L'invisibile e il visibile: radiazioni ottiche e campi elettromagnetici nelle attività di ricerca

I transilluminatori standard utilizzano lunghezze d'onda di 302/312-nm (UV-B). Questa tipologia di strumento è ampiamente utilizzata nei laboratori del Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agroalimentari dove vengono svolte analisi nell’ambito della genetica e della microbiologia: la radiazione UV viene infatti impiegata nelle metodiche di visualizzazione delle strutture subcellulari quali ad esempio il DNA, in campioni preparati su strato sottile di gel e colorati con sostanze intercalanti quali il bromuro di etidio o il SybrSafe. L’operatore manipola il gel a lampada accesa, in quanto la lampada stessa consente l’individuazione delle parti di interesse da manipolare: la lampada è rivolta verso l’alto in modo che l’operatore possa incidere il gel posizionato sul piano di appoggio, mediante apposito bisturi. In questa situazione, per proteggere mani, occhi e viso l’operatore utilizza lo schermo in dotazione ed indossa Dispositivi di Protezione Individuale quali occhiali (norma UNI EN 170:2003), camice a manica lunga e guanti.

L’utilizzo della cappa biologica permette di allevare e studiare microrganismi nocivi, tra i quali i batteri fitopatogeni, in condizioni di sterilità, così da assicurare che non vi siano contaminazioni esterne. In foto, una cappa biologica ubicata in un laboratorio del Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agroalimentari, in cui si distinguono alcune piastre Petri contenenti batteri fitopatogeni che manifestano caratteristiche peculiari utili per l’identificazione, tra le quali la fluorescenza. La fluorescenza è evidenziata grazie ai raggi UV, dannosi per l’uomo. La cappa è dotata di schermo protettivo che impedisce l’accensione della lampada UV se non completamente in sede. Quando la lampada UV è accesa, l’operatore non svolge alcune attività presso la cappa, se non il controllo visivo. L’operatore indossa i Dispositivi di Protezione Individuale di laboratorio (camice, guanti in nitrile ed occhiali).

Il fotoreattore in utilizzo presso il Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agro-alimentari è equipaggiato con tre gruppi di lampade spettrali al Hg a bassa pressione, disposte a carosello, che emettono radiazioni luminose a diverse lunghezze d’onda. Il fascio luminoso penetra in campioni di soluzioni o sospensioni acquose, collocati all’interno di reattori tubolari in vetro o quarzo e sospesi all’interno del carosello luminoso. Le radiazioni, intercettando le molecole, provocano reazioni di fotolisi. Le lunghezze d’onda di lavoro cadono nel range delle radiazioni ultraviolette di tipo UVA (315-400 nm) e UVB (280-315 nm). Il lavoratore, per operare in sicurezza, deve munirsi di dispositivi di protezione individuali quali camice e guanti per evitare ustioni alla pelle e indossare occhiali schermanti (norma UNI EN 170:2003) per evitare danni alla retina.

Il fotoreattore in utilizzo presso il Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agro-alimentari è equipaggiato con tre gruppi di lampade spettrali al Hg a bassa pressione, disposte a carosello, che emettono radiazioni luminose a diverse lunghezze d’onda. Il fascio luminoso penetra in campioni di soluzioni o sospensioni acquose, collocati all’interno di reattori tubolari in vetro o quarzo e sospesi all’interno del carosello luminoso. Le radiazioni, intercettando le molecole, provocano reazioni di fotolisi. Le lunghezze d’onda di lavoro cadono nel range delle radiazioni ultraviolette di tipo UVA (315-400 nm) e UVB (280-315 nm). Il lavoratore, per operare in sicurezza, deve munirsi di dispositivi di protezione individuali quali camice e guanti per evitare ustioni alla pelle e indossare occhiali schermanti (norma UNI EN 170:2003) per evitare danni alla retina.

