[email protected]Grandezze fisiche radiometriche, loro misura e stima dei valori di esposizione ad una sorgente Gestione della sicurezza al LUXOR: un esempio Maria Guglielmina Pelizzo CNR-IFN e UNIPD-DEI, Laboratorio LUXOR Via Trasea 7, Padova Padova, 9 giugno 2010
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• legge dell’inverso del quadrato: l’irradianza su una superficie è inversamente proporzionale al quadrato della distanza dalla sorgente (assunta puntiforme).
• L’irradianza è una misura sulla superficie investita
Lo strumento di misura deve raccogliere e pesare in maniera uguale la radiazione proveniente da tutto l’ambienteÈ necessario pertanto una testa radiometrica
Radianza• Si definisce radianza L, la potenza emessa per unità di angolo solido e per
unità di area
• La radianza si misura in W/sr/m2 .È da tener presente che in questa definizione l’area emittente è misurata perpendicolarmente alla direzione di uscita della radiazione, e quindi in generale è diversa dall’area “fisica” della superficie emittente.
• L a radianza è utilizzate per caratterizzare le sorgenti che possono produrre danno sulla retina (formazione dell’immagine)
• α è l’angolo sotteso dalla sorgente.
• Se è α < 11 mrad la sorgente può essere considerata puntiforme (ossia l’immagine ha dimensioni inferiori circa a quelle della fovea); il limite di danno viene pertanto dato ancora come valore di irradianza
• Se α > 11 mrad l’occhio produce un immagine sulla retina. Il limite di esposizione si da allora in radianza perchè essa si conserva a meno della trasmissione dell’occhio (ossia la radianza dell’immagine è uguale a quella dell’oggetto moltiplicata per la trasmissione del sistema ottico; l’irradianza NON si conserva)
• Da un punto di vista “del danno da radiazione” sono richiesti i valori di irradianza e esposizione radiante efficaci (o dose), ossia legati al danno biologico
• Esempi di danno sono: agli occhi (fotocheratite, fotocongiuntivite…), alla pelle (eritema, tumore…)
• Selezionato un tipo di danno, si vede che non tutte le lunghezze d’onda sono ugualmente responsabili nel provocarlo
• Pertanto ad ogni danno, quando possibile, rimane associata una “curva di azione”, ossia una curva in cui si fornisce un fattore peso (un valore da 0 a 1) in funzione della lunghezza d’onda
• Ogni settore deve seguire specifiche linee guida che riguardano il proprio ambito produttivo e le indicazioni relative al proprio apparato. Tipicamente vengono fornite indicazioni sulla geometria della misura, sulle caratteristiche della strumentazione, sulle risoluzione ecc.
• La misura che può dare maggiori informazioni, e che è tipicamente richiesta dalle linee guida, è quella di spetrale, in quanto fornisce un dato specifico per lunghezza d’onda e unità di tempo, successivamente elaborabile. Trattasi di una misura spettro-radiometrica, piuttosto complessa da eseguire e che per essere correttamente effettuata richiede l’uso di strumentazione sofisticata
• In certi intervalli spettrali possono essere usati spettro-radiometri portatili (ma non sempre)
• Misure indicative possono essere eseguite con radiometri, la cui risposta spettrale e calibrazione però deve essere tenuta considerazione nell’analisi del dato di output. Possono essere utili per una prima “scrematura”
• Ogni intervallo spettrale utilizza diverse categorie di strumenti e rivelatori
• Sia irradiamento spettrale sia radianza spettrale richiedono sofisticate apparecchiature per essere correttamente misurate
• In primis è necessario un monocromatore (spesso ad alto rapporto segnale/rumore, quindi per esempio a doppio reticolo), che separi le lunghezze d’onda
• Sono necessarie sorgenti o rivelatori calibrati
• E’ necessario definire in maniera accurata il sistema e la geometria della misura
• In generale pertanto sono misure che si effettuano in laboratorio (anche se in certi casi possono essere usati anche spettro-radiometri portatili)
• Esistono teste radiometriche con curve di risposta equivalenti a quelle di azione biologica; probabilmente troveremo in commercio anche quelle con risposta S, B e R
• Esempio: sviluppato un sensore con curva di risposta a quella dell’eritema; fornisce direttamente l’irradiamento efficace.
