LASERS Guide pratique à l'intention des universités

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1 LASERS Guide pratique à l'intention des universités Numéro 3 Aon Parizeau Inc. Dans ce bulletin : Introduction La classification des lasers Le contrôle de l'environnement La sécurité intégrée Les mesures administratives Les dangers Les règles de sécurité

2 INTRODUCTION Le mot laser est un acronyme qui provient de LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION. Le laser est un appareil qui émet une lumière monochrome, cohérente et parallèle, très intense. Le mouvement de va-et-vient de la lumière, réfléchie par des miroirs, force tous les atomes ou molécules à émettre des radiations en phase jumelée à l'onde. Ce phénomène produit une source de lumière extrêmement puissante qui diffère considérablement de la source ordinaire de lumière, notamment à quatre points de vue: 1. L'intensité. Le faisceau est intensément focalisé et cette intensité augmente pendant le processus de rayonnement forcé, parce que lorsqu'un atome stimulé libère un photon, l'énergie, la fréquence et la direction de ce photon sont exactement les mêmes que celles des photons déclencheurs. Puisque les rayons laser sont très étroits, ils possèdent un flux énergétique très puissant par unité de surface. 2. La divergence minimale: Les miroirs aux extrémités de la cavité optique permettent de contrôler la directivité des réflexions à l'intérieur de la cavité. Ces réflexions permettent au faisceau de demeurer en phase, tout en devenant parallèle et grandement amplifié. 3. La cohérence: Les sources de lumière traditionnelles sont toujours incohérentes en raison des émissions aléatoires de photons par les atomes de ladite source. Dans les systèmes au laser, la chaîne de réactions des émissions stimulées crée les photons qui dès lors sont en phase, ont la même fréquence et la même direction et, partant, la lumière laser devient presque parfaitement cohérente et le rayon atteint un flux énergétique très élevé. 4. La monochromie: Les sources de lumière traditionnelles produisent un rayonnement fait de plusieurs couleurs (même si certaines peuvent être invisibles) correspondant a`diverses longueurs d'onde. Dans les lasers, la distance entre les deux miroirs peut être ajustée de façon à ne produire qu'une seule longueur d'onde. L'évaluation globale du danger que pose l'utilisation du laser, et par conséquent du choix des mesures de contrôle, dépend de trois facteurs: 1. La possibilité du laser de causer des blessures 2. L'environnement dans lequel le laser est utilisé. 3. Le personnel qui fait fonctionner le laser ou qui peut y être exposé LA CLASSIFICATION DES LASERS Le premier de ce facteur détermine quatre classes de lasers. Classe 1: laser considéré comme sécuritaire selon l'état actuel des connaissances médicales. Cette classe comprend tous les lasers qui ne peuvent émettre de rayonnement optique dommageable pour l'œil, peu importe les conditions. Il peut arriver qu'un laser plus dangereux fasse partie de la classe 1 : l'appareil outrepasse les limites de la classe, mais aucun rayonnement dommageable ne peut s'en échapper. La puissance est limitée à < 0,39 mw. Classe 2: lasers de faible puissance qui émettent un faisceau visible, mais trop éblouissant pour être fixé du regard ; le fait de regarder brièvement un tel faisceau n'est pas dangereux puisque sa puissance maximum ne dépasse pas 1 mw. Si le faisceau frappe l'œil, le clignement d'œil empêche le rayon de le blesser; cependant, une longue exposition directe à un rayon d'un laser de la classe 2 peut causer une blessure à l'œil. Classe 3: laser de puissance moyenne qui peut émettre n'importe quelle longueur d'onde sans toutefois produire de réflexion diffuse (c'est-à-dire réfléchir dans plusieurs directions) ; ce système ne présente pas de risque d'incendie ou de danger pour la peau. Il est certainement risqué de regarder fixement le faisceau d'un laser de classe 3. La classe 3 se subdivise en deux sous-classes. Classe 3a: lasers sans risque si le faisceau est regardé sans protection pour les yeux quelques instants seulement. Regarder le faisceau de façon prolongée risque de causer des blessures aux yeux. La puissance de ces lasers est limitée < 5 mw. Class 3b: le faisceau est visible, ou invisible, mais, le fait de le regarder directement risque de causer des blessures ; cela inclut la réflexion spéculaire (réflexions provenant de miroirs ou d'autres surfaces réfléchissantes) et l'exposition directe au faisceau. Le système de classe 3b ne produira pas de réflexion diffuse à partir de surfaces non réfléchissantes. La puissance de ces lasers varie de 5 mw à 500 mw (0,5 W).

