衝 撞 2.49% 物 體 飛 落 1.94% 與 高 溫 低 溫 之 接 觸 3.18% 墬 落 滾 落 不 當 動 作 3.26% 3.69% 其 他 6.12% 被 夾 被 捲 14.41% 被 切 割 擦 傷 8.38% 跌 倒 10.59% 圖 年 職 業 災 害 統 計 製 造 業 災 害 類 型 分 析 被 撞 6.07%

19 物 體 破 裂 0.39% 爆 炸 0.09% 火 災 0.18% 溺 斃 0.06% 無 法 歸 類 者 0.54% 感 電 0.54% 踩 踏 0.90% 與 有 害 物 之 接 觸 等 1.92% 物 體 倒 塌 崩 落 1.59% 衝 撞 2.00% 物 體 飛 落 1.97% 與 高 溫 低 溫 之 接 觸 3.17% 墬 落 滾 落 2.78% 交 通 事 故 35.28% 被 夾 被 捲 18.40% 被 切 割 擦 傷 9.10% 不 當 動 作 3.74% 被 撞 6.25% 其 他 3.74% 跌 倒 7.36% 圖 年 職 業 災 害 統 計 製 造 業 災 害 類 型 分 析 n=2, % 0.6% 1.9% 1.3% 1.2% 1.0% 1.2% 2.0% 5.3% 9.9% 2.7% 54.2% 墜 落 滾 落 感 電 / 觸 電 感 電 / 觸 電 18.5% 物 體 倒 塌 崩 塌 物 體 飛 落 衝 撞 被 夾 被 捲 交 通 事 故 跌 倒 溺 斃 與 有 害 物 接 觸 其 他 爆 炸 火 災 圖 3-6 營 造 業 79~88 重 大 職 災 類 型 析 圖

20 3.3.3 起 電 力 之 基 礎 知 識 電 氣 存 在 著 一 種 壓 力 稱 為 電 壓 (Voltage), 此 電 壓 施 加 在 物 體 上 就 會 流 通 電 流 (Current), 物 體 通 過 電 流 時, 會 產 生 流 動 的 阻 力 稱 此 為 電 阻 (Resistance), 此 三 者 之 關 係 式, 稱 為 歐 姆 定 律 (Ohm's Law) 即 在 電 壓 一 定 的 情 況 下 如 果 電 阻 高 則 電 流 低, 反 之 電 阻 低 則 電 流 高 觸 電 與 感 電 人 體 驅 動 手 腳 或 身 體 其 他 部 位 時, 腦 部 會 發 出 約 100mV 脈 衝 狀 的 微 小 電 壓 經 神 經 系 統 來 傳 達 但 若 人 體 的 一 部 份 接 觸 到 外 面 電 流 ( 例 如 破 皮 電 線 ) 時, 會 有 某 程 度 的 電 流 通 過 人 體, 此 電 流 若 在 某 一 範 圍 以 內, 對 人 體 是 不 會 造 成 危 害 的 ; 倘 若 超 出 某 一 範 圍, 可 能 造 成 可 復 原 性 的 傷 害 ; 若 再 超 出 一 特 定 範 因 時, 就 會 對 人 體 產 生 永 久 性 的 傷 害, 即 所 通 稱 的 感 電 災 害, 一 般 又 稱 為 電 擊 此 電 擊 程 度 又 依 通 過 人 體 電 流 的 大 小 時 間 頻 率 路 徑 體 重 等 有 關 感 電 除 了 人 因 電 擊 本 身 而 直 接 受 害 外, 還 包 括 因 電 擊 的 衝 擊 而 產 生 墜 落 滾 落 跌 倒 等 二 次 災 害 及 感 電 所 致 的 熱 傷 ( 燒 傷 ) 若 將 歐 姆 定 律 應 用 於 人 體 上 受 電 擊 時, 電 壓 保 持 不 變, 人 的 身 體 是 電 阻 (R) 如 人 體 電 阻 (R) 減 少, 通 過 我 們 身 體 的 電 流 (I) 便 會 增 強, 人 的 受 傷 程 度 亦 會 更 嚴 重 當 電 流 通 過 人 體 時 將 會 有 麻 痺 針 刺 顫 抖 痙 攣 打 擊 疼 痛 呼 吸 困 難 血 壓 升 高 心 臟 跳 動 不 規 則 昏 迷 心 室 顫 動 等 之 感 覺 ; 另 外 若 依 通 過 人 體 的 電 流 與 其 所 造 成 的 傷 害 可 區 分 如 : 1. 感 知 電 流 值 : 人 體 感 覺 有 電 流 通 過, 稍 感 刺 痛 2. 可 脫 逃 電 流 值 : 肌 肉 仍 可 自 由 活 動, 但 會 伴 有 痛 苦 感, 不 過 尚 可 不 靠 他 力 而 能 脫 逃 3. 無 法 脫 逃 電 流 值 : 會 使 肌 肉 發 生 痙 攣, 無 法 不 靠 他 力 而 脫 逃, 此 狀 態 下 會 有 相 當 程 度 的 痛 苦 感, 若 情 況 持 久 下 去 的 話, 人 會 失 去 意 識, 呼 吸 困 難 而 窒 息 此 時 必 須 擺 脫 電 氣 設 備, 立 即 施 以 人 工 呼 吸 電 氣 火 災 與 爆 炸 電 氣 火 災 是 與 電 有 關 之 設 備 或 通 電 之 設 備, 因 某 種 原 因 使 正 常 之 迴 路 發 生 異 常 生 熱, 致 著 火 成 災 謂 之 這 種 火 災 在 搶 救 上 除 了 已 經 斷 電 之 情 形 外, 由 於 有 發 生 感 電 意 外 之 可 能, 所 以 要 特 別 注 意

21 1. 人 為 因 素 : 因 為 人 為 因 素 所 引 起 之 電 氣 火 災, 可 能 因 為 故 意 或 過 失 而 發 生, 不 論 是 故 意 或 過 失, 其 原 因 不 外 是 施 工 不 良 使 用 不 適 當 之 替 代 品 管 理 不 善 製 品 品 質 不 良 違 規 違 章 用 電 法 令 不 備 公 權 力 不 彰 等, 我 國 之 電 氣 火 災 大 部 份 都 是 因 為 人 為 因 素 所 引 起 的 2. 環 境 因 素 : 易 造 成 電 氣 火 災 之 環 境 因 素 包 括 雷 擊 靜 電 含 鹽 分 之 濕 氣 ( 鹽 霧 ) 引 起 之 閃 絡 3. 設 備 因 素 : 因 設 備 因 素 所 引 起 之 工 廠 內 電 氣 火 災 又 可 分 為 電 器 設 備 本 體 引 起 之 火 災 及 電 器 設 備 相 關 電 源 迴 路 引 起 之 火 災 電 器 設 備 本 體 引 起 之 電 氣 火 災 包 括 : 1. 電 熱 照 明 與 電 磁 輻 射 過 熱 2. 電 動 機 械 過 熱 3. 電 動 機 欠 相 低 頻 低 壓 反 饋 燒 損 4. 電 器 設 備 及 附 屬 設 備 不 良 引 起 電 器 設 備 相 關 電 源 迴 路 引 起 之 火 災 : 1. 電 器 迴 路 之 接 觸 不 良 短 路 斷 路 2. 電 器 設 備 及 電 路 過 負 載 3. 電 器 火 花 電 弧 閃 絡 4. 電 器 設 備 及 附 屬 器 具 配 合 不 良 或 接 觸 點 鬆 動 5. 電 器 設 備 及 附 屬 器 具 絕 緣 不 良 漏 電 等 3.4 光 線 及 其 危 害 光 的 性 質 1. 光 的 性 質 : 光 是 電 磁 波 的 一 種 具 有 波 動 及 子 的 雙 重 性 質 (1) 光 的 波 動 性 質 : (a) 光 具 有 繞 射 折 射 反 射 散 射 等 波 動 性 (b) 公 式 :C=λ υ(c: 光 速 = m/sec),υ: 頻 率 (s -1 =HZ),λ: 波 長

22 (c) 波 數 :the number of waves per cm=1/λ (d) 電 磁 輻 射 波 與 可 見 光 之 波 長 比 較 : υ=υ/c 無 線 電 波 > 微 波 > 紅 外 光 > 可 見 光 > 紫 外 光 >X- 射 線 >γ- 射 線 表 3-3 電 磁 輻 射 波 與 其 波 長 輻 射 名 稱 波 長 之 近 似 範 圍 無 線 電 波 幾 公 尺 以 上 微 波 幾 毫 米 至 幾 公 尺 紅 外 光 7500Å~0.01cm 可 見 光 4000~7500 Å 紫 外 光 100~4000Å X- 射 線 0.1~500Å - 射 線 小 於 0.5Å 表 3-4 可 見 光 之 光 譜 顏 色 與 其 波 長 頻 率 顏 色 波 長 (λ)(cm) 頻 率 (υ)( 週 / 秒 ) 紫 短 於 大 於 藍 4.5 ~ ~ 綠 5.0 ~ ~ 黃 5.7 ~ ~ 橙 5.9 ~ ~ 紅 長 於 小 於 (e) 光 的 強 度 ( 或 亮 度 ) 和 其 振 幅 的 平 方 成 正 比 2. 光 的 粒 子 性 : 蒲 朗 克 (Max Planck) 在 1990 年 提 出, 假 設 光 是 由 一 群 具 有 能 量 的 光 子 組 成 (1) 光 在 能 量 方 面 具 有 粒 子 性, 因 輻 射 能 只 被 吸 收 或 放 射 出 特 定 量 稱 量 子 (quanta) 或 光 子 (photon) (2) b. 公 式 :E=hν=hc/λ h=plank s constant h= J.s = Kcal.s/mol 紫 外 線 與 紅 外 線 光 的 危 害 1. 紫 外 線 紫 外 線 由 太 陽 發 出, 照 射 到 地 球 時, 光 線 能 量 仍 相 當 強 烈 炙 熱, 如 果 沒 有 臭 氧 層 的 保 護, 地 球 上 之 萬 物 將 無 法 生 存 紫 外 線 依 其 光 譜 與 波 長 分 為 下 列 幾 種 : (1) 真 空 紫 外 線, 波 長 為 10~200nm (2) 短 波 紫 外 線, 波 長 為 200~290nm (3) 中 波 紫 外 線, 波 長 為 290~320nm (4) 長 波 紫 外 線, 波 長 為 320~400nm

23 (5) 可 見 光, 波 長 為 400~760nm 當 真 空 紫 外 線 與 短 波 紫 外 線 進 入 大 氣 層 之 後, 即 被 臭 氧 層 所 吸 收 ; 幸 而 有 臭 氧 層 的 存 在, 否 則 紫 外 線 對 人 類 將 造 成 傷 害, 天 天 都 須 忙 著 躲 陽 光 中 波 紫 外 線 會 引 發 曬 傷 反 應, 產 生 紅 斑 發 炎 等 反 應, 也 可 能 將 皮 膚 曬 黑 而 增 厚 長 波 紫 外 線 亦 能 使 皮 膚 曬 黑 紫 外 線 照 射, 主 要 會 造 成 皮 膚 老 化, 皮 膚 表 層 易 產 生 乾 燥 皺 紋 無 彈 性, 甚 至 微 血 管 擴 張 色 素 異 常 等 情 況, 如 長 期 不 當 的 暴 露, 有 致 腫 瘤 之 可 能 根 據 世 界 氣 象 組 織 發 佈 的 資 料 顯 示, 全 球 臭 氧 層 破 洞 有 持 續 擴 大 的 趨 勢, 使 地 球 表 面 所 接 受 的 紫 外 線 照 射 量 增 加, 造 成 眼 疾 皮 膚 病 增 加, 而 對 地 球 環 境 生 態 危 害 甚 鉅 2. 紫 外 線 指 數 的 意 義 測 報 中 午 時 間 陽 光 最 強 的 一 個 小 時, 能 使 人 類 皮 膚 曬 紅 的 紫 外 線 照 射 到 達 地 面 單 位 面 積 所 累 積 之 輻 射 量 之 數 值, 稱 為 紫 外 線 指 數 我 國 環 保 署 已 自 八 十 八 年 起 開 始 預 報 紫 外 線 指 數 供 國 人 參 考 3. 紫 外 線 對 人 體 皮 膚 的 影 響 (1) 皮 膚 發 紅 疼 痛 (2) 皮 膚 曬 黑 (3) 皮 膚 表 層 厚 度 增 加 ( 惟 對 日 後 日 曬 有 保 護 作 用 ) (4) 皮 膚 老 化 (5) 致 癌 可 能 4. 紅 外 線 紅 外 線 在 光 譜 上 通 常 以 超 過 可 見 光 區 的 最 長 波 -- 紅 光, 波 長 約 0.75µm(750nm) 之 後 的 不 可 見 光 稱 為 紅 外 線 (Infrared) 紅 外 線 (Infrared) 是 屬 於 電 磁 波 的 一 種, 當 任 何 物 體 的 溫 度 在 絕 對 零 度 (-273ºC) 以 上 時, 都 會 釋 放 出 紅 外 線, 而 紅 外 線 全 波 長 約 0.75 至 1000 微 米 (µm), 之 後 又 依 其 能 量 含 量 不 同, 而 分 成 近 紅 外 線 (near-ir/ 波 長 0.75 至 2.5µm) 中 紅 外 線 (mid -IR/ 波 長 2.5 至 25µm) 及 遠 紅 外 線 (far-ir/ 波 長 介 於 25 至 1000µm) 等 三 種 波 長, 而 其 波 長 可 被 延 伸 至 長 達 1000µm 左 右, 之 後 則 屬 於 微 波 (Microwave) 部 份 不 論 分 法 為 何, 以 紅 外 線 為 工 作 光 源 所 製 成 的 儀 器 目 前 已 被 廣 泛 應 用 在 安 全 監 控 設 備 工 業 上

24 (1) 近 紅 外 線 方 面 的 應 用 例 如 : 電 耦 合 裝 置 (Charge Coupled Device,CCD) 攝 影 機, 點 對 點 式 人 體 溫 度 移 動 感 應 偵 檢 器 (2) 中 紅 外 線 方 面 的 應 用 : 例 如 紅 外 線 氣 體 分 析 儀 及 紅 外 線 熱 影 像 儀 (3) 遠 紅 外 線 方 面 的 應 用 : 除 加 熱 的 用 途 外, 僅 有 少 部 份 應 用 在 氣 體 分 析 上 面, 其 應 用 之 重 要 性 至 目 前 為 止, 較 不 如 近 中 紅 外 線 的 廣 泛 不 同 的 應 用 技 術 所 引 用 的 紅 外 線 波 長, 皆 有 其 基 礎 理 論 上 之 限 制, 而 往 往 無 法 互 相 取 代 此 外, 紅 外 線 之 所 以 如 此 重 要, 並 非 因 為 其 為 不 可 見 光, 而 是 許 多 自 然 界 物 質 運 動 現 象 ( 分 子 的 轉 動 與 振 動 ) 所 釋 放 或 吸 收 的 輻 射 能 量 恰 巧 落 在 紅 外 線 能 量 區 域, 因 此 可 用 紅 外 線 來 探 知 待 分 析 物 存 在 的 種 類 數 目 甚 至 外 觀 形 像 雷 射 光 的 危 害 雷 射 是 英 文 Laser 的 音 譯, 而 後 者 是 Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation 之 縮 寫 字 因 此 激 發 放 射 是 產 生 雷 射 的 主 要 觀 念 雖 然 愛 因 斯 坦 在 1917 年 提 出 了 激 發 放 射 的 觀 念, 但 卻 直 到 1960 年 才 得 以 看 到 雷 射 的 產 生! 1. 激 發 放 射 : 顯 示 該 電 子 也 在 較 高 能 態 E 2, 但 同 時 也 有 一 連 續 頻 譜 的 電 磁 輻 射 照 到 它 其 中 若 有 一 光 子 的 能 量 hf 剛 好 等 於 E 2 -E 1 時, 它 會 與 該 電 子 作 用, 使 得 它 縮 短 跳 躍 到 較 低 能 態 E 1 所 需 時 間, 並 放 出 一 光 子 hf 由 於 用 來 激 發 該 電 子 的 光 子 hf 並 沒 有 被 吸 收, 使 得 整 個 過 程 共 有 二 個 能 量 皆 為 hf 的 光 子 放 射 出 來 這 種 過 程 稱 做 激 發 放 射 電 子 被 激 發 後 所 放 射 出 來 的 光 子, 其 所 有 的 特 徵, 包 括 能 量 方 向 相 位 和 偏 振 性 等 等, 皆 與 原 來 用 於 激 發 電 子 的 光 子 完 全 相 同 這 些 特 徵 也 就 是 說 它 們 同 步 調 (coherent) 雷 射 光 是 在 這 種 情 況 下 產 生 出 來 的 一 束 光 子, 它 們 具 有 相 同 的 能 量 波 長 相 位 以 及 方 向, 因 此 它 們 是 同 步 調 的 光, 不 會 隨 著 光 進 行 距 離 的 延 長 而 散 開 或 不 聚 焦 這 些 正 是 雷 射 光 的 特 色 也 組 成 一 般 雷 射 之 主 要 元 件 :a. 激 發 裝 置 b. 光 腔 c. 材 料 雷 射 是 一 種 產 生 同 步 調 電 磁 波 的 裝 置 最 早 的 雷 射 是 紅 寶 石 雷 射,1960 年 梅 曼 (T. H. Maiman) 所 研 製 完 成 的 它 是 在 約 幾 公 分 長 的 紅 寶 石 晶 體 摻 入 鉻 原 子 做 為 雜 質, 周 圍 繞 以 發 出 高 強 度 綠 光 的 閃 光 燈 當 此 高 強 度 的 綠 光 進 入 晶 體 棒, 會 激 發 其 中 鉻 原 子 的 外 圍 電 子 到 較 高 的 能 階 這 些 電 子 跳 經 中 間 能 階, 然 後 再 慢 慢 的 跳 回 它 們 的 較 低 能 階 在 這 最 後 階 段, 這 些 電 子 放 出 紅 色 光 的 光 子 這 些 在 晶 體 中 產 生 紅 色 光 的 光 子 會 使 仍

