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Rayonnements optiques

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Rayonnement Laser

À chaque laser ses dangers

Les lasers sont utilisés dans de nombreux secteurs d’activités. Les yeux sont les organes les plus vulnérables. Les équipements de travail utilisant des lasers sont classés selon leur dangerosité. Les mesures de prévention à respecter, permettant une utilisation en toute sécurité, sont fonction de cette classification. Le port de lunettes de protection et de gants ininflammables est indispensable lors de l’emploi d’un laser de classe élevée.

Le laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) produit et amplifie une onde lumineuse. La lumière qu’il produit est monochromatique, c’est-à-dire d’une couleur correspondant à une seule longueur d’onde définie, qui peut être dans l’infrarouge, le visible ou l’ultraviolet.

Les lasers sont utilisés dans des secteurs d’activité aussi variés que l’industrie, le BTP, les arts du spectacle, le domaine médical et hospitalier, la recherche, l’enseignement ou la défense nationale.

Caractéristiques générales essentielles de lasers industriels et de laboratoires (avec valeurs indicatives)

Matériau actif

Longueur d'onde (en nanomètres)

Régime : continu ou pulsé (**)

Cadence des impulsions

Énergie ou puissance

Utilisation

Azote

337

 ≤ 100 ns

1 à 100 Hz

1 mJ à 100 mJ

photochimie, recherche, impression graphique

Excimères (*)
(KrF, ArF, XeCl)

190 à 350

10 à 60 ns

1 Hz à 10 kHz

1 mJ à 300 mJ (Pmoy < 1,2 kW)

impression, marquage, photochimie, spectroscopie, micro-usinage, nettoyage

Hélium - Néon

632

continu

 

0,1 à 100 mW

télémétrie, topographie, métrologie, holographie, impression

Gaz ionisé (Kr,Ar)

350 à 800

continu

 

0,1 W à 40 W

télémétrie, spectroscopie, recherche, spectacles, prototypage rapide

Dioxyde de carbone CO2

10 600

10 à 100 ns
continu

10 kHz

1 W à 50 kW

découpage, marquage, perçage, soudage, traitement thermique

Vapeurs métalliques
Cuivre…

500 à 15 000

20 ns

quelques Hz

quelques mJ

recherche, séparation isotopique de l’uranium

Rubis

694

30 ns
500 μs

0,03 à 10 Hz
faibles cadences :
0,03 Hz à 5Hz

0,1 à 10 J
0,05 à 5 J

holographie dynamique, télémétrie, perçage, micro-usinage, soudage

Yag - Néodyme

1064
532 (doublé en fr.)
355 (triplé en fr.)
266 (quadruplé en fr.)

30 ps à 30 ns
et continu

1 à 80 kHz

0,1 mJ à 50 J
jusqu'à quelques kW

vaporisation métal, recuits, perçage, soudage, nettoyage, gravure

Verre dopé au néodyme

1 060

de 0,5 à 5 ns

10 à 20 Hz

1 à 400 J

soudage par points, gravure, perçage, spectrographie

Titane saphir

accordable de 370 à 3 000

< 8. 10-6 ns

1 à 50 kHz

0 à 0,2 J

spectroscopie, recherche

Diodes lasers

selon matériaux utilisés :
accordable de 447 à 30 000

continu (superposition de signaux impulsionnels)

 

1 à 65 mW

télémétrie, lecture de codes-barres, bureautique, audio-vidéo-hifi

Colorants

Variable de 350 à 1 000

continu ou pulsé

 

quelques mW à quelques W

spectroscopie, étude des matériaux

(*) Excimères = contraction de «Excited dimers » :molécules dimères excitées (ou exiplexes).Cette définition repose sur le fait que ces dimères n’existent que dans un état excité électronique mais pas naturellement.

(**) Dans certaines configurations spécifiques, il est possible d’obtenir des impulsions géantes de très courte durée (< 10 ñs).