3 Classe 4: laser à haute puissance; la réflexion directe ou spéculaire ainsi que la réflexion diffuse posent un risque. Ces lasers risquent de causer un incendie et sont dangereux pour la peau et leur puissance dépasse 0,5 W. LE CONTRÔLE DE L'ENVIRONNEMENT DU LASER L'environnement du laser peut-il être source de danger? La procédure point par point suivante le déterminera. 1. Déterminer la trajectoire dangereuse du faisceau. 2. Déterminer l'étendue de la réflexion spéculaire dangereuse. 3. Déterminer l'étendue de la réflexion diffuse dangereuse quand le faisceau émergeant est focalisé. 4. Les points 1 à 3 précisent le champ où il y a danger et s'appelle la zone nominale de danger (ZND). 5. Déterminer la probabilité de présence de personnel dans la ZND durant le fonctionnement du laser. 6. Déterminer s'il existe des dangers non liés aux lasers. 7. Déterminer s'il existe des mécanismes de sécurité intégrée et s'il y a, sur place, de l'équipement de protection personnelle en état de service. 8. Déterminer s'il existe des mesures administratives. LA SÉCURITÉ INGÉGRÉE Pour bien cerner l'aspect danger pour le personnel, il faut prendre les mesures de sécurité intégrée suivantes sur tous les lasers de classes 1, 2 et 3a. Une étiquette de mise en garde doit être apposée sur le boîtier de protection et porter le mot «ATTENTION» et les instructions «NE PAS FIXER DIRECTEMENT LE RAYONNEMENT LASER» et «NE PAS REGARDER DANS LE FAISCEAU». Le type de laser et la longueur doivent aussi être spécifiés sur l'étiquette. Un boîtier de protection qui empêchera d'accéder à un flux énergétique de puissance supérieure à celle de la classe du laser. Pour les lasers de la classe 3b et 4, les mesures de sécurité intégrée requises sont les suivantes Une étiquette de mise en garde doit être apposée sur le boîtier de protection et porter le mot «DANGER» et les instructions «NE PAS CIRCULER DANS LE RAYON».. Le type de laser et la longueur doivent aussi être spécifiés sur l'étiquette. Un boîtier de protection qui empêchera d'accéder à un flux énergétique de puissance supérieure à celle de la classe du laser. Un interrupteur de surveillance sur tout élément du boîtier de protection qui peut être enlevé. Cet interrupteur mettra l'alimentation électrique hors fonction ou coupera le faisceau (au moyen d'un obturateur). Tant que l'interrupteur sera activé, aucune réalimentation électrique ne sera possible. Note: cette mesure s'applique également aux lasers de la classe 3a. Un atténuateur de faisceau ou un bloqueur, attaché en permanence au laser, qui permettra de couper toute émission de rayons au-dessus du niveau maximal d'exposition permissible lorsque le laser est en attente. Note: cette mesure s'applique également aux lasers de la classe 3a. Un dispositif de sécurité à distance permettant de couper l'alimentation électrique en cas d'urgence ou au moment d'une intrusion dans le local. Des hublots de contrôle auxquels seront intégrés des dispositifs qui permettent de ramener le flux énergétique au niveau maximal d'exposition permissible. Note: cette mesure s'applique également aux lasers de la classe 2 et 3a. Une enceinte pour englober la totalité de la trajectoire du faisceau dans certaines utilisations des lasers 3b et 4. Des panneaux d'accès pour l'entretien sur lesquels est affichée une étiquette de mise en garde, munis d'un interrupteur de surveillance et que seul le personnel de maintenance sera autorisé à enlever au moyen d'un outil spécial. La zone contrôlée des lasers des classes 3b et 4 doit avoir les caractéristiques suivantes: 1. Être sous la supervision directe d'une personne au fait de la sécurité en matière de lasers. w:\admin\formationclients\ruq\bulletins\série 2003\bulletin 3, lasers.doc Page 3

