Comme la lumière, qui est visible, le rayonnement ultraviolet (UV) est une forme de rayonnement optique avec des longueurs d'onde plus courtes et des photons plus énergétiques (particules de rayonnement) que son homologue visible. La plupart des sources lumineuses émettent également des rayons UV. Les UV sont présents dans la lumière du soleil et sont également émis par un grand nombre de sources ultraviolettes utilisées dans l'industrie, la science et la médecine. Les travailleurs peuvent être exposés aux rayons UV dans une grande variété de contextes professionnels. Dans certains cas, à de faibles niveaux de lumière ambiante, des sources très intenses de proche ultraviolet ("lumière noire") peuvent être vues, mais normalement les UVR sont invisibles et doivent être détectés par la lueur des matériaux qui deviennent fluorescents lorsqu'ils sont éclairés par les UVR.

Tout comme la lumière peut être divisée en couleurs qui peuvent être vues dans un arc-en-ciel, les UVR sont subdivisés et leurs composants sont généralement désignés par UVA, UVB ainsi que UVC. Les longueurs d'onde de la lumière et des rayons UV sont généralement exprimées en nanomètres (nm); 1 nm est un milliardième (10^-9) d'un mètre. Les UVC (UV à très courte longueur d'onde) de la lumière solaire sont absorbés par l'atmosphère et n'atteignent pas la surface de la Terre. Les UVC ne sont disponibles qu'à partir de sources artificielles, telles que les lampes germicides, qui émettent la majeure partie de leur énergie à une seule longueur d'onde (254 nm) qui est très efficace pour tuer les bactéries et les virus sur une surface ou dans l'air.

Les UVB sont les rayons UV les plus nocifs sur le plan biologique pour la peau et les yeux, et bien que la majeure partie de cette énergie (qui est un composant de la lumière solaire) soit absorbée par l'atmosphère, elle produit toujours des coups de soleil et d'autres effets biologiques. Les rayons UV à grande longueur d'onde, les UVA, se trouvent normalement dans la plupart des sources de lampes et sont également les rayons UV les plus intenses atteignant la Terre. Bien que les UVA puissent pénétrer profondément dans les tissus, ils ne sont pas aussi nocifs sur le plan biologique que les UVB car les énergies des photons individuels sont inférieures à celles des UVB ou des UVC.

Sources de rayonnement ultraviolet

Soleil

La plus grande exposition professionnelle aux rayons UV est subie par les travailleurs à l'extérieur sous la lumière du soleil. L'énergie du rayonnement solaire est fortement atténuée par la couche d'ozone terrestre, limitant les rayons UV terrestres à des longueurs d'onde supérieures à 290-295 nm. L'énergie des rayons solaires à courte longueur d'onde (UVB) les plus dangereux est fortement fonction du trajet oblique atmosphérique et varie selon la saison et l'heure de la journée (Sliney 1986 et 1987; OMS 1994).

Sources artificielles

Les sources artificielles d'exposition humaine les plus importantes sont les suivantes :

Soudage à l'arc industriel. La source la plus importante d'exposition potentielle aux rayons UV est l'énergie rayonnante de l'équipement de soudage à l'arc. Les niveaux de rayons UV autour des équipements de soudage à l'arc sont très élevés et des lésions oculaires et cutanées aiguës peuvent survenir dans les trois à dix minutes suivant l'exposition à des distances d'observation rapprochées de quelques mètres. La protection des yeux et de la peau est obligatoire.

Lampes UV industrielles/de travail. De nombreux processus industriels et commerciaux, tels que le durcissement photochimique des encres, des peintures et des plastiques, impliquent l'utilisation de lampes qui émettent fortement dans la gamme UV. Bien que la probabilité d'une exposition nocive soit faible en raison du blindage, dans certains cas, une exposition accidentelle peut se produire.

"Lumières noires". Les lumières noires sont des lampes spécialisées qui émettent principalement dans la gamme UV, et sont généralement utilisées pour les tests non destructifs avec des poudres fluorescentes, pour l'authentification des billets de banque et des documents, et pour les effets spéciaux dans la publicité et les discothèques. Ces lampes ne présentent pas de danger d'exposition significatif pour l'homme (sauf dans certains cas pour la peau photosensibilisée).

Traitement médical. Les lampes UVR sont utilisées en médecine à diverses fins diagnostiques et thérapeutiques. Les sources UVA sont normalement utilisées dans les applications de diagnostic. Les expositions du patient varient considérablement selon le type de traitement et les lampes UV utilisées en dermatologie nécessitent une utilisation prudente par les membres du personnel.

