Download - Sécurité laser: plan exposé
Sécurité laser: plan exposé
• 1. historique
• 2. principe de fonctionnement
• 3. utilisations industrielles et de laboratoires
• 4. risques
• 5. protections
• 6. méthode de mise en sécurité des installations
• 7. Bibliographie
Sécurité laser: 1. historique
1917: émission stimulée, Einstein
1960: laser à rubis, Maiman « Hughes Aircraft Cny »
laser: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
1962: laser à semi-conducteur, GE, IBM, MIT
1964: prix Nobel de physique, Townes, Prokhorov et Basov
Sécurité laser: 2. Principe de fonctionnement
• principe de fonctionnement d’un laser:
1. milieu optiquement actif capable de libérer de l’énergie par
émission stimulée
2. excitation par pompage électrique, optique ou chimique
3. émission stimulée amplifiée dans cavité de résonance
• modes de pompage:
1. électrique: décharge électrique dans un gaz
2. optique: tube à éclairs
3. chimique: réaction chimique entre deux substances
Securite laser: 2. principe de fonctionnement
Sécurité laser: 2. Principe de fonctionnement
• caractéristiques physiques du laser:
puissance (W)
longueur d’onde démission (nm)
mode d’émission: continu ou pulsé
dimensions transversales du faisceau (mm)
divergence du faisceau (mrad)
Sécurité laser: 4. risques?
• 4.1. risques électriques et électromagnétiques: -courants électriques sous quelques 100V voire 1000V pour le pompage optique ou électrique
-attention aux alimentations électriques et leurs condensateurs associés à l’ouverture des
coffrets
• 4.2. risques de pollution chimique: dégradation thermique éventuelle
-des matériaux à transformer par laser -des substances adhérant à la surface: revêtement anticorrosion, solvant de dégraissage… -des objets accidentels sur le parcours du faisceau laser
• 4.3. risques sur la peau: peau ne supporte en permanence que quelques 0,1 W.cm-2 et quelques W.cm-2 fugitivement
le rayonnement solaire par temps clair en été développe 0,14 W.cm -2
au delà de ces valeurs:
-érythème, rougeur de la peau
-phlyctène, ampoule ou cloque
-lésions profondes des tissus sous-cutanés
Sécurité laser: 4. risques?
• 4.4 risques du rayonnement sur l’œil, risques essentiels dépendant:
4.4.1. des caractéristiques des lasersla puissance (W)la longueur d’onde d’émission (nm) : UV,visible ou IRle mode de l’émission: continu ou pulséles dimensions transversales du faisceau (mm)la divergence du faisceau (mrad)
4.4.2. de la distance œil-laser
4.4.3. des propriétés optiques de l’œil:
-transmission des milieux oculaires: . cornée, humeur aqueuse, cristallin et humeur vitrée transmettent bien les
rayonnements visibles, moins bien IRA et absorbent considérablement les UVB,C
ainsi que IRB,C
. rétine absorbe fortement les rayonnements visibles
Sécurité laser: 4. risques?
4.4. risques du rayonnement sur l’œil, risques essentiels dépendant:
4.4.3. des propriétés optiques de l’œil (suite):
- influence du diamètre pupillaire:
. le diamètre de la pupille varie de 2 à 7 mm de la lumière du jour à l’obscurité et modifie le flux lumineux reçu par la rétine dans un rapport de 1 à 12.
. la contraction de la rétine peut être trop lente pour participer à la protection de la rétine.
. les densités maximales d’énergie admissibles pour la rétine sont calculées en supposant la pupille complètement dilatée.
- focalisation des rayonnements transmis à la rétine:
. les rayonnements transmis à la rétine sont focalisés par le cristallin.
. la densité de puissance ou d’énergie reçue peut être 5. 106 fois plus élevée au niveau de la rétine qu’ à celui de la cornée.
Sécurité laser: 4. risques? UVC : 100-280 nm UVB : 280-315 nm UVA : 315-400 nm
visible 400-780 nm IRA : 780-1400 nm IRB : 1400-3000 nm IRC : 3000-1.OOO.OOO nm
4.5 risques de lésions oculaires:4.5.1. Dans les milieux transparents de l’œil les rayonnements peuvent provoquer:
- les UVB,C une inflammation de la cornée et une conjonctivite (lasers excimères).
- les UVA et les UVB compris entre 300 et 315 nm une cataracte
-opacité du cristallin- , suite à une seule exposition dans le cas des UVB précités.
- les IRB,C des brûlures de la cornée
- les IRA,B entre 0,8 et 2 m une cataracte en exposition prolongée et importante
4.5.2. Sur la rétine, particulièrement vulnérable entre 400-1400nm, les rayonnements peuvent provoquer:
- un échauffement des tissus rétiniens, une brûlure puis une lésion des
photorécepteurs, les cônes et les bâtonnets.
- la lésion -souvent de dimension limitée- varie de la dépigmentation à
l’hémorragie
- la lésion est toujours irréversible, la fonction visuelle –à l’endroit de l’impact- est
définitivement perdue.
Sécurité laser: 4. risques? UVC : 100-280 nm UVB : 280-315 nm UVA : 315-400 nm
visible 400-780 nm IRA : 780-1400 nm IRB : 1400-3000 nm IRC : 3000-1.OOO.OOO nm
4.6 valeurs limites d’exposition VLE pour la peau et l’oeil:
• UV et IRB,C : VLE semblables pour la peau et l’œil
• visible et IRA : VLE pour la peau élevées et indépendantes de la
longueur d’onde
• visible et IRA : VLE pour l’oeil faibles et dépendantes de la
longueur d’onde
• pour la peau: tableau VI (1)
• pour l’œil: tableau V(1)
(1) cahier de notes documentaires ND 2093-173-98 INRS
Sécurité laser: 4. risques?
