Rischio radiazioni NON-Ionizzanti e LASER
Laser risk
Spettro Elettromagnetico & Radiazioni NON-Ionizzanti
• Radiofrequenze RF (104<f<109 Hz),
tra cui gli Ultrasuoni US (106<f<107 Hz)
(Eg: RF Magnetron Sputtering, Bagni ad
Ultrasuoni, etc…)
• Microonde MW (109<f<1012 Hz)
(Eg: Telefoni Cellulari, Forni a Microonde,
ecc…)
• Infrarosso IR (1012<f<1015 Hz)
(Eg: Laser a CO2, ecc…)
• Ultravioletto UV (1015<f<1016 Hz)
(Eg: Laser a Ar e ad Eccimeri, ecc…)
Queste radiazioni elettromagnetiche non determinano quindi mai la formazione di IONI quando
interagiscono con atomi o molecole.
Ad alte intensità possono causare il riscaldamento dei materiali con cui interagiscono (es. forni a
microonde).
A basse intensità possono indurre effetti biologici, non tramite riscaldamento dei tessuti, ma
interferendo con la biochimica cellulare
Laser risk
Effetti delle Radiazioni Non Ionizzanti
Radiofrequenze e Microonde:
• Danni agli occhi e agli organi riproduttivi, dovuti ad effetti termici;
• Danni al sistema nervoso simili agli effetti dello stress (dovuti ad effetti
non-termici).
Radiazione Infrarossa:
• Effetti termici pericolosi soprattutto per gli occhi.
Radiazione UV:
• Effetti termici sulla pelle (eritemi o addirittura ustioni);
• Correlazioni con lo sviluppo di tumori della pelle.
Il corpo umano assorbe radiazioni EM con particolare efficacia alle frequenze di risonanza
(30 e 300 MHz) con un picco di assorbimento fra 60 e 80 MHz.
Tutte le apparecchiature funzionanti con sistemi a radiofrequenze o microonde devono essere
opportunamente schermate contro la dispersione in aria delle radiazioni EM (schermi metallici,
gabbia di Faraday, ecc…).
Laser risk
Radiazioni NON-Ionizzanti: microonde
L’energia posseduta dal singolo fotone nel range delle Microonde si trova
nell’intervallo tra 0.00001 e 0.001 eV che si posiziona nella banda di energie
capaci di indurre moti rotazionali nelle molecole (dotate di momento di
dipolo).
L’effetto delle microonde sulla materia è quindi di indurre i moti rotazionali
delle molecole e, in tal modo, determinare il riscaldamento del materiale
con cui interagiscono.
La lunghezza d’onda delle microonde si estende da circa 10 micron
fino a 1 metro.
Le Microonde hanno molti utilizzi, anche nella vita quotidiana:
• Telefoni cellulari;
• Controllo della velocità in autostrada;
• Preparazione del cibo.
Gli effetti biologici comprendono: effetti termici, capaci di determinare la formazione di cataratte,
problemi secondari (pace-makers, ecc…).
Laser risk
Radiazioni NON-Ionizzanti: ultrasuoni
Tra le radiazioni non-ionizzanti vengono inclusi anche gli Ultrasuoni
(US), i quali non sono altro che onde acustiche ad alta frequenza (1-15
MHz). Per le onde acustiche, l’assorbimento è forte in tutti i tessuti
biologici, ed è legato prevalentemente al contenuto di proteine.
In generale, il processo di assorbimento si può descrivere come
dovuto a processi di rilassamento nei quali l’energia acustica è
attenuata a frequenze specifiche, determinate dalle proprietà dei
materiali attraversati.
Gli ultrasuoni dispersi in aria sono considerati sicuri per esposizioni
inferiori ai 100 mW/cm2. Nel caso dei bagni ad ultrasuoni, impiegati per
emulsione o pulizia, con frequenze nella banda 50-100 kHz, si possono
avere effetti biologici, date le alte potenze in gioco, per l’operatore che
immerga le mani nel bagno (effetti termici, cavitazione).
Laser risk
Radiazioni NON Ionizzanti :LASER
Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
OPTICAL RESONATOR
LASER
beam
Active medium
high reflectance
mirror
output coupler
mirror
excitation
Rischi associati al LASER:
1.
Fascio LASER: danni agli occhi, ustioni, tumori della pelle (UV), rischio di
incendio;
2.
Mezzo attivo: sostanze chimiche o gas tossici (coloranti organici, BeO in
laser ad Ar, HF, HeCd, HeHg, HeSe)
3.
Sorgenti di eccitazione: alta tensione, produzione di raggi-X, etc…
Laser risk
Effetti Biologici: la Retina
L’intervallo di lunghezze d’onda che può
penetrare all’interno dell’occhio è compreso tra
400 e 1400 nm, mentre il visibile si estende
solamente nell’intervallo tra 400 e 760 nm.
L’occhio può focalizzare un fascio di luce sulla retina in uno
spot di soli 20 micron di diametro (chiamato punto focale).
Questa capacità di focalizzazione mette la retina a rischio
quando l’occhio è esposto a radiazione Laser nell’intervallo
di lunghezze d’onda in grado di penetrare fino alla retina
stessa, perchè anche Laser di bassa potenza possono
colpirla con una densità di energia fino a 100.000 volte
maggiore rispetto a quella del fascio originario. A causa di
questo guadagno ottico, l’intervallo 400 – 1400 nm è
indicato come Regione di Rischio per la Retina.
