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U.O. Fisica per le Tecnologie
Biomediche
Definizione
•
•
•
•
•
Laser
Light
Amplification by
Stimulated
Emission of
Radiation
• Amplificazione della luce per emissione stimolata di radiazione
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Radiazioni ottiche
Radiazioni ottiche
• Le radiazioni Ottiche, sono solo una piccola parte dello spettro della
radiazione elettromagnetica.
• L'onda elettromagnetica è caratterizzata da una frequenza ν, cui è
associata una lunghezza d'onda λ = v/ν, dove v=c/n è la velocità di
propagazione dell'onda, pari nel vuoto (n=1) alla velocità della luce.
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Radiazioni Ottiche
Radiazioni Ottiche
• Con il termine Radiazioni Ottiche si intendono tutte quelle radiazioni
elettromagnetiche che si possono controllare mediante lenti, specchi
prismi e fibre ottiche, ovvero le radiazioni elettromagnetiche di
lunghezza d’onda comprese tra 100 nm e 1 mm così suddivise:
( Direttiva 2006/25/CE):
– Radiazione Ultravioletta 100-400 nm
• UVA (315-400 nm)
• UVB ( 280-315 nm)
• UVC (100-280 nm)
– Radiazione Visibile 380-780 nm
– Radiazioni Infrarossa 780 nm – 1 mm
• IRA (780-1400 nm)
• IRB ( 1400-3000 nm)
• IRC (3000 nm -1 mm)
• La definizione degli Intervalli spettrali non è univoca nei vari Paesi,
poi ci sono suddivisioni che tengono conto delle proprietà fisiche e
degli effetti biologici della radiazione
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Principio di funzionamento
• Il fenomeno fisico sul quale si base il funzionamento del Laser è
quello dell'emissione stimolata, enunciato da A. Einstein nel 1917 e
preso in considerazione, a livello applicativo, negli anni '50
nell'ambito della ricerca sugli orologi atomici, che portò alla
realizzazione del primo MASER ( Microwave - Amplification - by
Stimulated - Emission - of Radiation) ad ammoniaca.
Laser
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Principio di funzionamento
Principio di funzionamento
• Gli elettroni all'interno degli atomi possono occupare solo particolari
orbite attorno al nucleo. Queste orbite hanno energie fisse per
ciascun tipo di atomo e possono essere calcolate mediante il
formalismo della meccanica quantistica.
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Assorbimento
• un sistema atomico può esistere solo in determinati stati energetici,
chiamati anche stati stazionari, in quanto il sistema non irradia
energia;
• ogni processo di emissione o di assorbimento di fotoni implica una
una transizione fra due stati stazionari
• Si consideri un sistema atomico che si trovi nello stato energetico
inferiore. Quando il sistema viene investito da un fotone di energia
hν = E2-E1 il sistema atomico si trasferisce nel suo stato di energia
più alta ed il fotone scompare.
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Biomediche
Assorbimento
Emissione Spontanea
• Il sistema atomico si trova nel suo stato di energia più alta e non
c'è radiazione nelle vicinanze. Dopo un certo intervallo dl tempo t,
questo sistema atomico (isolato) si trasferisce spontaneamente
nello stato di energia più bassa, emettendo nel processo un fotone
di energia hν= Ε2−Ε1. Questo processo si dice emissione
spontanea, in quanto l'emissione non è indotta da alcuna influenza
esterna. Generalmente la vita media t per l'emissione spontanea
da parte di atomi eccitati è ~10 - 8 s. In qualche caso, però, vi sono
stati per i quali t è molto maggiore, anche ~10 -3 s ( stati
metastabili).
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Emissione Spontanea
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Emissione Stimolata
• Il sistema atomico è ancora nel suo stato di maggiore energia, ma
questa volta in presenza di radiazione di energia hν = E2-E1. Come
nell'assorbimento, il fotone di energia hν interagisce con il sistema. Il
risultato è che il sistema passa al suo stato di energia minore ed ora
vi sono due fotoni mentre prima ce n'era uno solo. Il fotone emesso
è del tutto identico al fotone che inizia questo meccanismo, cioè
«stimolante». Ha la stessa energia, fase e stato di polarizzazione. Il
processo di si dice emissione stimolata. Un evento di questo tipo
può essere utilizzato per produrre una reazione a catena di processi
simili. A ciò si riferisce la parola «amplificazione» nella sigla «laser»
(il termine “laser” è la sigla di light amplification by stimulated
emission of radiation).
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Biomediche
Emissione Stimolata
• Si consideri ora un gran numero di sistemi atomici a due livelli.