I laser in utilizzo presso il Laboratorio “ATOM COOLING AND TRAPPING” del Dipartimento di Fisica e Astronomia, sono impiegati per esperimenti che mirano a raffreddare e intrappolare vapori di atomi alcalini all’interno di una camera da vuoto con l’utilizzo della radiazione. Rispettivamente di classe 4 e 3 R con potenze fino ai 20 W, espongono gli operatori ai rischi di lesione oculare e dermica. Gli occhiali utilizzati (norma UNI EN 208:2004) garantiscono la protezione per l’emissione del fascio nelle varie lunghezze d’onda, assicurando la completa sicurezza dell’operatore.

Nel laboratorio per analisi spettroscopiche in risonanza magnetica nucleare del Dipartimento di Chimica “Giacomo Ciamician”, ubicato nel polo didattico Navile, si determina la struttura chimica delle molecole e la loro disposizione nello spazio. La radiazione emessa dallo strumento è di tipo magnetico (NON elettromagnetico). In sostanza, è una grande calamita che ha la capacità di attrarre tutto ciò che è magnetico. Il campo di attrazione magnetica è comunque molto ridotto nelle strumentazioni di ultima generazione e l'effetto attrattivo generalmente si esaurisce entro poche decine di centimetri dal perimetro dello strumento stesso. Nell'attività di analisi si utilizzano guanti e occhiali di protezione certificati come Dispositivi di Protezione Individuale; durante la manutenzione periodica vengono utilizzati dispositivi per la protezione dal freddo (guanti ed occhiali o visiera).

Nella sala operatoria del “Servizio Clinico piccoli animali” presso il Dipartimento di Scienze Mediche Veterinarie ad Ozzano dell’Emilia, si eseguono operazioni di emostasi con elettrobisturi bipolare durante gli interventi sui pazienti. La dispersione di campo elettromagnetico nell'ambiente da parte di un elettrobisturi risulta sostanzialmente localizzata intorno al manipolo e al cavo che collega il manipolo al generatore. Il campo elettrico è determinato dalla differenza di potenziale fra la punta dell'elettrodo attivo ed il paziente. Per quanto riguarda il campo magnetico, la corrente necessaria per ottenere il taglio dei tessuti produce campi magnetici di intensità abbastanza elevata nei dintorni del cavo (dal generatore al manipolo) e nella mano di chi usa il bisturi (in prossimità del manipolo). Gli operatori indossano tutti i Dispositivi di Protezione Individuale da sala operatoria

Nelle sale operatorie dei nostri Dipartimenti (in foto, sala operatoria del Dipartimento di Scienze Mediche Veterinarie ad Ozzano dell’Emilia), sono presenti lampade scialitiche; tali lampade sono una speciale fonte di luce che consente di illuminare il campo chirurgico. La pericolosità sta nell’emissione di Radiazioni Ottiche Artificiali non coerenti nel campo del visibile, con particolare riferimento all’esposizione oculare. Gli operatori adottano procedure di utilizzo quali il divieto di fissare direttamente la fonte luminosa e il posizionamento delle lampade ad una distanza di sicurezza. Per la protezione della pelle, gli operatori indossano camici e guanti da sala operatoria certificati come Dispositivi di Protezione Individuale.

Nel laboratorio fotografico del Dipartimento di Architettura, come attività a supporto della didattica dei corsi di laurea attivati presso il Dipartimento, vengono eseguite acquisizioni ed elaborazioni di immagini digitali con tecnica still-life ed acquisizioni ed elaborazioni di immagini digitali piane. Le lampade utilizzate emettono Radiazione Ottica Artificiale incoerente nel campo del visibile; sono dotate di una potenza molto alta e sono dannose per l’occhio. Gli operatori hanno a disposizione occhiali di protezione specifici per la radiazione emessa (norma UNI EN 166:2004). Inoltre, seguono specifiche procedure in cui è previsto il divieto di fissare direttamente la fonte radiante.

