Rischio radiazioni NON-Ionizzanti e LASER€¦ · Radiazioni NON-Ionizzanti: microonde Laser risk L’energiaposseduta dal singolo fotone nel range delle Microonde si trova nell’intervallotra
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Rischio radiazioni NON-Ionizzanti e LASER
Laser risk
Spettro Elettromagnetico & Radiazioni NON-Ionizzanti
Laser risk
• 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…)
Si tratta, in genere, di onde elettromagnetiche (microonde, radio, ELF emesse dalle linee di potenza). Sono ‘non ionizzanti’ perchè non determinano l’emissione di elettroni dagli atomi. Queste radiazionielettromagnetiche 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. È stato dimostrato che tali effetti possono aver luogo in benspecifiche “finestre” di intensità e frequenza.
Radiazioni Non Ionizzanti
Laser risk
Radiofrequenze e Microonde:
• Danni agli occhi e agli organi rirpoduttivi, 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 essereopportunamente schermate contro la dispersione in aria delle radiazioni EM (schermi metallici, gabbia di Faraday, ecc…).
I pericoli legati alle radiazioni EM relative allo spettro visibile saranno trattate nella sezione dedicataal LASER.
Di seguito daremo alcuni esempi di radiazioni NON-Ionizzanti di diversa natura: Microonde e Ultrasuoni.
Radiazioni NON-Ionizzanti: microonde
Laser risk
L’energia posseduta dal singolo fotone nel range delle Microonde si trovanell’intervallo tra 0.00001 e 0.001 eV che si posiziona nella banda di energiecapaci di indurre moti rotazionali nelle molecole (dotate di momento didipolo).L’effetto delle microonde sulla materia è quindi di indurre i moti rotazionalidelle molecole e, in tal modo, determinare il riscaldamento del materialecon cui interagiscono.
La lungheza d’onda delle microonde si estende da circa 10 micronfino 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…).
Radiazioni NON-Ionizzanti: ultrasuoni
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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 esposizioniinferiori ai 100 mW/cm2. Nel caso dei bagni ad ultrasuoni, impiegati per emulsione o pulizia, con frequenze nella banda 50-100 kHz, si possonoavere effetti biologici, date le alte potenze in gioco, per l’operatore cheimmerga le mani nel bagno (effetti termici, cavitazione).
Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
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…
OPTICAL RESONATOR
excitation
Active medium
LASER
beam
high reflectance
mirroroutput coupler
mirror
Laser risk
COMPONENTI DEI LASER
Human Eye
Il fascio LASER può essere focalizzato dal cristallino in un piccolssimospot sulla retina.
400-1400 nm <400, >1400 nm
Bruciature, cataratte
Danni allaretina
Laser risk
OCCHIO UMANO
L’intervallo di lunghezze d’onda che puòpenetrare all’interno dell’occhio è compreso tra400 e 1400 nm, mentre il visibile si estendesolamente nell’intervallo tra 400 e 760 nm.
L’occhio può focalizzare un fascio di luce sulla retina in unospot di soli 20 micron di diametro (chiamato punto focale).
Questa capacità di focalizzazione mette la retina a rischioquando l’occhio è esposto a radiazione Laser nell’intervallodi lunghezze d’onda in grado di penetrare fino alla retina stessa, perchè anche Laser di bassa potenza possonocolpirla con una densità di energia fino a 100.000 volte maggiore rispetto a quella del fascio originario. A causa diquesto guadagno ottico, l’intrevallo 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.
Cornea
Lens
Fovea(focal point)
Retina
Laser risk
Effetti Biologici: la Retina
Laser risk
Effetti Biologici: Cornea & Cristallino
Visibile e Infrarosso Vicino - possono causare bruciatura della retina
Infrarosso Medio e Lontano – causano danni alla corneaaumentando la temperatura delle lacrime e dell’acqua nei tessuti.
Ultravioletto Medio – causa fotocheratiti (tipiche degli adetti allasaldatura)
Mid
Ultravioletto Vicino – Contribuisce a certe forme di cataratteLaser a eccimeri Xe-Cl: cataratta istantanea, 308 nm laser impulsato.
10Laser risk
Effetti Biologici: la Pelle
• Ultravioletto (UV)
– UV possono causare danni alla pelle comparabili alle scottature dasole, 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.
11Laser risk
Effetti Biologici: bruciature/ustioni
• Fascio di Laser a CO2 riflesso da una superficie metallica
12Laser risk
TIPI POSSIBILI DI ESPOSIZIONE
Orologi,
gioielli
ecc…
possono
causare
riflessioni!!
Classe 1
Classe 2
Classe 3a
Classe 3b
Classe 4
Più Pericoloso
Meno Pericoloso
Lo Standard ANSI sulla Sicurezza deiLASER ha definitodella Classi di Rischioper i LASER, chesono basati sui danni associati al loro utilizzo.
Nella classificazioneNON sono consideratii rischi non direttamente legati al fascio LASER!
Laser risk
Classi di Rischio dei LASER
Laser Hazard Classes
Classificazione delle sorgenti Laser per lunghezza d’onda e potenza emessa, in relazione alla lorocapacità di produrre danni.
Classe Potenza Note Esempi
I Molto bassa o fascio
completamentedelimitato
•Intrinsecamente sicuro,
•Impossibile l’esposizione
CD, DVD lettori, stampantilaser…
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 occhiche per la pelle
•Rischio di incendio
Apparato per Laser Ablation in IdEA Lab.
Laser risk
Classi di Rischio dei LASER
Classe IIClasse IIIa
Classe IIIaClasse IIIbClasse IV
Laser risk
SIMBOLI in Laboratorio: simboli comuni
• Essere informati
• In presenza di Laser di classe 3b e 4 tutti nella stanza devono portare gli occhiali diprotezione (adatti alle lunghezze d’onda emesse dai laser presenti)
• Fasci laser superiori >200 mW devono essere confinati attraverso appositi percorsiottici schermati.
• Il rischio maggiore è presente durante l’allinemanto ed eventuali modifiche del setup ottico.
Laser risk
MISURE DI SICUREZZA
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
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Rischi collaterali: non legati direttamente al fascio laser
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 specifichelunghezze d’onda della radiazione emessa)
Indumenti protettivi
Laser risk
Misure di Prevenzione e Protezione
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 SAFETYCSB/SJU Environmental Health & Safety
• Richard Grundsten, LASER SAFETY TRAININGDepartment of Occupational Health & Safety
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