Sécurité laser

Vue d’ensemble

La technologie des lasers a grandement évolué de sa conception en 1917 à la création du premier laser en 1960 et à ses nombreuses utilisations aujourd’hui. Actuellement, les lasers sont utilisés dans des domaines aussi variés que la recherche, les télécommunications, le secteur industriel, la médecine, le divertissement et les produits commerciaux. Les risques associés à l’utilisation des lasers varient de minimaux à potentiellement élevés selon les caractéristiques du laser et la conception du système laser.

L’Université d’Ottawa a mandaté le Comité universitaire de radioprotection et le Bureau de la dirigeante principale de la gestion des risques pour veiller à ce que les mesures nécessaires soient mises en place pour réduire les risques potentiels. Le programme de sécurité laser est géré par la Spécialiste de la sécurité laser et rayons X ([email protected]). Il a été conçu pour réduire au minimum les risques liés à l’utilisation des lasers.

Cette page Web a été conçue comme outil éducatif pour présenter aux utilisateurs les normes de l’Université et de l’industrie.

Tous les lasers et systèmes de laser ne posent pas le même niveau de risque. Pour ce raison, une système de classification a été développé pour catégoriser ces systèmes en fonction de leur capacité à causer des dommages biologiques. Bien qu'il existe une variété de normes sur la classification dépendant de leur applicabilité (ex.: production vs. application), la norme ANSI est la norme généralement acceptée.

Sept classes qui définissent le risque de dommage lié à l'exposition au faisceau laser, allant de la Classe 1 (aucun risque connu) à la Classe 4 (gros risque de dommage).

1	Aucun risque biologique Exemples: a) Un laser de puissance minime qui émet un faisceau de faible énergie, incapable de causer des dommages biologiques (i.e: spectre visible inférieur à 0.4 µW) b) Un laser de haute puissance intégré dans un système où l'accès direct au faisceau n'est pas possible. Veuillez noter: Pendant la maintenance ou la révision, l'accès peut être possible (seulement les individus qualifiés sont autorisés à effectuer de telles activités)
1M	Incapable de produire des conditions dangereuses d'exposition dans des conditions normales d'utilisation à moins d'utiliser une optique dans le faisceau telle qu'une loupe (faisceau divergent) ou un téléscope (faisceau collimaté)
2	- le danger pour les yeux existe pour des expositions oculaires répétitives - limitée aux lasers émettant dans le visible (laser continu ou pulsé) - la protection de l'oeil est normalement assurée par les réflexes de défense comme le réflexe palpébral (réflexe de fermeture de l'oeil) dans des conditions d'utilisation normale - émet à une puissance plus élevée que les lasers de classe 1 avec une puissance maximale inférieure à 1 mW
2A	- doit être traité de la même manière que la classe 1 - s'appliquez aux lasers qui ne sont pas "faits pour être projetés dans l'oeil" ex.: les lecteurs optiques des supermarchés - basé sur une exposition de 1000 secondes - la puissance n'excède pas 4 mW
2M	- lasers émettant un rayonnement visible (continu ou pulsé) - peut être dangereux si visionné avec de l'optique
3A	- appelé désormais 3R à moins que le diamètre du faisceau excède 7 mm, dans ce cas ils peuvent être traités comme classe 1M ou 2M - la vision directe présente un danger de blessure à l'oeil, mais pas pour la peau en principe - inclut les lasers de puissance moyenne (1 à 5 mW, continu) - peut dépasser la limite de puissance de la classe 2 jusqu'à 5 fois - a souvent un faisceau élargi de telle façon qu'une puissance supérieure à 1 mW ne peut entrer une pupille complètement dilatée (7 mm) - inclut les lasers émettant dans le visible où au-delà dépendant des normes
3R	- la vision directe présente un danger de blessure à l'oeil, mais pas pour la peau en principe - inclut les lasers de puissance moyenne (1 à 5 mW, continu) - peut dépasser la limite de puissance de la classe 2 jusqu'à 5 fois - a souvent un faisceau élargi de telle façon qu'une puissance supérieure à 1 mW ne peut entrer une pupille complètement dilatée (7 mm) - inclut les lasers émettant dans le visible où au-delà dépendant des normes
3B	- peut causer des dommages à l'oeil et sur la peau si une exposition directe se produit (inclut les réflections des miroirs) - réflection diffuse pas considérée comme dangereuse, à moins que le laser fonctionne à sa puissance maximale et le faisceau est vu de près - peut représenter les laser émettants dans le rayonnement visible ou invisible et produit une puissance inférieure à 500 mW (continu)
4	- dommage des yeux et de la peau par la vision directe ou des réflections diffuses - risque d'incendie - puissance de lasers supérieure à 500 mW (continu)