Nel Laboratorio di Meccanica Agraria del Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agro-Alimentari di Cadriano si svolge attività di ricerca e di supporto alla didattica nell’ambito delle trattrici e delle macchine agricole. In foto si può osservare una stazione di prova ufficiale OCSE per la certificazione delle prestazioni e della sicurezza dei trattori agricoli e forestali. All’interno del Laboratorio vengono eseguite saldature per la realizzazione di allestimenti a supporto dell’attività di prova; la saldatrice a filo con gas Argon (MIG) emette Radiazioni Ottiche Artificiali incoerenti nello spettro dell’ultravioletto e dell’infrarosso, con potenziale danno per occhio e cute. Gli operatori eseguono la saldatura con tutti i Dispositivi di Protezione Individuale previsti, quali guanti in pelle, casco saldatura autoscurante, camice.

Nel “Laboratory of Innovative Materials for Electrical Systems” – LIMES del Dipartimento di Ingegneria Elettrica e dell’Informazione “Guglielmo Marconi”, si utilizza un trasformatore di tensione (230V/100000V) per eseguire misure di scariche parziali (misure non distruttive) in alta tensione, al fine di individuare micro difetti all’interno di sistemi isolanti di componenti elettrici. La strumentazione emette in campo magnetico ed elettrico con particolare attenzione al campo elettrico, in quanto si lavora in alta tensione ma bassa corrente. Il trasformatore è posizionato all’interno di una cella. La cella è dotata di uno switch di protezione che funge da pulsante di emergenza, togliendo tensione a tutte le attrezzature in caso di apertura (anche accidentale) della cella; sulla porta è inoltre presente una spia luminosa che indica la presenza o meno di tensione al suo interno. L’operatore svolge la propria attività al di fuori della cella, ad una distanza di sicurezza dal campo generato.

Nel Dipartimento di Ingegneria Elettrica e dell’Informazione “Guglielmo Marconi” si trova il Laboratorio di Macchine ed Azionamenti Elettrici -LEMAD, nel quale si utilizza un banco prova motori. Questo strumento permette di eseguire una serie di test necessari alla verifica del corretto funzionamento di un motore; nello specifico, si eseguono prove tecniche su motori elettrici trifase, collegati ad una dinamo freno utilizzato come carico. Il sistema viene utilizzato per sviluppare schemi di controllo di coppia, velocità e posizione di azionamenti elettrici. Durante la prova si formano campi elettromagnetici a cui possono essere esposti gli operatori; il distanziamento dalla postazione permette di operare in sicurezza e fuori dal campo generato.

Nel laboratorio “Plasma Technology” ubicato presso il presso il Dipartimento di Ingegneria Elettrica e dell’Informazione “Guglielmo Marconi”, si procede alla realizzazione di alimentatori per alte tensioni, utilizzati per generare plasmi a bassa pressione ed a pressione atmosferica. Tale attività è utile per eseguire test di diagnostica delle scariche elettriche. La strumentazione emette Radiazioni Ottiche Artificiali incoerenti, in particolare nel campo degli UV e del Visibile. Gli operatori utilizzano occhiali dedicati per proteggere l’occhio (norma UNI EN 166:2004) e, durante il funzionamento, si posizionano ad una distanza di sicurezza per evitare l’esposizione dermica.

Nel laboratorio “Plasma Technology” ubicato presso il presso il Dipartimento di Ingegneria Elettrica e dell’Informazione “Guglielmo Marconi”, si procede alla realizzazione di alimentatori per alte tensioni, utilizzati per generare plasmi a bassa pressione ed a pressione atmosferica. Tale attività è utile per eseguire test di diagnostica delle scariche elettriche. La strumentazione emette Radiazioni Ottiche Artificiali incoerenti, in particolare nel campo degli UV e del Visibile. Gli operatori utilizzano occhiali dedicati per proteggere l’occhio (norma UNI EN 166:2004) e, durante il funzionamento, si posizionano ad una distanza di sicurezza per evitare l’esposizione dermica.