• Essendo il laser direzionale, il fascio può essere tutto raccolto dal rivelatore, quindi è possibile fornire la potenza del laser– Laser power meter: con fotodiodi per basse potenze, con termopile per
alte potenze
• Se il fascio è espanso, allora si misura anche in questo caso l’irradianza
• La norma tecnica CEI EN 60825-1, riguardante la sicurezzadegli apparecchi laser, è stata recentemente aggiornata nellaclassificazione delle sorgenti; alla data del 01/07/2005 gliapparecchi nuovi che vengono immessi sul mercato devonoessere necessariamente conformi alla nuova classificazione.
• In ogni caso la classificazione è stabilita sulla base dei LEA(Livello di Emissione Accessibile: il livello massimo permesso inuna particolare classe). Si basa sulla potenza emessa e sullaregione spettrale di emissione
• Nel caso dei laser, la classificazione del singolo apparecchio è fornita dal produttore
• Classe 1 – Laser che sono sicuri nelle condizioni di funzionamentoragionevolmente prevedibili
• Classe 2 – Laser che emettono radiazione visibile nell’intervallo dilunghezze d’onda tra 400 700 nm; la protezione dell’occhio è normalmenteassicurata dalle reazione di difesa compreso il riflesso palpebrale
• Classe 3A – Laser che sono sicuri per la visione ad occhio nudo. Per i laserche emettono nell’intervallo di lunghezza d’onda tra 400 e 700 nm, laprotezione dell’occhio è assicurata dal riflesso palpebrale; per le altrelunghezze d’onda il rischio per l’occhio nudo non è superiore a quello diClasse 1. La visione diretta del fascio laser di Classe 3A con strumenti ottici(binocoli, microscopi, ecc.) può essere pericolosa
• Classe 3B – La visione diretta del fascio di questi laser è semprepericolosa; la visione di riflessioni diffuse normalmente non è pericolosa
• Classe 4 – Laser che sono anche in grado di produrre riflessioni diffusepericolose; possono causare lesioni alla pelle
• Classe 1 – Laser che sono sicuri nelle condizioni di funzionamento ragionevolmenteprevedibili, 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 nm e 4000 nm eche sono sicuri nelle condizioni di funzionamento ragionevolmente prevedibili, ma possonoessere pericolosi se l’operatore impiega ottiche di osservazione all’interno del Fascio
• Classe 2 – Laser che emettono radiazione visibile nell’intervallo di lunghezze d’onda tra 400 e700 nm; la protezione dell’occhio è normalmente assicurata dalle reazione di difesacompreso il riflesso palpebrale. Questa reazione fornisce un’adeguata protezione nellecondizioni di funzionamento ragionevolmente prevedibili, incluso l’uso di strumenti ottici perla visione del fascio
• Classe 2M – Laser che emettono radiazione visibile nell’intervallo di lunghezza d’onda tra 400e 700 nm; la protezione dell’occhio è normalmente assicurata dalle reazione di difesacompreso il riflesso palpebrale; comunque, la visione del fascio può essere più pericolosa sel’operatore impiega ottiche di osservazione all’interno del fascio
• Classe 3R – Laser che emettono nell’intervallo di lunghezze d’onda tra 302,5 e 1060 nm, dovela visione diretta del fascio è potenzialmente pericolosa ma il rischio è più basso dei laser diClasse 3B. Il LEA è inferiore a cinque volte il LEA di Classe 2 per l’intervallo di lunghezzad’onda tra 400 e 700 nm, ed è inferiore a cinque volte il LEA di Classe 1 per le altre lunghezzed’onda.
• Classe 3B – Laser che sono normalmente pericolosi nel caso di esposizione diretta del fascio;la visione della radiazione diffusa normalmente non è pericolosa
• Classe 4 – Laser che sono in grado di produrre riflessioni diffuse pericolose; possono causarelesioni alla pelle e potrebbero costituire un pericolo d’incendio. Il loro uso richiede estremacautela.