Lampes UV germicides. Les rayons UV avec des longueurs d'onde comprises entre 250 et 265 nm sont les plus efficaces pour la stérilisation et la désinfection car ils correspondent à un maximum dans le spectre d'absorption de l'ADN. Les tubes à décharge de mercure à basse pression sont souvent utilisés comme source UV, car plus de 90% de l'énergie rayonnée se situe sur la ligne de 254 nm. Ces lampes sont souvent appelées « lampes germicides », « lampes bactéricides » ou simplement « lampes UVC ». Les lampes germicides sont utilisées dans les hôpitaux pour lutter contre l'infection tuberculeuse et sont également utilisées à l'intérieur des enceintes de sécurité microbiologique pour inactiver les micro-organismes en suspension dans l'air et en surface. Une installation correcte des lampes et l'utilisation de protections oculaires sont essentielles.

Bronzage cosmétique. Les bancs solaires se trouvent dans les entreprises où les clients peuvent obtenir un bronzage grâce à des lampes spéciales de bronzage, qui émettent principalement dans la gamme des UVA mais aussi des UVB. L'utilisation régulière d'un lit de bronzage peut contribuer de manière significative à l'exposition annuelle de la peau aux UV d'une personne ; de plus, le personnel travaillant dans les salons de bronzage peut également être exposé à de faibles niveaux. L'utilisation de protections oculaires telles que des lunettes de protection ou des lunettes de soleil devrait être obligatoire pour le client et, selon l'arrangement, même les membres du personnel peuvent avoir besoin de protections oculaires.

Éclairage général. Les lampes fluorescentes sont courantes sur le lieu de travail et sont utilisées depuis longtemps à la maison. Ces lampes émettent de petites quantités de rayons UV et ne contribuent que pour quelques pour cent à l'exposition annuelle aux UV d'une personne. Les lampes tungstène-halogène sont de plus en plus utilisées à la maison et sur le lieu de travail pour une variété d'objectifs d'éclairage et d'affichage. Les lampes halogènes non blindées peuvent émettre des niveaux d'UV suffisants pour causer des blessures aiguës à courte distance. L'installation de filtres en verre sur ces lampes devrait éliminer ce risque.

Effets biologiques

La peau

Érythème

L'érythème, ou « coup de soleil », est une rougeur de la peau qui apparaît normalement quatre à huit heures après l'exposition aux rayons UV et s'estompe progressivement après quelques jours. Un coup de soleil grave peut entraîner des cloques et une desquamation de la peau. Les UVB et les UVC sont environ 1,000 1982 fois plus efficaces pour provoquer l'érythème que les UVA (Parrish, Jaenicke et Anderson 295), mais l'érythème produit par les longueurs d'onde UVB plus longues (315 à 1928 nm) est plus grave et persiste plus longtemps (Hausser 295). La gravité et l'évolution temporelle accrues de l'érythème résultent d'une pénétration plus profonde de ces longueurs d'onde dans l'épiderme. La sensibilité maximale de la peau se produit apparemment à environ 1930 nm (Luckiesh, Holladay et Taylor 1931 ; Coblentz, Stair et Hogue 0.07) avec une sensibilité beaucoup plus faible (environ 315) à 1987 nm et à des longueurs d'onde plus longues (McKinlay et Diffey XNUMX).

La dose érythémale minimale (DEM) pour 295 nm qui a été rapportée dans des études plus récentes pour la peau non bronzée et légèrement pigmentée varie de 6 à 30 mJ/cm² (Everett, Olsen et Sayer 1965 ; Freeman et al. 1966 ; Berger, Urbach et Davies 1968). La MED à 254 nm varie considérablement en fonction du temps écoulé après l'exposition et si la peau a été beaucoup exposée à la lumière du soleil extérieure, mais est généralement de l'ordre de 20 mJ/cm², ou jusqu'à 0.1 J/cm². La pigmentation et le bronzage de la peau, et, plus important encore, l'épaississement de la couche cornée, peuvent augmenter cette MED d'au moins un ordre de grandeur.

Photosensibilisation

Les spécialistes de la santé au travail sont fréquemment confrontés aux effets néfastes de l'exposition professionnelle aux rayons UV chez les travailleurs photosensibilisés. L'utilisation de certains médicaments peut produire un effet photosensibilisant lors de l'exposition aux UVA, de même que l'application topique de certains produits, dont certains parfums, lotions pour le corps, etc. Les réactions aux agents photosensibilisants impliquent à la fois une photoallergie (réaction allergique de la peau) et une phototoxicité (irritation de la peau) après une exposition aux UV provenant du soleil ou de sources UV industrielles. (Les réactions de photosensibilité lors de l'utilisation d'appareils de bronzage sont également courantes.) Cette photosensibilisation de la peau peut être causée par des crèmes ou des onguents appliqués sur la peau, par des médicaments pris par voie orale ou par injection, ou par l'utilisation d'inhalateurs sur ordonnance (voir figure 1 ). Le médecin prescrivant un médicament potentiellement photosensibilisant doit toujours avertir le patient de prendre les mesures appropriées pour se prémunir contre les effets indésirables, mais on dit souvent au patient d'éviter uniquement la lumière du soleil et non les sources de rayons UV (puisque celles-ci sont rares pour la population générale).