Durante l’attività di laboratorio sul campo a Vulcano, gli studenti del corso di Vulcanologia e Rilevamento del Vulcanico studiano i depositi piroclastici della eruzione del 1888-90 del cono di La Fossa, derivanti dalla messa in posto di blocchi e bombe vulcaniche di varie dimensioni e ceneri, ed apprendono le tecniche di interpretazione degli stessi ai fini di valutazioni della pericolosità vulcanica in un’area abitata. I vari rischi geologici possibili in aree vulcaniche attive (ad es. caduta rocce, emissioni gassose, eruzioni vulcaniche) rendono necessaria una dotazione minima di Dispositivi di Protezione Individuale per gli studenti rappresentata da caschetto protettivo, occhiali e guanti, scarpe da trekking e gilet ad alta visibilità. Un ulteriore rischio legato all’attività in esterno riguarda l’esposizione a Radiazioni Ottiche Naturali, considerando che la radiazione ultravioletta solare è causa di patologie fotoindotte, i cui organi bersaglio sono occhi e pelle. Per proteggersi, gli studenti devono utilizzare creme solari con alto fattore di protezione, indossare capi che possano limitare le zone esposte ed occhiali da sole per la protezione degli occhi secondo i requisiti indicati dalla norma UNI EN 1836:2008.

Presso il Tecnopolo di Forlì, nel Laboratorio di Microsatelliti e Microsistemi Spaziali, vengono condotti test su satelliti di ridotte dimensioni; l’attività è finalizzata al test dei Sistemi di Determinazione e Controllo d’Assetto, quei sistemi cioè, che permettono a un satellite di orientarsi nello spazio. Il testbed progettato per realizzare questi esperimenti è dotato di un cuscinetto sferico ad aria, un simulatore LED di luce solare e una gabbia di Helmholtz, necessaria per la simulazione del campo magnetico terrestre. La gabbia di Helmholtz in uso è costituita da tre avvolgimenti di fili di rame, con assi ortogonali tra di loro, che possono essere alimentati a corrente e tensione variabile, all’interno dei quali la corrente che fluisce genera un campo magnetico. Le radiazioni generate dalla gabbia di Helmholtz sono di tipo puramente magnetico e presentano intensità decrescente allontanandosi dalle bobine. Le misure di prevenzione adottate consistono nell’individuazione della zona al di fuori della quale l’intensità del campo magnetico è al di sotto dei limiti consentiti.

Nel Laboratorio di Metallurgia del Dipartimento di Ingegneria Industriale, vengono effettuati studi che mirano allo sviluppo di nuove leghe di alluminio attraverso la modifica compositiva per incrementarne le prestazioni a temperatura ambiente e ad alta temperatura. Le nuove composizioni vengono realizzate utilizzando una fonditrice per microfusione sotto vuoto - con riscaldamento ad induzione elettromagnetica - che permette anche di colare i provini per eseguire la caratterizzazione microstrutturale e meccanica. Il forno, che opera generalmente a 8 kW a cui corrisponde circa una temperatura di esercizio di 800°C, genera campi elettromagnetici e Radiazioni Ottiche Artificiali. Per ridurre l’esposizione degli operatori è necessario mantenere una distanza di almeno 50 cm dai campi elettromagnetici in fase di funzionamento della macchina. L’oblò di ispezione è costituito da un vetro trattato che riduce le radiazioni emesse.

ll laser in dotazione al Gruppo Laser del Laboratorio di Meccanica del Dipartimento di Ingegneria Industriale è una sorgente in fibra ad alta potenza (3 kW) di classe 4 confinata all’interno di un box. In questo caso il laser (invisibile, lunghezza d’onda nel campo dell’infrarosso) irradia il metallo del pezzo in lavorazione, posto ad una velocità di 10 giri al minuto. Tale operazione permette una saldatura di precisione, a basso apporto termico e ad elevata penetrazione di una corona dentata su un ingranaggio destinato alla produzione di cambi per uso automobilistico. L’operatore è sempre al riparo dalle Radiazioni Ottiche, poiché il laser opera esclusivamente a camera chiusa. Il processo può essere osservato e tenuto sotto controllo attraverso una finestra d’ispezione trattata per ridurre l’esposizione alle radiazioni ed una telecamera.