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SICUREZZA LASER Ing. Piergiorgio Aprili. CONTENUTI Funzionamento dei laser Tipi di laser e classificazione Pericoli connessi con l’uso dei laser Principali.

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1 SICUREZZA LASER Ing. Piergiorgio Aprili

2 CONTENUTI Funzionamento dei laser Tipi di laser e classificazione Pericoli connessi con l’uso dei laser Principali applicazioni dei laser Normativa di riferimento Misure di sicurezza Protezioni personali La sicurezza nei laboratori laser

3 INTRODUZIONE La luce, viene emessa, viene assorbita e si propaga nello spazio sotto forma di pacchetti di energia chiamati quanti o fotoni ; un sistema atomico può esistere solo in determinati stati energetici, chiamati anche stati stazionari ; ogni processo di emissione o di assorbimento di fotoni associati ad una radiazione elettromagnetica di qualsiasi frequenza implica una variazione del contenuto energetico del sistema atomico, ossia una transizione fra due stati stazionari ; la frequenza della radiazione emessa o assorbita è legata ai valori E i ed E f dell’energia dell’atomo negli stati iniziale e finale dalla relazione: v=(E i - E f )/h elettrone protone fotone

4 ASSORBIMENTO La figura illustra un sistema atomico nel più basso di due possibili stati, di energie E 1 e E 2, in presenza di radiazione con spettro continuo. Un fotone di questa radiazione si avvicini e interagisca con l'atomo a due livelli ed abbia una frequenza v tale che: Hv = E 2 -E 1 Il risultato è che il fotone scompare e il sistema atomico si trasferisce nel suo stato di energia più alta. Questo processo si dice assorbimento.

5 EMISSIONE SPONTANEA In figura il sistema atomico si trova nel suo stato di energia più alta e non c'è radiazione nelle vicinanze. Dopo un certo intervallo dl tempo , questo sistema atomico (isolato) si trasferisce spontaneamente nello stato di energia più bassa, emettendo nel processo un fotone di energia hv. Questo processo si dice emissione spontanea, in quanto l'emissione non è indotta da alcuna influenza esterna. Generalmente la vita media  per l'emissione spontanea da parte di atomi eccitati è  s. In qualche caso, però, vi sono stati per i quali  è molto maggiore, anche  s. Questi stati, detti metastabili, hanno un ruolo fondamentale nel funzionamento del laser. La luce di una lampada a filamento incandescente è prodotta per emissione spontanea. I fotoni emessi in questo modo sono totalmente indipendenti gli uni dagli altri. In particolare essi hanno direzioni e fasi diverse. In altri termini, la luce che essi emettono ha un basso grado di coerenza.

6 EMISSIONE STIMOLATA In figura il sistema atomico è ancora nel suo stato di maggiore energia, ma questa volta in presenza di radiazione di frequenza data dall'eq. Hv=E 2 -E 1. Come nell'assorbimento, un fotone di energia hv interagisce con il sistema. Il risultato è che il sistema passa al suo stato di energia minore ed ora vi sono due fotoni mentre prima ce n'era uno solo. Il fotone emesso è del tutto identico al fotone che inizia questo meccanismo, cioè «stimolante». Ha la stessa energia, direzione, fase e stato di polarizzazione. Per questo motivo la luce laser è strettamente monocromatica, altamente coerente, strettamente direzionale e strettamente focalizzata. Il processo si dice emissione stimolata. Si può ben capire che un evento di questo tipo può essere utilizzato per produrre una reazione a catena di processi simili. A ciò si riferisce la parola «amplificazione» nella sigla «laser» (il termine “laser” è la sigla di light amplification by stimulated emission of radiation).

7 LUCE NORMALE-LUCE LASER

8 FUNZIONAMENTO DI UN LASER Si consideri ora un gran numero di sistemi atomici a due livelli. All'equilibrio termico molti di essi sarebbero nello stato di minore energia, come in figura(a). Solo pochi si troverebbero nello stato di energia maggiore, mantenutivi dall'agitazione termica del sistema di atomi alla loro temperatura di equilibrio T. Se si espone alla radiazione un sistema come quello della figura(a), il processo dominante è l'assorbimento, semplicemente perché lo stato di minore energia è molto più popolato. Ma se le popolazioni dei livelli fossero invertite, come in figura(b), il processo dominante in presenza della radiazione sarebbe l'emissione stimolata e pertanto la produzione di luce laser.

9 Un'inversione di popolazione non è una situazione di equilibrio. Quindi per produrla occorrono delle tecniche raffinate. La figura mostra schematicamente come si può ottenere un'inversione di popolazione tale che si possa realizzare il meccanismo laser, detto anche «lasing». Gli atomi vengono «pompati», con qualche meccanismo, dallo stato fondamentale E 1 allo stato eccitato E 3. Una possibilità, nota come pompaggio ottico, è l'assorbimento di energia luminosa proveniente da una intensa sorgente a spettro continuo disposta in modo da circondare il materiale lasing. Gli atomi si diseccitano rapidamente dallo stato E 3 in uno stato di energia E 2. Perché si verifichi il lasing, questo stato deve essere metastabile, cioè deve avere una vita media relativamente lunga, prima di diseccitarsi per emissione spontanea. Se queste condizioni sono soddisfatte, lo stato E 2 può allora diventare più popolato dello stato E 1, procurando quindi la necessaria inversione di popolazione. Un singolo fotone dell'energia giusta può allora dare inizio ad una valanga di eventi di emissione stimolata, ottenendo la produzione di luce laser

