Limiti di esposizione - Istituto Nazionale di Ottica

LE LINEE GUIDA DELL’ICNIRP PER LA
LIMITAZIONE DEI LIVELLI DI
ESPOSIZIONE A RADIAZIONE OTTICA
RADIAZIONE ELETTROMAGNETICA
E SUOI IMPIEGHI
SVILUPPO STORICO
 1973
Inizio interesse nelle NIR da parte dell’IRPA
con la costituzione di un gruppo di lavoro
 1977
Costituzione dell’IRPA/INIRC
 1992
Scioglimento dell’IRPA/INIRC e costituzione
dell’ICNIRP
Le linee guida pubblicate nei diversi comparti
spettrali rappresentano le basi tecnicoscientifiche di leggi e regolamenti adottati a
livello nazionale in un numero sempre
maggiore di Paesi.
ICNIRP E RADIAZIONE OTTICA
(www.icnirp.org)
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ICNIRP E RADIAZIONE OTTICA
(www.icnirp.org)
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ICNIRP E RADIAZIONE OTTICA
(www.icnirp.org)
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ICNIRP E RADIAZIONE OTTICA
(www.icnirp.org)
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LA RADIAZIONE OTTICA
La radiazione ottica comprende tutte le componenti
a minore lunghezza d’onda dello spettro della
radiazione elettromagnetica non ionizzante, cioé:
IR (1 mm-780 nm) VIS (780-400 nm)
UV (400-100 nm)
Le regioni spettrali della radiazione infrarossa e
della radiazione UV sono state ulteriormente
suddivise in:
IR-A (780-1.4 mm) IR-B (1.4-3 mm)
IR-C (3 mm-1 mm)
e
UV-A (400-315 nm) UV-B (315-280 nm)
UV-C (280-100 nm)
La suddivisione delle regioni spettrali e la
sovrapposizione parziale della banda del visibile
con quella della radiazione UV sono il risultato di
decisioni prese, per motivi pratici, dalla
Commission Internationale de l’Eclairage (CIE).
GRANDEZZE RADIOMETRICHE (1)
Grandezze fisiche assolute che non dipendono
dalla risposta spettrale del rivelatore (in particolare
l’occhio):
 Energia radiante – Energia che si propaga sotto
forma di onda elettromagnetica (J).
 Potenza radiante (o flusso radiante) – Energia
radiante che fluisce nell’unità di tempo (W, J/s).
 Irradianza (o irradiamento, intensità) – Flusso
radiante per unità di superficie (W/m2)
Utilizzata per valutare il potenziale di rischio di un
fascio di radiazione in regime di funzionamento
continuo.
 Esposizione energetica (o fluenza) – Irradiamento
integrato nel tempo (J/m2).
Utilizzata sia per effetti integrati nel tempo della
esposizione a radiazione continua, che per
impulsi di radiazione.
GRANDEZZE RADIOMETRICHE (2)
 Intensità radiante – Flusso radiante per unità
di angolo solido in una determinata
direzione (W/sr). L’intensità radiante è
utilizzata solo per sorgenti collimate, per
esempio i laser.
 Radianza – Intensità radiante, in una
determinata direzione, per unità di superficie
di un piano perpendicolare alla direzione
stessa (W/sr/m2).
 Radianza integrata – Radianza integrata nel
tempo (J/sr/m2).
Radianza e radianza integrata vengono
utilizzate per caratterizzare le sorgenti di
radiazione visibile o infrarossa (400-1400 nm)
in grado di formare sulla retina immagini
risolte (sorgenti estese).
GRANDEZZE FOTOMETRICHE
Grandezze che caratterizzano la sola radiazione
visibile, basate sul concetto di corpo nero e sulle
curve relative all’efficienza spettrale dell’occhio:
 Intensità luminosa – Grandezza fondamentale nel
Sistema Internazionale la cui unità di misura, la
candela (cd), è l’intensità luminosa di una
sorgente che, in una data direzione, emette luce
alla lunghezza d’onda di 555 nm con intensità
radiante pari a 1/683 W/sr.
