Strumentazione e misura su sorgenti, e. valutazione dei livelli di esposizione

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Lucia Greco
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1 Strumentazione e misura su sorgenti, e valutazione dei livelli di esposizione Andrea Guasti U.O.C. Fisica Sanitaria Azienda Ospedaliera Universitaria Senese

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31 B.LONGOBARDI Valutazione livelli di esposizione

32 Problematiche della rivelazione della radiazione laser secondaria Riflessione speculare

33 Problematiche della rivelazione della radiazione laser secondaria La componente del fascio laser che non penetra nel materiale è in parte riflessa secondo le leggi della riflessione speculare e parzialmente riflessa in tutte le direzioni (riflessione diffusa). La prevalenza di uno dei due fenomeni dipende dalle caratteristiche di emissione del laser (principalmente la lunghezza d onda) e dalle proprietà della superficie (tipo di materiale e grado di ruvidezza). La somma della riflessione speculare (angolo d incidenza di 45 ; R 45 ) e diffusa (R d ) viene definita come riflessione totale (R tot ): R tot = R 45 + R d

34 Problematiche della rivelazione della radiazione laser secondaria Si vuole rapportare le misure di riflettanza con un singolo parametro che descriva le proprietà del campione. La misura di R tot non consente una discriminazione tra R 45 e R d. L intensità della luce R 45 non è ugualmente distribuita nello spazio: differenti direzioni sono caratterizzate da una differente intensità di luce riflessa Sono state eseguite misurazioni separate di R 45 ed R d per definire un singolo parametro (L mb ), che descriva come una certa superficie sia prevalentemente speculare (R tot ~R 45 ) o, viceversa, diffusiva (R tot ~R d ): L mb = 100 (R 45 / R tot ) (1)

35 Problematiche della rivelazione della radiazione laser secondaria L mb dipende dalla lunghezza d onda: a) si può fare la media su un intervallo (visibile, UVA) b) è possibile calcolare L mb per una specifica lunghezza d onda dipendente dal laser di interesse. Se una superficie è perfettamente speculare: L mb = 100 poiché R 45 = R tot Nel caso di una superficie perfettamente diffondente, R 45 sarà solo una minima parte di R tot : L mb 100 poiché R 45 = R d

36 Problematiche della rivelazione della radiazione laser secondaria SAMPLE S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 PLEXIGLASS BRIGHT STEEL SATIN-FINISHED ALUMINIUM SATIN-FINISHED STEEL BRIGHT ALUMINIUM Lmb [1-100] Utilizzando gli spettri di riflettanza, la cui riproducibilità è stimata essere entro il 5% sull intero intervallo spettrale preso in esame, possiamo calcolare i valori di L mb applicando l equazione (1). In tabella sono indicati i valori medi di L mb sull intervallo nm per i diversi campioni presi in considerazione.

37 Problematiche della rivelazione della radiazione laser secondaria Quando una sorgente laser colpisce una superficie, produce riflessioni sia speculari che diffuse, che possono causare effetti dannosi principalmente agli occhi e alla pelle. Di conseguenza diventa importante conoscere le proprietà di riflessione dei vari materiali (stoffe, plastica, metalli) presenti nei laboratori biomedici al fine di una migliore gestione del rischio. Le proprietà della riflessione nell intervallo non-visibile possono differire moltissimo da quelle nell intervallo visibile, in quanto dipendono fortemente dalle proprietà delle specifiche superfici (tipo di materiale, ruvidezza di superficie) Un unico parametro (Lmb) è stato definito per determinare il comportamento di una certa superficie sia principalmente diffusivo o speculare. Risulta particolarmente inportante confrontare i differenti valori di Lmb, calcolati in corrispondenza delle lunghezze d onda dei laser comunemente usati nella pratica clinica.

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42 RIFLETTANZA MATERIALI nm Nella regione dell ultravioletto i materiali che presentano una migliore capacità di riflettere in maniera speculare la radiazione ottica sono i metalli come alluminio e acciaio; il ferro, l ottone e il rame per via del loro colore riflettono meno a queste lunghezze d onda. I più alti livelli di riflessione si raggiungono quanto più la superficie è levigata, un campione di acciaio molto lucido ha mostrato una riflettanza speculare fino al 43% a 400 nm. Con lavorazioni superficiali della superficie, come la sabbiatura, si riesce ad abbattere la riflettanza fino a valori dell ordine di pochi punti percentuali. Altri materiali come Plexiglass o alcuni tipi di mattonelle lucide chiare hanno mostrato una capacità di riflettere in maniera speculare abbastanza limitata, intorno al 5-6%; tuttavia è necessario prendere in considerazione con attenzione anche questi materiali, soprattutto se in presenza di laser di potenza nm In questo intervallo tutti i metalli mostrano una capacità sempre maggiore, rispetto all intervallo precedente, di riflettere la radiazione ottica. Nel caso di superfici molto lucide di acciaio o rame si arriva ad avere una riflettanza speculare oltre il 60%. Anche nei campioni non metallici si nota un aumento della riflettanza pur rimanendo su livelli molto bassi, in qualche caso dell ordine del 6-7%.

43 RIFLETTANZA MATERIALI nm In generale la capacità delle superfici metalliche di riflettere specularmente la radiazione ottica continua ad aumentare anche a queste lunghezze d onda arrivando addirittura all 86% nel caso di superfici molto lucide. Per ridurre notevolmente questa capacità è fondamentale che le superfici vengano trattate con particolari tipi di lavorazioni. La più efficace tra queste è la sabbiatura. Tra i materiali non metallici non c è un aumento della riflettanza in questo intervallo di lunghezza d onda, ma occorre sempre prestare attenzione a quei materiali che hanno valori di riflettanza di alcuni punti percentuali nm La riflettanza dei metalli continua ad aumentare fino anche oltre il 90%, per le superfici più levigate, quindi occorre prestare la massima attenzione alla presenza di questo tipo di materiali in prossimità di apparecchiature laser. Per gli altri tipi di materiali non sono da escludere comportamenti inaspettati, come ad esempio una potenzialmente pericolosa capacità di riflettere da parte di un campione di PVC nero lucido, che arriva ad una riflettanza del 5%.

44 Valutazione livelli di esposizione Tabella 2.2 Valori limiti di esposizione dell occhio a radiazioni laser L mb = 100 (R 45 / R tot ) Tabella 1.1 Valori limiti di esposizione per radiazioni ottiche non coerenti Tabella 2.2 Valori limiti di esposizione dell occhio a radiazioni laser

confrontiamo i limiti per la radiazione coerente abbiamo: EMP = 735J/m 2 Da

45 H 0 = 33 x 10 3 J/m 2 Dopo la riflessione dal telino verde abbiamo i seguenti valori per la componente speculare: R 45 = 0,76% H 0 spec = 250J/m 2 Se confrontiamo i limiti per la radiazione coerente abbiamo: EMP = 735J/m 2 Da cui. H 0 spec < EMP Quindi la componente riflessa specularmente dal telino è sicura

46 Grazie per l attenzione

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