25 處 在 激 態 的 鄰 近 原 子 產 生 激 發 放 射 激 發 放 射 的 光 子, 其 一 切 特 徵 和 入 射 光 子 完 全 相 同, 而 且 會 一 而 再, 再 而 三 的 讓 其 他 激 態 的 原 子 產 生 激 發 放 射, 因 此 產 生 出 一 束 同 步 調 的 光 開 始 時, 大 部 份 的 同 步 調 光 會 從 晶 體 的 各 邊 走 失 ; 但 是 沿 著 晶 軸 的 光 會 被 先 前 鍍 在 晶 柱 兩 端 的 鏡 面 所 反 射 晶 柱 左 端 是 全 反 射 的 鏡 面, 而 右 端 是 半 反 射 的 鏡 面 當 沿 著 晶 軸 同 步 調 的 光 被 兩 端 的 鏡 面 來 回 反 射, 一 再 地 加 強 達 到 一 種 共 振 狀 態 時, 很 強 烈 的 雷 射 光 即 從 右 端 射 出 如 此 即 產 生 了 脈 衝 式 的 紅 色 雷 射 光, 其 波 長 為 694.3nm 緊 接 著 物 理 學 家 研 製 了 一 種 氦 - 氖 的 氣 體 雷 射, 它 可 產 生 一 種 連 續 波 的 雷 射 光 圓 柱 形 的 玻 璃 放 電 管 中 含 有 低 壓 的 80% 氦 及 20% 氖 之 混 合 氣 體, 其 中 氖 氣 才 是 產 生 雷 射 光 的 介 質 當 玻 璃 管 兩 端 的 電 極 產 生 高 壓 放 電 時, 激 發 作 用 即 可 完 成 因 為 在 放 電 過 程 中, 電 子 和 離 子 會 很 頻 繁 地 與 氦 原 子 碰 撞, 使 得 它 們 躍 升 至 的 E 3 能 階 E 3 是 一 個 半 穩 態 的 能 階, 其 平 均 壽 命 時 間 ( 約 為 10-3 秒 ), 比 自 發 放 射 時 間 ( 約 為 10-8 秒 ) 長 很 多, 故 氦 原 子 自 E 3 自 發 放 射 至 其 基 態 能 階 (E 0 ) 的 量 是 很 少, 可 忽 略 不 計 氦 原 子 在 激 發 態 能 階 E 3 (20.61ev) 剛 好 與 氖 原 子 在 激 發 態 能 階 E 2 (20.66ev) 很 接 近 因 此, 一 個 半 穩 態 的 氦 與 在 基 態 的 氖 相 撞 時, 氦 原 子 的 激 發 能 很 容 易 轉 移 至 氖 原 子, 使 氖 原 子 在 激 態 E 2 的 居 量 大 於 激 態 E 1 的 居 量 這 個 居 量 倒 逆 現 象 一 直 可 以 維 持 著, 主 要 是 (1)E 3 的 半 穩 態 特 性, 提 供 足 量 的 氖 原 子 處 在 E 2 ; 而 且 (2) 在 E 1 的 氖 原 子 會 很 快 的 衰 變 到 自 己 的 基 態 能 階 E 0 如 此, 則 氖 原 子 從 E 2 跳 躍 至 E 1 的 激 發 放 射 會 主 宰 整 個 過 程, 並 放 出 紅 色 的 ( 波 長 為 632.8nm) 雷 射 光 剛 開 始 放 電 管 中 由 氖 原 子 的 激 發 放 射 所 放 出 來 的 雷 射 光 是 四 面 八 方 的, 其 中 大 部 份 都 被 管 壁 所 吸 收 但 是 小 部 份 平 行 於 放 電 管 管 軸 的 雷 射 光 會 在 兩 鏡 面 M 1 ( 全 反 射 ) 和 M 2 ( 半 反 射, 半 透 射 ) 間 來 回 反 射 並 在 放 電 管 軸 的 方 向 很 快 速 的 建 立 起 高 強 度, 平 行 性 很 大 的 雷 射 光 經 由 M 2 向 右 射 出 因 此 整 個 裝 置 也 可 以 稱 做 為 雷 射 共 振 腔 ; 而 放 電 管 二 端 的 透 明 窗 W 故 意 做 適 度 的 傾 斜, 是 為 了 減 少 雷 射 光 因 反 射 而 損 失 雷 射 應 用 到 最 基 礎 最 頂 尖 的 研 究 : 如 美 國 史 丹 福 大 學 物 理 教 授, 中 央 研 究 院 院 士 朱 棣 文 博 士 即 利 用 雷 射 冷 卻 捕 捉 中 性 粒 子 而 獲 得 1997 年 物 理 學 的 諾 貝 爾 獎 其 他 如 在 日 常 生 活 上 常 使 用 到 的 雷 射 型 式 及 可 適 用 的 範 圍 詳 列 在 表 3-5 我 們 知 道 雷 射 的 種 類 很 多, 由 於 雷 射 光 具 有 高 能 量 密 度 及 高 同 調 性 高 聚 焦 性, 不 會 因 傳 播 距 離 的 增 長 而 散 開 故 其 功 用 實 在 很 多, 不 一 而 足 套 句 老 外 的 話 做 為 雷 射 的 結 語 :Laser is a solution looking for a problem!

26 表 3-5 商 用 雷 射 的 主 要 用 途 及 光 源 類 別 應 用 範 圍 主 要 雷 射 光 源 型 式 材 料 加 工 ( 切 割, 打 孔, 焊 接 及 表 面 處 理, 二 氧 化 碳, 石 榴 石 (Nd:YAG), 準 分 子 ( 如 半 導 體 加 工 等 ) ArF,XeCl 等 ), 玻 璃 (Nd:Glass) 醫 學 ( 外 科, 骨 科, 眼 科, 牙 科, 鼻 科, 二 氧 化 碳, 石 榴 石, 氬 離 子, 染 料 心 臟 內 科 及 婦 科 等 ) 藝 術 ( 繪 圖, 雕 刻, 表 演, 照 明 等 ) 氦 - 氖, 氬 離 子, 半 導 體, 氦 - 鎘, 染 料 通 訊 ( 光 纖 ) 半 導 體 ( 如 GaAs,AlGaAs,GaInAsP 等 ) 資 料 處 理 ( 印 表 機, 條 碼 閱 讀 機, 光 碟 等 ) 半 導 體, 氦 - 氖 校 準, 量 測 及 控 制 半 導 體, 氦 - 氖 雷 射 所 造 成 的 生 物 危 害 主 要 透 過 下 列 三 個 機 轉 (1) 熱 燒 傷 雷 射 所 誘 發 的 組 織 傷 害 為 熱 效 應, 組 織 的 蛋 白 質 會 因 吸 收 熱 而 變 性 在 可 見 光 和 紅 外 光 範 圍 的 雷 射 ( 波 長 nm) 進 入 眼 睛 後 會 聚 焦 在 視 網 膜 上, 而 導 致 視 網 膜 熱 燒 傷 眼 睛 的 聚 光 強 度 放 大 效 果 大 約 為 100,000; 因 此 1 mw/cm2 的 光 度 進 入 眼 睛 後, 會 造 成 視 網 膜 暴 露 到 100 W/cm2 光 度 的 暴 露, 此 強 度 的 能 量 足 以 造 成 視 網 膜 組 織 燒 傷 因 為 視 網 膜 為 不 會 再 生 的 組 織, 這 樣 的 傷 害 會 造 成 永 久 的 失 能 (2) 光 化 學 傷 害 不 同 於 可 見 光 雷 射 的 熱 效 應 方 式, 紫 外 線 和 藍 光 的 毫 秒 脈 衝 雷 射 可 能 傷 害 眼 睛 和 皮 膚 組 織 以 光 化 學 反 應 機 制 其 作 用 方 式 為 刺 激 光 接 受 器, 提 昇 細 胞 內 的 活 動 兒 而 造 成 失 能 (3) 熱 音 震 效 應 小 於 10 µs 的 脈 衝 雷 射 可 在 視 網 膜 上 誘 發 出 一 個 震 波, 而 造 成 視 網 膜 產 生 一 個 永 久 破 口 事 實 上 這 樣 的 音 震 傷 害 比 熱 燒 傷 更 具 傷 害 性, 因 為 它 會 造 成 視 網 膜 上 較 大 面 積 的 傷 害, 且 它 的 效 應 能 量 閾 值 明 顯 較 低 雷 射 曝 露 的 主 要 熱 效 應 和 下 列 因 素 有 關 : 組 織 對 特 定 雷 射 波 長 的 吸 收 和 散 射 係 數 大 小

27 所 曝 露 雷 射 的 強 度 曝 露 持 續 時 間 和 重 複 的 次 數 局 部 組 織 的 血 流 程 度 受 照 射 組 織 的 大 小 2. 雷 射 危 害 分 類 (1) 雷 射 危 害 分 類 的 目 的 為 對 雷 射 使 用 者 提 供 一 些 警 語 和 標 示, 以 告 知 其 所 使 用 裝 置 的 雷 射 危 害 等 級, 及 用 作 為 定 義 控 制 測 定 和 醫 學 調 查 的 基 礎 (2) 雷 射 危 害 等 級 雷 射 危 害 依 其 潛 在 的 生 物 危 害 分 為 四 個 等 級 (I II III 和 IV).. (a) 等 級 I 沒 有 放 射 任 何 已 知 危 害 程 度 的 雷 射, 這 一 個 等 級 的 雷 射 被 認 為 眼 睛 安 全 雷 射 使 用 等 級 I 的 雷 射 產 品 或 裝 置, 在 操 作 和 維 修 期 間 通 常 並 不 需 要 雷 射 危 害 防 護 裝 置 (b) 等 級 IIA 當 曝 露 時 間 少 於 1000 秒, 不 考 慮 為 具 慢 性 視 覺 危 害 (chronic viewing hazard) 但 是 當 暴 露 時 間 大 於 1000 秒 時, 則 認 為 具 危 害 性 這 個 等 級 僅 適 用 於 功 率 低 於 3.9 µw 的 可 見 光 雷 射 (c) 等 級 IIB 低 功 率 可 見 光 雷 射 (400 ~ 710 nm), 其 放 射 功 率 高 於 等 級 I 雷 射 的 功 率, 但 不 超 過 1 mw 這 個 等 級 的 雷 射 當 暴 露 時 間 大 於 0.25 秒, 被 認 為 具 慢 性 視 觀 危 害 人 類 對 明 亮 光 線 的 厭 惡 反 應, 被 認 為 提 供 一 些 保 護 僅 需 要 一 些 特 定 的 限 制 性 控 制 (d) 等 級 IIIA 這 個 等 級 的 雷 射 會 造 成 急 性 或 慢 性 視 覺 危 害, 其 危 害 程 度 依 光 度 而 定 通 常 指 可 見 光 雷 射 功 率 小 於 5 mw 危 害 發 生 在 眼 睛 曝 露 於 雷 射 光 束 中, 建 議 需 要 一 些 限 制 性 控 制 (e) 等 級 IIIB 直 接 照 射 具 急 性 眼 睛 和 皮 膚 危 害, 為 中 度 功 率 的 雷 射 ( 連 續 波 mw, 脈 衝 式..10 J/cm2) 這 個 等 級 的 雷 射 不 會 導 致 火 災, 但 是 有 可 能 產 生 危 害 性 的 擴 散 反 射 (hazardous diffuse reflection) 或 稱 間 接 照 射 危 害, 被 建 議 採 用 特 殊 控 制 裝 置

28 (f) 等 級 IV 直 接 照 射 或 間 接 照 射 (scattered laser radiation) 均 具 急 性 眼 睛 和 皮 膚 危 害 為 高 功 率 雷 射 ( 連 續 波..500 mw, 脈 衝 式..10 J/cm2), 具 有 潛 在 性 火 災 危 害, 需 要 重 要 的 控 制 裝 置 和 防 護 設 施 3.5 輻 射 及 其 危 害 簡 單 地 說, 輻 射 就 是 能 量 的 一 種 傳 遞 形 式, 例 如 聲 波 光 波 X 射 線 及 伽 瑪 射 線 等 各 種 輻 射 因 能 量, 波 長 及 頻 率 之 不 同, 而 具 有 不 同 之 特 性 : 有 的 看 得 見, 有 的 聽 得 到, 更 有 的 能 感 覺 到, 另 外 還 有 一 部 份 的 輻 射 因 能 量 較 大 波 長 較 短 頻 率 較 高, 而 無 法 用 人 類 感 官 察 知, 如 X 射 線 及 伽 瑪 射 線 等 一 般 所 常 指 的 輻 射 就 是 指 難 以 由 感 官 察 知 的 此 類 輻 射, 由 於 看 不 到 也 摸 不 著, 使 得 一 般 民 眾 對 此 多 抱 持 著 懷 疑 和 恐 懼 的 態 度 就 產 生 能 量 大 小 而 言, 輻 射 可 再 分 作 有 游 離 輻 射 和 非 游 離 輻 射 兩 大 類, 一 般 所 稱 之 輻 射 多 是 指 游 離 輻 射 所 謂 游 離 輻 射 是 指 能 直 接 或 間 接 使 物 質 產 生 游 離 作 用 的 電 磁 輻 射 ( 如 X 射 線 及 伽 瑪 射 線 ) 或 粒 子 輻 射 ( 如 阿 伐 貝 他 中 子 高 速 電 子 高 速 質 子 及 其 他 粒 子 ) 游 離 輻 射 之 游 離 作 用, 對 一 般 物 質 並 無 特 殊 的 作 用, 但 對 人 體 生 理 組 織 卻 有 可 能 造 成 傷 害 此 外, 依 輻 射 對 健 康 所 造 成 的 影 響 而 言, 可 以 再 區 分 為 機 率 和 非 機 率 效 應 (stochastic and non-stochastic effects) 兩 類 機 率 效 應 之 發 生 沒 有 劑 量 的 低 限 值, 其 發 生 之 機 率 與 所 接 受 輻 射 劑 量 之 大 小 成 正 比, 但 與 其 受 到 傷 害 的 嚴 重 程 度 無 關 非 機 率 效 應 乃 指 在 一 定 輻 射 暴 露 以 上 發 生 時, 其 受 到 傷 害 之 嚴 重 程 度 與 所 接 受 輻 射 劑 量 之 大 小 成 比 例 增 加, 此 時 有 劑 量 低 限 值 ( 閥 值 ) 存 在 一 般 而 言, 非 機 率 效 應 是 在 較 短 時 間 大 劑 量 游 離 輻 射 曝 露 所 引 起 的, 因 而 與 輻 射 劑 量 間 呈 顯 著 的 直 線 關 係, 例 如 急 性 輻 射 症 候 群 反 之, 機 率 效 應 發 生 的 時 間 卻 是 十 分 漫 長, 往 往 要 經 過 數 十 年 之 久, 才 會 出 現, 由 於 發 生 過 程 中, 不 易 將 其 他 因 素 予 以 排 除, 致 使 其 與 輻 射 劑 量 問 的 關 係 難 以 確 定, 例 如 癌 病 誘 發 等 輻 射 的 種 類 與 特 性 輻 射, 像 光 一 樣, 是 一 種 能 量, 它 以 如 加 馬 (γ) 射 線 等 的 電 磁 波, 與 如 電 子 等 的 高 速 粒 子 的 形 態 傳 送 通 常 我 們 依 它 能 量 的 高 低 或 游 離 物 質 的 能 力, 分 成 非 游 離 輻 射 和 游 離 輻 射 兩 大 類 : 1. 非 游 離 輻 射 : 指 能 量 低 無 法 離 生 游 離 的 輻 射, 例 如 太 陽 光 燈 光 紅 外 線 微 波 無 線 電 波 雷 達 波 等 2. 游 離 輻 射 : 指 能 量 高 能 使 物 質 產 生 游 離 作 用 的 輻 射 游 離 輻 射 又 區 分 為 : (1) 電 磁 波 輻 射, (2) 粒 子 輻 射

29 一 般 所 謂 的 輻 射 或 放 射 線, 都 是 指 游 離 輻 射 而 言 輻 射 有 四 個 重 要 的 特 性 是 大 家 必 須 要 認 識 的 : 1. 放 射 性 蛻 變 是 自 發 性 的 反 應 放 射 性 同 位 素 ( 另 稱 放 射 性 核 種 ) 的 蛻 變 是 自 發 性 的, 無 法 以 物 理 或 化 學 的 手 段 去 改 變 它 2. 輻 射 受 電 磁 場 影 響 輻 射 若 帶 有 電 荷, 則 其 行 進 時 會 受 電 磁 場 影 響 而 偏 轉, 加 馬 射 線 因 不 帶 電 荷, 故 其 行 進 軌 跡 不 會 受 電 場 影 響 3. 輻 射 強 度 隨 時 間 的 增 加 而 遞 減 放 射 性 同 位 素 的 蛻 變 率 ( 或 輻 射 強 度 ) 會 隨 時 間 的 增 加 而 遞 減 輻 射 強 度 每 減 少 一 半 所 需 要 的 時 間 稱 為 半 衰 期 各 放 射 性 同 位 素 的 半 衰 期 都 是 固 定, 而 且 都 不 相 同, 有 如 人 的 指 紋 一 般 例 如 國 內 發 現 的 輻 射 鋼 筋 內 所 含 60 Co 的 半 衰 期 為 5.26 年, 空 氣 中 氡 222 的 半 衰 期 為 3.82 天 (1) 不 同 的 輻 射 有 不 同 的 穿 透 能 力 阿 伐 射 線 的 穿 透 能 力 最 弱, 一 張 紙 就 可 以 全 部 把 它 擋 住 貝 他 射 線 的 穿 透 能 力 稍 為 強 一 點 點, 它 能 穿 透 普 通 的 紙 張, 但 無 法 穿 透 鋁 板 加 馬 或 X 射 線 的 穿 透 力 最 強, 需 要 適 當 厚 度 的 混 凝 土 或 鉛 板 才 能 有 效 地 阻 擋 因 此, 屏 蔽 X 射 線 或 加 馬 射 線 的 材 料, 需 要 密 度 高 的 金 屬 材 質 為 佳 用 鉛 做 鈷 60 射 源 的 容 器, 其 厚 度 最 小, 鐵 則 需 要 厚 些, 混 凝 土 要 再 厚 些 若 用 水 做 屏 蔽, 則 需 更 厚 才 能 達 到 相 同 的 屏 蔽 效 果 游 離 輻 射 輻 射 對 人 體 造 成 影 響 的 途 徑 有 二 : 一 為 輻 射 由 人 體 外 穿 入 人 體 內, 另 一 為 放 射 性 物 質 進 入 人 體 後, 在 人 體 內 形 成 輻 射 傷 害 前 者 稱 為 體 外 輻 射, 例 如 鈷 -60 放 出 的 伽 瑪 射 線, 在 空 氣 中 能 穿 行 數 百 數 千 公 尺, 能 貫 穿 人 體, 而 使 人 接 受 輻 射 劑 量, 所 以 伽 瑪 射 線 為 重 的 體 外 輻 射 貝 他 輻 射 在 空 氣 中 能 前 進 數 公 尺, 但 只 能 穿 入 人 體 外 層 皮 膚 ; 阿 爾 發 只 能 前 進 數 公 分, 連 人 體 外 層 皮 膚 都 穿 不 入, 但 於 放 射 線 貝 他 與 阿 爾 發 輻 射 物 質 進 入 人 體 後, 因 本 身 帶 有 電 荷, 在 人 體 內 游 離 效 應 更 強, 能 形 成 更 多 輻 射 劑 量, 因 而 稱 為 體 內 輻 射 輻 射 暴 露 造 成 的 生 物 效 應 或 危 害 的 影 響 因 素, 一 般 可 由 物 理 化 學 及 生 物 體 本 身 三 方 面 加 以 探 討 茲 分 述 如 下 : 1. 物 理 因 素