4.7. classification des appareils à laser suivant les risques:
classe 1: lasers considérés comme sans danger dans toutes les conditions d’utilisation prévisibles.
classe 2: lasers émettant un rayonnement visible - entre 0,4 m et 0,7 m- et avec P < 1 mW. Le réflexe palpébral 0,25 s protège l’œil.
classe 3A: P < 5 mW; lasers sans danger pour la vision à l’œil nu mais pouvant être dangereuse pour la vision avec des instruments d’optiques:jumelles, télescopes, microscopes…
classe 3B: P < 0,5 W; lasers dont la vision directe est toujours dangereuse.vision de réflexions diffuses normalement sans danger.
Classe 4: P> 0,5 W; lasers capables de produire des réflexions diffuses dangereusescausent dommages pour l’œil, la peau et constituent un danger d’incendie.précautions significatives à requérir.
Sécurité laser: 5. Protections(1)
(1) mesures nécessaires pour lasers des classes 3A, 3B et 4
5.1. dispositions de conception et de fabrication des appareils à lasers:
• mise en place de dispositifs de sécurité: capots de protection, atténuateur,
commande à clef, avertisseur d’émission…• fourniture d’une notice détaillée pour le montage, l’entretien et l’utilisation
sans danger.
5.2. mesures de protection collectives : locaux d’exploitation
• laser dans local clos ou délimité: machine? recherche? chantiers? lidars? • bon éclairage du local pour réduire la pupille de l’œil• axe du faisceau laser en dehors des ouvertures du local• sol libre d’obstacles • éviter les réflexions et diffusions: vitres, meubles surfaces polies, peintures
brillantes…• éviter les impacts du faisceau sur matériaux inflammables: papier, bois,
tissus, matières plastiques…
Sécurité laser: 5. Protections(1)
(1) mesures nécessaires pour lasers des classes 3A, 3B et 4
5.2. mesures de protection collectives : locaux d’exploitation (suite) :
• signalisation de la zone d’émission avec des panneaux
- arrêté ministériel 4/11/93 « signalisation de sécurité et de santé sur les lieux de travail »- nf x 08-003 « symboles graphiques et pictogrammes-couleurs et signaux de sécurité » 12/94- nf en 60825-1 « classes de l’appareil à laser et consignes d’utilisation »
Sécurité laser: 5. Protections(1)
(1) mesures nécessaires pour lasers des classes 3A, 3B et 4
• 5.3. mesures de protection collectives: parcours du faisceau laser
• hauteur du faisceau déterminée par papiers fluorescents pour UV, papier diffusant pour le visible et par plastique thermosensible pour IR et non par l’œil!
• hauteur du faisceau différente de l’œil des manipulateurs debout ou assis
• fixer de façon sérieuse la source laser et les éléments optiques associéspour éviter des propagations de faisceau non désirées
• attention aux fenêtres de Brewster avec leurs réflexions dangereuses
• les pièces métalliques à usiner ou non réfléchissent dangereusement
• arrêter les parcours par des écrans supportant le faisceau: aluminium anodisé couleur foncée et mate pour le visible, plastiques pour IR > 5000nmet de faible puissance, verre pour UV <330 nm
Sécurité laser: 5. Protections(1)
(1) mesures nécessaires pour lasers des classes 3A, 3B et 4
5.4. mesures de protection collectives: exploitation
• contrôle de l’espace où le rayonnement laser est dangereux et interdiction d’accès
• réglage des lasers puissants avec atténuateur ou laser auxiliaire co-axial He-Ne
• personnels ne portent pas d’objets réfléchissants
• clef de contrôle enlevée du poste et détenue par personne qualifiée
• commande d’arrêt d’urgence
• système d’avertissement de l’émission laser par flash lumineux, par exemple
Sécurité laser: 5. Protections(1)
(1) mesures nécessaires pour lasers des classes 3A, 3B et 4
5.5. mesures de protection individuelles:la protection individuelle –lunettes ou gants- supplée une protection
collective impossible à réaliser ou complète une protection collective.
• gants de protection ininflammables, non tricotés P < qq. 10 W
• lunettes de protection(2) si risque de réflexion spéculaire
• marquées avec la gamme spectrale et la densité optique• spécifiques pour une puissance maximale déterminée• tiennent à une exposition de 10 s ou 100 impulsions • évitent une pénétration latérale de la lumière laser• assurent une bonne qualité visuelle avec transmission > 20% • résistent au vieillissement par les UV, à la chaleur et à la chute sur sol dur et
ininflammables
(2) directive européenne n° 89/686/CEE relative aux équipements de protection individuelle
Sécurité laser: 6. mise en sécurité des installations
Sécurité laser: 6. mise en sécurité des installations
Sécurité laser: 6. mise en sécurité des installations
Sécurité laser: 6. mise en sécurité des installations
Sécurité laser: 6. mise en sécurité des installations laser CO2 classe 4 et he-ne classe
3B
Sécurité laser: 6. Mise en sécurité des installations
laser CO2 classe 4 et HE-NE classe 3Blaser CO2 d’usinage de fibres optiques, 10 m , W
laser He-Ne d’alignement , 632,8 nm, 10 mW
faisceau laser CO2 focalisé à 150 m
formation des utilisateurs pendant un mois
consignes:
• fermeture du local pendant le fonctionnement du laser
• mise en route par clef
• port de lunettes optiques
• visualisation de l’alignement du laser CO2 avec He-Ne