4 2. Être située de façon à ce qu'une approbation soit nécessaire pour y accéder. LA PORTE DOIT ÊTRE VERROUILLÉE ET UN VOYANT ROUGE ALLUMÉ POUR SIGNALER QUE LE LASER FONCTIONNE. Si le voyant rouge est allumé, frapper à la porte et attendre que l'opérateur déverrouille la porte. IL SERA IMPOSSIBLE D'ENTRER QUAND LE VOYANT ROUGE EST ALLUMÉ. 3. Avoir des affiches de mise en garde. 4. Être équipée d'un dispositif pour absorber les faisceaux dangereux. 5. Ne comporter que des surfaces à réflexion diffuse dans la trajectoire ou près du faisceau. LES MESURES ADMINISTRATIVES 1. Toutes les mesures de sécurité intégrée et les contrôles applicables à l'environnement seront mises en vigueur. 2. Seul le personnel formé sera autorisé à travailler avec des lasers. La formation sur les lasers devra être redonnée tous les trois ans. 3. Seul le personnel autorisé pourra faire fonctionner et entretenir les systèmes au laser. 4. Les procédures écrites de sécurité devront être suivies pour tout ce qui a trait à l'alignement, les réparations et les urgences relatives aux lasers. 5. Les opérateurs de lasers devront se soumettre à un programme médical de surveillance qui couvrira l'historique médical et les examens annuels des yeux, comme l'exige l'annexe E du programme de l'american National Standards Institute sur l'utilisation sécuritaire des lasers. 6. Dès que les conditions de travail avec le laser laissent supposer un quelconque danger pour les yeux, il faudra porter des lunettes de protection. 7. Les visiteurs ne pourront avoir accès à la zone contrôlée sans autorisation et devront porter des lunettes de protection. LES DANGERS LIÉS AU LASER Le rayonnement laser n'est pas comme le rayonnement ionisant des rayons X. À ce jour, toutes les recherches montrent que l'énergie du laser est thermique seulement et qu'elle ne peut causer aucune mutation génétique, source de cancer ou de malformation congénitale. Le risque principal des lasers menace les yeux. L'intensité des rayons laser est telle qu'elle peut provoquer un incendie ou causer des blessures à la peau. Danger pour les yeux: l'œil est l'organe le plus vulnérable au rayonnement laser. Les différents éléments de l'œil absorbent de façon sélective le rayonnement du spectre optique. L'absorption des ondes ultraviolettes courtes (ultraviolet B et C, de 100 à 315 nm) se fait au niveau de la rétine et du cristallin. Une exposition de niveau moyen provoque des effets semblables au flash de soudure ou à l'ophtalmie des neiges ; ces effets, connus aussi sous le nom de kératites, ne sont que temporaires, même s'ils peuvent être sévères. Le rayonnement ultraviolet B et le rayonnement ultraviolet C n'atteignent pas la rétine. L'ultraviolet proche (ultraviolet A, de315 à 400 nm) est absorbé par le cristallin et peut en causer l'opacité. Est plus inquiétant le rayonnement des longueurs d'onde de l'ordre de 400 à 700 nm pour la lumière visible et de 700 à 1400 nm pour l'infrarouge proche parce que la rétine l'absorbe. Par conséquent, les lasers qui fonctionnent dans le visible et dans l'infrarouge proche sont les plus dangereux pour l'oeil. L'intensité du rayon produit de la chaleur instantanée qui peut brûler la sensible rétine et lui causer une blessure permanente. Quelqu'un qui regarderait directement le faisceau de n'importe quel laser ou quelqu'un dont la rétine serait frappée directement par la réflexion spéculaire (miroirs) deviendrait probablement aveugle. Même les rayons laser de faible puissance peuvent blesser l'œil sérieusement. L'absorption de rayonnement laser dans la zone de l'infrarouge proche (700 à nm) risque de provoquer l'opacification du cristallin, appelée cataracte calorique. Cette condition est généralement le résultat de l'exposition chronique au rayonnement infrarouge alors que le cristallin absorbe la chaleur et demeure à des températures au-dessus de la normale pour de longues périodes, causant ainsi la destruction des protéines dans le cristallin. Il faudrait éviter ces expositions prolongées. L'absorption du rayonnement infrarouge lointain (1 400 nm à nm) se fait au niveau de la cornée et du cristallin et produit de la chaleur, ce qui amène une forte douleur et des effets destructeurs. Danger pour la peau: les lasers de faible ou de moyenne puissance ne peuvent blesser la peau. Toutefois, les lasers à puissance élevée (> 3 W/cm 2 ) w:\admin\formationclients\ruq\bulletins\série 2003\bulletin 3, lasers.doc Page 4