30 (1) 輻 射 的 類 型 (Χ 射 線 γ 射 線 α 射 線 β 射 線 或 中 子 ) (2) 輻 射 劑 量 率 (Dose Rate) (3) 曝 露 時 間 分 配 因 素 ( 單 一 曝 露 間 斷 曝 露 或 慢 性 長 期 曝 露 ) (4) 輻 射 的 能 量 或 強 度 大 小 (5) 曝 露 的 型 式 ( 體 內 曝 露 體 外 曝 露, 均 勻 曝 露 或 是 不 均 勻 曝 露 ) (6) 溫 度 之 影 響 2. 化 學 因 素 (1) 自 由 基 的 形 成 (2) 水 份 及 氧 含 量 多 寡 ( 氧 含 量 愈 高 對 輻 射 愈 敏 感 ) (3) 硫 氫 化 合 物 的 作 用 (4) 維 生 素 的 防 護 作 用 ( 一 般 維 生 素 C 存 在 下 可 減 輕 危 害 的 嚴 重 性 ) 3. 生 物 因 素 (1) 輻 射 敏 感 定 律 (Bergonie Tribondeau Law) 細 胞 分 裂 快 速, 分 化 較 差 且 有 絲 分 裂 期 間 長 的 對 輻 射 較 為 敏 感, 例 如, 生 殖 系 統 與 造 血 系 統 的 細 胞 較 易 受 到 損 害 (2) 其 他 生 物 因 素 包 括 年 齡 種 族 性 別 健 康 情 形 飲 食 生 活 習 慣, 內 分 泌 狀 態 等 都 會 影 響 輻 射 傷 害 的 程 度 而 針 對 輻 射 所 引 起 的 輻 射 生 物 效 應 區 分 有 : a. 急 性 輻 射 暴 露 在 短 時 間 內 引 起 可 測 知 之 生 物 效 應 之 暴 露 即 稱 之 為 急 性 輻 射 暴 露, 其 劑 量 約 100 Rad (l000 mgy) 一 般 而 言, 只 要 具 備 以 下 四 點 之 任 何 一 項 就 可 稱 之 為 急 性 輻 射 暴 露 事 故 : b 全 身 劑 量 在 25 Rem 以 上 c 皮 膚 劑 量 在 100 Rem 以 上 d 其 他 組 織 或 器 官 由 外 來 射 源 暴 露, 且 其 吸 收 劑 量 在 75 Rem 以 上 e 體 內 污 染 超 過 身 體 最 高 允 許 負 荷 量 之 一 半 以 上 急 性 輻 射 暴 露 除 了 出 現 在 一 般 所 熟 悉 的 核 武 爆 炸, 或 核 電 廠 事 故 外, 也 可 能 在 實 驗 室 醫 院 放 射 性 同 位 素 提 煉 或 輸 送 的 過 程 ; 在 形 式 上 則 包 括 了 輻 射 線 照

31 射 以 及 放 射 性 物 質 之 污 染 在 核 能 意 外 災 害 中, 面 對 可 能 受 到 急 性 暴 露 的 傷 患, 最 重 要 的 是 評 估 是 否 遭 到 輻 射 傷 害 理 論 上 在 未 來 排 除 輻 射 傷 害 的 可 能 性 之 前, 所 有 的 病 患 都 應 當 作 輻 射 傷 害 患 者 來 處 理, 直 到 排 除 此 一 可 能 性 為 止 a 急 性 輻 射 徵 候 群 急 性 輻 射 徵 候 群 (Acute radiation syndrome) 是 指 人 體 在 短 時 間 之 內, 由 於 接 受 了 足 夠 劑 量 的 游 離 輻 射 暴 露 後, 所 引 起 的 全 身 性 反 應 ; 其 為 一 綜 合 性 的 輻 射 病, 臨 床 表 徵 錯 綜 複 雜, 但 其 病 程 卻 具 有 一 定 的 規 律 性, 可 分 為 (1) 前 驅 期 (2) 假 癒 期 (3) 臨 床 期 (4) 復 原 期 若 依 據 其 臨 床 症 狀 的 表 現, 又 可 以 分 為 三 種 類 型 (1) 造 血 障 礙 期 (2) 腸 胃 障 礙 期 (3) 中 樞 神 經 - 心 臟 血 管 障 礙 期 急 性 輻 射 徵 候 群, 其 致 死 率 極 高, 患 者 必 須 有 正 確 的 診 斷 及 細 心 的 醫 療 照 顧, 才 可 能 生 存 b 輻 射 致 癌 效 應 輻 射 致 癌 及 輻 射 遺 傳 效 應 是 屬 於 機 率 效 應, 因 此 沒 有 低 值 劑 量 於 較 高 劑 量 輻 射 線 之 致 癌 效 應 已 被 證 明, 但 在 低 劑 量 之 輻 射 則 較 不 清 楚, 其 原 因 乃 由 於 : (a) 與 其 他 致 癌 之 效 應 比 較, 整 個 人 類 族 群 中 致 癌 之 比 例 只 佔 小 部 份 (b) 動 物 實 驗 結 果 之 資 料 很 難 比 照 人 體 (c) 伏 期 長, 複 雜 性 高, 且 輻 射 所 造 成 之 癌 症 並 無 固 定 形 式, 個 體 由 受 精 卵 至 成 人 間 所 接 受 之 變 異 機 率 可 能 大 於 輻 射 照 射 所 造 成 之 差 異 輻 射 致 癌 之 研 究 多 以 老 鼠 做 實 驗 有 關 人 體 之 資 料 多 得 自 於 日 本 原 子 彈 爆 炸 後 之 生 送 者, 醫 療 中 病 患 及 職 業 性 輻 射 工 作 者 據 年 間 之 調 查 報 告 指 出, 在 核 爆 生 還 者 中 血 癌 之 比 例 呈 明 偏 高 的 現 象, 後 來 其 他 癌 瘤 亦 被 發 現 在 核 爆 生 存 者 中 逐 漸 增 多 非 游 離 輻 射 非 游 離 輻 射 危 害 之 頻 譜 範 圍 從 0 Hz 至 Hz, 包 含 項 目 有 60 赫 茲 之 高 壓 輸 配 電 線 變 電 所 調 頻 廣 播 行 動 電 話 基 地 台 微 波 爐 高 周 波 電 焊 機 雷 達 衛 星 通 訊 紅 外 線 雷 射 可 見 光 等 機 電 實 驗 室 中 接 觸 的 非 游 離 輻 射 以 高 能 量 的 雷 射 和 高 周 波 電 焊 機 傷 害 較 直, 對 於 超 低 頻 電 磁 輻 射 對 人 體 是 否 有 害, 以 及 何 種 範 圍 以 下 為 安 全 或 何 種 範 圍 以 上 為 危 險, 近 年 已 引 起 廣 汎 探 討 與 研 究 (5) 紫 外 線 的 來 源 及 其 危 害 紫 外 線 (Ultraviolet, UV) 是 指 波 長 介 於 X 射 線 及 可 見 光 區 的 電 磁 波, 我 們 知 道 人 體 皮 膚 接 受 紫 外 線 暴 露, 可 以 使 其 產 生 光 化 學 反 應 而 生 成 維 生 素 D, 防 止 佝 僂 病 (Rickets) 的 發 生, 然 而 對 於 紫 外 線 長 期 暴 露 所 引 起 的 健 康 危 害 很 難 加 以 評 估, 通 常 將 它 區 分 成 UVA UVB 及 UVC 三 個 波 段 來 說 明 其 危 害, 所 謂 UVA 它 是 指

32 波 長 介 於 400nm 至 315nm,UVB 是 介 於 315nm 至 280nm 之 間,UVC 是 介 於 280nm 至 200nm 之 間 ; 也 有 將 它 依 波 長 區 分 成 近 紫 外 線 (Near UV,400~300nm) 遠 紫 外 線 (Far UV, nm) 及 真 空 紫 外 線 (Vacuum UV,200~4nm) 三 個 區 域 ; 近 紫 外 線 可 以 在 空 氣 中 傳 送, 同 時 可 部 分 穿 透 玻 璃, 會 造 成 暴 露 的 皮 膚 黑 色 素 沈 著 或 曬 黑, 也 稱 為 黑 光 區 (Black-light Region), 此 區 域 的 紫 外 線 可 以 誘 發 物 質 產 生 螢 光, 遠 紫 外 線 可 以 部 分 穿 透 空 氣, 波 長 小 於 220nm 的 部 分 很 難 穿 透, 在 220nm 至 170nm 的 波 長 範 圍 則 很 容 易 產 生 臭 氧, 而 在 320nm 至 280nm 的 UVB 也 稱 為 紅 斑 區 (Erythemal Region), 是 天 然 來 源 中 最 具 潛 在 危 害 的 紫 外 線, 其 中 波 長 小 於 295nm 的 部 分 則 在 大 氣 層 ( 主 要 是 臭 氧 層 ) 被 吸 收, 無 法 到 達 地 球 表 面 ; 此 外, 普 通 的 玻 璃 也 能 將 波 長 小 於 320nm 的 紫 外 線 過 濾, 除 非 是 室 外 工 作 者 ( 如 農 夫 伐 木 工 人 漁 夫 營 建 工 人 等 ), 一 般 室 內 接 受 到 太 陽 光 紫 外 線 的 暴 露 危 害 並 不 大 紫 外 線 暴 露 的 來 源 可 區 分 為 低 放 射 源 及 高 放 射 源 兩 大 類, 常 見 的 低 放 射 源 有 太 陽 光 低 壓 水 銀 燈 日 光 燈 及 黑 光 燈 ; 高 放 射 源 有 高 壓 水 銀 蒸 氣 燈, 各 種 焊 接 作 業 ( 如 氣 焊 或 電 弧 焊 等 ) 在 非 天 然 紫 外 線 的 暴 露 最 主 要 發 生 在 焊 接 工 人, 其 他 如 殺 菌 燈 紫 外 線 分 析 或 製 造 臭 氧 等 作 業 工 人, 也 會 有 暴 露 之 危 害 ; 而 天 然 紫 外 線 暴 露 主 要 是 UVA 範 圍, 但 在 近 年 來 因 為 臭 氧 層 的 破 壞, 不 僅 使 全 球 氣 候 發 生 改 變, 也 使 某 些 有 害 紫 外 線 可 以 直 接 照 射 地 球 表 面, 增 加 人 類 罹 患 皮 膚 癌 的 危 險 性 紫 外 線 暴 露 主 要 引 起 危 害 的 器 官 是 皮 膚 和 眼 睛,UVA 波 長 者 可 以 造 成 皮 膚 紅 疹 和 色 素 沈 著, 它 會 滲 入 真 皮 層, 使 皮 膚 出 現 皺 紋 及 鬆 弛, 如 果 經 常 暴 露 者, 可 能 使 脂 質 和 膠 原 質 因 氧 化 耗 失, 而 皮 膚 出 現 失 去 彈 性 及 變 得 衰 老, 對 於 眼 睛 暴 露 在 UVA 紫 外 線 下, 可 能 發 生 角 膜 炎 或 光 化 學 性 白 內 障 (Photochemical Cataract, 常 發 生 在 波 長 介 於 315nm 至 295nm, 因 為 角 膜 對 波 長 小 於 295nm 者 較 敏 感 ) 或 使 眼 睛 引 起 眩 光 效 應 ;UVB 波 長 的 紫 外 線 對 眼 睛 及 皮 膚 的 危 害 性 則 較 為 嚴 重, 會 造 成 皮 膚 出 現 紅 疹, 長 期 暴 露 下, 可 能 會 使 皮 膚 出 現 惡 性 黑 色 素 瘤 (Melanoma) 或 非 黑 色 素 瘤 的 皮 膚 癌 (non-melanoma Skin Cancer), 也 會 加 速 皮 膚 老 化, 對 眼 睛 可 能 造 成 光 化 性 角 膜 炎 (Photokeratitis), 這 種 角 膜 炎 一 般 是 因 電 焊 工 人 不 戴 防 護 眼 鏡, 直 視 電 弧 焊 接 所 造 成, 通 常 也 稱 為 電 弧 眼 (Arc Eye), 除 此 之 外, 結 膜 炎 白 內 障 也 可 能 發 生 ;UVC 波 長 的 紫 外 線 在 大 氣 中 非 常 容 易 被 空 氣 分 子 吸 收 ( 尤 其 是 波 長 小 於 180nm 者 ), 只 有 存 在 真 空 環 境 裡, 一 般 波 長 介 於 230nm 至 170nm 之 間 者 可 以 用 來 產 生 臭 氧, 波 長 介 於 220nm 至 280nm 之 間 者 則 有 殺 菌 作 用 紫 外 線 的 容 許 暴 露 標 準, 目 前 國 內 仍 未 訂 定 相 關 法 令, 可 參 考 美 國 ACGIH 出 版 的 TLV 指 南,UVA 的 最 高 容 許 暴 露 量 是 以 每 平 方 公 分 焦 耳 數 (J/cm 2 ) 或 每 平 方 公 分 瓦 特 數 (w/cm 2 ), 但 要 視 暴 露 時 間 來 決 定 UVB 則 以 各 波 長 分 別 訂 定, 所 以 在 此 範 圍 內 之 不 同 波 長 的 紫 外 線 同 時 暴 露 時, 則 是 以 各 波 長 範 圍 的 輻 照 度 ( Irradiance, w/cm 2 /nm ) 乘 以 相 對 於 270nm 波 長 的 有 效 值 ( Relative Spectral Effectiveness,S λ ) 求 出 有 效 輻 照 度 (Effective Irradiance), 再 利 用 它 計 算 出 容 許 暴 露 時 間, 其 計 算 式 子 如 下 : E eff =ΣE λ S λ λ E eff : 相 對 於 270nm 的 有 效 輻 照 度 (J/sec/cm 2 )

33 E λ : 特 定 波 長 之 輻 照 度 (W/cm 2 /nm) S λ : 相 對 於 270nm 的 有 效 值 ( 沒 有 單 位 ) λ : 波 長 寬 度 (nm) PET=0.003(J/cm 2 )/E eff (J/sec/cm 2 ) PET: 容 許 暴 露 時 間 ( 秒 ) 在 表 3-6 列 出 在 角 質 化 光 譜 區 (Actinic ultraviolet spectral region nm ) 紫 外 線 各 不 同 波 長 的 恕 限 值 及 其 相 對 於 270nm 的 有 效 值 ( Relative Spectral Effectiveness,S λ ) 提 供 參 考, 表 3-7 則 是 紫 外 線 的 各 種 有 效 輻 照 度 下 每 天 容 許 暴 露 的 時 間 * 表 3-6 紫 外 線 各 波 長 的 恕 限 值 及 其 相 對 有 效 值 波 長 (nm) 恕 限 值 (mj/cm2) 相 對 有 效 值 (Sλ) * : 係 指 相 對 於 270nm 波 長 的 紫 外 線 有 效 值

34 表 3-7 紫 外 線 各 種 有 效 輻 照 度 每 天 容 許 暴 露 時 間 有 效 輻 照 度 (E eff ) 每 天 容 許 暴 露 時 間 0.1 µw/cm 2 8 小 時 0.2 µw/cm 2 4 小 時 0.4 µw/cm 2 2 小 時 0.8 µw/cm 2 1 小 時 1.7 µw/cm 2 30 分 鐘 3.3 µw/cm 2 15 分 鐘 5 µw/cm 2 10 分 鐘 10 µw/cm 2 5 分 鐘 50 µw/cm 2 1 分 鐘 100 µw/cm 2 30 秒 300 µw/cm 2 10 秒 3000 µw/cm 2 1 秒 6000 µw/cm 秒 µw/cm 秒 (6) 紅 外 線 及 可 見 光 的 來 源 及 其 危 害 紅 外 線 (Infrared,IR) 主 要 的 作 用 是 產 生 熱 量, 使 被 照 射 物 體 溫 度 昇 高, 其 來 源 相 當 廣 泛, 例 如 烤 漆 烘 乾 處 理 金 屬 鍛 造 玻 璃 製 造, 高 溫 爐 白 熾 燈 及 太 陽 光 等 紅 外 線 所 涵 蓋 的 波 長 範 圍 介 於 微 波 和 可 見 光 之 間 (760nm~1mm), 可 分 成 三 個 區 段 :IRA 是 介 於 760nm 至 1400nm 之 間, 也 稱 為 近 紅 外 線 (Near IR),IRB 是 介 於 1400 至 3000nm 之 間, 相 當 於 中 紅 外 線 (Middle IR),IRC 是 介 於 3000m 至 nm 之 間, 相 當 於 遠 紅 外 線 (Far IR) 可 見 光 (Visible Light) 是 指 波 長 介 於 400nm 至 780nm 之 間 的 電 磁 波 輻 射, 主 要 影 響 的 器 官 是 眼 睛, 它 可 以 引 起 人 類 眼 睛 的 視 覺 作 用, 是 由 紅 橙 黃 綠 藍 靛 紫 色 光 組 合 成 可 見 光 常 用 來 照 明, 在 正 常 狀 況 下, 對 生 物 週 期 具 有 調 節 作 用, 不 會 對 人 體 造 成 危 害, 但 照 度 不 足 或 過 度 強 烈, 則 會 引 起 視 覺 疲 勞 或 產 生 眩 光 降 低 工 作 效 率 波 長 介 於 400nm 至 1400nm 之 間 的 可 見 光 及 紅 外 線, 能 夠 通 過 眼 球 而 聚 焦 在 視 網 膜 上, 如 果 突 然 高 能 量 的 這 種 電 磁 波 照 射 後, 可 能 產 生 非 常 嚴 重 的 視 網 膜 燒 傷,

