LE LINEE GUIDA DELL’ICNIRP PER LA LIMITAZIONE DEI LIVELLI DI ESPOSIZIONE A RADIAZIONE OTTICA TITOLO DI SELINUNTE 2001

RADIAZIONE ELETTROMAGNETICA E SUOI IMPIEGHI

SVILUPPO STORICO 1973 Inizio interesse nelle NIR da parte dell’IRPA con la costituzione di un gruppo di lavoro 1977 Costituzione dell’IRPA/INIRC 1992 Scioglimento dell’IRPA/INIRC e costituzione dell’ICNIRP Le linee guida pubblicate nei diversi comparti spettrali rappresentano le basi tecnico-scientifiche di leggi e regolamenti adottati a livello nazionale in un numero sempre maggiore di Paesi.

ICNIRP E RADIAZIONE OTTICA (www.icnirp.org) 1/4

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LA RADIAZIONE OTTICA La radiazione ottica comprende tutte le componenti a minore lunghezza d’onda dello spettro della radiazione elettromagnetica non ionizzante, cioé: IR (1 mm-780 nm) VIS (780-400 nm) UV (400-100 nm) Le regioni spettrali della radiazione infrarossa e della radiazione UV sono state ulteriormente suddivise in: IR-A (780-1.4 mm) IR-B (1.4-3 mm) IR-C (3 mm-1 mm) e UV-A (400-315 nm) UV-B (315-280 nm) UV-C (280-100 nm) La suddivisione delle regioni spettrali e la sovrapposizione parziale della banda del visibile con quella della radiazione UV sono il risultato di decisioni prese, per motivi pratici, dalla Commission Internationale de l’Eclairage (CIE).

GRANDEZZE RADIOMETRICHE (1) Grandezze fisiche assolute che non dipendono dalla risposta spettrale del rivelatore (in particolare l’occhio): Energia radiante – Energia che si propaga sotto forma di onda elettromagnetica (J). Potenza radiante (o flusso radiante) – Energia radiante che fluisce nell’unità di tempo (W, J/s). Irradianza (o irradiamento, intensità) – Flusso radiante per unità di superficie (W/m2) Utilizzata per valutare il potenziale di rischio di un fascio di radiazione in regime di funzionamento continuo. Esposizione energetica (o fluenza) – Irradiamento integrato nel tempo (J/m2). Utilizzata sia per effetti integrati nel tempo della esposizione a radiazione continua, che per impulsi di radiazione.

GRANDEZZE RADIOMETRICHE (2) Intensità radiante – Flusso radiante per unità di angolo solido in una determinata direzione (W/sr). L’intensità radiante è utilizzata solo per sorgenti collimate, per esempio i laser. Radianza – Intensità radiante, in una determinata direzione, per unità di superficie di un piano perpendicolare alla direzione stessa (W/sr/m2). Radianza integrata – Radianza integrata nel tempo (J/sr/m2). Radianza e radianza integrata vengono utilizzate per caratterizzare le sorgenti di radiazione visibile o infrarossa (400-1400 nm) in grado di formare sulla retina immagini risolte (sorgenti estese).

GRANDEZZE FOTOMETRICHE Grandezze che caratterizzano la sola radiazione visibile, basate sul concetto di corpo nero e sulle curve relative all’efficienza spettrale dell’occhio: Intensità luminosa – Grandezza fondamentale nel Sistema Internazionale la cui unità di misura, la candela (cd), è l’intensità luminosa di una sorgente che, in una data direzione, emette luce alla lunghezza d’onda di 555 nm con intensità radiante pari a 1/683 W/sr. Luminanza – E’ l’intensità luminosa emessa per unità di superficie (cd/m2). Flusso luminoso – Prodotto dell’intensità luminosa di una sorgente puntiforme isotropa per l’angolo solido di emissione considerato (cd.sr = lumen, lm). Illuminanza (o illuminamento) – Flusso luminoso incidente per unità di superficie irradiata (cd.sr/m2 = lm/m2 = lux, lx). Quantità di luce (convenzionale) – Prodotto del flusso luminoso per il tempo di illuminazione (lm.s = talbot, tb).

LA RADIAZIONE INFRAROSSA E VISIBILE I principali tipi di danno ascrivibili ad intense sorgenti di radiazione infrarossa e visibile sono: Danno retinico di natura termica (380-1480 nm); Danno retinico di natura fotochimica (380-550 nm); Danno al cristallino di carattere termico da esposizione ad IR-A (780-1400 nm) e IR-B (1400-3000 nm) Danno termico alla cornea (1400 nm-1 mm); Ustioni cutanee (380 nm-1 mm); Fotosensibilizzazione cutanea (380-700 nm)

RADIAZIONE INFRAROSSA Nell’intervallo di lunghezze d’onda 380 nm -1.4 mm (IR-A e IR-B), la protezione della cornea e del cristallino (cataratta) si ottiene limitando l’irradianza a: 10 mW/cm2 Durate maggiori di 1000 s 1.8 t-3/4 W/cm2 Durate minori di 1000 s

