Chapitre II · 2018. 1. 11. · PHS2601 –RISQUES POUR LA SANTÉ EN GÉNIE PHYSIQUE 4/25 Exemple...

Chapitre II

Étude de risques spécifiquesRisques lasers

PHS2601 – RISQUES POUR LA SANTÉ EN GÉNIE PHYSIQUE 2/25

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.


ATTENTION


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.


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


Statistiques d’accident

Vous allez utiliser un Nd:YAG.


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...


Les dommages

Dommages suite aux accidents déclarés impliquant des lasersde 1964 à 1992 aux États-Unis.


Les causes d’accidents

Dommages suite aux accidents déclarés impliquant des lasersde 1964 à 1992 aux États-Unis


Lésions oculaires (visible et IR)

6

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


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


Lésions oculaires Nd:YAG - 50 mW


Lésions oculaires Nd:YAG,50 mW


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



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).


Exposition maximale permiseTmax

Note: Utiliser la taillede la pupille pour le calcul de la puissance



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


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).


Protection oculaire: nomenclature de lunettes

Notion de densité optique

(Optical density: O.D.)

O.D. = log PincidentePtransmise

!

"#

$

%&


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


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.


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


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.

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