35 形 成 眼 睛 的 視 覺 盲 點 (Scotomas) 波 長 大 於 1400nm 的 紅 外 線 會 使 眼 角 膜 燒 傷 (Corneal Burn) 虹 彩 (Iris) 則 對 1300nm 的 紅 外 線 較 敏 感, 水 晶 體 (Lens) 則 對 波 長 介 於 1400nm 至 1600nm 和 1800nm 至 2000nm 這 兩 個 波 段 的 紅 外 線 較 敏 感 紅 外 線 長 期 暴 露, 會 引 起 熱 原 性 白 內 障, 尤 其 是 IRA 與 IRB 對 於 波 長 介 於 440nm 至 500nm 的 可 見 光 ( 藍 光 區 ) 的 長 期 暴 露, 則 會 造 成 視 網 膜 傷 害 通 常 波 長 介 於 10nm 至 1nm 這 個 範 圍 的 電 磁 波 ( 包 括 紫 外 線 可 見 光 及 紅 外 線 ) 稱 為 視 覺 輻 射 (Optical Radiation), 表 3-8 列 出 各 種 視 覺 輻 射 主 要 的 來 源, 表 3-9 將 此 範 圍 的 電 磁 波 依 照 國 際 照 明 委 員 會 的 分 類 方 式 列 出, 並 說 明 其 對 皮 膚 及 眼 睛 可 能 引 起 的 健 康 危 害 圖 3-7 則 是 視 覺 輻 射 對 皮 膚 及 眼 睛 健 康 危 害 之 波 長 範 圍 示 意 圖 表 3-8 各 種 視 覺 輻 射 主 要 來 源 來 源 例 子 照 明 燈 具 白 熾 燈 ( 包 括 鎢 絲 燈 ) 低 壓 氣 體 放 電 燈 (LPGD) 螢 光 燈 低 壓 鈉 燈 (LPS) 黑 光 燈 水 銀 燈 高 壓 鈉 燈 複 金 屬 燈 鹵 素 燈 工 業 生 產 過 程 天 然 來 源 電 弧 焊 及 氣 焊 熔 煉 金 屬 玻 璃 製 造 放 電 作 用 太 陽 光

36 表 3-9 視 覺 輻 射 的 分 類 及 其 可 能 的 健 康 危 害 分 類 UVC UVB UVA Visible 可 見 光 IRA IRB IRC 波 長 範 圍 (nm) 200nm~ 280nm 280nm~ 315nm 315nm~ 400nm 400nm~ 780nm 780nm~ 1400nm 1400nm~ 3000nm 3000nm~ nm 健 康 危 害 效 應 眼 睛 皮 膚 很 少 很 少 170~230nm 製 造 臭 氧,220~280nm 具 殺 菌 作 用 光 化 角 膜 炎 白 內 障 紅 疹 皮 膚 疹 光 290~310nm 易 造 成 (295~315nm) 化 性 皮 膚 老 化, 皮 光 化 性 紅 斑 膚 癌 光 化 學 性 白 內 障 黑 色 素 沈 著 也 稱 為 黑 光 區 光 化 性 及 熱 原 性 視 光 敏 感 性 以 藍 光 區 (400~480 網 膜 傷 害 nm) 的 危 害 性 較 大 白 內 障 視 網 膜 傷 害 燒 傷 虹 彩 對 1300 nm 波 長 的 光 較 敏 感, 750 ~1500nm 急 性 皮 膚 燒 傷 角 膜 燒 傷 水 樣 化 白 燒 傷 內 障 角 膜 燒 傷 乾 眼 症 燒 傷 5000nm~0.3cm 者 可 完 全 被 皮 膚 吸 收 備 註 圖 3-10 視 覺 輻 射 對 皮 膚 及 眼 睛 危 害 之 波 長 範 圍 示 意 圖

37 (7) 無 線 電 波 及 微 波 的 來 源 及 其 危 害 無 線 電 波 (Radiofrequency,RF) 也 稱 為 射 頻 波, 包 括 微 波 (Microwave) 及 各 種 通 訊 電 波 都 是 在 範 圍 內, 微 波 是 指 頻 率 介 於 300MHZ 至 300GHZ, 另 外 低 頻 波 是 指 靜 電 場 至 100kHz 的 電 磁 波 無 線 電 波 的 分 類 及 其 應 用 參 考 表 3-10, 從 表 可 以 瞭 解 其 幾 乎 和 我 們 日 常 生 活 密 不 可 分 我 們 家 庭 用 微 波 爐 的 頻 率 主 要 是 在 2450MHz, 其 他 也 有 915MHz 者, 但 較 少 無 線 電 波 及 微 波 對 人 體 的 危 害 主 要 是 產 熱 效 應, 通 常 發 生 在 接 受 暴 露 皮 膚 的 表 層, 一 般 生 物 組 織 在 100MHz 的 微 波 暴 露 下 的 侵 入 深 度 約 60mm 至 600nmm 之 間, 在 10GHz 時 則 其 侵 入 深 度 約 只 有 3mm 至 30mm 之 間 眼 睛 與 睪 丸 是 對 微 波 最 敏 感 的 器 官, 高 強 度 的 微 波 暴 露 甚 至 會 使 眼 睛 產 生 白 內 障 及 局 部 皮 膚 的 燒 傷 這 些 頻 率 較 低 的 電 磁 波 熱 沈 積 吸 收 功 率 會 受 輻 射 的 頻 率 (Frequency), 相 對 於 波 行 進 方 向 的 身 體 位 置 (Position), 和 發 生 源 的 距 離 (Distance), 暴 露 的 環 境 及 身 體 組 織 的 導 電 特 性 等 因 素 影 響 為 了 符 合 皮 膚 對 不 同 頻 率 之 無 線 電 波 的 功 率 吸 收 情 形, 通 常 將 此 頻 率 範 圍 分 為 四 個 區 域, 以 所 謂 特 定 能 量 吸 收 率 (Specific Energy Absorption Rate) 這 種 劑 量 率 的 觀 念 說 明 之 ( 參 考 圖 3-8), 首 先 在 次 共 振 範 圍 (Subresonance Range), 其 能 量 吸 收 隨 頻 率 增 加 而 呈 比 例 增 加 ; 其 次 在 共 振 範 圍 (Resonance Range) 時, 體 型 大 小 為 波 長 的 四 分 之 一 至 二 分 之 一 間 會 發 生 強 烈 吸 收 ( 全 身 性 吸 數 ), 且 在 此 範 圍 頭 部 也 會 發 生 部 分 身 體 共 振 ; 再 者 為 熱 斑 點 範 圍 (Hot-Spot Range) 會 因 身 體 不 同 部 位 的 導 電 性, 形 狀 及 折 射 效 應 造 成 局 部 加 熱 ; 最 後 則 為 表 面 吸 收 範 圍 (Surface Absorption Range), 在 此 頻 率 暴 露 下, 電 磁 波 只 能 穿 透 幾 毫 米 的 皮 膚, 僅 造 成 身 體 淺 層 皮 膚 的 產 熱 效 應 圖 3-8 無 線 電 波 特 定 能 量 吸 收 率 隨 頻 率 變 動 關 係 圖

38 表 3-10 無 線 電 波 的 分 類 及 其 應 用 名 稱 頻 率 範 圍 應 用 ( 代 號 ) 超 低 頻 波 (ELF)Extremely Low Freq Hz 電 力 系 統 電 聯 車. 金 屬 熔 解 潛 艇 通 訊 聲 頻 波 電 熱 爐 誘 發 熱 硬 化 接 合 熔 解 Hz (VF)Voice Freq. 冶 煉 聲 音 音 頻 很 低 頻 波 長 程 通 訊 導 航 誘 發 熱 硬 化 熔 3-30KHz (VLF)Very Low Freq. 解 低 頻 波 導 航 電 蝕 刻 KHz (LF)Low Freq. 中 頻 波 調 幅 廣 播 海 洋 無 線 電 導 航. 工 業 0.3-3MHz (MF)Medium Freq. 射 頻 設 備 射 頻 焊 接 高 頻 波 短 波 廣 播 業 餘 無 線 電 熱 療 核 磁 3-30MHz (HF)High Freq. 共 振 攝 影 很 高 頻 波 調 頻 廣 播 核 磁 共 振 攝 影 食 品 處 MHz (VHF)Very High Freq. 理 電 漿 加 熱 塑 膠 焊 接 超 高 頻 波 電 視 廣 播 微 波 通 訊 行 動 電 話 雷 0.3-3GHz (UHF)Ultra High Freq. 達 微 波 爐 超 高 頻 電 視 熱 療 特 高 頻 波 雷 達 衛 星 通 訊 無 線 電 呼 叫 微 波 3-30GHz (SHF)Super High Freq. 轉 播 反 入 侵 警 報 極 高 頻 波 (EHF)Extremely High Freq GHz 雷 達 導 航 衛 星 通 訊 微 波 轉 播 關 於 微 波 可 能 會 使 眼 睛 引 起 熱 原 性 白 內 障, 主 要 是 水 晶 體 的 蛋 白 質 變 性, 至 於 各 種 電 磁 波 輻 射 對 眼 睛 健 康 的 危 害 情 形, 可 參 考 圖 3-9 的 說 明 及 其 示 意 圖 圖 3-9 各 種 電 磁 波 輻 射 對 眼 睛 的 危 害 作 用 情 形

39 表 3-11 功 率 之 換 算 表 仟 瓦 (kw) 英 制 馬 力 kgw-m/sec lbw-ft/sec (8) 雷 射 種 類 及 其 危 害 從 1960 年 雷 射 問 世 以 來, 人 們 設 計 製 造 了 種 類 繁 多 的 雷 射, 而 且 它 的 項 目 還 在 不 斷 增 加 之 中 雷 射 可 按 功 率 高 低 及 安 全 性 高 低 區 分, 但 各 種 雷 射 都 可 能 以 不 同 功 率 操 作 雷 射 也 可 依 輸 出 光 束 的 時 間 特 性 區 分, 有 連 續 波 式 的 連 續 波 ( Continuous wave; CW ) 雷 射 與 脈 波 式 的 脈 衝 (Pulsed) 雷 射 按 雷 射 光 的 主 動 介 質 分 類, 是 最 主 要 的 分 類 方 式 (1) 絕 緣 固 體 雷 射 (Solid state laser) 這 種 雷 射 的 雷 射 介 質 是 摻 有 雜 質 的 絕 緣 質 固 體, 包 括 晶 體 雷 射 玻 璃 雷 射 與 光 纖 雷 射 晶 體 玻 璃 與 光 纖 是 寄 主 材 料 (host material), 其 中 取 代 某 些 寄 主 離 子 的 雜 質 (Impurity) 離 子 是 雷 射 的 主 動 介 質 例 如 紅 寶 石 的 寄 主 是 三 氧 化 二 鋁 晶 體 (Sapphire; 常 譯 為 藍 寶 石 ), 主 動 介 質 是 鉻 鉻 讀 作 各 離 子 (Cr 3+ ) 下 文 中, 將 用 Cr 3+ :Al 2 O 3 這 樣 的 記 號 表 示 主 動 介 質 與 寄 主, 以 及 鉻 氧 化 鋁 雷 射 形 式 的 記 號 表 示 雷 射 名 稱 一 主 動 介 質, 可 以 摻 入 於 幾 種 晶 體 玻 璃 與 光 纖 中 由 於 各 寄 主 中 的 電 子 分 布 及 對 稱 性 有 差 別, 所 以 同 一 種 離 子 在 其 中 的 能 階 結 構 及 能 階 差 有 差 異, 產 生 的 雷 射 光 波 長 可 能 相 近, 但 不 會 完 全 相 同 例 如, 釹 釹 讀 作 女 離 子 (Nd 3+ ) 的 雷 射 都 有 接 近 1µm 但 不 相 等 的 波 長 a. (Ruby laser) 雷 射 紅 寶 石 雷 射 可 產 生 nm 及 nm 的 雷 射 光, 但 後 者 的 增 益 較 低, 一 般 都 取 其 nm 的 輸 出 b. 釹 離 子 (Nd 3+ ) 的 雷 射 釹 離 子 的 雷 射 中, 釹 - 雅 克 (Nd-YAG) 雷 射 是 知 名 度 最 高 的 雅 克 是 YAG 的 音 譯, 它 代 表 釔 鋁 石 榴 石 (Yttrium aluminum garnet;y3al5o12) 主 動 介 質 是 YAG 晶 體 中, 取 代 約 1% 釔 離 子 (Y3+) 的 釹 離 子

40 表 3-12 為 釹 離 子 的 相 關 雷 射 之 波 長 雷 射 材 料 雷 射 光 波 長 (nm) 釹 - 氟 化 釔 鋰 1047, 1053( 因 偏 振 而 異 ) 釹 - 磷 酸 鹽 玻 璃 1054 釹 -GSGG 1061 釹 - 矽 酸 鹽 玻 璃 釹 - 雅 克 1064; , 1319, 950 釹 - 光 纖 放 大 器 將 1319 nm 的 雷 射 光 放 大 c. 鈦 - 藍 寶 石 (Titanium-sapphire) 雷 射 及 其 他 可 變 頻 固 體 雷 射 鈦 - 藍 寶 石 雷 射 的 主 動 介 質, 是 摻 入 Al2O3 晶 體 中 的 Ti3+ 離 子, 它 取 代 鋁 離 子 它 有 兩 個 特 點 :(1) 輸 出 雷 射 光 頻 率 可 在 660 至 1,180 nm 之 間 調 變 ;(2) 它 可 以 產 生 短 於 100 fs 的 超 短 脈 波 d. 其 他 固 體 雷 射 表 3-13 為 可 調 波 長 的 固 體 雷 射 相 關 資 料 雷 射 材 料 調 變 範 圍 (nm) 鈰 - 氟 化 釔 鋰 (Ce 3+ :YLiF 4 ;Ce:YLF) 鈦 - 藍 寶 石 翠 綠 寶 石 [ 亞 歷 山 大 石 (Alexandrite); 即 鉻 - 鋁 酸 鈹 Cr 3+ :BeAl 2 O 4 ] 釤 - 氟 化 鈣 (Sm 2+ :CaF 2 ) Cr:LiCAF(Cr 3+ :LiCaAlF 6 ) 翡 翠 (Emerald; Cr-doped Be 3 Al 2 (SiO 3 ) 6 ) Cr:LiSAF(Cr 3+ :LiCaAlF 6 ) 鐿 (Yb)- 單 模 光 纖 釩 - 氟 化 鎂 (V 2+ :MgF 2 ) 鉻 - 矽 酸 鎂 (Mg 2 SiO 4 ;Cr-doped forsterite) 釩 - 氟 化 銫 鈣 (V 2+ :CsCaF 3 ) 1300 附 近 鎳 - 氟 化 鎂 (Ni 2+ :MgF 2 ) 鈷 - 氟 化 鎂 (Co 2+ :MgF 2 ) 銩 - 雅 克 (Tm 3+ :YAG) 銩 -YSGG(Tm 3+ : YSGG(Yttrium scandium gallium garnet ; Y 3 Sc 2 Ga 3 O 12 )

41 表 3-14 為 其 他 固 體 雷 射 相 關 資 料 雷 射 材 料 雷 射 光 波 長 (nm) 鉺 - 雅 克 (Er:YAG) 2940 ( 水 的 強 吸 收 線 ) 鉺 - 氟 化 釔 鋰 (Er:YLF) 2800 鉺 鉻 -YSGG 2796 鉺 鐿 - 玻 璃 (Er,Yb:glass) 1535( 對 眼 睛 傷 害 大 ; 對 光 纖 通 訊 有 用 ) 鉺 - 光 纖 放 大 器 1535 至 1563 鈥 - 雅 克 (Ho:YAG) 2127 鈥 -YSGG 2088 鈥 釹 -YALO 2850, 2920 銩 - 雅 克 2010; 可 調 至 1950( 組 織 吸 收 較 強 之 波 長 ) (2) 液 體 雷 射 液 體 雷 射 是 以 溶 於 溶 劑 的 染 料 作 為 主 動 介 質, 通 常 稱 為 染 料 雷 射 (Dye laser) 染 料 分 子 具 有 含 多 個 苯 環 的 複 雜 結 構 它 們 的 能 階 中, 對 應 於 每 個 電 子 能 階, 有 許 多 間 隔 細 密 的 振 動 能 階, 成 帶 狀 分 布, 所 以 一 個 範 圍 內 的 頻 率, 都 能 發 生 躍 遷, 而 產 生 雷 射 光 另 一 方 面, 染 料 的 能 階 結 構 也 使 它 能 吸 收 頻 率 範 圍 相 當 廣 的 激 發 光, 這 些 頻 率 大 多 在 紫 外 線 和 可 見 光 波 段 用 不 同 的 激 發 波 長 照 射 一 種 染 料, 產 生 的 雷 射 光 波 長 也 會 不 同 表 3-15 為 薔 薇 紅 6G 雷 射 光 波 長 數 據 波 長 範 圍 (nm) 雷 射 光 功 率 峰 值 波 長 (nm) 激 發 裝 置 二 倍 頻 釹 - 雅 克,532 nm 閃 光 燈 銅 蒸 汽 雷 射,511 nm 氯 化 氙 (XeCl) 氮 氣 雷 射 氬 離 子 雷 射, nm