Effets des lasers sur la santé

 

Risques pour les yeux

Ces effets constituent les risques essentiels et sont fonction principalement des caractéristiques physiques du laser et de facteurs dépendant des propriétés optiques des différents milieux oculaires :

Transmission des rayonnements par les milieux oculaires

Ces milieux transparents transmettent bien les rayonnements visibles, moins bien ceux du proche infrarouge et absorbent considérablement les rayonnements ultraviolets (surtout UVB, C) ainsi que les rayonnements infrarouges moyens et lointains IRB,C. L’épithélium pigmentaire de la rétine ainsi que la choroïde, qui tapissent le fond de l’œil, absorbent fortement les rayonnements incidents de lumière visible, plus particulièrement ceux dont les longueurs d’onde sont courtes et, à un degré moindre, les infrarouges proches IRA. La remarque précédente concerne surtout les lasers YAG-Néodyme.

Les rayonnements ultraviolets moyens et lointains UVB,C, absorbés par les parties antérieures de l'oeil, peuvent provoquer une kératoconjonctivite (inflammation de la cornée et de la conjonctive). Ce risque n'est guère encouru que pour les lasers UV, dont les excimères. Les UVB sont susceptibles de provoquer une lésion du cristallin à la suite d'une seule exposition, contrairement aux UVA dont l'action cataractogène n'apparaît qu'après des expositions chroniques.

Les rayonnements infrarouges moyens et lointains IRB, C sont susceptibles d'occasionner des brûlures de la cornée. Pour des longueurs d'onde comprises entre 0,8 et 2,0 μm, ils peuvent également entraîner l'apparition d'une cataracte dans le cas d'exposition prolongée avec des éclairements énergétiques importants.

Risques pour la peau

Le risque de dommages à la peau dépend du type de laser, de la puissance du faisceau laser et de la durée de l’exposition. Ils peuvent aller de la brûlure localisée à la lésion profonde.

 

Le danger du rayonnement laser pour la peau résulte essentiellement de ses effets thermiques qui sont fonction, tant de la surface stimulée que de la région du corps exposée, de sa vascularisation et de la pigmentation. Outre la longueur d’onde du rayonnement, d’autres facteurs de nature physique interviennent : essentiellement l’énergie (dans le cas d’impulsions) et la puissance (dans le cas des lasers continus). Encore faut-il noter que l’énergie absorbée peut être en partie évacuée par rayonnement calorique ou par l’intermédiaire de la circulation sanguine.

En cas d’exposition accidentelle, les effets induits varient d'un érythème bénin (faible rougeur de la peau) à la phlyctène (ampoule ou cloque) pour toutes les longueurs d’onde du spectre. Les rayonnements ultraviolets UVB,C ainsi que les infrarouges IRB,C sont les plus agressifs car ils sont fortement absorbés à la surface de la peau, voire plus profondément dans le cas du laser YAG. Une exposition à ces rayonnements sous forme d'impulsions courtes et de grande puissance de crête peut engendrer une carbonisation superficielle de couleur grise de la couche cornée de l'épiderme. Toutefois, l'exposition à des éclairements énergétiques particulièrement intenses, comme ceux émis dans l'IRC par certains lasers CO2, peut induire une lésion profonde susceptible, dans certains cas, d’atteindre l'os.

Autres risques

L’utilisation de lasers peut également entraîner des risques électriques, électromagnétiques et chimiques.

Classes de dangerosité

Chaque laser a une classe, indiquée par le constructeur, qui donne une idée de sa dangerosité. Une norme précise les mentions à apposer sur les appareils pour chaque classe de laser.

Classes de sécurité laser selon la norme EN 60825-1

Des informations et des conditions complémentaires sont rattachées aux définitions ci-dessous (voir la norme)

  • Classe 1 : Laser sans danger pendant leur utilisation, même en cas de vision directe dans le faisceau sur une longue période, même lorsqu’une exposition se produit lors de l’utilisation de dispositifs télescopiques. La classe 1 comprend également les lasers de forte puissance qui sont totalement enfermés de sorte qu’aucun rayonnement potentiellement dangereux ne soit accessible pendant l’utilisation (appareil avec laser incorporé). La vision dans le faisceau des appareils à laser de classe 1 qui émettent une énergie rayonnante visible peut encore produire des effets visuels d’éblouissement, en particulier à de faibles niveaux de lumière ambiante.