Tale fatto è molto importante da ricordare lavorando con
laser infrarossi, perché la retina può essere danneggiata
anche quando il laser non è visibile.
Laser risk
Cornea
Lens
Fovea
(focal
point)
Retina
Effetti Biologici: Cornea & Cristallino
Visibile e Infrarosso Vicino - possono causare bruciatura della retina
Infrarosso Medio e Lontano – causano danni alla cornea
aumentando la temperatura delle lacrime e dell’acqua nei tessuti.
Ultravioletto Vicino – Contribuisce a certe forme di cataratte
Laser a eccimeri Xe-Cl: cataratta istantanea, 308 nm laser
impulsato.
Ultravioletto Medio – causa fotocheratiti (tipiche degli adetti alla
saldatura)
Mid
Laser risk
Effetti Biologici: la Pelle
•
Ultravioletto (UV)
– UV possono causare danni alla pelle comparabili alle scottature da
sole, ma molto più gravi (a seconda della potenza).
– Come nel caso del sole, a seguito di esposizione a Laser UV vi è un
aumento del rischio di sviluppare tumori della pelle.
•
Danni da effetti termici
– Laser di elevata potenza (Classe 4), specialmente nell’infrarosso
(IR) e nel visibile, possono determinare ustioni della pelle o
addirittura incendiare gli abiti indossati.
9
Laser risk
Effetti Biologici: bruciature/ustioni
• Fascio di Laser a CO2 riflesso da una superficie metallica
10
Laser risk
TIPI POSSIBILI DI ESPOSIZIONE
Orologi,
gioielli
ecc…
possono
causare
riflessioni!!
11
Laser risk
Classi di Rischio dei LASER
Meno Pericoloso
Lo Standard ANSI
sulla Sicurezza dei
LASER ha definito
della Classi di Rischio
per i LASER, che
sono basati sui
danni associati al
loro utilizzo.
Nella classificazione
NON sono considerati
i rischi non
direttamente legati al
fascio LASER!
Laser risk
Classe 1
Classe 2
Classe 3a
Classe 3b
Classe 4
Più Pericoloso
Laser Hazard Classes
Classi di Rischio dei LASER
Classificazione delle sorgenti Laser per lunghezza d’onda e potenza emessa, in relazione alla loro
capacità di produrre danni.
Classe Potenza
Note
Esempi
I
Molto bassa o
fascio
completamente
delimitato
•Intrinsecamente sicuro,
•Impossibile l’esposizione
CD, DVD lettori, stampanti
laser…
II
1 mW
Solo nel visibile
•Fissare il fascio è pericoloso
•Occhio protetto dal riflesso palpebrale
Laser di Supermarket,
scanner, alcuni puntatori
IIIa
1-5 mW
•Riflesso palpebrale non è sufficiente
Puntatori Laser
IIIb
5-500 mW
•Rischio per esposizione diretta, non è
invece pericolosa la luce diffusa.
IV
>500 mW
•Sono rischiose l’esposizione diretta e
diffuse del fascio Laser sia per gli occhi
che per la pelle
•Rischio di incendio
Laser risk
Apparato per Laser
Ablation in IdEA Lab.
SIMBOLI in Laboratorio: simboli comuni
Classe II
Classe IIIa
Laser risk
Classe IIIa
Classe IIIb
Classe IV
MISURE DI SICUREZZA
• Essere informati
• In presenza di Laser di classe 3b e 4 tutti nella stanza devono portare gli occhiali di
protezione (adatti alle lunghezze d’onda emesse dai laser presenti)
• Fasci laser superiori >200 mW devono essere confinati attraverso appositi percorsi
ottici schermati.
• Il rischio maggiore è presente durante l’allineamento ed eventuali modifiche del
setup ottico.
Laser risk
Rischi collaterali: non legati direttamente al fascio laser
Si tratta di tutti quei rischi che non sono connessi alla diretta esposizione del personale al
fascio laser. Tali rischi comprendono:
–
–
–
–
–
–
–
–
Rischio elettrico
Rischio di incendio
Contaminanti gassosi prodotti dal fascio laser
Gas compressi
Rischio chimico
Generazione di plasmi indotti dal fascio Laser
Produzione di Raggi-X (alta tensione)
Rumore
Laser risk
Misure di Prevenzione e Protezione
Misure di controllo tecniche
Interruttori di sicurezza su porte e schermature
Fascio completamente delimitato
Misure organizzative e procedurali
Procedure Operative Standard
Formazione/Addestramento
Dispositivi di Protezione Individuali (DPI)
Occhiali di protezione (adatti alle specifiche
lunghezze d’onda della radiazione emessa)
Indumenti protettivi
Laser risk
Bibliografia
• INFM – Manuale tecnico di informazione – Decreto legislativo 626/94
e successive modifiche
• Andras Kis – LASER SAFETY
Materials Sciences Division – Berkeley Lab
• College of Saint Benedict - Saint John’s University LASER SAFETY
CSB/SJU Environmental Health & Safety
• Richard Grundsten, LASER SAFETY TRAINING
Department of Occupational Health & Safety
Laser risk
