Chapitre II. Étude de risques spécifiques. Risques optiques

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1 Chapitre II Étude de risques spécifiques Risques optiques

2 L exposition maximale permise (E.M.P.) est le niveau maximal auquel l œil peut être exposé sans subir de dommage immédiat ou à long terme. Cette valeur, mesurée au niveau de la cornée, se détermine en fonction de la longueur d onde, la durée et les conditions d exposition (se référer aux critères définis par les normes NF EN ). Densité de puissance Le tableau ci-dessous situe les éclairements énergétiques sur la rétine lors de la vision d objets lumineux courants : Densité de puissance surfacique reçue par la rétine (Watt/cm 2 ) Laser (I W) , Laser (I mw) Arc de Soleil soudure électrique ou de lampe au carbone 20 kw Projecteur à arc, lampe au xénon Filament de tungstène Fusée pyrotechnique Lampe à incandescence dépolie Bougie Lampe fluorescente Panneau électroluminescent 10' 0, Diamètre apparent de la source Jour à l'extérieur 2 Ecran de télévision 4 Jour à l'intérieur Diamètre de la pupille (mm) Mémento à l usage du personnel des laboratoires Commissariat à l énergie atomique. France µm 100µm 1mm 1cm Dimensions de l image rétinienne PHS2601 RISQUES POUR LA SANTÉ EN GÉNIE PHYSIQUE 2/25 5

3 ATTENTION PHS2601 RISQUES POUR LA SANTÉ EN GÉNIE PHYSIQUE 3/25

4 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 W (CW) Lasers chirurgicale Spectroscopie W (CW) Coupe industrielle 700 TW (pulsé) Expériences de fusion nucléaire 1.3 PW (pulsé) Record en puissance Vous allez utiliser des lasers de 50 et de 500 mw en laboratoire. PHS2601 RISQUES POUR LA SANTÉ EN GÉNIE PHYSIQUE 4/25

5 Statistiques d accident Vous allez utiliser un Nd:YAG. PHS2601 RISQUES POUR LA SANTÉ EN GÉNIE PHYSIQUE 5/25

6 Principales causes des accidents Exposition de l œil lors d une procédure d alignement lors d un mauvais fonctionnement d un appareil Protection oculaire peu ou mal utilisée Utilisation de lunettes inadéquates ou défectueuses Mauvais confinement du faisceau PHS2601 RISQUES POUR LA SANTÉ EN GÉNIE PHYSIQUE 6/25

7 Types d exposition Exposition directe Réflexion diffuse surface concave surface convexe surface plate Jusqu à 90% de l énergie incidente dans le cas d une exposition directe... Réflexion spéculaire PHS2601 RISQUES POUR LA SANTÉ EN GÉNIE PHYSIQUE 7/25

8 Classes de laser Norme ANSI Z Classe Puissance Dangers 1 <0,39 mw Aucun danger. 1 >0,39 mw Système laser entièrement confiné. 2 0,39 à 1 mw 3A 3B 1 à 5 mw 5 à 500 mw 4 Plus de 0,5 W λ de 400 à 700 nm Danger si exposition directe prolongée, mais pas de danger si le réflexe oculaire est adéquat (0,25 sec.) Danger si exposition directe, surtout à travers un collecteur optique Danger si exposition directe et par réflexion spéculaire Danger pour l oeil et pour la peau dans le cas d exposition directe, de réflexion spéculaire et diffuse. Risque d incendie PHS2601 RISQUES POUR LA SANTÉ EN GÉNIE PHYSIQUE 8/25

9 Classe 3B Classe 4 La vision directe du faisceau est dangereuse Risque de lésions cutanées Réflexion diffuse sans danger si la distance entre la cornée et l écran (D) > 13 cm et si le temps d exposition (t) < 10 s. Classes de laser Norme ANSI Z Exposition de l œil et de la peau dangereuse (faisceau direct ou diffusé) Synthèse des effets du faisceau en fonction de la classification du laser CLASSES 1 1M 2 2M 3R 3B 4 Œil : vision avec l aide d optique X * X XX XX XX Œil : rayon direct et réflexions * * *, X XX XX spéculaires Œil : réflexions diffuses + XX Peau X XX Incendie O XX est dangereux X peut être dangereux * sans danger si réflexe palpébral O peut générer un incendie + dangereux si D < 13 cm et t à 10 secondes 4 PHS2601 RISQUES POUR LA SANTÉ EN GÉNIE PHYSIQUE 9/25