10 Laser a rubino Vediamo ora di descrivere brevemente un dispositivo laser, per esempio un laser a rubino, che rappresenta il primo laser a stato solido. L’apparato schematizzato in figura è essenzialmente formato da una cavità speculare nel cui interno sono inserite una lampada flash e una sbarretta di rubino. La sorgente, detta lampada di pompaggio, serve per innescare mediante un lampo di luce molto intenso l’eccitazione iniziale. Il cristallo di rubino, opportunamente dimensionato, rappresenta il materiale otticamente attivo, ossia il mezzo da eccitare; esso è delimitato da due specchi paralleli, uno perfettamente riflettente, l’altro semitrasparente per consentire la parziale emissione della radiazione coerente che si forma nella cavità.

11 Definizione di grandezze fisiche Irradianza ( E ): flusso radiante espresso in Watt per unità di area irradiata (W / m²); Radianza ( L ): flusso radiante espresso per unità di area che si propaga nell’ unità di angolo solido espresso in Watt per unità di area irradiata per steradianti (W / m²sr); Esposizione radiante ( H ): integrale nel tempo dell’ irradianza, espressa in Joule per unità di area irradiata (J / m²); Densità ottica : negativo del logaritmo in base dieci del fattore correlato alla proprietà del materiale di attenuare la luce durante la trasmissione.

12 Grandezze fisiche fondamentali Potenza (P, espressa in Watt, W); occorre comunque considerare: 1) Potenza di picco (potenza massima di emissione per ogni pulsazione); 2) Potenza media (registrata al puntale in 1 secondo); La gamma di potenze per un laser va da pochi mW a centinaia di Watt. Lunghezza d’onda (λ, espressa in nanometri, nm); La gamma di lunghezze d’onda per un laser va da poche centinaia di nm ad oltre A seconda della gamma di frequenze definite da λ, potremo avere radiazione visibile ed invisibile (quest’ultima molto pericolosa in quanto non percepita dall’ occhio umano). Modalità di emissione: 1) Continua (CW, continous wave) 2) Pulsata (scariche ripetute a frequenze più o meno elevate) 3) Flash o Q-Switched (brevi emissioni di alta potenza di picco)

13 PRINCIPALI TIPI DI LASER I diversi tipi di laser si distinguono per consuetudine in base allo stato di aggregazione del materiale attivo. Si hanno così:  laser a stato solido, a cristalli e vetri o a semiconduttori  laser a liquidi  laser a gas (ulteriormente suddivisi in laser ad atomi neutri, laser a ioni, laser molecolari, laser ad eccimetri e laser ad elettroni liberi)

14 Classificazione dei laser: definizioni (Norma CEI EN : 2009) La grande varietà di lunghezze d’onda, energie e caratteristiche d’impulso dei laser e sistemi che includono laser, e delle applicazioni e dei modi di impiego di tali sistemi, rendono indispensabile, ai fini della sicurezza, il loro raggruppamento in categorie, o classi, di pericolosità. E’ risultato molto utile pertanto l’introduzione di un nuovo parametro chiamato Livello Massimo di Emissione Accettabile (LEA), che descrive i livelli di radiazione emergente da un sistema laser, la cui valutazione permette la collocazione dell’apparecchio nell’opportuna categoria di rischio. La determinazione del LEA deve essere effettuata nelle condizioni più sfavorevoli ai fini della sicurezza. Tali valori sono basati sui valori di EMP dell’ occhio e dipendono dalla lunghezza d’onda della radiazione laser, dalla durata dello impulso, dal tempo di emissione, dalla modalità di funzionamento e dalla potenza/energia della sorgente. Dimensionalmente viene definito in Watt [ W ], Joule [ J ], W/m² oppure J/m². I valori riguardanti il LEA si trovano sulla Norma Europea CEI EN – 1: 2009.

15 EMP (Esposizione Massima Permessa) Livello della radiazione laser a cui, in condizioni normali, possono essere esposte le persone senza subire effetti dannosi. I livelli di EMP rappresentano il livello massimo al quale l’occhio o la pelle possono essere esposti senza subire un danno a breve o a lungo termine; questi livelli dipendono dalla lunghezza d’onda della radiazione, dalla durata dell’impulso o dal tempo di esposizione, dal tipo di tessuto esposto e, per quanto riguarda la radiazione visibile e il vicino infrarosso nell’intervallo tra 400 e 1400 nm, dalla dimensione dell’immagine retinica. I valori riguardanti i livelli di EMP si trovano sulla Norma Europea CEI EN 60825/1, Ed. Quarta, Fascicolo CEI 6822 febbraio 2003.

16 Criteri di classificazione dei laser (Norma CEI EN – 1: 2009) La pericolosità degli apparecchi laser è definita attraverso delle “classi” crescenti in funzione dei rischi: Classe 1 Vecchia classificazione: 1) Classe 1; Classe 1M 2) Classe 2; Classe 2 3) Classe 3A; Classe 2M 4) Classe 3B; Classe 3R * 5) Classe 4 Classe 3B* Classe 4* * Obbligo di nomina del TSL (tecnico sicurezza laser) secondo la normativa CEI 1384 G – CT 76 guida E

17 Classificazione dei laser: definizioni (Norma CEI EN : 2009) Classe 1: Laser che sono sicuri nelle condizioni di funzionamento ragionevolmente prevedibili, compreso l’impiego di strumenti ottici per visione diretta del fascio. Classe 1M: laser che emettono radiazione nell’intervallo di lunghezze d’onda tra 302,5 e 400 nm, che sono sicuri nelle condizioni di funzionamento ragionevolmente prevedibili, ma che possono essere pericolosi se l’utilizzatore impiega ottiche all’ interno del fascio.