All'equilibrio termico molti di essi sarebbero nello stato di minore
energia, e solo pochi si troverebbero nello stato di energia
maggiore. Se si espone alla radiazione questo sistema il processo
dominante è l'assorbimento, semplicemente perché lo stato di
minore energia è molto più popolato. Ma se le popolazioni dei livelli
fossero invertite, il processo dominante in presenza della radiazione
sarebbe l'emissione stimolata e pertanto la produzione di luce laser.
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Sistema a tre Livelli
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Sistema a 3 livelli
• Un'inversione di popolazione, è ben diversa dalla situazione che si
verifica normalmente, in quanto non è una situazione di equilibrio.
Quindi per produrla occorrono delle tecniche raffinate.
• Gli atomi vengono «pompati», con qualche meccanismo, dallo stato
fondamentale S0 allo stato eccitato S2. Gli atomi si diseccitano
rapidamente dallo stato S2 in uno stato di energia S1.
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Tecniche di pompaggio
• Per poter produrre luce laser, questo stato (S1) deve essere
metastabile, cioè deve avere una vita media relativamente lunga,
prima di diseccitarsi per emissione spontanea. Se queste condizioni
sono soddisfatte, lo stato S1 può allora diventare più popolato dello
stato S0, procurando quindi la necessaria inversione di popolazione.
Un singolo fotone dell'energia giusta può allora dare inizio ad una
valanga di eventi di emissione stimolata, ottenendo la produzione di
luce laser. Un certo numero di laser che utilizzano solidi cristallini
(come il rubino) operano secondo questo schema a tre livelli.
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• Viene utilizzato nei laser a gas
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• Utilizzato nei laser a stato solido
• L’eccitazione avviene per mezzo di radiazione luminosa emessa da
lampade flash
• Nel tubo sono presenti due elettrodi tra i quali viene creata una
scarica elettrica che eccita gli atomi
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Pompaggio mediante lampade flash
( pompaggio ottico)
Pompaggio mediante scarica elettrica
(pompaggio elettrico)
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• Pompaggio mediante scarica elettrica ( pompaggio elettrico)
• Pompaggio mediante lampade flash ( pompaggio ottico)
• Pompaggio a diodi ( pompaggio ottico)
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Pompaggio a diodi ( pompaggio ottico)
Descrizione di un sistema laser
• La luce laser emessa da un diodo viene utilizzata per eccitare il
mezzo attivo
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• L’emissione stimolata genera fotoni identici a quello che ha
stimolato l’emissione ( stessa frequenza e stessa fase) ma che si
propagano in tutte le direzioni. Per far in modo che la radiazione si
propaghi tutta nella stessa direzione, il materiale attivo viene
inserito in una cavità ottica.
• La cavità ottica ( Risonatore) è formata da due specchi, uno
altamente riflettente e l’altro parzialmente riflettente ( <100%) che
permette l’uscita della radiazione
• I fotoni prodotti dall’emissione stimolata subiscono più passaggi bel
mezzo attivo, aumentando l’intensità del fascio
• I fotoni fuori dall’asse ottico vengono persi e non contribuiscono
all’emissione stimolata
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Descrizione di un sistema laser
Descrizione di un sistema laser
• Un laser è tipicamente costituito da un cilindro allungato di materiale
attivo ( in gradi cioè di amplificare la radiazione che lo attraversa)
inserito tra una copia di specchi che rinviano continuamente la
radiazione attraverso il materiale stesso. Uno dei due specchi è
parzialmente trasparente per consentire l’estrazione del fascio.
• La distanza tra i due specchi è un multiplo intero di mezza
lunghezza d’onda della radiazione laser (cavità risonante ottica)
• Raggiunta una certa intensità i fotoni escono dallo specchio
semiriflettente in un raggio monocromatico , in fase e perfettamente
rettilineo
• I laser si distinguono in base allo stato di aggregazione del materiale
attivo:
– Laser a stato solido, a cristalli e vetri o semiconduttori
– Laser a liquidi
– Laser a gas ( suddivisi in laser ad atomi neutri, a ioni, molecolari,
ad eccimeri e laser ad elettroni liberi)
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Laser a gas
He-Ne
• Il mezzo attivo è un gas racchiuso in un tubo di quarzo
• L’eccitazione avviene per effetto di una scarica elettrica generata
tra due elettrodi presenti nel tubo (gli elettroni emessi dal catodo
vengono accelerati in seguito all’applicazione di una differenza di
potenziale, durante il percorso collidono con gli atomi del gas
eccitandoli)
• Pompaggio ottico è poco efficiente perché le righe di assorbimento
sono molto più strette che nei materiali solidi, mentre le lampade
hanno una forte componente continua
• Possono emettere:
– nel visibile ( He-ne, Ar-Kr)
– Nell’UV ( laser ad eccimeri)
– Nell’ IR
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• Il gas è racchiuso dentro un tubo di quarzo, sigillato agli estremi da
2 specchi (cavità ottica).