10 Les dommages Dommages suite aux accidents déclarés impliquant des lasers de 1964 à 1992 aux États-Unis. PHS2601 RISQUES POUR LA SANTÉ EN GÉNIE PHYSIQUE 10/25

11 Les causes d accidents Dommages suite aux accidents déclarés impliquant des lasers de 1964 à 1992 aux États-Unis PHS2601 RISQUES POUR LA SANTÉ EN GÉNIE PHYSIQUE 11/25

12 ) Iris pupille cornée cristallin fovéa macula Ø 1,5 à 2 mm fovéa Ø 100 µm humeur aqueuse nerf optique Lésions corps oculaires vitré (visible et IR) choroïde sclérotique laser a. Micro ondes et rayonnement ionisant c. Proche ultraviolet laser laser b. Ultraviolet lointain et infrarouge lointain d. Visible et proche infrarouge Très dangereux : focalisation sur la rétine 6 GAIN OPTIQUE DE L ŒIL : jusqu à PHS2601 RISQUES POUR LA SANTÉ EN GÉNIE PHYSIQUE 12/25

13 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 sur la rétine Gain optique de l œil: 5x10 5 PHS2601 RISQUES POUR LA SANTÉ EN GÉNIE PHYSIQUE 13/25

14 Lésions oculaires Nd:YAG - 50 mw PHS2601 RISQUES POUR LA SANTÉ EN GÉNIE PHYSIQUE 14/25

15 Lésions oculaires Nd:YAG,50 mw PHS2601 RISQUES POUR LA SANTÉ EN GÉNIE PHYSIQUE 15/25

16 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 PHS2601 RISQUES POUR LA SANTÉ EN GÉNIE PHYSIQUE 16/25

17 Exposition maximale permise EMP fonction de: Longueur d onde Durée d impulsion/temps d exposition Dimension de l image sur la rétine Dans le cas d une radiation continu: Calcul de l éclairement énergétique (W/cm 2 ) utilise une durée de - 0,25 seconde pour la radiation visible (réflexe oculaire), - 10 secondes pour la radiation invisible (mouvement oculaire). PHS2601 RISQUES POUR LA SANTÉ EN GÉNIE PHYSIQUE 17/25

18 Exposition maximale permise T max PHS2601 RISQUES POUR LA SANTÉ EN GÉNIE PHYSIQUE 18/25

19 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 : E Exposition maximale 2 a permise 0 4 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 Pour obtenir peak irradiance la puissance of the beam, maximale it is determined admissible by averaging the du incident faisceau power of the laser, beam over on considère an que area defined la dimension by the limiting de aperture la pupille of the eye. est For visible donnée light this par limiting le tableau aperture is the suivant. 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 to to 1400 mm 10-9 to nm to 100 m 10-9 to to to 1000 m 10-9 to 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: Question préparatoire à remettre pour le prochain cours: E 0 4 [max( a, Selon les normes, quelle est la puissance maximale (laser 532 nm) que vous pouvez utiliser sans recourir à une protection oculaire? 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. D f )] 2 1. CW and Single Pulse MPEs PHS2601 RISQUES POUR LA SANTÉ EN GÉNIE PHYSIQUE 19/25 4

20 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. PHS2601 RISQUES POUR LA SANTÉ EN GÉNIE PHYSIQUE 20/25

21 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 PHS2601 RISQUES POUR LA SANTÉ EN GÉNIE PHYSIQUE 21/25

22 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). PHS2601 RISQUES POUR LA SANTÉ EN GÉNIE PHYSIQUE 22/25

23 Protection oculaire: nomenclature de lunettes Notion de densité optique (Optical density: O.D.) O. D. = & log $ % E E P EMP #! " PHS2601 RISQUES POUR LA SANTÉ EN GÉNIE PHYSIQUE 23/25

24 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 PHS2601 RISQUES POUR LA SANTÉ EN GÉNIE PHYSIQUE 24/25

25 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. PHS2601 RISQUES POUR LA SANTÉ EN GÉNIE PHYSIQUE 25/25