42 一 部 可 調 變 雷 射 光 波 長 的 裝 置, 可 以 產 生 多 種 需 要 的 雷 射 光, 所 以 用 途 相 當 廣 但 是 固 體 雷 射 在 體 積 耗 電 量 電 壓 需 求 冷 卻 需 求 安 全 性 穩 定 性 方 面 的 優 點, 比 染 料 雷 射 高 出 許 多 這 些 優 點 使 固 體 雷 射 在 小 型 化 及 可 攜 性 (Portability) 方 面 佔 盡 優 勢 由 於 固 體 可 變 頻 雷 射 的 適 用 波 長 範 圍 仍 多 屬 紅 外 線 區, 雖 然 可 以 藉 放 大 器 及 非 線 性 變 頻 裝 置, 產 生 波 長 較 短 的 高 品 質 光 束, 有 許 多 波 長 範 圍 仍 未 可 及, 所 以 染 料 雷 射 在 目 前 仍 有 存 在 及 利 用 的 空 間 (3) 氣 體 雷 射 (Gaseous laser) 以 氣 體 為 主 動 介 質 的 雷 射 中, 包 括 中 性 原 子 雷 射 離 子 氣 體 雷 射 金 屬 蒸 汽 雷 射 分 子 氣 體 雷 射 準 分 子 雷 射 分 別 介 紹 如 下 : 稀 有 氣 體 元 素 的 中 性 原 子 雷 射 與 離 子 氣 體 雷 射 a. 中 性 原 子 雷 射 中 性 原 子 雷 射 與 離 子 氣 體 雷 射 的 差 別, 在 於 前 者 的 雷 射 光 來 自 中 性 原 子 能 階 ( 如 圖 二 所 示 氦 原 子 與 氖 原 子 能 階 ) 之 間 的 躍 遷, 後 者 是 離 子 的 能 階 ( 如 Ar +,Kr + ) 間 之 躍 遷 因 此, 氬 雷 射 (Argon laser) 與 氬 離 子 雷 射 (Argon ion laser) 並 不 相 同, 前 者 的 雷 射 光 波 長 屬 於 紅 外 線 波 段, 後 者 則 在 可 見 光 和 紫 外 線 區 但 是, 一 方 面 氬 雷 射 很 少 見, 另 一 方 面 為 了 便 於 稱 呼, 人 們 常 將 氬 離 子 雷 射 簡 稱 為 氬 雷 射 不 但 中 文 敘 述 如 此, 英 文 文 獻 亦 見 此 用 法, 所 以 在 不 致 混 淆 的 時 候, 仍 可 用 氬 雷 射 稱 呼 氬 離 子 雷 射 中 性 原 子 雷 射 中, 最 常 見 的 是 氦 氖 雷 射 它 的 紅 光 尤 其 為 大 家 所 熟 悉 它 的 光 色 顯 著, 所 以 常 用 作 非 可 見 光 雷 射 中 的 指 引 光 束 (Guiding beam) 其 優 越 的 同 調 性 及 方 便 的 操 作 條 件 ( 只 須 氣 冷 110V 的 電 壓 價 格 相 對 地 低 廉 ), 使 它 廣 用 於 掃 描 讀 碼 裝 置 及 全 像 等 b. 離 子 雷 射 稀 有 氣 體 離 子 雷 射 中, 以 氬 離 子 雷 射 及 氪 離 子 雷 射 為 最 常 見 除 了 直 接 利 用 之 外, 氬 離 子 雷 射 常 以 其 紫 外 線 及 藍 綠 光 激 發 染 料 雷 射 20W 機 型 可 產 生 至 nm 的 一 些 雷 射 光 主 要 的 可 見 光 波 長 分 別 是 nm 藍 綠 光 波 段 中, 最 強 而 最 常 用 的 是 及 488 nm 氪 離 子 雷 射 可 產 生 至 nm, 最 強 的 是 nm, 其 次 為 及 nm 商 品 中, 有 將 氬 氣 與 氪 氣 混 合 的 機 型 金 屬 蒸 汽 的 中 性 原 子 雷 射 與 離 子 雷 射 c. 中 性 原 子 雷 射 Au,Cu,Ba,Sn,Pb,Zn 等 金 屬 的 蒸 汽, 都 是 中 性 原 子 雷 射 的 主 動 介 質 它 們 的 蒸 汽 中, 常 混 入 低 壓 力 的 惰 性 氣 體, 以 提 高 放 電 效 率 銅 蒸 汽 雷

43 射 商 品 可 產 生 100W 以 上 的 綠 光 (511 nm) 及 黃 光 (578 nm), 金 蒸 汽 雷 射 則 可 得 數 十 瓦 的 紅 光 (628 nm) 這 兩 種 雷 射 有 很 多 用 途, 例 如 血 紫 質 衍 生 物 (Hemoporphyrin derivative) 吸 收 光 譜 的 峰 值 約 為 628 nm, 而 癌 細 胞 能 吸 收 此 物 質 此 物 質 受 到 628 nm 的 雷 射 光 照 射 後 會 分 解, 產 生 可 殺 死 癌 細 胞 的 物 質 不 過, 銅 蒸 汽 雷 射 激 發 染 料 雷 射, 也 可 得 到 這 種 光, 而 不 必 依 靠 金 蒸 汽 雷 射 此 外,578 nm 的 雷 射 可 以 除 去 某 些 胎 記, 效 果 優 於 用 氬 離 子 雷 射 d. 離 子 雷 射 金 屬 蒸 汽 離 子 雷 射 中, 氦 鎘 (He-Cd) 雷 射 是 最 主 要 的, 氦 硒 (He-Se) 氦 鋅 (He-Zn) 等 雷 射 為 此 家 族 中 之 成 員 氦 鎘 雷 射 的 325 nm 紫 外 線, 和 nm 藍 光, 是 最 常 見 的 輸 出 加 上 特 殊 設 計 時, 它 可 同 時 產 生 紅 光 (635.6 及 nm) 和 綠 光 (533.7 及 nm) 它 的 短 波 長 成 分, 在 資 訊 處 理 方 面 很 有 用 適 當 調 配 各 波 長 的 輸 出, 幾 乎 可 以 產 生 所 有 可 見 光 的 顏 色, 因 而 它 的 白 光 雷 射 產 品 也 是 有 名 的 儲 存 密 度 及 鑑 別 能 力 的 提 高, 使 它 在 量 度 檢 驗 記 錄 印 刷 等 方 面 有 許 多 應 用 e. 分 子 氣 體 二 氧 化 碳 雷 射 和 氮 氣 雷 射 是 最 常 見 的 分 子 氣 體 雷 射, 其 主 要 雷 射 光 分 屬 紅 外 線 (10,640 nm) 及 紫 外 線 (337 nm) 生 物 組 織 中 的 水 分 會 吸 收 它 的 10,640 nm 雷 射 光, 所 以 能 用 於 手 術, 所 需 雷 射 光 功 率 約 為 50W 此 外, 非 金 屬 材 料 的 加 工 金 屬 表 面 的 熱 處 理 光 譜 學 及 光 化 學 研 究 環 境 遙 測 測 距 激 發 其 他 雷 射 產 生 離 子 體 ( 俗 稱 電 漿 ;Plasma) 等, 也 都 可 用 二 氧 化 碳 雷 射 來 進 行 氮 氣 雷 射 的 紫 外 線 雷 射 光, 適 合 激 發 染 料 雷 射, 及 使 多 種 物 質 產 生 螢 光, 而 可 用 於 檢 驗 及 研 究 工 作 其 缺 點 在 於 效 率 及 功 率 均 低, 每 個 脈 波 的 能 量 大 約 只 有 10mJ, 平 均 功 率 約 為 數 百 mw f. 準 分 子 (Excimer) 雷 射 準 分 子 一 詞 的 原 意, 是 兩 個 同 種 原 子 組 成, 而 只 存 在 於 受 激 態 的 分 子, 如 稀 有 氣 體 分 子 He2 Ar2 Xe2 等 ; 其 英 文 原 名 為 Excited Dimer 組 合 成 的 術 語 現 在 已 經 將 它 的 適 用 範 圍 放 寬, 以 包 括 不 存 在 於 基 態, 只 以 受 激 態 呈 現 的 任 何 雙 原 子 分 子 ( 有 時 還 包 括 三 原 子 分 子 ) 重 要 的 準 分 子 雷 射, 以 稀 有 氣 體 的 鹵 化 物 為 主 動 介 質, 如 ArF, KrF, XeF, KrCl, XeCl 等 因 為 受 激 態 常 以 星 號 (*) 上 標 表 示, 所 以 有 些 資 料 上 寫 成 ArF* 等 準 分 子 不 會 自 然 出 現, 而 是 在 氣 體 混 合 物 中 放 電 時 形 成 的 此 外, 用 電 子 束 撞 擊, 或 在 導 波 管 型 裝 置 中 以 微 波 激 發, 也 都 可 以 造 成 準 分 子 它 的 雷 射 光 來 自 準 分 子 解 離 成 原 子 的 電 子 躍 遷, 所 以 其 雷 射 光 屬 紫 外 線, 應 用 於 精 細 蝕 刻 ( 如 電 路 製 程 ) 化 學 蒸 著 (Chemical vapor deposition) 化 學 反 應 研 究 及 醫 療 上 的 用 途 較 多 這 些 應 用 中, 有 的 是 以 準 分 子 雷 射 激 發 可

44 變 頻 雷 射 之 後 進 行 的 商 品 以 ArF, KrF, XeCl, XeF 等 準 分 子 居 多, 雷 射 光 頻 率 分 別 是 nm (4) 化 學 雷 射 (Chemical laser) 由 化 學 反 應 造 成 居 量 反 轉 的 雷 射, 稱 為 化 學 雷 射 在 化 學 軍 事 材 料 研 究 與 生 物 醫 學 方 面, 都 有 化 學 雷 射 發 揮 所 長 之 處 例 如 氟 化 氫 雷 射 的 光 束 可 能 是 骨 科 手 術 所 需 要 的 氟 化 氫 雷 射 中 的 反 應 可 表 示 為 2F 2 + H 2 2HF* + F 2, 其 實 它 的 細 部 反 應 是 鏈 式 反 應 :F + H 2 HF* + H,F 2 + H HF* + F, 而 且 可 用 放 電 使 反 應 啟 動 另 外 的 例 子 是 C 2 N 2 + O 2 2CO + N kcal DF, HCl, HBr 等 亦 有 類 似 作 用 表 3-16 為 化 學 雷 射 的 波 長 雷 射 I HF 泛 頻 HF HCl 波 長 (nm) 1,300 1,300-1,400 2,600-3,500 3,500-4,100 雷 射 DF HBr CO CO 2 波 長 (nm) 3,500-4,100 4,000-4,700 4,900-5,800 10,000-11,000 (5) 半 導 體 雷 射 (Semiconductor laser) 半 導 體 雷 射 是 用 半 導 體 製 成 的, 其 構 造 及 電 性 質 為 二 極 體 (Diode), 也 就 是 具 有 兩 個 外 接 電 路 端 點, 分 別 位 於 其 中 的 p 型 與 n 型 部 分, 其 間 有 個 接 面 (Junction) 因 此, 半 導 體 雷 射 又 名 半 導 體 二 極 體 雷 射 (Semiconductor diode laser) 或 二 極 體 雷 射 (Diode laser) 電 流 較 低 時, 它 成 為 發 光 二 極 體 (Light emitting diode;led), 發 出 自 發 射 的 光 ; 電 流 夠 大 的 時 候, 才 能 造 成 自 由 電 子 的 居 量 反 轉 另 一 方 面, 製 程 中 適 當 的 步 驟 使 二 極 體 兩 端 具 有 相 當 高 的 反 射 率, 就 具 備 雷 射 所 需 要 的 條 件 半 導 體 雷 射 技 術 的 研 發, 使 半 導 體 雷 射 成 為 效 率 很 高 的 雷 射, 但 散 熱 仍 是 重 要 問 題 此 外, 端 射 型 及 面 射 型 雷 射 陣 列 的 研 發, 使 系 統 產 生 的 光 束 在 能 量 及 控 制 方 面 提 昇 許 多 隨 著 半 導 體 種 類 的 擴 增, 半 導 體 雷 射 能 產 生 的 波 長, 也 不 斷 增 加 表 2-35 列 出 幾 種 室 溫 下 操 作 的 半 導 體 雷 射 的 波 長 資 料

45 表 3-17 幾 種 室 溫 下 操 作 的 半 導 體 雷 射 的 波 長 雷 射 材 料 雷 射 光 波 長 (nm) Al x Ga 1-x In 0.5 P Ga 0.5 In 0.5 P 670 Ga 1-x Al x As GaAs 904 In 0.2 Ga 0.8 As 980 In 1-x Ga x As y P 1-y In 0.73 Ga 0.27 As 0.58 P In 0.58 Ga 0.42 As 0.9 P 半 導 體 雷 射 的 介 質 體 積 小 ( 典 型 尺 寸 約 為 10µm 300µm 500µm) 效 率 高 功 率 高 操 作 電 流 及 電 壓 低, 消 耗 能 量 少, 所 以 為 人 們 所 樂 於 使 用 用 許 多 個 半 導 體 雷 射 激 發 其 他 的 固 體 雷 射, 是 一 種 很 有 價 值 的 應 用 (6) 色 中 心 (Color-center) 雷 射 鹼 金 屬 的 鹵 化 物 晶 體 中 有 某 些 雜 質 時, 受 到 適 當 輻 射 照 射 後 會 顯 現 顏 色 鹵 化 物 的 例 子 有 KCl RbCl LiF KF 等, 雜 質 則 有 Li Na 等 這 些 雜 質 稱 為 色 中 心 (7) 自 由 電 子 (Free electron) 雷 射 自 由 電 子 雷 射 (FEL) 以 極 高 真 空 中 的 高 速 自 由 電 子 為 主 動 介 質 其 波 長 可 以 調 變, 由 微 波 到 軟 X 射 線 都 可 能 因 此 是 一 部 裝 置 可 執 行 多 種 功 能 現 在 的 研 究 方 向 之 一, 是 開 發 桌 上 型 的 機 種, 以 便 擴 大 應 用 場 合, 並 降 低 價 格 (8) 倍 頻 (Frequency double) 雷 射 倍 頻 雷 射 實 際 上 是 加 上 倍 頻 晶 體 的 雷 射, 但 是 有 些 資 料 上 用 造 成 倍 頻 效 應 的 晶 體 稱 呼 它 們, 例 如 KDP(Potassium dihydrogen phosphate) 雷 射 及 KTP(Potassium titanyl phosphate) 雷 射 因 此, 本 文 列 出 這 一 項, 以 引 起 讀 者 注 意 KDP 及 KTP 並 非 雷 射 的 主 動 介 質, 並 略 為 介 紹 此 類 晶 體 倍 頻 是 非 線 性 光 學 晶 體 (Nonlinear optical crystal) 的 功 能 之 一 選 用 晶 體 時, 產 生 倍 頻 波 的 適 用 波 段 及 轉 換 效 率 (Conversion efficiency) 是 重 要 指 標

46 其 他 要 注 意 的 項 目 包 括 是 否 會 潮 解 會 造 成 損 壞 的 光 強 度 晶 體 切 割 方 向 及 鍍 膜 狀 況 等 KDP 是 磷 酸 二 氫 鉀 (KH 2 PO 4 ), 為 最 早 使 用 的 倍 頻 晶 體, 某 些 條 件 下 的 轉 換 效 率 很 高, 但 是 會 潮 解, 須 注 意 防 範 KTP 是 磷 酸 鉀 鈦 氧 (KTiOPO 4 ), 性 能 與 KDP 相 似, 但 是 不 會 潮 解 偏 硼 酸 鋇 (Beta barium borate,β-bab 2 O 4 ; BBO) 是 較 受 重 視 的 一 種 非 線 性 光 學 晶 體, 它 具 有 一 些 優 良 性 質, 但 與 其 他 晶 體 相 同, 並 非 適 用 於 一 切 場 合 舉 例 來 說, 有 些 晶 體 適 合 產 生 二 倍 頻, 但 不 適 用 於 三 倍 頻 4. 雷 射 之 電 磁 輻 射 危 害 以 氦 氖 雷 射 (Helium-neon laser) 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, 其 中 一 部 份 是 可 以 放 大 的 雷 射 輻 射, 輸 出 後 成 為 雷 射 光 ; 其 餘 則 稱 為 附 加 輻 射 (Collateral radiation) (1) 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 (Photochemical) 光 熱 (Photothermal) 光 動 力 (Photodynamic) 光 剝 離 (Photodisruption) 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 a. 對 於 眼 睛 的 危 險 性 人 眼 的 角 膜 (Cornea) 與 結 膜 (Conjunctiva) 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 眼 睛 所 受 的 傷 害 與 波 長 有 關 : 可 見 光 (Visible light) 與 紅 外 線 (Infrared) 中 的 IR-A 影 響 視 網 膜 ; 紫 外 線 (Ultraviolet) 中 的 UV-B UV-C 及 紅 外 線 的 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 (Collimation), 使 光 線 能 會 聚 於 一 個 很 小 的 點, 在 視 網 膜 上 約 為 10 至 20µm ( 比 頭 髮 還 細 ) 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 (Shock wave) 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 水 晶 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 (Corneal scar), 而 導 致 永 久 失 明

47 紅 外 線 的 組 織 穿 透 深 度 (Penetration depth) 方 面,1,440 nm( 如 某 些 半 導 體 雷 射 ) 1,540 nm( 如 鉺 - 玻 璃 雷 射 ) 2,100 nm( 如 鈥 - 雅 克 雷 射 ) 均 大 於 10,600 nm( 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 308 nm 的 氯 化 氙 (XeCl) 雷 射 光 束, 會 使 水 晶 體 立 即 產 生 白 內 障 (Cataract), 所 以 還 具 有 額 外 的 危 險 性 氬 離 子 (Argon) 氪 離 子 (Krypton) KTP 倍 頻 (Double frequency) 銅 蒸 汽 (Copper vapor) 金 蒸 汽 (Gold vapor) 氦 氖 (Heliun-Neon) 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 (CO 2 ) 一 氧 化 碳 (CO) 等 雷 射, 則 對 角 膜 有 危 險 性 b. 對 於 皮 膚 的 危 險 性 皮 膚 受 傷 害 的 原 因, 可 能 是 光 化 學 反 應 ( 主 要 在 紫 外 線 波 段 ), 或 熱 效 應 ( 主 要 在 紅 外 線 區 ) 例 如 紅 斑 ( 曬 斑 ) (Erythema) 是 表 皮 受 傷 所 致, 有 時 真 皮 也 有 某 種 程 度 的 傷 害, 而 這 些 傷 害 源 於 光 化 學 引 起 的 反 應 如 果 了 解 其 危 險 性, 針 對 準 分 子 (Excimer) 的 紫 外 線 雷 射 所 需 的 保 護 皮 膚 措 施, 就 容 易 規 劃 及 執 行 可 見 光 與 紅 外 線 雷 射 光 束 的 照 射, 可 能 造 成 一 級 二 級 和 三 級 灼 傷 能 引 起 嚴 重 熱 灼 傷 的 輻 照 度, 也 可 能 引 燃 紡 織 品, 燒 毀 塑 膠 製 品 傷 害 的 嚴 重 程 度, 決 定 於 照 射 時 間 的 長 度, 以 及 雷 射 光 的 透 入 深 度 一 般 說 來, 若 照 射 時 間 持 續 1 秒 鐘 或 更 久, 疼 痛 反 應 會 引 起 閃 避 動 作, 使 受 照 部 位 離 開 光 束, 因 而 曝 照 時 間 會 只 有 1 秒 鐘 或 更 短 如 果 照 射 時 間 很 短, 10.6µm 的 高 功 率 雷 射 光 束 不 會 造 成 深 部 組 織 的 灼 傷, 因 為 這 個 波 長 的 穿 透 深 度 很 淺 ( 約 為 20µm), 事 實 上 不 會 透 過 正 常 表 皮 角 質 層 的 厚 度 二 氧 化 碳 雷 射 對 於 表 皮 的 傷 害, 是 由 於 從 角 質 層 至 更 深 處 的 熱 傳 導 但 是, 受 到 1064nm 釹 雅 克 短 脈 波 照 射 時, 因 為 它 能 穿 過 數 mm 而 進 入 組 織 內, 所 以 剛 超 過 灼 傷 閾 值 的 曝 照 量, 就 足 以 造 成 深 而 嚴 重 的 灼 傷 鈥 - 雷 射 (2.1µm) KTP 倍 頻 雷 射 ( 二 倍 頻 的 釹 雅 克,532nm) 或 氬 雷 射 (488 及 514.5nm) 造 成 的 灼 傷 深 度, 介 於 二 氧 化 碳 與 釹 雅 克 之 間 聚 焦 後 的 手 術 雷 射 光 點, 或 光 纖 尖 端 密 集 的 輻 照 度, 是 用 來 將 組 織 汽 化 或 剝 離 的, 所 以 對 於 焦 點 附 近 的 皮 膚 極 具 危 險 性 反 射 後 的 雷 射 光 束 可 能 引 燃 衣 物, 造 成 皮 膚 的 傷 害 和 悲 劇 性 的 後 果 使 皮 膚 受 傷 的 實 際 閾 值, 通 常 是 數 個 J/cm 2 之 譜, 而 這 個 程 度 的 曝 照 量, 不 至 於 發 生 在 手 術 雷 射 的 焦 點 外 (2) 附 加 輻 射 (Collateral radiation) 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 ( 孔 徑 )(Aperture) 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