• Un impulso elettrico di 10 kV, applicato fra gli elettrodi, dà luogo a
una scarica elettrica attraverso il gas (pompaggio del mezzo attivo).
Una corrente di 3-10 mA (dc) è sufficiente per mantenere la carica.
• La scarica elettrica eccita l’He.L’He è metastabile decadendo eccita
il Ne, il Ne è l’elemento attivo
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He-Ne
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Eccimeri
• Eccimero: excited dimer
• Contengono un gas nobile (Ar-Kr, oppure Xe) e un gas Alogeno (
Cl,F, Br). Nelle condizioni normali la miscela di gas contiene atomi
di gas nobile e molecole di alogeni.
• Con il passaggio della corrente di formano molecole come ArF, KrF,
XeBr, KrCl che esistono solo nello stato eccitato. Queste si
diseccitano emettendo fotoni e ricreando atomi/molecole separati.
• Tipiche energie sono 0.1-1 J e durate d’impulso 10-30 ns
(emissione dell’UV)
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Biomediche
Eccimeri
Laser allo stato solido
• Le potenze di picco sono molto elevate, in questi laser si ha
amplificazione dell’emissione spontanea piuttosto che delle
oscillazioni laser, pertanto la radiazione in uscita è poco coerente ed
il fascio è largo e divergente.
• I gas alogeni sono molto reattivi e reagiscono con il contenitore nel
quale si trovano causando perdite di potenza ( revisione periodica)
• I gas alogeni sono pericolosi se inalati, vicino al sistema laser sono
necessari rilevatori che evidenzino eventuali perdite di gas.
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Neodimio
Titanio Zaffiro
• E’ il più usato tra i laser a lunghezza d’onda variabile.
• Emissioni a 900 1060 e 1350 nm
• La tunabilità è possibile quando l’emissione dei fotoni è accoppiata
con i fononi ( quanti di vibrazione) del reticolo cristallino.
• Nd:YAG ( ittrio allumino granato ) ha un elevato guadagno ottime
caratteristiche termiche e ottiche
• L’energia totale della transizione è fissa ma può essere ripartita tra
fotoni e fononi ( laser vibronico)
• Nd:glass utilizzato quando si devono ottenere alte energie impulsate
• Nd:Cr:GSGG ( gadolinio scandio alluminio granato ) caratterizzato
da un elevata efficienza
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Laser a semiconduttore
Laser a semiconduttore
• L’emissione avviene sulla giunzione p-n sulla quale è applicata
tensione diretta.
• Nella zona attiva elettroni e buche si ricombinano rilasciando
energia sotto forma di fotoni ( emissione spontanea)
• I fotoni possono interagire con gli elettroni nella zona di valenza (
assorbimento) ma anche con elettroni nella zona conduttiva
causando l’emissione di fotoni con la stessa lunghezza d’onda. (
emissione stimolata)
• Se il numero di cariche iniettate è sufficientemente alto l’emissione
stimolata eccede l’assorbimento.
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Laser a semiconduttore
Laser a semiconduttore
• Applicando la tensione all’inizio si avrà solo emissione spontanea.
Finche non si raggiunge inversione sufficiente per avere emissione
stimolata significativa
• La larghezza dell’emissione è dell’ordine del nm ed il picco dipende
dalla temperatura (questi laser vanno stabilizzati sulla temperatura)
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•
•
•
•
•
Alta efficienza di convergenza potenza elettrica in potenza ottica
Potenza fino a 10 W
Emissione spettralmente larga
Bassa coerenza
Basso costo
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Caratteristiche della radiazione laser
Monocromaticità
• Monocromaticità
• Solo un’onda elettromagnetica di frequenza pari alla differenza di
energia tra lo stato metastabile e lo stato fondamentale può essere
amplificata ed essendo i due specchi una cavità risonante si avrà
oscillazione solo alle frequenze caratteristiche di risonanza della
cavità. Questa seconda caratteristica porta ad una larghezza di riga
del laser fino a 10 ordini di grandezza della larghezza di transizione
tra lo stato S1 e lo stato S0.