RADIAZIONE VISIBILE (LUCE) Per la protezione degli occhi, il rischio fotochimico ed il rischio termico sono trattati separatamente, attraverso l’adozione di due funzioni, rispettivamente note come funzione della “luce blu” e del “rischio ustioni”. L’adozione delle linee guida necessita, in questo caso, della conoscenza dei dati spettrali della sorgente, cioè la sua radianza spettrale L o l’irradianza spettrale E. Per sorgenti luminose che sottendono un angolo piano inferiore ad 11 mrad e la cui irradianza pesata per la luce blu Eb superi 1 µW/cm2, la durata massima permessa per l’esposizione è, in secondi, calcolabile tramite la relazione: tmax = 10/Eb (mJ/cm2) Per una sorgente estesa caratterizzata da una radianza pesata per la luce blu, Lb, che superi 100 W/cm2/sr, il tempo di esposizione massimo raccomandato dalle linee guida ICNIRP è: tmax = 100/Lb (J/cm2 /sr)

RADIAZIONE INFRAROSSA E VISIBILE (1) (380 nm - 1.4 mm) Protezione della retina da danni termici In presenza di una intensa componente visibile, la potenza radiante per unità d’angolo solido, Lhaz, deve soddisfare la relazione: Lhaz (in kW/m2/sr)  50/(a t0.25) Dove 1.7 mrad (amin )  a  0.1 rad (amax) e 10 ms  t  10 s a = Rapporto fra dimensione media dell’elemento radiante e sua distanza dall’occhio Per 380 nm  l  1400 nm, deve inoltre valere la relazione: S Ll Rl Dl  Lhaz Ll = radianza spettrale Rl = funzione di efficacia per danno termico

RADIAZIONE INFRAROSSA E VISIBILE (2) (380 nm - 1.4 mm) Protezione della retina da danni termici Se si è in presenza di uno stimolo luminoso trascurabile, per 380 nm  l  1400 nm, deve valere la relazione: S Ll Rl Dl  Lhaz t  10 s mentre, per 780 nm  l  1400 nm, deve essere soddisfatta la relazione: S Ll Rl Dl  6000/a t  10 s nell’intervallo angolare 11 mrad  a  100 mrad

RADIAZIONE INFRAROSSA E VISIBILE (3) (380 nm - 1.4 mm) Per valutare il livello di radianza da ritenersi pericolosa, Lhaz, viene usata la funzione peso spettrale R. Per t<10 ms, la radianza integrata sul tempo non dovrebbe mai superare il valore di Lhaz previsto dall’ICNIRP per la durata di 10 ms. Per t>10 s, la radianza integrata sul tempo non deve superare il valore di Lhaz previsto dall’ICNIRP per la durata di 10 s.

DANNO RETINICO DA LUCE BLU L’esposizione acuta a radiazione UV e VIS nell’intervallo spettrale 300-700 nm provoca un danno retinico di natura fotochimica che prende il nome di danno da luce blu. Per prevenire il danno da luce blu, la radianza efficace Lb ed il tempo d’esposizione t devono soddisfare, con la sommatoria estesa fra 300 e 700 nm, le relazioni: Lb . t = S Ll Bl t Dl  1 MJ/m2/sr t 104 s e Lb  100 W/m2/sr t  104 s

RADIAZIONE ULTRAVIOLETTA I limiti dell’IRPA-INIRC e dell’ICNIRP per le esposizione alla radiazione UV incidente sulla pelle o sull’occhio definiscono i livelli di esposizione non superabili nell’arco di una giornata lavorativa e si applicano all’esposizione alla radiazione UV emessa dal Sole e da tutte le sorgenti artificiali, ad esclusione dei laser. UV-A Esistono poche sorgenti, che emettano solo UV-A, in grado di costituire un rischio di tipo acuto sulla pelle, mentre alcune di queste possono invece essere pericolose per l’occhio. L’esposizione radiante incidente sulla pelle non deve mai superare 30 kJ/m2, indipendentemente dalla durata dell’esposizione. L’esposizione radiante incidente sull’occhio non protetto non deve mai superare 10 kJ/m2, indipendentemente dalla durata dell’esposizione

RADIAZIONE LASER L’ICNIRP ha prodotto linee guida per la limitazione dell’esposizione a radiazione laser per: 180 nm  l  1 mm 1 ns  t  30000 s (8.33 ore) Le linee guida ICNIRP sono state adottate dal Comitato Elettrotecnico Internazionale (IEC) per il suo standard sulla sicurezza laser. I limiti di esposizione (EL) proposti dipendono molto fortemente dalla lunghezza d’onda e dalla durata dell’esposizione. Un fascio laser viene focalizzato (400-1400 nm) sulla retina (immagine di ~10 m) con amplificazioni di irradianza fino ad un fattore 100000. In questo intervallo di lunghezze d’onda, gli EL sono coerentemente molto più piccoli che negli altri intervalli spettrali. Le linee guida ICNIRP definiscono specifiche aperture per i processi di media nella determinazione dell’irradianza. E’ il valore misurato mediando sull’apertura in queste indicata quello a dover essere confrontato con il corrispondente limite di esposizione.

DURATA DELL’ESPOSIZIONE PER LA DETERMINAZIONE DEGLI EL PER L’OCCHIO INFRAROSSO Viene generalmente usata una durata di esposizione di 10 s Viene generalmente usata una durata di esposizione di 0.25 s (battito dell’occhio) Per esposizioni a lungo termine, possono essere usate durate fino a 30000 s L’effetto dell’esposizione si cumula su diverse ore e viene assunta una durata di esposizione di 30000 s La durata dell’esposizione corrisponde a quella del singolo impulso Sono applicati ulteriori criteri relativi all’esposizione media su lunghi periodi ed all’effetto di successive esposizioni a livelli inferiori agli EL VISIBLE ULTRAVIOLETTO IMPULSO SINGOLO IMPULSI MULTIPLI