5 peuvent produire des lésions cutanées. Les conséquences thermiques dommageables pour la peau à la suite de l'exposition à un rayonnement de l'ordre de 315 à nm peuvent varier de la simple rougeur à la formation d'ampoules et aux brûlures en profondeur. Dans le cas des rayons ultraviolets, des lasers beaucoup moins puissants (>3 mw/cm 2 ) peuvent blesser la peau sous forme de coups de soleil (érythème) si l'exposition se prolonge plusieurs heures. w:\admin\formationclients\ruq\bulletins\série 2003\bulletin 3, lasers.doc Page 5

6 Règles de sécurité 1. Ne pas fixer un faisceau laser ni un objet qui réfléchit le faisceau. 2. Porter des lunettes de protection quand le laser fonctionne. Là où il le faut, porter des lunettes teintées appropriées. 3. Ne jamais placer un objet réfléchissant dans la trajectoire du faisceau ou près de celui-ci. 4. Peindre ou anodiser en noir toute partie d'outil réfléchissante. 5. Ne pas pointer le faisceau en direction de l'oeil ou de toute surface réfléchissante. 6. Placer le laser au-dessus ou au-dessous du niveau des yeux. 7. Absorber le faisceau au moyen de l'équipement approprié. 8. Limiter le niveau de rayonnement qui irradie au travers les portes et fenêtres. 9. Quand le laser fonctionne, la porte doit être verrouillée et le voyant rouge allumé. 10. À la fin de chaque quart de travail ou en quittant la zone contrôlée, mettre le laser hors fonction ou bien en bloquer le rayonnement. 11. Retirer tous les bijoux (anneaux, montres, bagues, etc.) avant d'entreprendre le travail au laser. 12. En cas d'incendie, l'éteindre avec du gaz carbonique ou autre agent propre. 13. La nourriture, les breuvages et le tabac ne sont pas autorisés dans la zone contrôlée. 14. Signaler tout équipement laser défectueux (atténuateur ou bloqueur de faisceau) au responsable. 15. Signaler tout danger pour les yeux et toute blessure immédiatement au responsable. 16. Si, par accident, quelqu'un regarde dans le faisceau, il lui faut cligner des yeux et regarder ailleurs immédiatement (réflexe d'aversion de l'œil). Signaler l'incident au responsable. 17. Le personnel d'entretien ne DOIT PAS désactiver les interrupteurs de surveillance. 18. Ne PAS ouvrir les têtes de lasers. 19. MISE EN GARDE: Si la lampe est cassée (revêtement d'oxyde de béryllium), l'empaqueter soigneusement, l'étiqueter et la renvoyer au fabricant. 20. NOTE: En cas de contact du revêtement avec la peau, laver immédiatement à l'eau et au savon. 21. Seules les personnes formées sont autorisées à travailler avec des lasers. 22. Les lasers des classes 1, 2 et 3a portent des étiquettes de mise en garde jaunes illustrant que le clignement d'oeil protège contre les blessures aux yeux. 23. Les lasers de classes 3b et 4 portent des étiquettes rouges avec la mention DANGER illustrant le danger de regarder dans un faisceau Références Aon Risk Control Services, Toronto, Robin Daddar, Lasers w:\admin\formationclients\ruq\bulletins\série 2003\bulletin 3, lasers.doc Page 6

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