18 Classe 2: Laser che emettono radiazione visibile nell’intervallo di lunghezze d’onda tra 400 nm e 700nm, in cui la protezione dell’occhio è normalmente assicurata dalla reazione di difesa compreso il riflesso palpebrale. Questa reazione può essere prevista per fornire una protezione adeguata nelle condizioni di funzionamento ragionevolmente prevedibili, compreso l’impiego di strumenti ottici per visione diretta del fascio. Classe 2M: laser che emettono radiazione visibile nell’ intervallo di lunghezze d’onda compreso tra 400 e 700 nm, in cui la protezione dell’ occhio è normalmente assicurata dalle reazioni di difesa compreso il riflesso palpebrale. Tuttavia l’osservazione della radiazione può risultare pericolosa se, all’ interno del fascio, l’utilizzatore impiega ottiche. Classificazione dei laser: definizioni (Norma CEI EN : 2009)

19 Classificazione dei laser: definizioni (Norma CEI EN : 2009) Classe 3R: Laser che emettono nell’intervallo di lunghezze d’onda compreso tra nm e 106 nm, in cui la visione diretta del fascio è potenzialmente pericolosa, ma il rischio è inferiore ai quello dei laser di classe 3B e si applicano prescrizioni costruttive e misure di controllo per l’utilizzatore minori rispetto ai laser della classe 3B. Classe 3B: Laser che sono normalmente pericolosi in caso di visione diretta del fascio ( cioè all’interno del DNRO distanza nominale di rischio oculare). Le riflessioni diffuse sono normalmente sicure.

20 Classe 4: Laser che sono anche in grado di produrre riflessioni diffuse pericolose. Possono causare lesioni alla pelle e potrebbero anche costituire un pericolo d’incendio. Il loro uso richiede un’estrema cautela. RESPONSABILITÀ DI CLASSIFICAZIONE E’ responsabilità del costruttore, o del suo agente, fornire la corretta classificazione di un apparecchio laser. Se modifiche, richieste da un utilizzatore, di un apparecchio laser precedentemente classificato influenzano un qualunque aspetto della prestazione, o delle funzioni previste dall’apparecchio, la persona o l’organismo che effettua una tale modifica ha la responsabilità di provvedere alla riclassificazione ed alla rietichettatura dell’apparecchio. Classificazione dei laser: definizioni (Norma CEI EN : 2009)

21 DNRO (Norma CEI EN – 1) La distanza nominale di rischio oculare (DNRO) è definita tramite la EMP per la cornea, come la distanza da una sorgente laser per la quale l’ irradianza è pari al valore dell’ EMP. Viene così definita una zona nominale di rischio oculare (ZNRO) ad una distanza minore della DNRO, quest’ ultima espressa come : DNRO = [(4*P/ π * EMP) ^½ - a] / Φ [m] dove: P = potenza del laser [ W ]; EMP = esposizione massima permessa [J / m² ]; a = diametro del fascio alla sorgente [mm]; Φ = divergenza angolare del fascio [mrad];

22 PERICOLI CONNESSI CON L’USO DEI LASER Ai laser o sistemi laser collocati nelle classi 3R, 3B o 4, visto il loro potenziale pericolo, devono essere applicate precauzioni particolari; deve essere scoraggiato, pertanto, l'uso di macchine potenti laddove sia possibile servirsi di sistemi di classe inferiore.

23 EFFETTI BIOLOGICI DELLA RADIAZIONE LASER L’occhio, per la sua configurazione anatomofunzionale e per il suo comportamento ottico, è l’organo più vulnerabile nei confronti della luce laser e rappresenta pertanto l’organo “critico” per eccellenza. A seconda della radiazione ottica (ultravioletto nm, visibile nm, infrarosso 760-1mm) e dell’intensità di dose si possono avere diversi tipi di danno a carico di questo organo quali: danni retinici di natura fotochimica, alterazioni retiniche caratterizzate da piccoli addensamenti di pigmento, discromie, effetti catarattogeni di origine fotochimica e termica, fotocheratocongiuntivite, ustioni corneali. Di minore importanza è l’eventuale danno a carico della cute e i più comuni sono: eritemi, ustioni cutanee, superficiali e profonde, la cui gravità sarà in rapporto, oltre che all’energia calorica incidente, al grado di pigmentazione, all’efficienza dei fenomeni locali di termoregolazione, alla capacità di penetrazione nei vari strati delle radiazioni incidenti. Laser di potenza notevolmente elevata possono danneggiare seriamente anche gli organi interni.