48 (3) 相 關 的 危 險 性 及 防 範 措 施 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 這 種 危 險 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 (Capacitor) 變 壓 器 (Transformer) 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 (Active medium) 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 掉 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 冷 凝 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 雷 射 使 組 織 因 光 照 汽 化 及 高 溫 分 解 產 生 可 能 有 害 的 空 飄 污 染 物 高 溫 分 解 產 物 與 烤 肉 的 煙 塵 相 似, 含 有 毒 性 物 質 及 亞 硝 基 胺 等 已 知 可 致 癌 的 物 質 光 化 學 反 應 產 物 及 準 分 子 雷 射 的 鹵 素 氣 體 外 溢 等, 都 會 造 成 類 似 的 危 險 良 好 的 面 罩 等 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

49 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 (Polychlorinated biphenyl;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 (4) 雷 射 危 險 (Laser hazard) 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 (1 至 4 級 ), 可 以 分 別 採 取 恰 當 的 安 全 措 施, 簡 化 決 定 適 當 安 全 措 施 的 程 序, 以 免 過 與 不 及 關 於 雷 射 之 生 物 效 應 的 基 本 認 識, 是 了 解 手 術 室 內 之 雷 射 危 險 性 的 知 識 基 礎 一 旦 知 道 危 險 在 哪 裡, 安 全 措 施 就 顯 而 易 明 了 a. 第 一 級 (Class 1) 雷 射 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 有 關 係 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 (fundamental; 1064nm) 光 束 功 率 不 超 過 0.6mW, 二 倍 頻 (second harmonic ; double frequency ; 532nm) 不 超 過 0.39µW, 四 倍 頻 (fourth harmonic ; quadruple frequency;266nm) 不 超 過 0.8nW(0.8 x 10-9 W), 都 屬 於 第 一 級 b. 第 二 級 (Class 2) 雷 射 第 二 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 一 級 的 上 限, 而 低 於 1 mw 時 這 一 級 雷 射, 也 就 是 低 危 險 雷 射 只 有 在 故 意 反 抗 自 然 厭 光 反 應 (Aversion response), 持 續 凝 視 時, 第 二 級 雷 射 才 會 造 成 眼 部 傷 害 非 可 見 光 雷 射 沒 有 列 入 第 二 級 者 c. 第 三 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 三 級 危 險 性 即 使 只 在 完 成 厭 光 反 應 之 前 的 短 暫 期 間 內, 有 第 三 級 雷 射 光 進 入 眼 睛, 就 會 有 傷 害 第 三 級 又 分 為 三 (a) 三 (b) 兩 個 副 級 第 三 (a) 級 雷 射 是 光 束 功 率 為 1 至 5mW, 強 度 不 超 過 25W/m 2 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 較

50 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 三 (a) 級 雷 射 者 第 三 (b) 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 四 級 (Class 4) 雷 射 輸 出 功 率 高 於 0.5W(500mW) 的 連 續 波 雷 射, 屬 於 第 四 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 3.6 人 體 的 危 害 人 體 接 受 輻 射 的 來 源 有 那 些 人 類 在 生 活 上 所 接 觸 到 的 輻 射 源, 有 天 然 的 和 人 造 的 兩 類, 而 人 體 接 受 輻 射 劑 量 則 是 經 由 體 外 曝 露 與 體 內 曝 露 兩 大 途 徑 所 造 成 以 下 先 作 簡 要 要 說 明 : 1. 天 然 輻 射 源 環 境 中 天 然 存 在 的 輻 射 源 : (1) 來 自 太 空 的 宇 宙 射 線 ;

51 (1) 土 壤 及 建 築 材 料 中 所 含 的 天 然 放 射 性 核 種 ( 鉀 40 鈾 238 釷 232 及 它 們 一 系 列 的 子 核 種 ) ; (2) 食 物 中 的 鉀 40; (3) 空 氣 中 的 氡 222 和 它 的 子 核 種 等 等, 從 體 內 體 外 使 人 體 接 受 輻 射 劑 量 右 圖 顯 示 高 度 上 升, 宇 宙 射 線 也 愈 強, 下 表 為 顯 示 搭 乘 國 內 外 飛 機 每 趟 往 返 大 約 接 受 的 宇 宙 射 線 劑 量 : 國 內 外 航 線 旅 客 所 受 宇 宙 射 線 劑 量 航 線 ( 往 返 ) 台 北 = 紐 約 156 台 北 = 阿 姆 斯 特 丹 99 台 北 = 洛 杉 磯 93 台 北 = 約 翰 尼 斯 堡 93 台 北 = 雪 梨 48 台 北 = 新 加 坡 15 台 北 = 金 門 0.67 台 北 = 高 雄 0.48 台 北 = 台 南 0.23 台 北 = 蘭 嶼 0.13 台 北 = 馬 公 0.07 註 :1000 微 西 弗 =1 毫 西 弗 接 受 劑 量 ( 微 西 弗 ) 右 圖 則 顯 示 美 國 民 眾 所 接 受 各 種 劑 量 的 來 源 百 分 比, 其 中 由 空 氣 中 氡 222 造 成 體 內 劑 量 的 比 例 最 高 ( 佔 55 % 左 右 ) 下 表 顯 示 台 灣 地 區 民 眾 平 均 一 年 接 受 天 然 輻 射 劑 量 約 2 毫 西 弗 左 右, 稍 低 於 世 界 的 平 均 值 (2.4 毫 西 )

52 各 國 天 然 輻 射 劑 量 評 估 值 的 比 較 單 位 : 毫 西 弗 年 類 別 世 界 平 均 美 國 日 本 台 灣 宇 宙 射 線 地 表 及 植 物 小 計 氯 等 鉀 40 等 小 計 ( 體 內 輻 射 ) 合 計 UNSCEAR : 聯 合 國 原 子 輻 射 效 應 委 員 會 世 界 上 有 數 個 天 然 輻 射 比 較 高 的 地 區, 曾 經 做 過 調 查 其 致 癌 率 及 遺 傳 疾 病, 結 果 與 一 般 正 常 地 區 的 民 眾 並 無 任 何 差 異 比 較 如 下 表 : 世 界 高 輻 射 背 景 地 區 與 劑 量 率 地 區 年 劑 量 倍 數 (4) 伊 朗 Ramsar 市 (1) 6 至 至 180 印 度 Kerrala 區 十 個 村 莊 (2) 平 均 巴 西 Espirito Santo (3) 0.9 至 大 陸 福 建 鬼 頭 山 區 (3) 平 均 3.8 最 高 資 料 來 源 : (1) 國 際 原 子 能 總 署 簡 訊,1991 年 第 33 卷 第 2 期 (2) 聯 合 國 原 子 輻 射 效 應 科 學 委 員 會 1962 及 1992 年 報 告 (3) 聯 合 國 原 子 輻 射 效 應 科 學 委 員 會 1992 年 報 告 (4) 台 灣 地 區 平 均 自 然 背 景 輻 射 年 劑 量 2 毫 西 弗 的 倍 數 2. 人 造 輻 射 源 人 為 因 素 產 生 的 輻 射, 例 如 醫 療 診 斷 使 用 含 放 射 性 之 民 生 用 品 核 爆 落 塵 核 能 發 電 等 屬 之, 其 中 以 醫 療 診 斷 為 人 造 輻 射 的 主 要 來 源 ( 佔 15 % ), 大 家 關 心 的 核 能 發 電, 每 年 所 造 成 的 輻 射 劑 量 比 例 不 及 0.1%

53 3. 輻 射 健 康 效 應 的 發 展 過 程 人 體 吸 收 輻 射 能 量 時, 細 胞 和 水 分 子 會 首 先 被 游 離 或 激 發, 造 成 DNA 雙 鏈 全 斷 或 只 斷 單 鏈 的 傷 害 ( 直 接 傷 害 ) 因 為 水 分 佔 了 人 體 約 70 % 的 重 量, 而 水 分 子 被 游 離 後 會 產 生 有 害 的 OH 自 由 基, 這 些 自 由 基 接 續 產 生 一 連 串 化 學 反 應, 使 得 細 胞 分 子 受 到 損 傷 ( 間 接 傷 害 ) 所 幸 細 胞 有 自 行 修 復 的 能 力, 大 部 分 的 細 胞 會 恢 復 正 常 假 若 細 胞 嚴 重 受 損 而 無 法 修 復 或 修 復 有 錯 誤 時, 則 其 將 顯 現 出 健 康 受 損 的 症 狀 4. 輻 射 會 造 成 那 些 健 康 效 應? 輻 射 對 人 體 的 健 康 效 應, 通 常 分 為 機 率 效 應 和 確 定 效 應 兩 大 類 當 人 體 在 短 時 間 內 接 受 劑 量 超 過 某 一 程 度 以 上 時, 因 為 許 多 細 胞 死 亡 或 已 無 法 修 復, 因 而 產 生 疲 倦 噁 心 嘔 吐 皮 膚 紅 斑 脫 髮 血 液 中 白 血 球 及 淋 巴 球 顯 著 減 少 等 症 狀 當 接 受 劑 量 更 高 時, 症 狀 的 嚴 重 程 度 加 大, 甚 至 死 亡, 這 種 情 況 稱 為 確 定 效 應 通 常 確 定 效 應 必 須 在 接 受 劑 量 超 過 一 定 程 度 以 上 才 會 發 生, 否 則 就 不 會 產 生 確 定 效 應 從 日 本 核 爆 生 存 者 長 期 調 查 顯 示, 接 受 低 劑 量 ( 約 250 毫 西 弗 以 下 ) 者, 並 無 任 何 臨 床 症 狀, 白 血 病 或 其 他 實 體 癌 的 發 生 率 都 和 一 般 人 相 同 但 是 為 了 輻 射 安 全 的 緣 故, 國 際 放 射 防 護 委 員 會 ( ICRP ) 做 了 一 個 很 保 守 又 很 重 要 的 假 設 : 人 體 只 要 接 受 到 輻 射, 不 管 劑 量 是 多 少, 都 有 引 發 癌 症 和 不 良 遺 傳 的 機 率 存 在, 沒 有 低 限 劑 量 值, 而 且 致 癌 或 不 良 遺 傳 的 機 率 與 接 受 劑 量 成 正 比 ( 直 線 關 係 ), 劑 量 愈 高, 罹 患 的 機 率 也 愈 大, 這 種 情 況 稱 為 機 率 效 應 另 外, 從 臨 床 的 觀 點 來 區 分 輻 射 的 健 康 效 應 : 首 先 從 發 生 的 對 象 而 言, 健 康 效 應 發 生 在 受 照 射 本 人 身 上 的, 稱 為 軀 體 效 應, 若 發 生 在 受 照 射 者 的 後 代 子 孫 身 上 的, 稱 為 遺 傳 效 應 從 發 生 效 應 的 快 慢 而 言, 則 分 為 急 性 效 應 和 慢 性 效 應 我 們 把 這 麼 多 的 效 應 名 稱 綜 合 列 在 下 表 上, 幫 助 大 家 對 輻 射 的 健 康 效 應 更 清 楚 瞭 解 敏 感 度 組 織 器 官 名 稱 高 胎 兒 淋 巴 組 織 生 殖 腺 骨 髓 脾 臟 稍 高 皮 膚 水 晶 體 消 化 道 中 等 肝 臟 血 管 低 肌 肉 骨 骼 神 經 資 料 來 源 :ICRP26(1977) ICRP60(1991)

54 軀 體 效 應 遺 傳 效 應 急 性 效 應 慢 性 效 應 皮 膚 發 生 紅 斑 骨 髓 肺 消 化 道 傷 害 白 血 減 少 不 孕 噁 心 嘔 吐 腹 瀉 白 內 障 胎 兒 之 影 響 白 血 症 癌 症 遺 傳 基 因 突 變 或 染 色 體 變 異 所 發 生 的 各 種 疾 病 確 定 效 應 機 率 效 應 5. 輻 射 的 確 定 效 應 談 到 輻 射 的 傷 害 時, 我 們 要 考 量 : (1) 劑 量 的 高 低 (2) 身 體 受 曝 露 的 位 置 (3) 急 性 或 慢 性 曝 露 等 三 個 條 件 因 為 人 體 的 組 織 器 官 對 輻 射 的 敏 感 度 不 同, 右 表 中 顯 示 有 些 器 官 較 易 受 到 傷 害 有 些 則 否 根 據 廣 島 長 崎 的 調 查, 若 是 全 身 均 勻 受 到 急 性 曝 露 超 過 250 毫 西 弗 以 上, 就 會 開 始 顯 現 受 傷 害 的 症 狀, 劑 量 愈 高, 傷 害 的 嚴 重 程 度 愈 大, 甚 至 死 亡 通 常 人 體 局 部 曝 露 後 的 症 狀, 易 於 侷 限 在 受 曝 露 的 部 位, 而 且 一 般 情 況, 局 部 曝 露 造 成 的 傷 害 比 全 身 曝 露 為 輕 顯 示 組 織 器 官 受 到 急 性 或 慢 性 局 部 曝 露 造 成 傷 害 所 須 的 低 限 劑 量 從 表 中 可 以 瞭 解 輻 射 的 確 定 效 應 包 括 暫 時 或 永 久 不 孕, 視 力 受 損, 造 血 障 礙 畸 形 皮 膚 和 甲 狀 腺 的 種 種 症 狀 等 由 於 輻 射 工 作 人 員 必 須 遵 守 嚴 格 的 防 護 措 施, 因 此 和 一 般 民 眾 一 樣, 工 作 人 員 每 年 接 受 的 輻 射 劑 量 非 常 低 微, 極 少 可 能 發 生 確 定 效 應 的 傷 害, 一 般 民 眾 遭 受 高 劑 量 而 發 生 確 定 效 應 傷 害 的 可 能 性 就 更 微 乎 其 微 了

55 一 次 劑 量 ( 毫 西 弗 ) 確 定 效 應 之 症 狀 250 以 下 無 可 察 覺 症 狀 可 能 引 起 血 液 中 淋 巴 球 的 染 色 體 變 異 250-1,000 1,000-2,000 2,000-4,000 4,000-6,000 可 能 發 生 短 期 的 血 球 變 化 ( 淋 巴 球, 白 血 球 減 少 ), 有 時 有 眼 結 膜 炎 的 發 生, 但 不 致 產 生 機 能 之 影 響 有 疲 倦 噁 心 嘔 吐 現 象 血 液 中 淋 巴 球 及 白 血 球 減 少 後 恢 復 緩 慢 24 小 時 內 會 噁 嘔 吐 數 週 內 有 脫 髮 食 慾 不 振 虛 弱 及 全 身 不 適 等 症 狀, 可 能 死 亡 與 前 者 相 似, 但 症 狀 顥 示 的 較 快, 在 2-6 週 內 死 亡 率 為 50% 6,000 以 上 若 無 適 當 醫 護, 死 亡 率 為 100% 資 料 來 源.. ICRP BEIR 報 告 6. 輻 射 的 致 癌 性 自 從 X 射 線 和 天 然 放 射 性 被 發 現 之 後, 輻 射 即 被 廣 泛 應 用 於 科 學 和 醫 學 上 但 早 期 對 輻 射 的 安 全 性 還 不 很 瞭 解, 以 致 有 一 些 工 作 人 員 接 受 高 劑 量 而 罹 患 白 血 病 或 皮 膚 癌 後 來 人 們 注 意 到 輻 射 與 致 癌 的 關 係, 同 時 又 發 現 鈾 礦 工 人 因 長 期 吸 入 高 濃 度 的 氡 222, 造 成 罹 患 肺 癌 的 機 率 高 於 正 常 人, 輻 射 會 增 加 致 癌 率 的 事 實 才 被 確 認 如 今 流 行 病 學 專 家 分 別 從 (1) 廣 島 長 崎 ; (2) 馬 歇 爾 群 島 居 民 ; (3) 核 武 器 試 爆 之 軍 事 觀 察 員 ; (4) 接 受 輻 射 醫 治 的 病 人 ; (5) 輻 射 工 作 人 員 ; (6) 高 天 然 背 景 地 區 居 民 ; (7) 遭 受 核 子 事 故 的 人 員 等 數 十 萬 人 中 做 長 期 的 追 蹤 調 查, 以 探 討 輻 射 與 致 癌 機 率 的 相 關 性 7. 低 劑 量 致 癌 的 機 率

