Chapitre II · 2018. 1. 11. · PHS2601 –RISQUES POUR LA SANTÉ EN GÉNIE PHYSIQUE 4/25 Exemple...
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Chapitre II
Étude de risques spécifiquesRisques lasers
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Densité de puissance
5
L’exposition maximale permise (E.M.P.) est le niveau maximalauquel l’œil peut être exposé sans subir de dommage immédiatou à long terme. Cette valeur, mesurée au niveau de la cornée, sedétermine en fonction de la longueur d’onde, la durée et lesconditions d’exposition (se référer aux critères définis par lesnormes NF EN 60825-1).
Le tableau ci-dessous situe les éclairements énergétiques sur larétine lors de la vision d’objets lumineux courants :
Exposition maximalepermise : E.M.P.
106
10-10
10µm 100µm 1mm
Panneauélectroluminescent
Laser (I W)
20 kW Projecteur à arc, lampe au xénon
Soleil
Filament de tungstène
Fusée pyrotechnique
Jour à l'extérieur
Ecran de télévision
Jour à l'intérieur
Diamètre apparent de la source
Dia
mèt
re d
e la
pup
ille
(mm
)
Lampe àincandescence dépolie
Bougie
Lampefluorescente
Arc de soudureélectriqueou de lampe au carbone
Laser (I mW)
1cm
7
6
5
4
3
2
105
104
103
102
101
1,0
10-1
10-2
10-3
10-4
10-5
10-6
10-7
10-8
10-90,5° 1° 2° 4° 10°10'
Dimensions de l’image rétinienne
Densité de puissance surfaciquereçue par la rétine (Watt/cm2)
Mémento à l’usage du personnel des laboratoires. Commissariat à l’énergie atomique. France 2005.
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ATTENTION
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Exemple par puissance
Puissance Laser
1 mW (CW) Pointeur
5 mW (CW) Lecteur CD
100 mW (CW) Graveur CD
1-20 W (CW) Micro-machinage
30-100 W (CW) Lasers chirurgicale
100 -3000 W (CW) Coupe industrielle
700 TW (pulsé)Expériences de fusion
nucléaire
1.3 PW (pulsé) Record en puissance
Spectroscopie
Vous allez utiliser des lasers de 50 et de 500 mW en laboratoire.
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Classes de laser
Classe Puissance Dangers
1 <0,39 mW Aucun danger.
1 >0,39 mW Système laser entièrement confiné.
2 0,39 à 1 mW
l de 400 à 700 nm
Danger si exposition directe prolongée, mais pas de danger si le réflexe oculaire est adéquat(0,25 sec.)
3A 1 à 5 mWDanger si exposition directe, surtout à travers un collecteur optique
3B 5 à 500 mWDanger si exposition directe et par réflexion spéculaire
4 Plus de 0,5 WDanger pour l’oeil et pour la peau dans le cas d’exposition directe, de réflexion spéculaire et diffuse. Risque d’incendie
Norme ANSI Z136.1 2000
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Statistiques d’accident
Vous allez utiliser un Nd:YAG.
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Types d’exposition
Exposition directe Réflexion diffuse
Réflexion spéculaire
surfaceconcave
surfaceconvexe
surfaceplate
Jusqu’à 90% de l’énergie incidente dans le cas d’une exposition directe...
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Les dommages
Dommages suite aux accidents déclarés impliquant des lasersde 1964 à 1992 aux États-Unis.
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Les causes d’accidents
Dommages suite aux accidents déclarés impliquant des lasersde 1964 à 1992 aux États-Unis
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Lésions oculaires (visible et IR)
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a. Micro ondes etrayonnement ionisant
c. Proche ultraviolet
b. Ultraviolet lointainet infrarouge lointain
d. Visible et procheinfrarouge
Structure générale de l’œil
) GAIN OPTIQUE DE L’ŒIL :jusqu’à 500 000
Très dangereux :focalisation sur la rétine
!
fovéaØ 100 µm
maculaØ 1,5 à 2 mm
épithélium pigmentairephotorécepteurs(cônes et bâtonnets)axones des cellulesganglionnaires
rétine
corps ciliaire
Iris
pupille
cornée
corps vitré
humeur aqueuse
cristallin
fovéa
nerf optique
choroïde
sclérotique
"laser
"laser"laser
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Lésions oculaires (visible et IR)
Grande densité de puissance sur la rétine:
• Dommages variables dépendant de l’endroit de l’impact du faisceau – formation de trous dans la rétine
• Hors de la macula: pas de problèmes visuels, mais peut induire un décollement de la rétine.
• Dans la macula, en périphérie: tache noire• Dans la fovéa: perte quasi totale de l’acuité visuelle!!!