24 SOLE: Intensità massima luce solare a terra = 1 kW/m2 or 1 mW/mm2 Assumendo un diametro pupillare di 2 mm l’area è circa 3 mm2 Quindi la potenza raccolta dall’occhio è = 3 mW Il sole forma un’immagine ≈ 100 μm di raggio sulla retina (area = 0.03 mm2) L’intensità sulla retina (Potenza/Area) = 3 mW/0.03 mm2 = 100 mW/mm2. Tipico laser He Ne da 1 mW (o laser pointer): Potenza (P) = 1 mW, raggio del fascio = 1 mm Forma un’immagine con raggio di 10 μm (area dello spot = mm2) L’ intensità dell’HeNe sulla retina è 1 mW/( mm2) = 3100 mW/mm2 31 volte l’intensità del sole!! Confronto tra il sole e un laser

25 I danni possono colpire varie parti dell’apparato oculare in relazione alla lunghezza d’onda della radiazione laser e l’entità può variare in relazione alla quantità di energia assorbita dai tessuti. Per esempio: - le radiazioni nel campo del visibile e vicino infrarosso vengono assorbite e possono causare danni alla retina; - le radiazioni nel campo del vicino ultravioletto e medio infrarosso possono causare danni al cristallino; - le radiazioni nel lontano infrarosso e nel medio ultravioletto possono causare danni alla cornea; - lesioni corneali e retiniche possono derivare dal calore risultante dall’assorbimento energetico o da reazioni fotochimiche; - alcuni campi di transizione tra lunghezze d’onda possono risultare pericolosi per cornea e retina. Benché meno frequenti i danni per la cute sono gli stessi dell’apparato oculare e in certe situazioni, in cui vengono utilizzati adeguati protettori oculari, l’esposizione cutanea rimane il rischio più elevato.

26 Meccanismi di danno Effetto Fototermico: parte della radiazione incidente è assorbita dei tessuti. La temperatura aumenta ad un livello tale da provocare un danno. Bruciature della retina da laser Effetto Fotochimico: impulsi lunghi che non provocano un aumento di temperatura. Dipende dall’energia totale piuttosto che dalla potenza (come l’effetto fototermico) CALORE

27 Meccanismi di danno Effetto Fotoacustico (o da onda d’urto): Impulsi laser brevi e di alta energia. Una dose significativa di energia è assorbita in tempi brevi rispetto alla diffusione termica. Ablazione e rapida espansione del materiale, esplosione e onda d’urto, danno esteso alla retina. Effetti proporzionali all’energia dell’impulso. SHOCK

28 λmax = 555 nm (verde) Attenzione ai laser ai limiti della curva che sembrano poco intensi!! Curva di visibilità dell’occhio umano

29 Vista prima del dannoVista dopo del danno

30 RISCHI COLLATERALI NEL FUNZIONAMENTO DEI LASER contaminazione ambientale a) materiale bersaglio vaporizzato e prodotti provenienti da operazioni di taglio, perforatura e saldatura b) gas provenienti da sistemi laser flussati a gas o da sottoprodotti di reazioni laser (bromo, cloro, acido cianidrico, etc.) c) gas o vapori da criogenici (azoto, idrogeno ed elio allo stato liquido) d) coloranti (p. es. cianina) e relativi solventi (dimetilsulfossido ) e) policlorodifenili (condensatori e trasformatori)

31 RISCHI COLLATERALI NEL FUNZIONAMENTO DEI LASER radiazioni ottiche collaterali (non da luce laser) a) radiazioni UV provenienti da lampade flash e da tubi di scarica dei laser in continua (ottiche al quarzo) b) radiazioni nel visibile e nell’IR emesse da tubi del flash, da sorgenti di pompaggio ottico e da reirradiazione emessa dai bersaglielettricità a) maggior parte dei laser ad alto voltaggio (>1KV) b) banchi di condensatori per laser pulsati radiazioni ionizzanti a) emissione di raggi X da tubi elettronici con voltaggi all’anodo maggiori di 5 KV

32 RISCHI COLLATERALI NEL FUNZIONAMENTO DEI LASER refrigeranti criogenici a) ustioni da freddo b) esplosione (gas a pressione) c) incendio d) asfissia (condensazione dell’ossigeno atmosferico) e) intossicazione (CO 2, f)esplosioni a) banco dei condensatori o sistema di pompaggio ottico (laser di alta potenza) b) reazioni esplosive di reagenti nei laser chimici o di altri gas usati nel laboratorioincendio a) fasci laser di energia elevata b) apparati elettricirumore a) condensatori di laser pulsati di potenza molto elevata b) interazioni con il bersaglio

33 PRINCIPALI APPLICAZIONI DEI LASER Lavorazioni di materiali Foratura, taglio, saldatura, trattamenti termici, etc. Misure industriali, civili ed ambientali Settore industriale: interferometri laser per metrologia, misuratori di diametri di fili, granulometri, rugosimetri sistemi di rilievo di campi di deformazione. Settore civile: sistemi laser di allineamento livelle laser, telemetri topografici e geodimettri. Settore ambientale: Lidar e rilevatori di inquinamento. Settore della presentazione: laser per la visualizzazione di ologrammi, pointer laser per conferenze, sistemi laser per la didattica. Settore giochi di luce: laser per effetti speciali in discoteche, mostre spettacoli all’aperto e simili. Settore beni durevoli: lettori al laser di codici a barre, lettori di compact disk, stampanti laser e simili.