56 低 劑 量 致 癌 是 機 率 效 應, 接 受 輻 射 將 使 致 癌 的 機 率 增 加, 但 並 非 人 人 一 定 會 致 癌 根 據 國 際 放 射 防 護 委 員 會 報 告 的 評 估, 每 一 萬 人 每 人 都 接 受 1000mSv 全 身 劑 量 ( 相 當 於 接 受 500 年 天 然 背 景 輻 射 ), 可 能 增 加 癌 症 死 亡 人 數 為 500 人, 即 致 癌 死 亡 率 為 1000mSv 增 加 5 % 但 是, 自 然 情 況 下 人 類 各 種 死 亡 原 因, 癌 症 佔 了 約 % ( 衛 生 署 公 布 台 灣 地 區 84 年 因 癌 症 死 亡 佔 總 死 亡 數 的 21.9 % ), 而 且 要 讓 每 人 接 受 1000mSv 的 高 劑 量 也 誠 非 易 事 因 此, 日 常 生 活 中 接 受 天 然 輻 射 劑 量 致 癌 死 亡 的 機 率 是 非 常 低 的 8. 輻 射 致 癌 的 潛 伏 期 從 人 體 器 官 接 受 輻 射 曝 露, 經 過 複 雜 的 變 化 到 臨 床 癌 症 顯 現, 需 要 一 段 長 時 間, 這 段 時 間 就 是 所 謂 的 潛 伏 期 各 類 癌 症 的 潛 伏 期 不 盡 相 同, 從 日 本 流 行 病 學 的 調 查, 例 如 白 血 病 最 短, 平 均 潛 伏 期 約 10 年, 其 他 實 體 腫 瘤 癌 症 的 潛 伏 期 都 較 長 輻 射 致 癌 的 潛 伏 期 ( 年 ) 癌 種 類 最 小 年 限 平 均 期 最 長 年 限 白 血 病 甲 狀 腺 癌 >40 乳 癌 >40 骨 癌 其 他 造 血 組 織 癌 >40 資 料 來 源..BEIR 報 告 9. 人 體 組 織 器 官 的 輻 射 致 癌 敏 感 度 根 據 流 行 病 學 調 查 顯 示, 人 體 器 官 對 輻 射 致 癌 的 敏 感 度 確 有 差 異, 已 知 胃 肺 結 腸 和 紅 骨 髓 四 個 器 官 對 輻 射 致 癌 性 較 敏 感, 而 甲 狀 腺 骨 表 面 皮 膚 則 較 不 敏 感 下 表 顯 示 每 西 弗 劑 量 產 生 致 癌 和 不 良 遺 傳 的 機 率 致 癌 和 不 良 遺 傳 機 率 之 總 和, 即 表 示 輻 射 引 發 機 率 效 應 的 總 危 險 度

57 輻 射 機 率 效 應 的 危 險 度 評 估 值 人 群 機 率 效 應 (10-2 /SV) 致 死 癌 非 致 死 癌 不 良 遺 傳 總 計 ( 危 險 度 ) 成 年 工 人 全 部 人 口 資 料 來 源..ICRP60(1991) 10. 各 種 職 業 危 險 度 比 較 人 們 從 事 各 種 職 業 都 有 生 命 損 失 的 危 險 度 存 在, 根 據 美 國 1991 年 的 統 計, 各 種 職 業 的 危 險 度 示 於 右 表 由 表 中 之 統 計 值 可 以 看 出, 輻 射 工 作 人 員 按 規 範 行 事, 則 其 職 業 危 險 度 相 當 於 服 務 業, 屬 於 比 較 安 全 的 職 業 職 業 分 類 每 十 萬 人 年 死 亡 數 ( 意 外 事 故 ) 服 務 業 全 部 私 人 機 構 輻 射 工 作 者 0-3 財 政 保 險 房 地 產 大 盤 與 零 售 商 6-7 製 造 業 運 輸 業 建 築 農 業 森 林 漁 業 礦 業 61 溶 煉 工 人 190 地 下 礦 工 ~1300 資 料 來 源 :NUREG-1437 (1991) 11. 輻 射 的 遺 傳 影 響 1927 年 科 學 家 在 果 蠅 研 究 中, 首 次 發 現 輻 射 誘 發 遺 傳 效 應 之 後, 從 動 物 和 植 物 實 驗 得 知, 輻 射 會 傷 害 生 殖 細 胞 進 而 誘 發 突 變 ( 包 括 基 因 突 變 和 染 色 體 變 異 ), 導 致 遺 傳 疾 病 發 生 率 增 高, 對 後 代 子 孫 造 成 不 利 的 影 響 至 於 對 人 類 的 研 究, 則 針 對 三 個 族 群 的 後 代 做 了 長 期 的 流 行 病 學 調 查 ( 項 目 如 下 表 ), 結 果 顯 示 遺 傳 疾 病 的 發 生 率 並 未 增 加 因 此, 人 類 是 否 會 因 輻 射 而 誘 發 遺 傳 效 應 尚 未 被 確 認 然 而 必 須 注 意 的 是, 輻 射 的 遺 傳 效 應 僅 發 生 於 胎 兒 或 具 有 生 育 能 力 的 個 人, 其 生 殖 腺 接 受 某 種

58 程 度 以 上 的 劑 量 才 會 發 生 換 言 之, 在 非 生 殖 腺 的 部 位 接 受 高 劑 量, 也 不 太 可 能 發 生 遺 傳 效 應 輻 射 遺 傳 效 應 的 流 行 病 學 調 查 項 目 調 查 項 目 調 查 對 象 流 產 早 產 死 產 畸 形 嬰 兒 死 亡 性 別 比 染 色 體 變 異 遺 傳 基 因 突 變 ( 細 胞 DNA) 癌 症 發 生 率 死 亡 率 廣 島 長 崎 核 爆 之 第 二 代 ( 日 本 ) 高 天 然 輻 射 區 之 子 女 ( 印 度 中 國 ) 放 射 科 醫 師 之 後 代 ( 英 美 ) 唐 氏 症 畸 形 死 產 性 別 比 嚴 重 精 神 異 常 性 別 比 與 天 然 致 癌 率 相 似, 人 類 自 然 發 生 遺 傳 疾 病 的 種 類 和 發 生 率 亦 不 低 根 據 美 國 游 離 輻 射 生 物 效 應 第 五 號 報 告 (BEIR V, 1990) 所 作 的 評 估, 每 百 萬 人 均 接 受 10 毫 西 弗 ( 相 當 於 5 年 天 然 背 景 輻 射 ) 的 遺 傳 效 應 將 增 加 50 個 額 外 的 案 例, 但 這 評 估 值 相 較 於 數 十 萬 個 自 然 遺 傳 疾 病 發 生 率 而 言, 實 在 太 小 了 下 表 即 取 自 BEIR V 報 告 的 統 計 數 字 12. 低 輻 射 劑 量 對 健 康 有 益 1993 年 聯 合 國 原 子 輻 射 效 應 科 學 委 員 會 ( 簡 稱 UNSCEAR ) 定 義 200 毫 西 弗 以 下 為 低 劑 量 在 這 個 劑 量 水 平 之 下, 全 世 界 長 期 的 流 行 病 學 調 查 仍 未 找 出 具 體 有 害 的 輻 射 傷 害 證 據 因 此, 低 輻 射 劑 量 是 否 對 健 康 有 不 利 的 影 響, 一 直 在 爭 議 之 中 美 國 保 健 物 理 學 會 針 對 這 個 問 題, 於 1996 年 3 月 發 表 立 場 聲 明 稱 : 接 受 輻 射 劑 量 每 年 低 於 50 毫 西 弗, 或 終 生 除 了 自 然 背 景 輻 射 劑 量 之 外, 接 受 低 於 100 毫 西 弗 劑 量, 並 無 明 顯 的 健 康 ( 致 癌 ) 效 應 發 生 1982 年 美 國 拉 基 教 授 (Luckey) 提 出 低 劑 量 對 人 體 健 康 有 益 的 調 查 結 果 1986 年 日 本 近 籐 宗 平 教 授 (Kondo) 從 廣 島 長 崎 的 追 蹤 調 查 亦 發 現 低 劑 量 使 致 癌 率 較 正 常 人 低 的 現 象 他 們 稱 這 個 現 象 為 激 效 (hormesis) 此 外, 經 過 長 期 對 美 國 核 子 潛 艇 工 作 人 員, 加 拿 大 接 受 乳 癌 X 光 攝 影 患 者, 以 及 匹 茲 堡 大 學 住 戶 氡 氣 效 應 研 究 等, 所 進 行 低 輻 射 劑 量 的 流 行 病 學 調 查, 結 果 也 都 顯 示 出 低 輻 射 劑 量 具 有 正 面 的 健 康 效 應, 致 癌 的 機 率 反 而 比 全 國 平 均 值 低 但 是,UNSCEAR 在 1994 年 報 告 低 輻 射 劑 量 的 生 物 效 應 一 書 中, 抱 持 的 態 度 認 為, 雖 然 已 知 接 受 高 劑 量 (250 毫 西 弗 以 上 ) 會 增 加 致 癌 的 機 率, 而 低 劑 量 卻 顯 示 相 反 的 現 象, 然 而 輻 射 有 益 的 證 據 還 不 夠 多 因 此 仍 然 必 須 沿 用 ICRP 保 守 的 假 設 : 輻 射 的 致 癌 增 加 率 與 接 受 劑 量 成 線 性 正 比 例, 無 低 限 劑 量 關 係 低 輻 射 劑 量 的 健 康 效 應 是 正 面 還 是 負 面, 至 今 仍 未 清 楚 定 論, 尚 需 要 人 類 長 期 的 研 究 與 探 討

59 遺 傳 疾 病 分 類 自 然 發 生 率 ( 每 百 萬 新 生 兒 ) 每 代 每 10 毫 西 弗 之 額 外 案 例 第 一 代 世 代 平 衡 顯 性 染 色 體 臨 床 嚴 重 的 2,500 5~20 25 臨 床 輕 微 的 7,500 1~15 75 X 性 連 隱 性 400 <1 <5 隱 性 染 色 體 2,500 <1 非 常 緩 慢 增 加 染 色 體 不 平 衡 轉 接 非 常 少 量 增 加 一 套 半 染 色 體 3,800 < 先 天 性 異 常 20,000~30, 不 予 評 估 其 他 複 雜 病 原 心 臟 疾 病 600,000 癌 症 300,000 其 他 300,000 資 料 來 源 :BEIR V 報 告 (1990) : 額 外 案 例 之 評 估 值 均 以 每 百 萬 新 生 兒 為 基 礎 3.7 物 理 性 危 害 的 防 制 當 超 過 人 體 容 許 值 的 能 量 洩 漏 ( 傳 達 ) 到 人 的 身 上, 便 會 對 人 體 造 成 傷 害, 而 發 生 受 傷, 甚 至 死 亡 事 故 如 果 機 械 設 備 上 存 在 著 這 樣 的 能 量, 便 是 存 在 著 潛 在 的 危 害 源 因 此, 事 故 的 防 止, 尤 其 是 人 身 傷 害 的 防 止, 可 以 說 就 是 在 於 防 止 能 量 洩 漏 到 人 的 身 上 另 一 方 面, 隨 著 科 技 的 進 步 與 產 業 的 發 展, 能 量 的 來 源 及 形 態 也 愈 趨 多 樣 化 同 時, 對 於 物 質 的 利 用 與 生 產, 在 量 與 種 類 兩 方 面 均 有 相 當 大 的 成 長 與 改 變 當 吾 人 在 利 用 能 量 以 進 行 各 種 經 濟 活 動, 或 是 生 產 以 及 使 用 各 種 物 質 的 時 候, 如 果 無 法 對 能 量 做 有 效 掌 控 的 話, 災 害 事 故 便 很 可 能 發 生 能 量 因 為 看 不 到, 而 且 不 小 心 的 話 便 容 易 失 去 控 制 而 發 生 危 險, 所 以 使 用 機 械 設 備 的 人 在 啟 動 機 器 之 前, 也 就 是 運 用 能 量 之 前, 必 須 意 識 到 他 是 在 運 用 能 量, 而 且 必 須 預 測 放 出 能 量 的 後 果 但 是, 高 度 資 訊 化, 自 動 化 的 社 會, 卻 往 往 沒 有 提 供 使 用 者 這 一 項 預 測 的 資 訊 也 就 是 說, 使 用 者 在 按 下 開 關, 使 用 機 器 的 時 候, 看 不 到 開 關 背 後 隱 藏 著 能 量, 自 然 也 就 無 法 預 測 其 後 果 機 械 越 是 複 雜, 越 是 高 機 能 化, 作 業 人 員 就 越 不 容 易 認 知 到 機 械 上 所 運 作 的 能 量, 以 及 能 量 的 作 用 方 式, 因 此 也 就 難 以 掌 握 其 危 險 如 果 可 以 消 除 這 些 能 量, 或 使 機 械 設 備 所 處 理 的 能 量 在 人 體 容 許 值 以 下 的 話, 便 可 從 根 本 解 決 安 全 的 問 題, 這 便 是 所 謂 的 本 質 安 全 (Inherent safety) 但 是, 由 於 人 類 經 濟 活 動 的 頻 繁 以 及 多 樣 化, 當 然 機 械 上 便 無 可 避 免 的, 會 有 各 種 型 態 的 大 小 能 量 在 運 作 著 因 此, 要 做 到 本 質 安 全 是 相 當 的 困 難 的 但 是, 仍 然 有 一 些 方 法 可 以 防 止 危 害 事 件 的 發 生 本 節 將 針 對 不 同 的 危 害 源, 介 紹 安 全 防 護 的 基 礎 知 識

60 3.7.1 機 械 能 危 害 的 防 制 機 械 能 所 引 起 的 傷 害 通 稱 為 機 械 傷 害 因 為 造 成 這 類 傷 害 的 危 害 源 通 常 存 在 於 機 械 設 備 上 由 機 械 能 所 造 成 的 傷 害 形 態 ( 災 害 類 型 ) 有 碰 撞 物 體 飛 落 ( 含 噴 射 彈 射 等 ) 衝 撞 撞 擊 被 夾 被 捲 切 割 擦 傷 以 及 振 動 所 造 成 的 危 害 等 另 外 還 有 由 位 能 所 引 起 的 墜 落 滾 落 以 及 崩 塌 傾 倒 等 上 述 災 害 類 型 中, 碰 撞 和 墜 落 滾 落 是 以 人 為 主 動, 機 械 設 備 為 背 動 的 傷 害 形 態, 其 他 的 災 害 類 型 則 通 常 是 機 械 上 的 動 能 作 用 於 人 體 身 上 所 造 成 的 防 止 這 類 由 動 能 的 作 用 所 造 成 的 傷 害 最 簡 單 而 有 效 的 方 法 就 是 隔 離 1. 機 械 安 全 防 護 國 內 勞 工 安 全 衛 生 法 第 六 條 規 定 : 雇 主 不 得 設 置 不 符 合 中 央 主 管 機 關 所 定 防 護 標 準 之 機 械 器 具, 供 勞 工 使 用 在 本 法 施 行 細 則 第 七 條 中, 明 列 應 設 防 護 標 準 之 機 械 器 具, 包 括 : 動 力 衝 剪 機 械 手 推 刨 床 木 材 加 工 用 圓 盤 鋸 動 力 堆 高 機 研 磨 機 及 其 它 經 中 央 主 管 機 關 指 定 者 行 政 院 勞 委 會 並 於 民 國 81 年 7 月 27 日 發 佈 機 械 器 具 防 護 標 準, 針 對 施 行 細 則 所 定 之 : 機 械 器 具 防 護 性 能, 不 得 低 於 本 標 準 之 規 定 並 於 第 三 條 中 規 定 : 中 央 主 管 機 關 得 指 定 適 當 型 式 檢 定 機 構 於 使 用 前 實 施 型 式 檢 定 第 四 條 規 定 : 型 式 檢 定 程 序 第 五 條 規 定 : 檢 定 機 構 認 有 必 要 時, 得 通 知 申 請 人 提 出 實 物 或 其 他 為 檢 定 所 必 要 之 文 件 或 物 件 第 六 條 規 定 : 國 外 輸 入 之 機 械 器 具, 得 由 中 央 主 管 機 關 指 定 檢 定 機 構 檢 定 由 上 述 相 關 條 文 規 定, 政 府 可 藉 型 式 檢 定 作 業 的 執 行, 從 問 題 之 根 源 來 落 實 機 械 安 全, 使 這 六 類 之 機 械 器 具, 得 到 適 當 的 安 全 防 護, 以 降 低 國 內 製 造 業 之 職 業 災 害 其 它 在 勞 工 安 全 衛 生 法 第 五 條 規 定, 雇 主 應 有 符 合 標 準 之 必 要 安 全 衛 生 設 備 第 八 條 規 定 : 雇 主 對 於 經 中 央 主 管 機 關 指 定 具 有 危 險 性 之 機 械 或 設 備, 非 經 檢 查 或 中 央 主 管 機 關 指 定 之 代 行 檢 查 機 構 檢 查 合 格, 不 得 使 用 ; 其 使 用 超 過 規 定 期 間 者, 非 經 再 檢 查 合 格, 不 得 繼 續 使 用 子 法 中 如 勞 工 安 全 衛 生 設 施 規 則, 鍋 爐 及 壓 力 容 器 安 全 規 則. 等 等, 皆 屬 機 械 安 全 設 置 相 關 之 規 定 2. 機 械 設 備 之 危 險 部 位 或 區 域 要 做 機 械 安 全 防 護, 必 須 先 要 瞭 解 機 械 設 備 之 危 險 部 位 ( 或 區 域 ) 當 作 業 人 員 進 入 危 險 部 位 ( 或 區 域 ) 時, 危 險 性 增 加, 意 外 事 故 便 容 易 發 生 反 之, 若 作 業 人 員 不 進 入 危 險 部 位 ( 或 區 域 ) 時, 則 意 外 事 故 將 可 避 免 因 此, 若 能 控 制 機 械 設 備 危 害 位 置, 將 可 達 到 機 械 的 安 全 防 護 一 般 機 械 設 備 的 危 險 部 位 ( 或 區 域 ) 均 和 傳 動 部 (Transmission)( 用 來 傳 遞 機 械 能 ) 以 及 可 動 部 (End-Effecter)( 為 最 終 輸 出 裝 置 ) 有 密 切 的 關 聯 其 主 要 包 括 : (1) 操 作 點 或 稱 工 作 點 係 指 欲 加 工 之 物 料 或 工 作 件 與 機 械 可 動 部 裝 置 接 觸 之 位 置 常 見 於 切 割 衝 壓 剪 裁 搪 孔 研 磨 和 彎 曲 等 作 業 (2) 動 力 傳 輸 裝 置 係 指 機 械 設 備 將 動 力 來 源 傳 遞 機 械 能 至 輸 出 裝 置 中, 整 個 機 械 動 作 的 各 種 機 件 皆 屬 之 常 見 的 機 件 有 滑 輪 齒 輪 皮 帶 輪

