Les lasers deviennent des outils de recherche de plus en plus importants en médecine, physique, chimie, géologie, biologie et ingénierie. S'ils sont mal utilisés, ils peuvent éblouir et blesser (y compris des brûlures et des chocs électriques) les opérateurs et autres membres du personnel, y compris les visiteurs occasionnels du laboratoire, et causer des dommages matériels importants. Les utilisateurs de ces appareils doivent parfaitement comprendre et appliquer les précautions de sécurité nécessaires lors de leur manipulation.
Qu'est-ce qu'un laser ?
Le mot "laser" (eng. LASER, Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) est une abréviation qui signifie "amplification de la lumière par rayonnement induit". La fréquence du rayonnement généré par un laser se situe dans ou près de la partie visible du spectre électromagnétique. L'énergie est amplifiée à un état d'intensité extrêmement élevée grâce à un processus appelé "rayonnement induit par laser".
Le terme "rayonnement" est souvent mal comprisfaux, car il est également utilisé pour décrire les matières radioactives. Dans ce contexte, cela signifie le transfert d'énergie. L'énergie est transportée d'un endroit à un autre par conduction, convection et rayonnement.
Il existe de nombreux types de lasers différents fonctionnant dans différents environnements. Des gaz (par exemple, de l'argon ou un mélange d'hélium et de néon), des cristaux solides (par exemple, du rubis) ou des colorants liquides sont utilisés comme milieu de travail. Lorsque de l'énergie est fournie à l'environnement de travail, elle entre dans un état excité et libère de l'énergie sous forme de particules de lumière (photons).
Une paire de miroirs aux deux extrémités du tube scellé réfléchit ou transmet la lumière dans un flux concentré appelé faisceau laser. Chaque environnement de travail produit un faisceau d'une longueur d'onde et d'une couleur uniques.
La couleur de la lumière laser est généralement exprimée en termes de longueur d'onde. Il est non ionisant et comprend la partie ultraviolette (100-400 nm), visible (400-700 nm) et infrarouge (700 nm - 1 mm) du spectre.
Spectre électromagnétique
Chaque onde électromagnétique a une fréquence et une longueur uniques associées à ce paramètre. Tout comme la lumière rouge a sa propre fréquence et sa propre longueur d'onde, toutes les autres couleurs - orange, jaune, vert et bleu - ont des fréquences et des longueurs d'onde uniques. Les humains sont capables de percevoir ces ondes électromagnétiques, mais sont incapables de voir le reste du spectre.
Les rayons gamma, les rayons X et les ultraviolets ont la fréquence la plus élevée. infrarouge,le rayonnement micro-onde et les ondes radio occupent les basses fréquences du spectre. La lumière visible se situe dans une plage très étroite entre les deux.
Radiation laser: exposition humaine
Le laser produit un faisceau lumineux dirigé intense. S'il est dirigé, réfléchi ou focalisé sur un objet, le faisceau sera partiellement absorbé, augmentant les températures de surface et intérieure de l'objet, ce qui peut entraîner un changement ou une déformation du matériau. Ces qualités, qui ont trouvé une application dans la chirurgie au laser et le traitement des matériaux, peuvent être dangereuses pour les tissus humains.
En plus du rayonnement, qui a un effet thermique sur les tissus, le rayonnement laser est dangereux, produisant un effet photochimique. Sa condition est une longueur d'onde suffisamment courte, c'est-à-dire la partie ultraviolette ou bleue du spectre. Les appareils modernes produisent un rayonnement laser dont l'impact sur une personne est minimisé. Les lasers de faible puissance n'ont pas assez d'énergie pour causer des dommages et ne présentent aucun danger.
Les tissus humains sont sensibles à l'énergie et, dans certaines circonstances, le rayonnement électromagnétique, y compris le rayonnement laser, peut endommager les yeux et la peau. Des études ont été menées sur les seuils de radiation traumatique.