• Coerenza spaziale
• Coerenza Temporale
• Collimazione
• Brillanza
• Collimazione, Coerenza spaziale, e Brillanza sono interdipendenti
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Monocromaticità
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Coerenza
• Coerenza spaziale ( le onde hanno la stessa fase in tutti i punti della
sezione del fascio)
• Coerenza temporale (le onde conservano la stessa fase nel tempo)
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Coerenza spaziale/temporale
Collimazione
• Questa caratteristica è dovuta al fatto che il materiale attivo si trova
in una cavità risonante costituita da specchi, infatti solo le onde E.M
che si propagano in direzione ortogonale agli specchi potrà
oscillare.
• La direzionalità aumenta con la lunghezza della cavità risonante per
ragioni geometriche
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Collimazione
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Brillanza
• Si definisce brillanza la potenza emessa per unità di superficie e per
unità di angolo solido, un fascio laser ha una brillanza molto grande
come conseguenza del fatto che il fascio è collimato
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Regimi di funzionamento di un laser
Regime di funzionamento di un laser
• Funzionamento in regime continuo: la potenza del laser è
mantenuta costante per lunghi periodi di tempo
• Funzionamento in regime impulsato: il laser emette impulsi con una
certa frequenza,ogni impulso sarà caratterizzato da una durata τp
• Il modo più semplice di generare è interrompere periodicamente un
fascio laser continuo con un otturatore comandato o con un disco
rotativo con buchi
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Regime impulsato
Free running
• Nel caso di impulsi ottenuti interrompendo periodicamente un fascio
continuo, la potenza di picco di un singolo impulso è uguale alla
potenza del laser in continuo.
• Si ottiene accumulando energia nella sorgente di alimentazione del
circuito che viene poi scaricata rapidamente portando all’emissione
di impulsi laser con potenza di picco maggiore rispetto alla tecnica
precedente. In questo caso sarà il pompaggio ad essere
intermittente
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Nuova classificazione ( dopo
1/07/2005)
Free running
• Classe 1: Laser che sono sicuri nelle condizioni di funzionamento
ragionevolmente prevedibili, incluso l’uso di strumenti ottici per la
visione del fascio.
• Classe 1M: Laser che emettono nell’intervallo di lunghezza d’onda
tra 302,5 e 4000 nm che sono sicuri nelle condizioni di
funzionamento ragionevolmente prevedibili, ma possono essere
pericolosi se l’operatore impiega ottiche di osservazione all’interno
del fascio ( lenti di ingrandimento, binoculari)
• Classe 2: Laser che emettono radiazione visibile nell’intervallo di
lunghezza d’onda tra 400 e 700 nm; la protezione dell’occhio è
normalmente assicurata dalle reazioni di difesa compreso il riflesso
palpebrale. Questa reazione fornisce un’adeguata protezione nelle
condizioni di funzionamento ragionevolmente prevedibili, incluso
l’uso di strumento ottici per la visione del fascio
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Nuova classificazione ( dopo
1/07/2005)
Nuova classificazione ( dopo
1/07/2005)
• Classe 2M: Laser che emettono radiazione visibile nell’intervallo di
lunghezza d’onda tra 400 e 700 nm; la protezione dell’occhio è
normalmente assicurata dalle reazioni di difesa compreso il riflesso
palpebrale, la visione del fascio può essere pericolosa se l’operatore
impiega ottiche di osservazione all’interno del fascio ( lenti di
ingrandimento, binoculari).
• Classe 3R: Laser che emettono nell’intervallo di lunghezze d’onda
tra 302.5 e 106 nm, dove la visione diretta del fascio è
potenzialmente pericolosa ma il rischio è più basso dei laser di
classe 3B; i requisiti del costruttore e le misure di controllo per il
Responsabile delle attività sono meno pericolose che per i laser di
classe 3B
• Classe 3B: Laser che sono normalmente pericolosi nel caso di
esposizione diretta del fascio, la visione della radiazione diffusa è
normalmente non pericolosa
• Classe 4: Laser che sono anche in grado di produrre riflessioni
diffuse pericolose; possono causare lesioni alla pelle e potrebbero
anche costituire un pericolo d’incendio. Il loro uso richiede estrema
cautela
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U.O. Fisica per le Tecnologie
Biomediche
Vecchia classificazione
( antecedente al 1/07/2005)
Vecchia classificazione
( antecedente al 1/07/2005)
• Classe 1: laser che sono sicuri nelle condizioni di funzionamento
ragionevolmente prevedibili ( manca la distinzione tra 1 ed 1M)
• Classe 2: Laser che emettono radiazione visibile nell’intervallo di
lunghezza d’onda tra 400 e 700 nm; la protezione dell’occhio è
normalmente assicurata dalle reazioni di difesa compreso il riflesso
palpebrale ( manca la distinzione tra 2 e 2M)
• Classe 3A: Laser sicuri per visione ad occhio nudo. Per i laser che
emettono nell’intervallo di lunghezze d’onda tra 400 e 700 nm, la
protezione dell’occhio la protezione dell’occhio è normalmente
assicurata dalle reazioni di difesa compreso il riflesso palpebrale;
per le altre lunghezze d’onda il rischio per l’occhio nudo non è
superiore a quello della Classe 1. la visione diretta del laser di
classe 3A con strumento ottici ( binocoli, telescopi, microscopi) può
essere pericolosa
• Classe 3B: La visione diretta del fascio di questi laser è sempre
pericolosa, la visione di riflessioni diffuse è normalmente non
pericolosa.