61 聯 結 器 鏈 條 皮 帶 鏈 帶 轉 軸 等, 皆 是 經 常 發 生 危 害 的 部 位 ( 或 區 域 ) (3) 其 它 運 動 中 的 機 件 除 上 述 兩 種 以 外 機 械, 運 轉 時 所 有 會 移 動 的 機 械 零 件 物 料 等 皆 屬 之 如 旋 轉 往 復 直 線 運 動 的 機 件 進 料 裝 置 出 料 裝 置 以 及 其 他 附 屬 裝 置 等 皆 屬 之 此 外, 機 械 設 備 的 感 電 危 害, 機 械 運 轉 時 操 作 點 產 生 的 飛 屑 火 花 工 作 件 或 機 械 本 身 零 件 斷 裂 輻 射 線 或 危 害 氣 體 產 生 等, 種 種 高 能 量 或 高 危 害 性 物 質 之 釋 放, 都 將 危 害 操 作 人 員 當 然 此 種 意 外, 可 藉 由 提 供 操 作 人 員 自 己 配 帶 並 正 確 使 用 個 人 防 護 具 加 以 預 防, 但 仍 應 以 做 好 機 械 防 護 較 為 有 效 3. 造 成 傷 害 之 機 械 動 作 造 成 人 體 傷 害 之 機 械 動 作, 可 分 為 四 大 類 : (1) 轉 動 往 復 及 直 線 動 作 轉 動 的 動 作 會 捲 住 頭 髮 衣 服 領 帶 頭 巾 而 造 成 傷 害, 常 見 的 有 連 結 器 飛 輪 轉 動 棒 轉 動 棍 連 桿 等 轉 動 動 作 往 復 運 動 係 因 直 線 前 後 或 上 下 的 來 回 動 作, 使 作 業 員 遭 受 撞 擊 ; 操 作 者 可 能 在 移 動 與 固 定 部 份 之 間 被 夾 或 被 移 動 的 機 件 撞 擊 常 見 於 龍 門 刨 床 牛 頭 刨 床 等 運 轉 中 的 機 械 直 線 動 作 能 使 操 作 者 被 撞 擊 或 擦 傷, 常 見 於 皮 帶 鏈 條 等 直 線 動 作 (2) 動 作 捲 入 點 凡 機 械 設 備 相 對 轉 動, 或 一 部 份 固 定 另 一 部 份 轉 動 時, 就 會 產 生 動 作 捲 入 點, 常 見 於 相 互 銜 接 的 齒 輪 緊 密 接 觸 的 滾 筒 傳 動 帶 與 齒 輪 間 鍊 條 與 鍊 輪 間 等, 皆 會 形 成 捲 入 點 動 作 捲 入 點 不 僅 會 直 接 傷 害 到 人 體, 亦 極 易 夾 入 寬 鬆 衣 物 或 其 物 件, 而 導 致 人 員 傷 亡 (3) 切 割 動 作 機 械 的 轉 動 往 復 及 直 線 動 作 加 工 於 工 作 件 上, 會 產 生 操 作 點 的 切 割 動 作, 常 發 生 於 切 割 木 材 金 屬 或 其 他 物 料 等 加 工, 若 操 作 不 慎 將 導 致 意 外 (4) 衝 截 彎 等 動 作 動 力 操 作 的 鎚 棒 刀 刃 等, 對 工 作 件 作 用 加 工, 所 產 生 的 衝 壓 截 斷 彎 曲 等 機 械 動 作 常 見 於 動 力 剪 裁 機 剪 床 動 力 衝 床 之 鋼 鐵 鑄 造 衝 模 以 及 壓 鑄 金 屬 等 噪 音 危 害 的 防 制 1. 從 聲 源 入 手 : 主 要 是 從 噪 音 源 噪 音 傳 送 途 徑 與 改 善 受 音 環 境 三 個 環 節 入 手, 並 從 技 術 上 利 用 吸 聲 ( 利 用 吸 聲 材 料 或 吸 聲 結 構 來 吸 收 聲 能 ) 隔 聲 ( 用 屏 蔽 物 將 聲 音 擋 住 隔 離 開 來, 不 讓 它 傳 到 室 內 但 是 聲 波 是 彈 性 波, 作 用 在 屏 蔽 物 上, 會 激 發 起 屏 蔽 物 的 振 動, 會 向 室 內 輻 射 聲 波, 仍 使 聲 音 傳 到 另 一 邊, 故 實 際 上 屏 蔽 物 隔 聲 的 本 領, 是 一 種 傳 聲 損 失 ) 消 聲 ( 利 用 消 聲 器 來 降 低 空 氣 聲 的 傳 播, 通 常 用 在 氣 流 噪 聲 控 制 ) 阻 尼 ( 阻 尼 材 料 是 具 有 高 黏 滯 性 的 高 分 子 材 料, 具 有 較 高 的 損 耗 因 子 將 阻 尼 材 料 塗 在 金 屬 板 材 上, 當 板 材 彎 曲 振 動 時, 阻 尼 材 料 也 隨 之 彎 曲 振 動, 由 於 阻 尼 材 料 有 很 高 的 損 耗 因 子, 因 此, 在 做 剪 切 運 動 時, 內 摩 擦 損 耗 就 大,

62 使 部 分 振 動 能 量 變 為 熱 能 而 消 耗 掉, 抑 制 了 板 材 的 振 動, 使 輻 射 的 噪 聲 減 少 ) 隔 振 ( 是 指 防 止 機 器 與 其 他 結 構 的 剛 性 連 接, 通 過 彈 簧 等 彈 性 連 接, 降 低 振 動 的 傳 遞 ), 及 結 合 經 濟 與 活 動 之 要 求 來 考 慮, 對 不 同 情 況, 要 採 取 相 應 措 施, 對 工 人 操 作 是 否 有 妨 礙, 也 得 加 以 考 慮 (1) 首 先 是 控 制 噪 音 源 : 降 低 聲 源 的 噪 音, 是 治 本 的 措 施 即 噪 音 源 本 身 之 改 良, 包 括 產 品 改 良 噪 音 源 減 少 振 動 等 有 時 要 完 全 避 免 噪 音 的 發 生 是 不 可 能 的, 但 是, 在 某 些 程 度 內 噪 音 量 之 降 低 是 十 分 可 行 的 例 如, 以 尼 龍 替 代 車 床 的 大 鐵 齒 輪, 噪 音 將 可 減 少 10 分 貝 ; 一 個 鋼 管 漏 斗 型 組 件 投 入 口, 如 果 加 裝 振 動 阻 尼 將 可 減 少 15 分 貝 ; 或 者 設 置 消 音 器, 其 為 一 種 利 用 音 之 吸 收 反 射 干 涉 等 減 音 為 目 的 而 設 置 的 裝 置, 對 空 氣 音 有 效 ; 或 裝 置 吸 音 板 隔 音 設 備 遮 音 制 震 處 理 震 動 絕 緣 等 設 備 等 或 用 液 壓 成 型 以 代 替 沖 壓 成 型, 將 金 屬 的 鉚 接 改 為 焊 接, 用 斜 齒 輪 代 替 直 齒 輪, 用 鏈 條 傳 動 代 替 齒 輪 傳 動 等 再 如 國 際 上 研 製 的 高 流 量 比 的 發 動 機, 它 具 有 耗 油 量 小 重 量 輕 噴 氣 速 度 低 與 大 量 降 低 噴 氣 噪 音 的 優 點 美 國 DC-8 型 飛 機 改 裝 引 擎 與 增 力 吸 聲 裝 置 後, 可 減 低 噪 音 20dB 等 另 外 也 可 以 將 發 出 噪 音 的 機 器 或 零 件 用 絕 緣 防 音 的 原 料 加 以 隔 離, 例 如 : 利 用 保 護 設 計 與 塑 膠 材 料 將 會 發 出 噪 音 的 重 機 和 馬 達 發 動 的 交 通 工 具 包 起 來 在 英 國 有 一 種 滅 音 的 空 氣 壓 縮 機, 可 以 在 7.6 公 尺 的 距 離 將 噪 音 由 86 減 至 69 分 貝 美 國 軍 隊 中 的 無 聲 馬 達 也 說 明 技 術 上 重 大 的 改 進 是 可 行 的, 此 外 海 軍 幾 乎 無 聲 的 潛 水 艇 及 空 軍 幾 乎 無 聲 的 飛 機 都 是 很 好 的 例 子 針 對 音 源 制 定 噪 音 管 制 標 準, 例 如 英 國 交 通 部 規 定 汽 車 噪 音 最 高 不 得 超 過 80dB 卡 車 不 得 超 過 81-85dB 日 本 對 機 動 車 輛 噪 音 的 控 制 標 準 是, 正 常 行 駛 的 噪 音 與 排 氣 噪 音 為 74(3.5 噸 以 下 ) 至 80(3.5 噸 以 上,200 馬 力 以 上 )db, 加 速 行 駛 的 噪 音 為 83-89dB (2) 改 變 傳 音 路 徑 : 傳 音 路 徑 改 善 之 方 法 包 括 : 空 間 適 當 配 置 計 畫 遮 音 體 之 設 計 緩 衝 區 之 使 用 等 許 多 種 音 源 的 噪 音 遮 蔽 與 反 射 有 易 感 性, 有 效 地 消 除 噪 音, 並 非 降 低 噪 音 的 能 量, 而 是 將 噪 音 者 反 射 至 不 會 被 聽 到 的 方 向 在 許 多 大 工 廠 中, 使 用 固 定 或 移 動 的 帳 幕, 是 有 助 於 噪 音 的 消 除, 在 戶 外 則 可 以 建 築 物 使 人 們 得 以 遮 蔽 噪 音, 這 是 簡 單 便 宜, 而 易 於 完 成, 得 到 安 寧 之 方 法 在 建 築 某 些 會 發 生 噪 音 的 廠 房 時, 利 用 具 有 通 氣 性 能 的 吸 音 材 料, 如 棉 毛 麻 玻 璃 棉 以 及 泡 沬 塑 膠 料 等 多 孔 材 料 作 內 牆 壁 面, 可 使 噪 音 音 降 低 因 當 噪 音 聲 波 幅 射 入 多 孔 材 料 中 時, 孔 隙 中 的 空 氣 便 會 振 動 起 來, 與 孔 壁 產 生 摩 擦, 將 聲 能 轉 為 熱 能, 從 而 使 噪 音 強 度 衰 減 ( 圖 3-10)

63 圖 3-10 牆 壁 的 隔 音 效 應 (3) 改 善 受 音 環 境 : 受 音 環 境 之 改 善 方 法 包 括 : 建 築 物 結 構 之 改 善 雙 層 防 音 門 窗 之 使 用 吸 音 材 料 的 使 用 等 例 如 磚 牆 可 減 少 30dB(A), 玻 璃 3-6mm 厚 少 20dB(A), 雙 層 可 減 少 29dB(A), 雙 層 其 中 一 層 傾 斜 可 減 少 35dB(A), 三 層 可 減 少 45dB(A) 如 為 了 要 能 使 所 產 生 的 聲 音 功 率 保 持 在 最 小 限 度, 有 時 可 考 慮 使 用 噪 音 抑 制 的 方 法, 若 採 用 於 發 音 源 和 受 音 者 間 安 置 屏 障 是 可 行 的, 當 然 這 必 須 要 注 意 許 多 設 計 與 施 工 的 細 節, 而 且 假 設 這 種 方 法, 使 用 至 極 限, 則 會 形 成 整 個 噪 音 流 程 或 欲 求 安 靜 場 所 的 總 體 包 圍, 不 過, 也 必 須 考 慮 此 種 包 圍 性 環 境 必 須 是 通 用 的 例 如, 新 的 絕 緣 材 料 可 以 減 低 薄 牆 隔 離 的 房 間 與 辦 公 室 的 聲 響 在 建 築 結 構 上, 利 用 薄 皮 空 腔 共 振 與 微 穿 孔 皮 等 結 構, 也 可 達 消 音 之 目 的 機 器 與 飛 機 的 地 面 試 車, 都 可 採 用 隔 音 辦 法 來 降 低 噪 音 消 聲 機 庫 就 是 專 為 減 少 飛 機 試 車 噪 音 而 設 計 的 機 庫 內 壁 用 吸 聲 材 料 作 成 吸 音 層, 可 降 低 噪 音 向 外 傳 送 在 機 器 上 加 隔 音 罩 ( 罩 內 貼 有 吸 音 材 料 ), 也 能 收 到 吸 音 與 隔 音 效 果 隔 音 結 構 可 降 低 噪 音 20-40dB 為 控 制 排 氣 噪 音, 可 利 用 小 孔 或 多 孔 擴 散 消 音 器, 使 氣 流 通 過 多 孔 擴 散 器, 得 到 充 分 擴 散 而 降 低 音 量 (4) 減 少 力 量 或 速 度 以 減 少 噪 音 產 生 : 聲 音 之 大 小 可 因 力 壓 力 或 速 度 的 改 變 而 減 少, 以 較 小 的 力 較 長 的 時 間 來 從 事 工 作, 可 有 效 減 少 噪 音 量 例 如 : 以 鐵 槌 敲 彎 平 皮 金 屬 雖 快, 但 不 如 以 鉗 子 慢 慢 彎 曲 之, 可 減 少 噪 音 的 產 生 如 汽 車 在 時 速 30-35mph 時 噪 音 最 小 2. 時 間 上 限 制 噪 音 :

64 人 在 日 中 不 同 時 間 內 對 噪 音 的 容 忍 度 有 所 不 同, 日 夜 可 差 達 20dB(A), 故 此 可 針 對 不 同 時 段 制 定 不 同 的 噪 音 管 制 標 準, 在 夜 間 居 民 休 息 睡 眠 時 段 進 行 嚴 格 管 制 3. 空 間 上 減 少 噪 音 : 頒 佈 都 市 噪 音 車 輛 的 行 駛 區 域 ; 禁 止 各 種 車 輛 在 學 醫 院 住 宅 區 附 近 地 區 嗚 笛 ; 限 制 各 機 關 活 動 場 所 使 用 高 音 喇 叭 ; 限 制 飛 機 的 起 飛 與 降 落 路 線, 使 其 遠 離 居 民 區 與 都 市 上 空, 控 制 工 廠 噪 音, 對 不 適 於 建 在 居 住 區 內 的 擾 民 工 廠, 應 限 期 搬 遷 都 市 設 計 時 即 考 慮, 使 對 噪 音 敏 感 的 活 動 或 建 築 與 噪 音 源 分 開, 如 學 校, 醫 院, 住 宅 等 裝 置 隔 聲 牆, 上 有 植 被 之 土 坡 牆 最 理 想, 水 泥 牆 或 透 明 塑 膠 則 次 之, 一 般 減 少 10dB(A) 道 路 的 設 計 平 面 道 路 噪 音 最 大, 架 高 道 路 或 凹 入 之 道 路 可 降 低 平 面 噪 音 高 大 茂 密 路 樹 可 減 少 二 三 樓 之 居 民 3-5dB(A), 矮 密 之 路 樹 如 雪 松 可 使 近 地 面 之 噪 音 少 4-5dB(A), 兩 者 混 合 可 減 少 5-7dB(A) 為 防 止 工 業 的 噪 音, 在 新 建 改 建 都 市 時, 對 工 業 區 商 業 區 居 住 區 文 教 遊 覽 區 火 車 站 機 場 等, 均 應 做 合 理 的 配 置, 將 那 些 噪 音 大 的 工 業, 佈 置 在 工 業 區 邊 遠 地 段, 並 在 工 廠 周 圍 種 植 防 音 林 帶 飛 機 場 應 設 在 離 城 二 十 公 里 以 外 的 獨 立 地 段, 並 規 定 出 合 理 的 飛 行 路 線 火 車 站 宜 設 置 在 都 市 邊 緣 的 獨 立 地 段, 避 免 與 工 業 區 混 雜 在 一 起 交 通 噪 音 是 都 市 的 主 要 噪 音 源, 因 此, 在 規 劃 主 要 交 通 幹 線 時, 要 考 慮 到 發 展 情 況 下 的 車 輛 流 量 路 面 寬 窄 道 路 兩 旁 的 地 形 地 勢 與 道 路 兩 旁 的 建 築 物 等 各 種 因 素 間 的 相 互 關 係 ( 圖 3-11) 不 宜 將 醫 院 學 校 等 需 要 安 靜 的 設 施 配 置 在 道 路 兩 旁, 且 主 幹 線 道 路 應 設 計 好 防 音 林 帶 可 種 植 公 尺 的 防 音 林 帶, 高 大 的 喬 木 應 佔 6-8 公 尺, 灌 木 佔 3-4 公 尺 這 樣 就 能 降 低 噪 音 12-15dB 但 其 有 效 防 音 高 度, 只 能 到 五 層 樓 不 宜 沿 主 幹 線 建 築 面 向 聲 源 的 高 樓, 更 不 宜 在 道 路 兩 側 相 對 著 建 高 樓, 以 避 免 回 聲 帶 來 更 大 的 噪 音 干 擾 而 在 交 通 繁 忙 的 交 叉 路 口 建 築 立 體 交 叉 路 線, 既 可 減 少 車 輛 停 留 時 所 帶 來 的 噪 音, 又 可 減 少 排 氣 污 染, 是 改 革 都 市 交 通 的 發 展 方 向

65 圖 3-11 交 通 幹 線 規 劃 與 建 築 物 造 因 效 應 4. 個 人 防 護 : 個 人 防 護 用 品 有 耳 塞 耳 罩 耳 棉 等 耳 塞 的 平 均 隔 聲 一 般 可 達 20 分 貝 以 上, 效 能 良 好 的 耳 罩 可 達 30 分 貝 ( 圖 3-12) 圖 3-12 護 耳 器 的 隔 聲 值 電 氣 危 害 的 防 制 電 氣 安 全 基 本 防 護 措 施 有 一 保 持 安 全 間 距 檢 電 接 地 使 用 絕 緣 防 護 工 具 及 裝 設 保 護 設 備 等 茲 分 別 說 明 於 下 : 1. 保 持 安 全 間 距 從 事 接 近 活 線 作 業 時, 須 與 活 線 保 持 安 全 間 距 依 據 勞 工 安 全 衛 生 設 施 規 則 規 定 的 安 全 間 距 如 表 7 所 示