 Luminanza – E’ l’intensità luminosa emessa per
unità di superficie (cd/m2).
 Flusso luminoso – Prodotto dell’intensità
luminosa di una sorgente puntiforme isotropa
per l’angolo solido di emissione considerato
(cd.sr = lumen, lm).
 Illuminanza (o illuminamento) – Flusso luminoso
incidente per unità di superficie irradiata
(cd.sr/m2 = lm/m2 = lux, lx).
 Quantità di luce (convenzionale) – Prodotto del
flusso luminoso per il tempo di illuminazione
(lm.s = talbot, tb).
LA RADIAZIONE
INFRAROSSA E VISIBILE
I principali tipi di danno ascrivibili ad intense
sorgenti di radiazione infrarossa e visibile
sono:
 Danno retinico di natura termica (380-1480
nm);
 Danno retinico di natura fotochimica (380550 nm);
 Danno al cristallino di carattere termico da
esposizione ad IR-A (780-1400 nm) e IR-B
(1400-3000 nm)
 Danno termico alla cornea (1400 nm-1 mm);
 Ustioni cutanee (380 nm-1 mm);
 Fotosensibilizzazione cutanea (380-700 nm)
RADIAZIONE INFRAROSSA
Nell’intervallo di lunghezze d’onda 380 nm -1.4
mm (IR-A e IR-B), la protezione della cornea e
del cristallino (cataratta) si ottiene limitando
l’irradianza a:
10 mW/cm2
1.8 t-3/4 W/cm2
Durate maggiori di 1000 s
Durate minori di 1000 s
RADIAZIONE VISIBILE (LUCE)
 Per la protezione degli occhi, il rischio
fotochimico ed il rischio termico sono trattati
separatamente, attraverso l’adozione di due
funzioni, rispettivamente note come funzione
della “luce blu” e del “rischio ustioni”.
 L’adozione delle linee guida necessita, in questo
caso, della conoscenza dei dati spettrali della
sorgente, cioè la sua radianza spettrale L o
l’irradianza spettrale E.
 Per sorgenti luminose che sottendono un angolo
piano inferiore ad 11 mrad e la cui irradianza
pesata per la luce blu Eb superi 1 µW/cm2, la
durata massima permessa per l’esposizione è, in
secondi, calcolabile tramite la relazione:
tmax = 10/Eb (mJ/cm2)
 Per una sorgente estesa caratterizzata da una
radianza pesata per la luce blu, Lb, che superi 100
W/cm2/sr, il tempo di esposizione massimo
raccomandato dalle linee guida ICNIRP è:
tmax = 100/Lb (J/cm2 /sr)
RADIAZIONE
INFRAROSSA E VISIBILE (1)
(380 nm - 1.4 mm)
Protezione della retina da danni termici
In presenza di una intensa componente visibile, la
potenza radiante per unità d’angolo solido, Lhaz,
deve soddisfare la relazione:
Lhaz (in kW/m2/sr)  50/(a t0.25)
Dove
1.7 mrad (amin )  a  0.1 rad (amax)
e
10 ms  t  10 s
a = Rapporto fra dimensione media dell’elemento
radiante e sua distanza dall’occhio
Per 380 nm    1400 nm, deve inoltre valere la
relazione:
S L R D  Lhaz
L = radianza spettrale
R = funzione di efficacia per danno termico
RADIAZIONE
INFRAROSSA E VISIBILE (2)
(380 nm - 1.4 mm)
Protezione della retina da danni termici
Se si è in presenza di uno stimolo luminoso
trascurabile, per 380 nm    1400 nm, deve
valere la relazione:
S L R D  Lhaz
t  10 s
mentre, per 780 nm    1400 nm, deve essere
soddisfatta la relazione:
S L R D  6000/a
t  10 s
nell’intervallo angolare 11 mrad  a  100 mrad
RADIAZIONE
INFRAROSSA E VISIBILE (3)
(380 nm - 1.4 mm)
 Per valutare il livello di radianza da ritenersi
pericolosa, Lhaz, viene usata la funzione peso
spettrale R.