34 PRINCIPALI APPLICAZIONI DEI LASER Telecomunicazioni e fibre ottiche Sorgenti laser a semiconduttore per applicazioni, tramite fibra ottica, nella trasmissione ed elaborazione ottica di dati. Applicazioni mediche Applicazioni dei laser in Oftalmologia Applicazioni cliniche dei laser in Chirurgia Generale Applicazioni cliniche dei laser in Chirurgia con microscopio operatorio Applicazioni cliniche dei laser in Chirurgia Endoscopica Odontoiatria Applicazioni nei laboratori di ricerca Ottica non lineare Spettroscopia lineare e non lineare Interazione radiazione materia

35 Normativa di riferimento Le principali norme di riferimento sono: CEI-EN e 1381 G del 1990 (Norme operative sulla sicurezza dei sistemi laser); CEI 76 fascicolo 3849R e 3850R del 1998 (Guida per l’utilizzatore di apparati LASER e apparati LASER per laboratori di ricerca); CEI EN 60825/1 ed 4°, fascicolo CEI 6822 del 02/2003 ( Parte prima: classificazione delle apparecchiature, prescrizione e guida per l’utilizzatore) CEI EN Fascicolo 6828 ( Barriere per LASER) CEI 1384 G – CT-76 del CEI (TSL – tecnico sicurezza laser) CEI 76-6 fascicolo 5928 (ASL – addetto sicurezza laser) Norma UNI EN 207 e 208:2004 ( protettori dell’occhio per LASER e protettori dell’occhio per regolazione LASER)

36 La direttiva 2006/25/CE Gli artt del Trattato che istituisce la Comunità europea impongono l’adozione di direttive sociali che hanno come obiettivo, in particolare, il miglioramento delle condizioni di vita e di lavoro e la protezione della sicurezza e della salute dei lavoratori. La direttiva 2006/25/CE del Parlamento europeo e del Consiglio, del 5 aprile 2006, sulle prescrizioni minime di sicurezza e salute relative all’esposizione dei lavoratori ai rischi derivanti dagli agenti fisici (radiazioni ottiche artificiali), in Italia, è stata recepita nei capi I e V del titolo VIII del d.lgs. 81/08.

37 Il d.lgs. 81/08 e s.m.i. – Titolo VIII, Capo I (tutti gli agenti fisici). Il Capo I (artt. 180 – 186) è in vigore Art. 181, c. 2: il Ddl, tramite il SPP, valuta i rischi associati ai sistemi laser almeno ogni 4 anni e in caso di significativi mutamenti (nuove sorgenti, mutate condizioni operative, risultati della sorveglianza sanitaria, ecc.). La valutazione deve essere effettuata da personale con “specifiche conoscenze in materia”. Sanzione a carico del Ddl: arresto da 3 a 6 mesi o ammenda da 2500 € a 6400 €. Art. 182, c. 2: i lavoratori non devono mai essere esposti a valori superiori ai limiti di esposizione; in caso di superamento, il DdL deve adottare misure immediate per riportare l’esposizione al di sotto dei limiti stessi ed evitare un nuovo superamento. Sanzione a carico di Ddl e Dir.: arresto da 3 a 6 mesi o ammenda da 2000 € a 4000 €.

38 Il d.lgs. 81/08 e s.m.i. – Titolo VIII, Capo I (tutti gli agenti fisici). Art. 184: formazione, informazione e addestramento dei lavoratori soprattutto in relazione ai risultati della valutazione dei rischi. Sanzione a carico di Ddl e Dir.: arresto da 2 a 4 mesi o ammenda da 750 € a 4000 €. Art. 185: la sorveglianza sanitaria viene svolta secondo i principi generali del presente decreto ed è effettuata dal medico competente nelle modalità e nei casi previsti ai rispettivi capi e sulla base della valutazione dei rischi. In caso di alterazione apprezzabile dello stato di salute dei lavoratori esposti, il medico competente informa il DdL che sottopone a revisione la valutazione dei rischi e le misure di prevenzione e protezione. Sanzione a carico di Ddl e Dir.: arresto da 3 a 6 mesi o ammenda da 2000 € a 4000 €. Sanzione a carico del medico competente: arresto fino a 3 mesi o ammenda da 400 € a 1600 €.

39 Il d.lgs. 81/08 e s.m.i. – Titolo VIII, Capo V (radiazioni ottiche artificiali). Il Capo V (artt. 213 – 218) entrato in vigore il 26 aprile 2010 Art. 214: definizione dei valori limite di esposizione: il rispetto di questi limiti garantisce che i lavoratori esposti a sorgenti artificiali di radiazioni ottiche siano protetti contro tutti gli effetti nocivi sugli occhi e sulla cute conosciuti. Art. 215: allegato XXXVII parte II: tabelle dei valori limite di esposizione per le radiazioni laser. Art. 216, c. 1: il Ddl valuta e, quando necessario, misura e/o calcola i livelli delle radiazioni ottiche a cui possono essere esposti i lavoratori. “La metodologia seguita nella valutazione, nella misurazione e/o nel calcolo rispetta le norme della Commissione Elettrotecnica Internazionale (IEC), per quanto riguarda le radiazioni laser”.

40 Il d.lgs. 81/08 e s.m.i. – Titolo VIII, Capo V (radiazioni ottiche artificiali). Art. 216, c. 2: il Ddl deve prestare particolare attenzione: – al livello, la gamma delle lunghezze d’onda e la durata di esposizione; – ai valori limite di esposizione di cui all’art. 215; – a qualsiasi effetto sulla salute e sulla sicurezza dei lavoratori appartenenti a gruppi particolarmente sensibili; – a qualsiasi effetto indiretto come l’accecamento temporaneo, le esplosioni o il fuoco; – all’esistenza di attrezzature di lavoro alternative progettate per ridurre i livelli di esposizione; – alla disponibilità di azioni di risanamento volte a minimizzare i livelli di esposizione; – per quanto possibile, a informazioni adeguate raccolte dalla sorveglianza sanitaria; – alle sorgenti multiple di esposizione; – alla classificazione dei laser, particolarmente di classe 3B o 4 (IEC), e classificazioni analoghe; – alle informazioni fornite dai fabbricanti delle sorgenti. Il Ddl precisa le misure adottate per eliminare o ridurre i rischi nel DVR. Sanzione, art. 216, a carico di Ddl e Dir.: da tre a sei mesi o ammenda da 2500 € a 6400 €.