Les blessures potentielles à la peau et aux yeux peuvent être graves et permanentes, c’est pourquoi toutes les précautions doivent être prises pour les éviter. Ces précautions sont présentées dans la section Mesures de contrôle du présent site Web. Il est également important de comprendre les effets biologiques de l’exposition à différents types de lasers.

Exposition de la peau: Combinaision d'absorption primaire et secondaire associée à une réflexion interne ou à une rétrodiffusion du rayonnement

Facteurs de risque associés aux caractéristiques de la peau:

texture des tissus
caractéristiques d'absorption
densité des tissus
degré d'hydradation
pigmentation de la peau
exposition chronique
produits phototoxiques et photosensibilisants sur la peau

Effets biologiques

Choc thermique: dénaturation des protéines, coagulation, vaporisation
Ablation: rupture des liaisons moléculaires
Photocautérisation: vaporisation et ablation engendrées par la formation de plasma
Choc acoustique: formation de plasma et rupture des composantes structurelles par les ondes acoustiques
Photochimique: energerized molecules either fluoresce or react chemically
Absorption: when associated with low power lasers biostimulation occurs

Exposition des yeux

Les risques des dommages aux yeux sont considérables, c' est pourquoi il est important de comprendre comment la région de l'oeil exposée détermine la gravité des dommages.

Bande de longueur d'onde (nm)	Yeux	Peau
UV-C (200-280)	Photokératite	Erythème et cancer
UV-B (280-315)	Photokératite	Vieillissement prématuré de la peau et pigmentation accrue
UV-A (315-400)	Photoréaction	Assombrissement de la pigmentation, photoréaction et érythème solaire
Visible (400-780)	Photoréaction causant une cataracte et lésion à la rétine due à la chaleur	Photoréaction et brûlure de la peau
IR-A (780-1400)	Brûlure de la rétine causant une cataracte	Brûlure de la peau
IR-B (1400-3000)	Brûlure de la cornée, dommages causés à l'humeur acqueuse, possibilité de cataracte	Brûlure de la peau
IR-C (3000-10 000)	Brûlure de la cornée seulement	Brûlure de la peau

Sommaire des principaux effets biologiques des lasers

Tiré de: Rockwell Laser Industries - Industrial Laser Safety (1999)

Degrés d'intensité minimaux pour engendrer des lésions de la peau

Laser	Longueur d'onde (nm)	Exposition énergétique (J/cm2)	Temps d' exposition (s)
Laser à rubis	694	11-20 (non-pigmenté) 2.2 - 6.9 (pigmenté)	2.5 x 10-3
Laser à rubis (Q-switch)	694	0.25 - 0.24	7.5 x 10-8
Laser argon (mode continu)	514	4.0 - 8.2	1.0
Laser à dioxide de carbone (mode continu)	10 600	2.8	1.0
Laser à verre au néodyme (impulsion longue)	1600	2.5 - 5.7	7.5 x 10-8
Laser à cristaux de grenat yttrium-aluminium dopé au néodyme (Q-switch)	1064	46-78	1.0
Laser à excimères (laser au chlorure de xénon)	308	0.5	-

*50% de probabilité de réaction minimale des tissus, à l'exception du laser à excimères qui présente un risque mininal d'ablation des tissus

Courtesy of: Rockwell Laser Industries - Industrial Laser Safety 1999

Les détenteurs de permis pour appareils émetteurs de laser doivent s'assurer que tous leurs lasers soient porteurs d'étiquettes identificatrices appropriées et que les affiches et signaux lumineux en tout lieu soit bien visible pour tout le monde.