• Classe 4: Laser che sono anche in gradi di produrre riflessioni
diffuse pericolose; possono causare lesioni alla pelle e potrebbero
anche costituire un pericolo d’incendio. Il loro uso richiede estrema
cautela
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MISURE DI SICUREZZA,
RISCHI, PROCEDURE E
CONTROLLO DEI RISCHI
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• Scopo delle misure di sicurezza e dei mezzi di controllo è ridurre la
possibilità di esposizione a radiazione laser di livello pericoloso e ad
altri rischi associati
• Nei laboratori dove si usano laser di classe superiore alla Classe 3
e/o 4 l’utilizzatore deve servirsi della consulenza specialistica di un
Tecnico Laser con competenze specifiche relative ai problemi di
sicurezza (TSL o ASL) per la verifica del rispetto della Normativa
corrispondente (CEI 1384 G – CT-76 del CEI Guida E) e per
l’adozione delle necessarie misure di prevenzione
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Biomediche
Misure di sicurezza
Il connettore di blocco a distanza
Misure di sicurezza
-
Connettore di blocco a distanza collocato a <5m dalla zona in cui si
svolge l’attività
Chiave di comando, per un utilizzo dell’apparecchio solo delle
persone autorizzate
Arresto del fascio o attenuatore
Segnali di avvertimento
Tragitto dei fasci
Riflessioni speculari
Protezione degli occhi
Vestiti di protezione
Formazione
Sorveglianza sanitaria
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• Il connettore di blocco a distanza deve essere collegato ad un
sezionatore di emergenza centrale o a sistemi di blocco di sicurezza
del locale, della porta, degli infissi
In alternativa
• Esporre l’elenco del personale autorizzato
• Segnalazione di divieto di accesso ( luce rossa)
• Cartelli di divieto di ingresso espliciti
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Misure di sicurezza
Comando a chiave
Misure di sicurezza
Arresto del fascio, segnali di avvertimento
• Il comando a chiave deve essere presente
• La chiave deve essere rimossa dall’operatore quando il laser non è
in uso
• Deve essere conservata in luogo non accessibile a personale non
autorizzato
In Alternativa
• Arresto/attenuatore del fascio
Quando l’apparecchio è in attesa di funzionare la radiazione di
livello superiore al VLE deve essere terminata su un attenuatore di
fascio
• La stanza è chiusa a chave e non accessibile al personale non
autorizzato
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• Segnali di avvertimento:
– Cartellonistica che segnali ambienti e zone a rischio
– Lampade di allerta
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U.O. Fisica per le Tecnologie
Biomediche
Misure di sicurezza
tragitto del fascio
Segnaletica
• Tragitto del fascio
– Quando è possibile racchiudere il fascio in tubi di protezione
Apertura Laser
– Il fascio in propagazione libera deve essere ad un’altezza tale da
non venire intercettato dagli occhi dell’operatore che è
eventualmente anche in movimento
RADIAZIONE LASER VISIBILE E INVISIBILE EVITARE L’ESPOSIZIONE DELL’OCCHIO O
DELLA PELLE ALLA RADIAZIONE DIRETTA O DIFFUSA
– Il fascio che esce dall’area di lavoro deve essere terminato su un
assorbitore o diffusore opportuno
APPARECCHIO LASER DI CLASSE IV
Lunghezza d’Onda ..
Potenza o Energia max di picco …
Frequenza max …
Durata Impulso max …
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Misure di sicurezza
riflessioni speculari
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Misure di sicurezza
Protezione degli occhi e della pelle
• Evitare riflessioni speculari
• Protezione degli occhi
– Scelta del protettore oculare
– Calcolo della densità ottica
– Dimensionamento del protettore
– Controllo stabilità ottica
– Identificazione del protettore
– Controllo delle superfici di lavoro che circondano l’area
– Oggetti che intercettano il cammino del fascio
– Attenzione ad orologi, anelli, occhiali da vista.