Focalisation surla rétine
Gain optiquede l’œil:
5x105
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Lésions oculaires Nd:YAG - 50 mW
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Lésions oculaires Nd:YAG,50 mW
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Exposition maximale permise
• EMP: Niveau du rayonnement laser auquel des personnes peuvent être exposées dans les conditions normales sans subir d’effets nuisibles, i.e. sans subir un dommage immédiat ou après une longue durée
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Exposition maximale permise
EMP fonction de:
• Longueur d’onde
• Durée d’impulsion/Temps d’exposition
• La taille de la pupille.
Dans le cas d’une radiation continu:
Calcul de l’éclairement énergétique (W/cm2) utilise une durée de
- 0,25 seconde pour la radiation visible (réflexe oculaire),
- 10 secondes pour la radiation invisible (mouvement oculaire).
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Exposition maximale permiseTmax
Note: Utiliser la taillede la pupille pour le calcul de la puissance
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Exposition maximale permise
Pour obtenir la puissance maximale admissible du faisceau laser, on considère que la dimension de la pupille est donnée par le tableau suivant.
4
simple relation
)/1(2)/1( 2 eaea
Your beam may not have a Gaussian profile. Another common profile is the top hat, in which the beams radiant exposure is equal for all points within the beam diameter. This mode makes the beam diameter very easy to define, and also the irradiance. For a beam with a top hat profile, beam diameter a, and radiant power)�:
204a
ES)
The subscript for E identifies it as the maximum irradiance, i.e. at zero distance from the lasers exit port. The radiant exposure is calculated from this by dividing H by the appropriate exposure time or pulse duration.
For a Gaussian beam, the central irradiance will be different from the average irradiance over the area within the beam diameter. However, the MPE is not determined according to the peak irradiance of the beam, it is determined by averaging the incident power of the beam over an area defined by the limiting aperture of the eye. For visible light this limiting aperture is the diameter of a fully dilated pupil, which is 7 mm. For non-visible radiation other limiting apertures are defined as follows:
Spectral Region Period of Exposure (s) Aperture Diameter (mm) 180 to 400 nm 10-9 to 0.25 1.0
0.25 to 3 × 104 3.5 400 to 1400 mm 10-9 to 3 × 104 7.0
1400 nm to 100 Pm 10-9 to 0.25 1.0
10 to 3 × 104 3.5
100 to 1000 Pm 10-9 to 3 × 104 11.0
If the diameter of your beam is similar to the limiting aperture for your wavelength, you may calculate the irradiance assuming your beam has a top hat profile, using the following equation:
20 )],[max(4
fDaE
S)
In which ) is the total radiant power of the beam, a is the beam diameter (measured at 1/e of the peak irradiance), and Df is the limiting aperture at the appropriate wavelength.
1. CW and Single Pulse MPEs
nm
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Protection oculaire
Objectif du port de lunettes:
Atténuer suffisamment le faisceau pour qu’en cas
d’accident ou d’incident l’exposition de l’oeil soit
inférieure à l’Exposition Maximale Permise (EMP).
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Protection oculaire: nomenclature de lunettes
Notion de densité optique
(Optical density: O.D.)
O.D. = log PincidentePtransmise
!
"#
$
%&
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Protection oculaire
Critères liés au choix de lunettes:• longueur d’onde, D.O., visibilité, confort, poids, monture
enveloppante
Directives p/r aux lunettes:• Vérifier régulièrement leur bon état• Ne jamais regarder volontairement le faisceau ou une réflexion,
même avec les lunettes
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Consignes aux utilisateurs
• Écouter les consignes du chargé de laboratoire. • À la moindre négligence, vous serez expulsé des laboratoires avec
un échec à tous les travaux de laboratoire. • Utiliser adéquatement les lunettes protectrices chaque fois que la
puissance laser est au-dessus de l’EMP. • Pour l’alignement optique,
– réduire la puissance laser à un niveau en deçà de l’EMP,– bloquer entièrement le faisceau avant d’ajouter ou enlever un
élément sur la trajectoire du faisceau,– anticiper et bloquer les réflexions parasites,– vérifier l’alignement à la puissance minimale, vérifier que toutes
les réflexions parasites sont bloquées,– n’augmenter la puissance que si toutes les personnes portent la
protection nécessaire.
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Consignes aux utilisateurs
• Porter des vêtements de protection couvrant les bras jusqu’aux poignets.
• Enlever tout objet réfléchissant apparent (montre, stylo, bijoux, etc.)
• Consulter les services médicaux rapidement en cas d’accident
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Procédures en cas d’accident: lésions oculaires
• Fermer les yeux• Avertir le chargé de laboratoire• Faire le 4444 (ou le 911)
– Préciser la partie du corps atteinte– Identifier le laser (classe, énergie, longueur d’onde, rayon direct ou
réflexion)
• Mettre des compresses stériles sur chacun des deux yeux, éviter la lumière.
• Traiter l’état de choc, s’allonger en maintenant la tête plus haute que le reste du corps en tout temps
• Aller à l’hôpital pour subir un examen du fond de l’œil.