Voici les directives à suivre pour assurer un étiquetage et affichage conforme aux normes:

le mot "attention" doit apparaître sur les étiquettes et affiches pour les lasers et systèmes de laser de classe 2 et certains laser de classe 3R
un laser ou un système de laser de classe 2 doit être identifié avec la mention "Avoid Long Term Viewing of Direct Laser Radiation". L'étiquette ne doit pas afficher nécessairement le symbole triangulaire avec la phrase de précautions mais doit être visible pendant que le laser fonctionne et doit porter la désignation "laser de classe 2"
le mot "danger" et "le triangle avec le point d'exclamation rouge" doivent être affichés sur toute signalisation et étiquettes des lasers ou systèmes de laser de classe 3B et 4
il doit y avoir suffisamment d'espace sur toute signalisation et étiquetages pour pouvoir y ajouter de l'information pertinente. De telles informations peuvent être ajoutées sur le signe même ou peut être écrites à la main de manière éligible pour inclure les points suivants:

Au-dessus de la ligne représentant un rayon sortant du symbole "sunburst", les instructions possibles indiquant les précautions spécifiques à suivre pour toute personne qui entre dans une zone laser sont les suivantes:

a. Pour les lasers de classe 2 - "CAUTION - Laser Radiation - Do not stare into beam"

b. Pour les lasers de classe 3R - "DANGER - Laser Radiation - Do not stare into beam or view directly with optical instruments"

c. Pour les lasers de classe 3B - "DANGER - Laser Radiation - Avoid direct exposure to beam"

d. Pour les lasers de classe 4 - "DANGER - Laser Radiation - Avoid eye or skin exposure to direct or scattered radiation"

Les précautions à suivre pour celui qui lit l'enseigne devraient indiquer quelque chose comme "Faisceau invisible, frappez avant d'entrer, ne pas entrer si la lumière est allumée, zone restreinte, etc"

En-dessous de la ligne représentant un rayon sortant du symbole "sunburst", il doit être indiqué le type de laser, longueur d'onde, la durée de pulse si existant et la puissance de sortie.

Dans le coin inférieur droit, la classe du laser ou système de laser doit être affichée.

L'Université d'Ottawa utilise une variété de lasers et de systèmes contenant des lasers à des fins multiples, telles que l'enseignement, la recherche, les expériences de laboratoire, etc. C'est pourquoi, il n'est pas rare de trouver des lasers de différentes classes dans un même laboratoire. L'évaluation de leurs dangers potentiels et la mise en application des mesures de précaution va dépendre des cinq aspects suivants:

(1) La capacité du laser à blesser le personnel

(2) Le chemin suivi par le faisceau du rayonnement laser

(3) L'environnement dans lequel le laser est utilisé

(4) Le personnel qui utilise ou peut être exposé au rayonnement laser

(5) L'interaction du faisceau avec sa cible

Il existe 7 classes différentes de lasers (voir Classification des lasers) catégorisée par leur niveau de dangerosité.

Il y a 3 éléments nécessaires à l'évaluation des dangers associés aux lasers que chaque utilisateur devrait savoir avant d'utiliser un laser:

(1) EMP - Exposition maximale permise: le niveau de rayonnement auquel des personnes peuvent être exposées sans subir des effets nuisibles (W/cm2)

(2) ZND - Zone nominale dangereuse: l'espace physique où l'intensité des faisceaux directs, réfléchis ou diffusés dépasse l'EMP (m)

(3) ZLC - Zone laser contrôlée: l'espace physique où se propage le rayonnement laser. La pièce ou l'enceinte doit offrir une protection telle que les membres du public ne soient pas, par accident, exposés au rayonnement laser ou autres dangers associés à l'usage des lasers.

Les autres d angers incluent:

Risques d'incendie (électrique ou produit par le laser)
Production de gaz toxiques, émanations et aérosols (contamination de l'air ambient générée par les faisceaux lasers)
Mauvaise ventilation
Risque d'électrocution (câbles sans revêtement)
Déversements (eau, teinture, produit chimique)
Absence de fiches signalétiques pour les gaz ou les produits issus de l'interaction laser/cible
Contrôle d'accès (à la pièce et au faisceau laser)
Absence de signalisation du danger
Manque ou mauvais fonctionnement du verrouillage
Aucune mesure du type "lock-out/tag out"

Critères à considérer pour l'utilisateur et tierce personne:

La maturité du jugement de l'utilisateur
Le niveau général de formation
Les notions des spectateurs sur les risques possibles et les précautions à prendre
Le nombre d'individu et leur emplacement dans la pièce (par rapport au danger lié au faisceau primaire et secondaire)
Autre danger dans la pièce qui pourrait causer une action inattendue de la part d'un individu, influençant le fonctionnement du laser
L'accès possible aux installations laser des personnes non formées (le personnel de nettoyage, la maintenance et contracteurs, les visiteurs)

Liens

Il existe différentes mesures pour réduire les risques d’exposition comme des mesures de sécurité intégrée et l’utilisation d’équipement de protection individuelle. Toutefois, la priorité repose sur la gestion de l'environnement et du personnel. Il est important d’en tenir compte dès le début de la conception du système afin que les ressources et les infrastructures appropriées soient mises en place pour appuyer les mesures. Voici une description générale de chaque mesure.