 Per t<10 ms, la radianza integrata sul tempo
non dovrebbe mai superare il valore di Lhaz
previsto dall’ICNIRP per la durata di 10 ms.
 Per t>10 s, la radianza integrata sul tempo
non deve superare il valore di Lhaz previsto
dall’ICNIRP per la durata di 10 s.
DANNO RETINICO DA LUCE BLU
 L’esposizione acuta a radiazione UV e VIS
nell’intervallo spettrale 300-700 nm provoca
un danno retinico di natura fotochimica che
prende il nome di danno da luce blu.
 Per prevenire il danno da luce blu, la
radianza
efficace
Lb ed
il
tempo
d’esposizione t devono soddisfare, con la
sommatoria estesa fra 300 e 700 nm, le
relazioni:
Lb . t = S L B t D  1 MJ/m2/sr
e
Lb  100 W/m2/sr
t  104 s
t 104 s
RADIAZIONE ULTRAVIOLETTA
 I limiti dell’IRPA-INIRC e dell’ICNIRP per le
esposizione alla radiazione UV incidente sulla
pelle o sull’occhio definiscono i livelli di
esposizione non superabili nell’arco di una
giornata lavorativa e si applicano all’esposizione
alla radiazione UV emessa dal Sole e da tutte le
sorgenti artificiali, ad esclusione dei laser.
UV-A
 Esistono poche sorgenti, che emettano solo UVA, in grado di costituire un rischio di tipo acuto
sulla pelle, mentre alcune di queste possono
invece essere pericolose per l’occhio.
 L’esposizione radiante incidente sulla pelle non
deve mai superare 30 kJ/m2, indipendentemente
dalla durata dell’esposizione.
 L’esposizione radiante incidente sull’occhio non
protetto non deve mai superare 10 kJ/m2,
indipendentemente dalla durata dell’esposizione
RADIAZIONE LASER
 L’ICNIRP ha prodotto linee guida per la
limitazione dell’esposizione a radiazione laser
per:
180 nm    1 mm
1 ns  t  30000 s (8.33 ore)
 Le linee guida ICNIRP sono state adottate dal
Comitato Elettrotecnico Internazionale (IEC) per
il suo standard sulla sicurezza laser.
 I limiti di esposizione (EL) proposti dipendono
molto fortemente dalla lunghezza d’onda e dalla
durata dell’esposizione.
 Un fascio laser viene focalizzato (400-1400 nm)
sulla retina (immagine di ~10 mm) con
amplificazioni di irradianza fino ad un fattore
100000. In questo intervallo di lunghezze
d’onda, gli EL sono coerentemente molto più
piccoli che negli altri intervalli spettrali.
 Le linee guida ICNIRP definiscono specifiche
aperture per i processi di media nella
determinazione dell’irradianza. E’ il valore
misurato mediando sull’apertura in queste
indicata quello a dover essere confrontato con il
corrispondente limite di esposizione.
DURATA DELL’ESPOSIZIONE PER LA
DETERMINAZIONE DEGLI EL PER L’OCCHIO
INFRAROSSO
Viene generalmente usata una
durata di esposizione di 10 s
VISIBLE
Viene generalmente usata una
durata di esposizione di 0.25 s
(battito dell’occhio)
Per esposizioni a lungo
termine,
possono
essere
usate durate fino a 30000 s
ULTRAVIOLETTO
L’effetto dell’esposizione si
cumula su diverse ore e viene
assunta
una
durata
di
esposizione di 30000 s
IMPULSO SINGOLO
La durata dell’esposizione
corrisponde a quella del
singolo impulso
IMPULSI MULTIPLI
Sono applicati ulteriori criteri
relativi all’esposizione media
su lunghi periodi ed all’effetto
di successive esposizioni a
livelli inferiori agli EL