41 Il d.lgs. 81/08 e s.m.i. – Titolo VIII, Capo V (radiazioni ottiche artificiali). Art. 217, c. 1: nel caso di possibile superamento dei valori limite di esposizione, il Ddl definisce e attua un programma di azione comprendente misure tecniche e/o organizzative destinato a evitare un nuovo superamento. In particolare tiene conto: – di altri modi di lavoro che comportano una minore esposizione alle radiazioni ottiche; – della scelta di attrezzature che emettano meno radiazioni ottiche, tenuto conto il lavoro da svolgere; – delle misure tecniche per ridurre l’emissione delle radiazioni ottiche, incluso, quando necessario, l’uso dei dispositivi di sicurezza, schermature o analoghi meccanismi di protezione della salute; – degli opportuni programmi di manutenzione delle attrezzature di lavoro, dei luoghi e delle postazioni di lavoro; – della progettazione e della struttura dei luoghi e delle postazioni di lavoro; – della limitazione, della durata e del livello di esposizione; – della disponibilità di adeguati dispositivi di protezione individuale; – delle istruzioni dei fabbricanti delle attrezzature. Sanzione a carico di Ddl e Dir.: arresto da tre a sei mesi o ammenda da 2000 € a 4000 €.

42 Il d.lgs. 81/08 e s.m.i. – Titolo VIII, Capo V (radiazioni ottiche artificiali). Art. 217, c. 2: in base alla valutazione dei rischi i luoghi di lavoro in cui i lavoratori potrebbero essere esposti a livelli di radiazioni ottiche che superano i valori limite di esposizione devono essere indicati con un’apposita segnaletica; dette aree sono inoltre identificate e l’accesso alle stesse è limitato. Sanzione a carico di Ddl e Dir.: arresto da 2 a 4 mesi o ammenda da 750 € a 4000 €. Art. 217, c. 3: il Ddl adatta le misure dell’art. 217 alle esigenze dei lavoratori appartenenti a gruppi particolarmente sensibili. Sanzione a carico di Ddl e Dir.: arresto da 2 a 4 mesi o ammenda da 750 € a 4000 €. Art. 218: la sorveglianza sanitaria deve essere effettuata periodicamente, di norma, una volta all’anno o con periodicità inferiore decisa dal medico competente con particolare riguardo ai lavoratori particolarmente sensibili, tenuto conto della valutazione dei rischi. La sorveglianza sanitaria è effettuata con l’obiettivo di prevenire e scoprire tempestivamente effetti negativi per la salute.

43 Il Tecnico Sicurezza Laser (Italia) Le affermazioni che la valutazione dei rischi associata all’utilizzo degli agenti fisici deve essere effettuata da personale in possesso “di specifiche conoscenze in materia” e che la metodologia seguita nella valutazione delle radiazioni laser, nella misurazione e/o nel calcolo dei livelli di esposizione deve rispettare le norme della Commissione Elettrotecnica Internazionale (IEC), dunque in Italia del Comitato Elettrotecnico Italiano, nonché, ma non per ultimo, la complessità della materia “sicurezza laser” impongono, di fatto, la nomina o la consulenza di un esperto.

44 Esperti per la valutazione Gli Esperti per la valutazione delle Radiazioni Ottiche incoerenti (E.R.O) e coerenti (Addetto alla Sicurezza Laser-ASL in campo sanitario e Tecnico alla Sicurezza Laser-TSL in campo industriale, di ricerca e nei settori civili e ambientali) sono figure professionali idonee a effettuare attività di sorveglianza fisica e/o valutazione rischi diretti e indiretti relativi all’impiego delle sorgenti di radiazione ottica, che include la valutazione intesa come stima, misura o calcolo dei livelli di esposizione per i lavoratori (paragrafo norma CEI 76-6; D.Lgs 81/2008 artt. 32 e 181). L’ERO, in particolare, possiede le competenze anche nel caso di sorgenti di radiazioni ottiche naturali. La normativa italiana prevede quindi due addetti alla sicurezza: l‘ASL (CEI 76-6 fascicolo 5928) per le applicazioni mediche e il TSL (CEI 1348 G-CT-76 guida E) per le rimanenti applicazioni (nell’industria,nei laboratori, ecc.).

45 Compiti e responsabilità del TSL (Italia) Supportare e consigliare il datore di lavoro per quanto riguarda l’uso sicuro delle apparecchiature laser e le misure di prevenzione e protezione necessarie. Cooperare direttamente con gli utilizzatori delle apparecchiature laser. Valutare i rischi nella zona di installazione delle sorgenti laser e determinare la zona nominale di rischio oculare. Individuare i corretti dispositivi di protezione individuale.