Danger pour les yeux
L'œil humain est plus sensible aux blessures que la peau. La cornée (la surface frontale externe transparente de l'œil), contrairement au derme, n'a pas de couche externe de cellules mortes qui protège contre les influences environnementales. laser et ultravioletle rayonnement est absorbé par la cornée de l'œil, ce qui peut lui nuire. La blessure s'accompagne d'un œdème de l'épithélium et d'une érosion, et dans les blessures graves - opacification de la chambre antérieure.
Le cristallin de l'œil peut également être sujet à des blessures lorsqu'il est exposé à divers rayonnements laser - infrarouges et ultraviolets.
Le plus grand danger, cependant, est l'impact du laser sur la rétine dans la partie visible du spectre optique - de 400 nm (violet) à 1400 nm (proche infrarouge). Dans cette région du spectre, les faisceaux collimatés se concentrent sur de très petites zones de la rétine. La variante d'exposition la plus défavorable se produit lorsque l'œil regarde au loin et qu'un faisceau direct ou réfléchi y pénètre. Dans ce cas, sa concentration sur la rétine atteint 100 000 fois.
Ainsi, un faisceau visible d'une puissance de 10 mW/cm2 agit sur la rétine avec une puissance de 1000 W/cm2. C'est plus que suffisant pour causer des dégâts. Si l'œil ne regarde pas au loin, ou si le faisceau est réfléchi par une surface diffuse et non réfléchissante, un rayonnement beaucoup plus puissant entraîne des blessures. L'effet laser sur la peau est dépourvu d'effet de focalisation, il est donc beaucoup moins sujet aux blessures à ces longueurs d'onde.
Rayons X
Certains systèmes à haute tension avec des tensions supérieures à 15 kV peuvent générer des rayons X de puissance importante: le rayonnement laser, dont les sources sont des lasers à excimère à haute puissance pompés par électrons, ainsi quesystèmes plasma et sources d'ions. Ces appareils doivent être testés pour la radioprotection, y compris pour assurer un blindage adéquat.
Classification
Selon la puissance ou l'énergie du faisceau et la longueur d'onde du rayonnement, les lasers sont divisés en plusieurs classes. La classification est basée sur le potentiel de l'appareil à causer des blessures immédiates aux yeux, à la peau ou à un incendie lorsqu'il est exposé directement au faisceau ou lorsqu'il est réfléchi par des surfaces réfléchissantes diffuses. Tous les lasers commerciaux sont soumis à une identification par des marquages qui leur sont appliqués. Si le dispositif a été fait maison ou n'a pas été marqué autrement, il convient de demander conseil sur la classification et l'étiquetage appropriés. Les lasers se distinguent par leur puissance, leur longueur d'onde et leur temps d'exposition.
Appareils sûrs
Les appareils de première classe génèrent un rayonnement laser de faible intensité. Il ne peut pas atteindre des niveaux dangereux, de sorte que les sources sont exemptées de la plupart des contrôles ou autres formes de surveillance. Exemple: imprimantes laser et lecteurs de CD.
Dispositifs à sécurité conditionnelle
Les lasers de deuxième classe émettent dans la partie visible du spectre. Il s'agit d'un rayonnement laser dont les sources provoquent chez une personne une réaction normale de rejet d'une lumière trop vive (réflexe de clignement). Lorsqu'il est exposé au faisceau, l'œil humain clignote après 0,25 s, ce qui offre une protection suffisante. Cependant, le rayonnement laser dans le domaine visible peut endommager l'œil avec une exposition constante. Exemples: pointeurs laser, lasers géodésiques.
Les lasers de classe 2a sont des dispositifs spéciaux dont la puissance de sortie est inférieure à 1 mW. Ces appareils ne causent des dommages que lorsqu'ils sont exposés directement pendant plus de 1000 s au cours d'une journée de travail de 8 heures. Exemple: Lecteurs de codes-barres.