• Protezione della pelle
– Utilizzo di indumenti protettivi per la pelle
– I laser di classe 4 posso provocare incendi, quindi servono
indumenti non infiammabili
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U.O. Fisica per le Tecnologie
Biomediche
Misure di sicurezza
Formazione
Misure di sicurezza
Sorveglianza sanitaria
• Formazione
–
–
–
–
–
• Sorveglianza sanitaria
– Esami oculistici di preimpiego
– Esami specialistici oculistico o dermatologico dopo esposizione
nociva o persunta tale
Funzionamento del sistema
Procedure di controllo del pericolo
Protezione individuale
Rapporti di incidente
Effetti biologici sull’occhio e sulla pelle
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*(tali esami hanno solo valore medico-legale)
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Rischi derivanti dal funzionamento
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Rischi derivanti dal funzionamento
• Rischi derivanti dal funzionamento
– Gas di sistema
– Gas da agenti criogenici
– Formazione di fumi o vapori nella zona bersaglio
• Pericoli elettrici
– non sottovalutare gli alimentatori
• Radiazione collaterale UV-VIS-IR
– Lampade flash, tubi a scarica di laser continui
– Sorgenti di pompaggio
– Radiazione di ritorno dal bersaglio
– Radiazione diffusa
• Agenti criogenici
– Possono provocare necrosi
• Incendio o combustione
– Interazione del fascio con sostanze infiammabili
– Particelle incandescenti emesse dal bersaglio
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U.O. Fisica per le Tecnologie
Biomediche
Rischi derivanti dal funzionamento
Rischi derivanti dal Funzionamento
• Infiammabilità: per fasci laser di potenza superiore a 0.5 W e densità
superiore a 10 W/cm2 protezioni costituite da materiali infiammabili
sono potenziali sorgenti di rischio di incendio
• I LASER di classe 4 possono produrre energia sufficiente ad
incendiare materiali infiammabili, causare la combustione di gas
endogeni (come il metano nel tratto gastro-intestinale del paziente)
e anestetici, bruciare la guaina esterna di un endoscopio (che è di
materiale infiammabile), surriscaldare i ferri chirurgici.
• Quando il laser viene utilizzato in anestesia generale, quando il
campo operatorio preveda la vicinanza del raggio laser con il
distretto tracheale del paziente, i tubi endotracheali devono essere
rivestiti di metallo adatto all’uso.
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Rischi derivanti dal Funzionamento
Procedure e mezzi di controllo dei rischi
• Durante interventi chirurgici possono svilupparsi fumi tossici e può
esservi dispersione di particelle di materiale biologico contaminato.
Si aggiungono a questi rischi quelli tipici derivanti dall’uso di una
apparecchiatura elettrica (elettrocuzione) e l’emissione di campi
elettromagnetici a radiofrequenza o di ultravioletti o anche di raggi X
dovuti ai sistemi di pompaggio del mezzo attivo. Questi ultimi sono
in genere efficacemente schermati dai pannelli di rivestimento
dell’apparecchiatura.
• Controlli procedurale e amministrativi ( classe 3B e 4)
– Istruzioni che specificano regole pratiche di lavoro, che
adempiono o suppliscono ai controlli ingegnerizzati e che
possono prevedere l’uso di equipaggiamento protettivo
personale
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• Procedura standard operativa
– L’operatore deve disporre di tale procedura redatta in lingua
italiana ed esposta presso l’installazione laser
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U.O. Fisica per le Tecnologie
Biomediche
Procedure e mezzi di controllo dei rischi
Procedure e mezzi di controllo dei rischi
• Visitatori
– L’ammissione di visitatori in aree laser controllate è subordinata
alle seguenti condizioni
• Approvazione del responsabile dell’impianti
• Accompagnatore designato dal responsabile
• Area laser controllata
– 3B-4 segnalata
– 3B-4 personale autorizzato
– 3B-4 con TSL/ASL
– 3B-4 non accessibile
– 3B-4 protettore oculare
– 4 le procedure di accesso non possono essere disattese
– 4 interblocchi non disattivabili
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• Necessario verificare l’idoneità del locale in cui il laser
verrà utilizzato ( in particolare assenza di superfici
riflettenti)
La valutazione del rischio
• necessario verificare se, i livelli di esposizione superano
i valori limiti di esposizione
• in caso affermativo determinare i D.P.I. idonei , in
particolare la densità ottica e la stabilità dei protettori
oculari.
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U.O. Fisica per le Tecnologie
Biomediche
• I livelli di esposizione vengono ricavati tramite calcolo
oppure tramite misurazioni.