Mesures de sécurité intégrée

Il s'agit des caractéristiques des systèmes et des installations de manipulation des lasers qui servent à réduire l'exposition aux faisceaux directs ou indirects. Par exemple: boîtiers de protection, enceintes, verrouillage, arrêts de faisceaux, élimination des surfaces réfléchissantes, ventilation par aspiration à la source, contrôle d'accès.

Mesures de contrôle administratif

Elles comprennent la formation théorique et pratique, le recours à des outils d'évaluation des riques, notamment pour la vérification et l'inspection des mesures de sécurité, l'analyse des inventaires, les plans d'urgence, la pose des panneaux, la production de rapports et la conduite d'enquêtes sur les accidents et les incidents (y compris ceux évités de justesse) et l'obtention des autorisations appropriées pour l'accès aux lasers et leur utilisations

Mesures de contrôle des procédures

Il s'agit de l'un des principaux moyens pour protéger les personnes et faire montre de la prudence nécessaire. Ces mesures comprennent des pratiques d'exploitation uniformisées pour les opérations de manipulation, de maintenance et d'entretien des lasers ou les arrêts d'urgence.

Equipement de protection individuelle

Il peut s'avérer nécessaire pour prévenir les blessures qui peuvent être causées par les faisceaux directs ou indirects. Les caractéristiques du laser ainsi que son utilisation et son installation détermineront le choix et la nécessité des lunettes, des vêtements de protection et, dans certains cas, d'un appareil respiratoire.

Introduction

L'usage des pointeurs lasers est de nos jours très répandu. Ces pointeurs sont très utiles pour les enseignants dans les classes ou aux réunions et conférences. Toutefois, à cause de leur prix abordable et leur omniprésence sur les marchés, ces pointeurs peuvent tomber dans les mains de tout le monde, y compris les enfants, et être utilisés de manière qui n'est pas recommandée par les manufacturiers. En conséquence, de sérieuses préoccupations concernant les dangers liés à l'usage des pointeurs ont commencé à faire surface.

Vidéo produit par la FDA sur les pointeurs lasers (en anglais)

Types de pointeurs lasers

La majorité des pointeurs lasers aux USA sont soit de classe 2 avec une puissance maximale inférieure à 1 mW, soit de classe 3R, des lasers diode émettant dans le rouge (630-680 nm) avec une puissance maximale variant de 1 à 5 mW.

On a constaté qu'il existe aussi des pointeurs plus puissants importés de Russie et de Chine qui ne possèdent pas l'étiquetage d'avertissement approprié et qui émettent des faisceaux laser qui excède l'exposition maximale permise recommendée par ANSI (Z136). Ces pointeurs lasers peuvent théoriquement causer de sérieux dommages à l'oeil.

Tous les pointeurs lasers devraient avoir une petite étiquette marquée soit par un "CAUTION" jaune ou l'insigne "DANGER" en rouge et noir, avec la mention de quelle classe de laser (2 ou 3R), la puissance maximale de sortie en (mW) et la longueur d'onde.

Les risques de dangers

Les pointeurs lasers ne présentent un risque que pour les yeux. Bien qu'avec la plupart des lasers émettant dans le visible, le plus gros souci est le dommage à la rétine, la plupart des pointeurs lasers ont peu de chance de causer des dommages rétinaux permanents.

Les effets les plus probables après exposition directe à un faisceau laser provenant d'un pointeur sont les images résiduelles, l'éblouissement et les reflets aveuglants. L'éblouissement est une déficience visuelle de courte durée qui se produit après avoir été aveuglé par une lumière brillante. C'est comme regarder directement une ampoule et avoir sa photo prise en même temps. Cette déficience peut prendre quelques minutes.

L'image résiduelle est la perception de petits points dans le champ de vision. Elle peut être distrayante et ennuyante et peut durer quelques minutes, bien qu'on aie constaté des images résiduelles persistant plusieurs jours.