 

  • Classe 1M : Appareils à laser émettant dans la gamme 302,5 à 4000 nm, qui sont sans danger, y compris la vision directe dans le faisceau sur une longue période pour l’œil nu. L’EMP1 peut être dépassée et des lésions oculaires peuvent apparaitre après une exposition avec un dispositif optique comme des jumelles pour un faisceau collimaté avec un diamètre tel que spécifié par la norme. La vision dans le faisceau des appareils à laser de classe 1M qui émettent une énergie rayonnante visible peut encore produire des effets visuels d’éblouissement, en particulier à de faibles niveaux de lumière ambiante.

 

  • Classe 1C : Appareils à laser destinés à une application directe du rayonnement laser sur la peau ou les tissus corporels internes dans le cadre de procédures médicales, de diagnostic, thérapeutiques ou cosmétiques comme l’épilation, la réduction des rides ou de l’acné. Bien que le rayonnement laser puisse être aux niveaux des classes 3R, 3B ou 4, les expositions oculaires sont empêchées grâce à un ou plusieurs moyens techniques. Le niveau d’exposition de la peau dépend de l’application.

 

  • Classe 2 : Appareils à laser émettant un rayonnement visible dans la gamme de 400 à 700 nm, qui sont sans danger pour les expositions momentanées, mais qui peuvent être dangereux pour une exposition délibérée dans le faisceau. Le risque de lésions est très faible pour des expositions momentanées un peu plus longues que la base de temps liée au reflexe palpébral, soit 0,25s.
    L’utilisation d’instruments optiques n’augmente pas le risque de lésions oculaires.
    Les éblouissements et aveuglements peuvent être provoqués par un faisceau de laser classe 2, en particulier dans des conditions de faibles niveaux de lumière ambiante. Ces troubles peuvent être à l’origine d’un risque pour la sécurité lorsqu’ils sont associés à des activités critiques du point de vue de la sécurité telles que le travail avec des machines ou en hauteur, en présence de haute tension, ou pendant la conduite.
    Les utilisateurs sont avertis par étiquetage de ne pas regarder dans le faisceau en continu et de manière intentionnelle.

 

  • Classe 2M : Appareils à laser qui émettent des faisceaux visibles et qui sont sans danger pour une exposition de courte durée uniquement, à l’œil nu. L’EMP peut être dépassée et des lésions oculaires peuvent apparaitre après une exposition avec un dispositif optique.
    Les recommandations liées aux conséquences d’éblouissement, d’aveuglement… sont identiques à celles de la classe 2.
    De plus, l’étiquetage des appareils de classe 2M met aussi en garde contre une exposition des utilisateurs d’instruments optiques télescopiques.

 

  • Classe 3R : Appareils à laser qui émettent des rayonnements pouvant dépasser l’EMP pour une vision directe dans le faisceau, mais le risque de lésion dans la plupart des cas est relativement faible. Le risque de lésion augmente avec la durée d’exposition et l’exposition peut être dangereuse pour une exposition oculaire dans les conditions les plus défavorables ou une vision directe dans le faisceau de manière intentionnelle.
    Il convient de n’utiliser les lasers de classe 3R que lorsque la vision directe dans le faisceau est peu probable.

 

  • Classe 3B : Appareils à laser qui sont normalement dangereux lorsque l’exposition oculaire dans le faisceau se produit (à l’intérieur de la DNDO), y compris une exposition de courte durée accidentelle. La vision de réflexions diffuses est normalement sans danger. Les lasers de classe 3B qui s’approchent de la LEA3 de la classe 3B peuvent produire des lésions mineures de la peau, voire présenter un risque d’inflammation de matériaux inflammables. Cependant cela ne peut se produire que si le faisceau a un petit diamètre ou s’il est focalisé.

 

  • Classe 4 : Appareils à laser pour lesquels la vision dans le faisceau et l’exposition de la peau sont dangereuses, et pour lesquels la vision de réflexions diffuses peut être dangereuse.
    Ces lasers représentent aussi souvent un danger d’incendie.