• laser continuo W/m2
• laser impulsato J/m2
• I valori limite di esposizione ( VLE) agli occhi e alla
pelle vengono calcolati facendo riferimento alle tab 2.22.3-2.4-2.5 allegato XXXVII D.Lgs 81/08 , ed utilizzando
i seguenti tempi di esposizione:
• Esposizione agli occhi: 0,25 s da 400 a 700 nm, 10 s
per le altre lunghezze d’onda.
• Esposizione alla cute: 1000 s
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• La stabilità del protettore oculare viene determinata
confrontando la densità di energia (H) o la densità di
potenza (E) al protettore ( calcolati come indicato nella
normativa UNI EN 207) con i valori riportati nella tabella
b.2 della stessa norma.
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• Nel caso in cui il laser emetta più lunghezze d’onda è
necessario verificare se gli effetti dannosi sono additivi (
Tab 5 CEI 60825-1).
• In caso affermativo l’esposizione viene calcolata facendo
la somma pesata delle esposizioni dovute alle diverse
lunghezze d’onda.
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U.O. Fisica per le Tecnologie
Biomediche
Occhiali di protezione
•
•
•
•
•
Dispositivi di protezione
individuale
Scelta del protettore oculare
Calcolo della densità ottica
Dimensionamento del protettore
Controllo stabilità ottica
Identificazione del protettore
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Scelta del protettore oculare
Calcolo della densità ottica
• Protezione totale
– Si riporta in VLE
– 180 nm-1 mm
– Filtro LB
• Allineamento
– Si riporta in classe 2
– 400 nm-700 nm
– Filtro R
Dλ = log10
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H0
VLE
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U.O. Fisica per le Tecnologie
Biomediche
Dimensionamento del protettore
Controllo della stabilità ottica
• Filtri R hanno 5 livelli
– R1-R5
• Filtri LB hanno 10 livelli
– LB1-LB10
– vanno scelti anche in base alla modalità di emssione
• D continuo
• IR impulsato
• M mode locked
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• Calcolo al filtro di
– Irradiamento (Wm-2)
– Esposizione energetica ( Jm-2)
• verificata tramite la norme UNI EN 207
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Identificazione del protettore oculare: sigla
indelebile dell’occhiale
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Controlli periodici su laser medicali
Controllo 1
•
•
•
•
•
•
Potenza o Energia max ( solo per filtri R)
λ o ∆λ applicabili
Funzionamento D I R M ( solo per filtri LB)
Numero di scala
Marchio del costruttore
Marchio CE
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Cavi per alimentazione e per
pedale
Strumentazione necessaria
Nessuna
Modalità di esecuzione
Controllo visivo del buono stato
dei cavi
Tolleranza
Se i cavi non sono in buone
condizioni
,
richiedere
un
intervento
di
manutenzione
sospendendo temporaneamente
l’uso dei laser
Periodicità
Annuale o su
dell’utilizzatore
• D 620-700 LB5 + IR 700-1100 LB6 X ZZ S
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90
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segnalazione
92
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Biomediche
Controlli periodici su laser medicali
Controllo 2
Controlli periodici su laser medicali
Interruttori di emergenza
Strumentazione necessaria
Nessuna
Modalità di esecuzione
Controllo
del
funzionamento
Tolleranza
Periodicità
Controllo 3
Strumentazione necessaria
Nessuna
Modalità di esecuzione
Controllo
del
funzionamento
Se l’interruttore di emergenza non
interrompe il funzionamento del
laser, richiedere un intervento di
manutenzione
sospendendo
temporaneamente l’uso dei laser
Tolleranza
Se l’indicatore acustico o quello
visivo o entrambi non funzionano.