46 Compiti e responsabilità del TSL (Italia) Partecipare alla formazione, informazione ed addestramento del personale che lavora con le sorgenti laser, in particolare in relazione ai rischi di esposizione alle radiazioni ed alle necessarie misure di sicurezza. Verificare la necessità e la predisposizione di procedure operative e/o di sicurezza comprensibili da tutti gli operatori laser. Verificare che la manutenzione e l’impiego delle apparecchiature laser siano effettuate da persone addestrate e qualificate a tal fine. Verificare che le misure di prevenzione, di protezione attiva e passiva siano efficaci.

47 Compiti e responsabilità del TSL (Italia) Partecipare al controllo, ed eventualmente, all’accettazione delle apparecchiature laser, in base all’attuale normativa vigente ed ai regolamenti in vigore nell’organizzazione. Verificare il corretto funzionamento delle apparecchiature laser ai fini della sicurezza e segnalare a chi di competenza le condizioni di pre-guasto o guasto delle apparecchiature. Collaborare con il Servizio di Prevenzione e Protezione e col Medico Competente, anche in relazione alle necessarie analisi di incidente e di infortunio che riguardano la sorgente di cui è stato nominato TSL ed alla messa in atto degli interventi migliorativi per evitare che l’incidente o l’infortunio possa verificarsi nuovamente.

48 Nel caso dei laboratori di ricerca che impiegano sorgenti e/o sistemi laser per cui è necessaria la nomina / consulenza di un TSL (Guida CEI 76 fasc.3850 R): il Direttore o Responsabile di laboratorio rimane responsabile dell’acquisizione e della messa in atto delle protezioni necessarie; gli operatori qualificati ( cosi come definito dal D.M. 368/98), direttamente coinvolti, rimangono responsabili dell’utilizzo del sistema laser in osservanza alle misure di sicurezza relative. Compiti e responsabilità del TSL (Italia)

49 Quando è prevista la consulenza del TSL La consulenza del TSL è consigliata nei seguenti casi: 1, 2, 3A, vecchia classificazione, solo per applicazioni che comportano l’osservazione diretta del fascio laser o l’uso di componenti ottici in grado di alterare le caratteristiche di potenziale pericolosità del fascio laser originario; 1, 1M, 2, 2M, nuova classificazione, solo per applicazioni che comportano l’osservazione diretta del fascio laser o l’uso di componenti ottici in grado di alterare le caratteristiche di potenziale pericolosità del fascio laser originario; 3R, nuova classificazione; 3B e 4, vecchia e nuova classificazione.

50 Requisiti del TSL La C.I.I.P. (Consulta Interassociativa Italiana per la Prevenzione) in merito ai requisiti educativo-formativi e di esperienza ha formulato la seguente proposta: diploma di laurea almeno di 1° livello in alcune facoltà scientifiche e tecniche; corso di formazione teorico-pratico di almeno 40 h e di adeguate caratteristiche con superamento dell’esame finale; dimostrazione di aver svolto attività adeguatamente documentabile nel settore della sorveglianza fisica dei laser per almeno un anno; aggiornamento professionale consistente nella partecipazione a corsi di almeno 10 h ogni 5 anni organizzate da strutture di riconosciuta esperienza nel settore dei laser.

51 Cenni al processo di valutazione dei rischi nei laboratori Per il processo di valutazione dei rischi possono essere individuate le seguenti fasi: 1) descrizione, comprensione e finalità del sistema laser da valutare; 2) individuazione della DNRO (Distanza Nominale Rischio Oculare) e dei valori dei parametri fisici dei fasci laser; 3) individuazione del personale potenzialmente esposto; 4) Verifica dei requisiti prescritti dal costruttore; 5) misure di prevenzione e protezione per l’utilizzatore; 6) valutazione dei rischi al momento del sopralluogo; 7) prescrizioni di sicurezza ed interventi migliorativi da adottare; 8) valutazione del rischio residuo ad interventi migliorativi adottati.

52 Norme di sicurezza relative al dispositivo laser (Norma UNI EN ISO – 1 – 2:2009) Connettore di blocco a distanza Il connettore di blocco a distanza dei laser di classe 3B e 4 deve essere collegato ad un blocco di scollegamento principale di emergenza, o a dispositivi di blocco dei locali o delle porte o degli infissi. In alternativa l’accesso ai locali deve essere regolamentato indicando: Elenco del personale autorizzato Segnalazione di divieto di accesso ( luce rossa) Cartelli di divieto di ingresso espliciti Comando a chiave I sistemi appartenenti alle classi 3B e 4, quando non utilizzati, devono essere protetti da un uso non autorizzato rimuovendo la chiave del comando. In alternativa i locali devono essere chiusi a chiave e la chiave accessibile solo a personale autorizzato.

53 Dispositivo di arresto del fascio o attenuatore L’esposizione involontaria di un osservatore alla radiazione di un apparecchio laser di classe 3B o di classe 4 deve essere prevenuta impiegando un dispositivo di arresto o un attenuatore del fascio. Segnali di avvertimento Sugli accessi alle aree e sugli involucri di protezione che contengono apparecchi laser di classe 3B o di classe 4 devono essere affissi segnali di avvertimento.