 

Note (1) : EMP = Exposition maximale permise – niveau du rayonnement laser auquel des personnes peuvent être exposées dans les conditions normales sans subir les effets nuisibles.

Note (2) : DNDO = Zone nominale de danger oculaire ou zone à l’intérieure de laquelle l’EMP pour la cornée est dépassée

Note (3) : LEA = Limite d’émission accessible – émission maximale permise dans une classe particulière.

 

Moyens de protection

Chaque appareil laser comprend des mécanismes techniques intégrés, par exemple un capot de protection associé à un organe de coupure du faisceau, visant à prévenir l’exposition accidentelle. Cependant, il faut porter des lunettes de protection adaptées à la longueur d’onde émise lorsqu’on utilise un laser d’une classe élevée et si le faisceau n’est pas confiné.

S’il y a un risque d’approcher les mains de zones non protégées du parcours d’un faisceau laser puissant, il faut porter des gants de protection ininflammables.

Mesures générales de prévention

L’employeur doit respecter les principes généraux de prévention du Code du travail, ainsi que les dispositions spécifiques à la prévention des risques d’exposition aux rayonnements optiques artificiels (articles R. 4452-1 à R. 4452-31 du Code du Travail).

Pour procéder à l’évaluation des risques et mettre en place des mesures de prévention adaptées, l’employeur peut se baser sur les règles de prévention établies pour les rayonnements lasers et présentées dans la brochure ED 6071 ainsi que sur la documentation fournie par le (ou les) fabricant(s) des équipements lasers.

Règles spécifiques à une utilisation en sécurité de rayonnements lasers

  • Choix justifié d’une source laser pour les besoins d’une application et pour la classe de dangerosité de la source
  • Étiquetage associé à la classe du laser utilisé, visible, lisible et rédigé en français : c’est le 1er niveau de consignes que les opérateurs doivent respecter.
  • Confinement du rayonnement : chaque fois que l’application le permet, le rayonnement laser ne doit pas avoir lieu vers l’extérieur.
  • Définition de zones d’exclusion : lorsque l’application nécessite que le rayonnement soit émis vers l’extérieur, les directions des émissions du rayonnement primaire peuvent servir à définir une direction ou une zone d’espace dans laquelle aucune personne ne doit se trouver lors de l’émission. Les accès à cette zone sont interdits et condamnés, balisés. Une signalétique visible et rédigée en français est mise en place.
  • Maîtrise de la commande : seule une personne autorisée doit pouvoir commander l’émission du rayonnement.
  • Limitation des accès à un local dans lequel a lieu un tir laser : seules des personnes autorisées peuvent y avoir accès ou y être présentes, à condition que cet accès soit justifié pendant l’émission du faisceau.
  • Confinement du trajet du faisceau : si des opérateurs doivent être présents dans le local pendant l’émission du faisceau, le chemin optique doit être capoté.
  • Évitement des réflexions du faisceau primaire vers l’opérateur. La présence d’objets réfléchissants dans le local et le port de bijoux sont à éviter. Le plan dans lequel le faisceau circule doit être plus bas que la hauteur des yeux en position assise.
  • Protection individuelle des yeux : si l’opérateur doit accéder au local dans lequel a lieu l’émission laser, il doit porter des lunettes de protection ou de réglage laser adaptées.
  • Protection individuelle des mains ou du corps
  • Information des opérateurs des risques encourus lorsqu’ils travaillent sur des équipements laser dont le rayonnement accessible est supérieur à celui de la classe 1
  • Formation des opérateurs à l’utilisation d’équipements lasers

La documentation fournie par les fabricants d’équipements lasers doit être conforme à la norme NF EN ISO 11252 (machines à laser) ou NF EN 60825-1 (appareils à lasers). Elle doit contenir des informations indispensables pour l’évaluation des risques, notamment :

  • les caractéristiques et classe de l’équipement laser,
  • les prescriptions d’utilisation et de sécurité pour les opérateurs en conditions d’utilisation normale,
  • les interventions autorisées à l’utilisateur,
  • les prescriptions d’interventions et de sécurité pour notamment les opérations de maintenance.
Mis à jour le 25/06/2018
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