Richiedere un intervento di
manutenzione
sospendendo
temporaneamente l’uso dei laser
Annuale
Periodicità
Annuale o su
dell’utilizzatore
corretto
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Movimento
del
braccio
articolato
(per
laser
che
utilizzano
un
sistema
a
trasmissione
con
braccio
articolato)
Strumentazione necessaria
Nessuna
Modalità di esecuzione
Controllo
del
funzionamento
Tolleranza
Se non tutti i movimenti del
braccio articolato sono possibili,
richiedere
un
intervento
di
manutenzione
sospendendo
temporaneamente l’uso dei laser
Periodicità
Annuale
o
dell’utilizzatore
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su
corretto
segnalazione
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Controlli periodici su laser medicali
Controlli periodici su laser medicali
Controllo 4
Indicatori acustici e visivi di
emissione del laser
corretto
Controllo 5
Cavi della fibra ottica ( per laser
che utilizzano un sistema di
trasmissione a fibra)
Strumentazione necessaria
Lente
con
ingrandimento
compreso tra 10x e 14x
Modalità di esecuzione
Controllare che entrambe le
estremità della fibra siano pulite e
prive di schegge e che il
rivestimento plastico esterno (
coating) non sia danneggiato (
ove applicabile) e che non ci
siano
rotture
crepe
o
contaminanti sulla punta
segnalazione
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U.O. Fisica per le Tecnologie
Biomediche
Controlli periodici su laser medicali
Controlli periodici su laser medicali
Tolleranza
Se la fibra ottica è rovinata
procedere alla sostituzione
Controllo 6
Periodicità
Annuale o su segnalazione
dell’utilizzatore
dopo
insoddisfacente esecuzione del
controllo 6 relativo alla qualità del
fascio di puntamento, di cui
costituisce una verifica indiretta)
Strumentazione necessaria
Foglio di carta bianco
Modalità di esecuzione
Porre il foglio di carta a una
distanza dalla punta della fibra
compresa tra 5 e 10 cm e
illuminarlo con il fascio di
puntamento
Tolleranza
Controllare che l’immagine
generata dal fascio di puntamento
sulla carta sia circolare e uniforme
e priva di ombre
Periodicità
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Strumentazione necessaria
Abbassalingua in legno
Modalità di esecuzione
A) Segnare su un foglio di carta
l’immagine dello spot del fascio di
puntamento. Mantenendo solidali il
foglio di carta e il braccio
articolato, muovere quest’ultimo in
tutte le direzioni per verificare che
lo spot di prova non si discosti
dalla sua immagine disegnata sul
foglio
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98
Controlli periodici su laser medicali
Coincidenza del fascio di
puntamento e trattamento ( per
laser che usano un sistema di
trasmissione a braccio
articolato con sistemi di
focalizzazione)
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Prima di ogni uso a cura
dell’utilizzatore
Dott.sa Daniela
Ventura
97
Controlli periodici su laser medicali
Controllo 7
Controllo del fascio di
puntamento ( per laser che
utilizzano un sistema di
applicazione a fibra sagomata)
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Modalità di esecuzione
B) Appoggiare l’abbassalingua su
un materiale in grado di assorbire
l’energia ( panno bagnato).
Selezionare la dimensione di spot
più
piccola
e
l’esposizione
energetica più bassa, collocare il
manipolo vicino all’abbassalingua.
Segnare con una biro la zona
dell’abbassalingua illuminata dal
fascio di puntamento, poi, senza
modificare la posizione accendere
il fascio di trattamento e verificare
che la bruciatura coincida con la
zona marcata.
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100
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U.O. Fisica per le Tecnologie
Biomediche
Controlli periodici su laser medicali
Tolleranza
A)Il fascio di puntamento deve
mantenersi
entro
una
circonferenza di 2 mm di diametro.
B)Lo
scostamento
massimo
ammesso tra i centri delle due
aree non deve superare il 50% del
diametro della larghezza delle due
aree. Inoltre il diametro del fascio
di puntamento non deve superare
di oltre 1.5 volte il diametro. La
bruciatura deve essere simmetrica
ed uniforme
Periodicità
Prima di ogni uso,
dell’utilizzatore
a
Controlli periodici su laser medicali
Controllo 8
Potenza del fascio
Strumentazione necessaria
Power meter tarato presso un ente
certificato
Modalità di esecuzione
Scegliere
2
o
3
potenze
rappresentative tra quelle di
utilizzo clinico, ed effettuare almeo
tre misure per ciascuna potenza
Tolleranza
± 20% rispetto al valore nominale
impostato sull’apparecchiatura
Periodicità
Annuale (o dopo intervento di
manutenzione) o se segnalati
problemi da parte dell’utilizzatore
cura
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101
Controlli periodici su laser medicali
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102
Controlli periodici su laser medicali
Controllo 9
Potenza del fascio
Controllo 10
Strumentazione necessaria
Dispositivo incorporato di controllo
di potenza ( ove esistente)
Strumentazione necessaria
Nessuna
Modalità di esecuzione
Controllo visivo del buono stato
degli
occhiali
e
della
corrispondenza tra lunghezza
d’onda filtrata e quella del laser
impiegato
Tolleranza
Nel caso vi siano graffi, incrinature
o danni alla montatura, provvedere
alla sostituzione degli occhiali
Periodicità
Prima di ogni
dell’utilizzatore
Modalità di esecuzione
Eseguire il controllo secondo
quanto indicato sul manuale del
laser
Tolleranza
Secondo quanto insicato sul
manuale del laser
Periodicità
Prima do ogni uso a cura
dell’utilizzatore
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Protezioni Oculari
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uso
a
cura
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