54 Traiettorie del fascio Le traiettorie esposte del fascio devono passare al di sopra o al disotto del livello degli occhi. Le traiettorie del fascio non devono incrociare il passaggio delle persone o altre vie di accesso e devono, quando possibile, essere al chiuso. Il fascio emesso da ogni apparecchio alla fine del suo percorso utile deve essere terminato con un materiale diffondente e con adeguate proprietà riflettenti e termiche, o con materiali assorbenti. Riflessioni speculari Si deve prestare particolare attenzione ad impedire le riflessioni speculari accidentali di radiazioni dagli apparecchi laser di classe 3R, 3B e 4. Nel dettaglio è bene prestare particolare attenzione: Controllo delle superfici dell’area di lavoro Controllo su oggetti che intercettano il cammino del fascio Evitare l’utilizzo di orologi, bracciali, anelli, montature di occhiali ecc…

55 Protezione degli occhi Nelle aree di pericolo in cui sono impiegati apparecchi laser di classe 3R che emettano energia con una lunghezza d’onda esterna all’intervallo da 400 a 700 nm, di classe 3B o di classe 4 si deve impiegare una adeguata protezione oculare prevista per lunghezze d’onda specifiche. Nella scelta del protettore oculare si deve tenere in considerazione: – la o le lunghezze d’onda di funzionamento – l’esposizione energetica o l’irradiamento – l’esposizione massima permessa (EMP) – la densità ottica delle protezioni oculari alla lunghezza d’onda emessa – i requisiti di trasmissione della luce visibile – l’esposizione energetica o l’irradiamento a cui avviene il danno delle protezioni oculari

56 Protezione degli occhi (II) l’esposizione energetica o l’irradiamento a cui avviene il danno delle protezioni oculari la necessità di impiegare occhiali da vista il comfort e la ventilazione il degrado o le alterazioni del mezzo assorbente, anche se temporanee o transitorie la resistenza dei materiali ( resistenza agli urti) le prescrizioni per la visione periferica gli eventuali regolamenti nazionali relativi ( Norme UNI EN 207:2004 e UNI EN 208:2004)

57 Indumenti protettivi I laser di classe 4, in modo particolare, rappresentano un potenziale pericolo di incendio e gli indumenti protettivi indossati dovrebbero essere in un adeguato materiali ignifugo e termoresisitente. Addestramento Il funzionamento di apparecchi laser può rappresentare un pericolo non solo per l’utilizzatore ma anche per altre persone poste a distanza considerevole. A causa di tale potenziale pericolo, al controllo di questi sistemi deve essere posto solo personale che abbia ricevuto un adeguato livello di addestramento.

58 L’addestramento deve includere, ma non essere limitato, a: 1. familiarizzazione con le procedure di funzionamento del sistema 2. corretto utilizzo delle procedure di controllo del pericolo, dei segnali di avvertimento, ecc… 3. la necessità della protezione personale 4. le procedure di rapporto in caso di incidente 5. gli effetti biologici del laser sugli occhi e sulla pelle

59 D.P.I Si intende per Dispositivi di Protezione Individuale, definizione spesso surrogata dall'acronimo DPI, qualsiasi attrezzatura destinata ad essere indossata e tenuta dal lavoratore allo scopo di proteggerlo contro uno o più rischi suscettibili di minacciarne la sicurezza o la salute durante il lavoro, nonché ogni complemento o accessorio destinato a tale scopo (art. 74, comma 1 del D.Lgs. 9 aprile 2008, n.81) La legge di riferimento è dunque il D.Lgs. 81/2008 che ne prevede l'utilizzo solo quando siano già state adottate misure tecniche preventive e/o organizzative di protezione collettiva. In altri termini, il DPI va utilizzato solo quando, a seguito della valutazione del rischio, permane un rischio residuo non accettabile, nei confronti del quale sono necessarie ulteriori misure di protezione. I DPI utilizzati nell’ ambito delle apparecchiature laser vengono definiti DPI di II categoria.

60 ETICHETTATURA DEGLI OCCHIALI DI PROTEZIONE (NORMA EN 207) D per laser continui I per laser impulsati (μs) R per laser ad impulsi «giganti» in regime di «Q switch» (ns) M per laser ad impulsi brevi in regime di «mode locking» (ps, fs) La lunghezza d’onda (o le lunghezze d’onda) o il dominio spettrale per cui gli occhiali assicurano protezione Il valore della densità ottica (da 1 a 10) a quella lunghezza d’onda L’identificazione del produttore Il marchio di certificazione Riferimento norma EN 207 o EN 208 per occhiali di allineamento)

61 Strumenti di misurazione Il Power Meter è lo strumento atto ad effettuare misurazioni e verifiche di potenza in modalità di emissione: 1) Continua [ Watt ] 2) Pulsata [Joule ] dell’ apparecchiatura laser in questione. E’ dotato di sensori di estrema sensibilità e di vario tipo a seconda della potenza e della lunghezza d’onda del laser da analizzare. Il dispositivo è dotato di un display su cui è possibile la visualizzazione, in pochi secondi, dei dati inerenti al fascio laser. I metodi di prova per la determinazione di potenza ed energia del fascio laser ad onda continua e ad impulsi sono citati nella norma UNI EN ISO 11554:2008.

62 LA SICUREZZA NEI LABORATORI LASER 1)Statistiche e Analisi delle principali cause di incidenti nei laboratori di ricerca laser (RLI data base:categorie con incidenti più frequenti)

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70 Per concludere Lavorando sempre con uno strumento si prende “confidenza” e si tende a sottovalutare i rischi; In università ed enti di ricerca i rischi sono aumentati dalla presenza di studenti e personale che cambia in continuazione; Non serve “terrorizzarsi” ma conoscere i rischi e prevenirli; Sicuramente la prevenzione maggiore si ha attraverso La FORMAZIONE.


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