Les reflets aveuglants représentent une réduction ou perte complète de la visibilité dans le champ central de vision durant l'exposition directe ou diffuse au faisceau laser. C'est comparable à l'éblouissement subi lorsque les phares d'une voiture, venant en sens inverse, nous éclairent pendant la nuit. Une fois le faisceau est sorti de notre champ de vision, l'éblouissement est terminé. Bien que cet effet ne présente pas de dangers pour les yeux, il peut nous distraire et nous gêner sérieusement. Ce genre de réflexions existent aussi quand le faisceau est réfléchi par une surface réfléchissante.

Conseils pour pointeurs lasers

Ne jamais diriger un pointeur laser vers une personne. Les pointeurs lasers sont faits pour illustrer des objets inanimés
Ne pas autoriser des mineurs à utiliser un pointeur sans supervision. Les pointeurs lasers ne sont pas des jouets.
Ne pas pointer un pointeur laser sur des surfaces réfléchissantes. Un faisceau réfléchi est équivalent à un faisceau direct pour les yeux.
Soyez conscients des usages inconsidérés des pointeurs, l'effet psychologique sera minimisé si vous êtes illuminés
N'achetez pas un pointeur laser s'il n'est pas muni d'une étiquette "caution" ou "danger" identifiant sa classe. Veuillez informer le FDA pour des appareils douteux

Liens

Federal Performance Standard for Laser Products, 21 CFR 1040.10, Center for Devices and Radiological Health, Rockville, Maryland , click here
Santé Canada
Pointeurs lasers

Quels sont les effets de l'énergie d'un laser sur les yeux ?

Les parties de l'oeil qui peuvent être endommagées par le faisceau laser dépendent de la longeur d'onde du faisceau incident ou réfléchi:

La lumière laser qui émet du visible jusqu'à l'infrarouge (400-1400 nm) peut causer des dommages à la rétine causant le "scotoma" (point aveugle dans la fovéa). Cette région spectrale est aussi appelée "la zone rétinienne dangereuse"
La lumière laser qui émet dans l'ultraviolet (290-400 nm) ou l'infrarouge lointain (1400-10,600 nm) peut causer des dommages au niveau de la cornée ou de la lentille.

(Voir les autres Effets biologiques)

Quels facteurs doit-on considérer pour le choix des lunettes de protection laser ?

Il y a deux facteurs important à considérer:

1. La longueur d'onde du laser pour laquelle la protection est requise

2. La densité d'optique (OD) des lunettes correspondant à la longueur d'onde utilisée. Le OD se réfère à la capacité d'un matériel à réduire l'énergie du laser transmise à une longueur d'onde spécifique à un niveau sécuritaire en-dessous du EMP. La densité optique s'exprime par la formule suivante:

OD = log10(Ei/Et)

où Ei = puissance du faisceau incident par unité d'aire (W/cm2) pour le pire des cas et Et = puissance du faisceau de sortie par unité d'aire (limite du EMP en W/cm2).

Exemple: OD = 4 signifie que 1/10,000 de la lumière laser sera transmise à travers les lunettes

Comment déterminer la densité optique (OD) requise ?

(a) Par le calcul (vous pouvez utiliser un logiciel tel que Easy Haz de Kentek)

(b) En consultant les monogrames et les tables (ex.: ANSI Z136.1)

(d) Contactez la Spécialiste de la sécurité laser ou appelez le 613-562-5800 poste 2000

Le OD va augmenter si les lunettes sont endommagées. Le seuil de dommage réfère à la protection maximale offerte par les lunettes pour au moins 5 à 10 secondes après l'apparition de fonte ou flamme.

Les autres facteurs à considérer sont:

1. Le confort pour mettre en valeur la conformité

2. Champ de vue offert par le type de lunette

3. Absence du blanchissement irréversible quand le filtre est exposé à de fortes puissances

4. Effet sur notre vision en couleur: le filtre colorié du matériel peut réduire la vision et le contraste et créer d'autres dangers. Par exemple, certaines lunettes peuvent causer problème pour visualiser des l'équipement ou détecter le cyanose pendant l'anesthésie.

5. La résistance aux impacts: les lunettes doivent être résistantes à la poussière, chaleur, etc. afin de ne pas perdre de son efficacité.

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