Lasers dangereux
La classe 3a fait référence aux appareils qui ne blessent pas avec une exposition à court terme à l'œil non protégé. Peut être dangereux lors de l'utilisation d'optiques de focalisation telles que des télescopes, des microscopes ou des jumelles. Exemples: laser He-Ne 1-5 mW, certains pointeurs laser et niveaux de construction.
Le faisceau laser de classe 3b peut causer des blessures s'il est appliqué directement ou réfléchi. Exemple: laser HeNe 5-500 mW, de nombreux lasers de recherche et thérapeutiques.
La classe 4 comprend les appareils dont les niveaux de puissance sont supérieurs à 500 mW. Ils sont dangereux pour les yeux, la peau et présentent également un risque d'incendie. L'exposition au faisceau, ses réflexions spéculaires ou diffuses peuvent provoquer des lésions oculaires et cutanées. Toutes les mesures de sécurité doivent être prises. Exemple: lasers Nd:YAG, écrans, chirurgie, découpe de métaux.
Rayonnement laser: protection
Chaque laboratoire doit fournir une protection adéquate aux personnes travaillant avec des lasers. Fenêtres des pièces à travers lesquelles le rayonnement des appareils de classe 2, 3 ou 4 peut passer, causant des dommages àles zones non contrôlées doivent être couvertes ou autrement protégées pendant le fonctionnement d'un tel appareil. Pour une protection maximale des yeux, ce qui suit est recommandé.
- Le faisceau doit être enfermé dans une gaine de protection non réfléchissante et ininflammable pour minimiser les risques d'exposition accidentelle ou d'incendie. Pour aligner le faisceau, utilisez des écrans fluorescents ou des viseurs secondaires; Évitez tout contact direct avec les yeux.
- Utilisez la puissance la plus faible pour la procédure d'alignement du faisceau. Si possible, utilisez des appareils bas de gamme pour les procédures d'alignement préliminaires. Évitez la présence d'objets réfléchissants inutiles dans la zone du laser.
- Limiter le passage du faisceau dans la zone dangereuse en dehors des heures de travail, en utilisant des volets et autres obstacles. Ne pas utiliser les murs de la pièce pour aligner le faisceau des lasers de classe 3b et 4.
- Utilisez des outils non réfléchissants. Certains stocks qui ne reflètent pas la lumière visible deviennent spéculaires dans la région invisible du spectre.
- Ne portez pas de bijoux réfléchissants. Les bijoux en métal augmentent également le risque de choc électrique.
Lunettes
Lorsque vous travaillez avec des lasers de classe 4 avec une zone de danger ouverte ou lorsqu'il y a un risque de réflexion, des lunettes de sécurité doivent être portées. Leur type dépend du type de rayonnement. Les lunettes doivent être choisies pour protéger contre les reflets, en particulier les reflets diffus, et pour fournir une protection à un niveau où le réflexe protecteur naturel peut prévenir les lésions oculaires. De tels dispositifs optiquesmaintenir une certaine visibilité du faisceau, éviter les brûlures cutanées, réduire les risques d'autres accidents.
Facteurs à prendre en compte lors du choix des lunettes:
- longueur d'onde ou région du spectre de rayonnement;
- densité optique à une longueur d'onde spécifique;
- éclairement maximal (W/cm2) ou puissance du faisceau (W);
- type de système laser;
- mode puissance - lumière laser pulsée ou mode continu;
- capacité de réflexion - spéculaire et diffuse;
- champ de vision;
- présence de verres correcteurs ou de taille suffisante pour permettre le port de verres correcteurs;
- confort;
- présence de trous de ventilation pour éviter la formation de buée;
- effet sur la vision des couleurs;
- résistance aux chocs;
- capacité à effectuer les tâches nécessaires.
Étant donné que les lunettes de sécurité sont susceptibles d'être endommagées et usées, le programme de sécurité du laboratoire doit inclure des vérifications périodiques de ces dispositifs de protection.
