Rischio radiazioni NON-Ionizzanti e LASER

Laser risk

Spettro Elettromagnetico & Radiazioni NON-Ionizzanti

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• 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

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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

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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

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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

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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

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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!

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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.

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Classi di Rischio dei LASER

Classe IIClasse IIIa

Classe IIIaClasse IIIbClasse IV

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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.

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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

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Misure di Prevenzione e Protezione

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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