Figure 1. Quelques substances phonosensibilisantes

Effets différés

L'exposition chronique au soleil, en particulier la composante UVB, accélère le vieillissement de la peau et augmente le risque de développer un cancer de la peau (Fitzpatrick et al. 1974 ; Forbes et Davies 1982 ; Urbach 1969 ; Passchier et Bosnjakovic 1987). Plusieurs études épidémiologiques ont montré que l'incidence du cancer de la peau est fortement corrélée avec la latitude, l'altitude et la couverture du ciel, qui sont en corrélation avec l'exposition aux UV (Scotto, Fears et Gori 1980 ; OMS 1993).

Les relations dose-réponse quantitatives exactes pour la carcinogenèse cutanée humaine n'ont pas encore été établies, bien que les individus à la peau claire, en particulier ceux d'origine celtique, soient beaucoup plus susceptibles de développer un cancer de la peau. Néanmoins, il convient de noter que les expositions aux rayons UV nécessaires pour provoquer des tumeurs cutanées dans des modèles animaux peuvent être délivrées suffisamment lentement pour ne pas produire d'érythème, et l'efficacité relative (par rapport au pic à 302 nm) rapportée dans ces études varie dans le même sens. comme un coup de soleil (Cole, Forbes et Davies 1986; Sterenborg et van der Leun 1987).

L'oeil

Photokératite et photoconjonctivite

Ce sont des réactions inflammatoires aiguës résultant d'une exposition aux rayons UVB et UVC qui apparaissent en quelques heures après une exposition excessive et disparaissent normalement après un à deux jours.

Lésion rétinienne due à la lumière vive

Bien qu'une lésion thermique de la rétine due à des sources lumineuses soit peu probable, des dommages photochimiques peuvent survenir suite à une exposition à des sources riches en lumière bleue. Cela peut entraîner une réduction temporaire ou permanente de la vision. Cependant, la réponse d'aversion normale à la lumière vive devrait empêcher cet événement à moins qu'un effort conscient ne soit fait pour regarder les sources de lumière vive. La contribution des rayons UV aux lésions rétiniennes est généralement très faible car l'absorption par le cristallin limite l'exposition rétinienne.

Effets chroniques

L'exposition professionnelle à long terme aux rayons UV sur plusieurs décennies peut contribuer à la cataracte et à des effets dégénératifs non oculaires tels que le vieillissement cutané et le cancer de la peau associés à l'exposition au soleil. L'exposition chronique au rayonnement infrarouge peut également augmenter le risque de cataracte, mais cela est très peu probable, étant donné l'accès à une protection oculaire.

Le rayonnement ultraviolet actinique (UVB et UVC) est fortement absorbé par la cornée et la conjonctive. La surexposition de ces tissus provoque une kératoconjonctivite, communément appelée « éclair du soudeur », « œil d'arc » ou « cécité des neiges ». Pitts a rapporté le spectre d'action et l'évolution temporelle de la photokératite dans la cornée de l'homme, du lapin et du singe (Pitts 1974). La période de latence varie inversement avec la sévérité de l'exposition, allant de 1.5 à 24 heures, mais survient généralement en 6 à 12 heures ; l'inconfort disparaît généralement dans les 48 heures. La conjonctivite suit et peut être accompagnée d'un érythème de la peau du visage entourant les paupières. Bien sûr, l'exposition aux rayons UV entraîne rarement des lésions oculaires permanentes. Pitts et Tredici (1971) ont rapporté des données de seuil pour la photokératite chez l'homme pour des bandes d'ondes de 10 nm de largeur de 220 à 310 nm. La sensibilité maximale de la cornée s'est avérée se produire à 270 nm - différant nettement du maximum pour la peau. Vraisemblablement, le rayonnement à 270 nm est biologiquement plus actif en raison de l'absence d'une couche cornée pour atténuer la dose au tissu épithélial cornéen à des longueurs d'onde UVR plus courtes. La réponse en longueur d'onde, ou spectre d'action, n'a pas varié autant que les spectres d'action de l'érythème, avec des seuils variant de 4 à 14 mJ/cm² à 270 nm. Le seuil rapporté à 308 nm était d'environ 100 mJ/cm².

L'exposition répétée de l'œil à des niveaux potentiellement dangereux de rayons UV n'augmente pas la capacité de protection du tissu affecté (la cornée) comme le fait l'exposition de la peau, ce qui entraîne un bronzage et un épaississement de la couche cornée. Ringvold et associés ont étudié les propriétés d'absorption des rayons UV de la cornée (Ringvold 1980a) et de l'humeur aqueuse (Ringvold 1980b), ainsi que les effets du rayonnement UVB sur l'épithélium cornéen (Ringvold 1983), le stroma cornéen (Ringvold et Davanger 1985) et l'endothélium cornéen (Ringvold, Davanger et Olsen 1982; Olsen et Ringvold 1982). Leurs études au microscope électronique ont montré que le tissu cornéen possédait des propriétés de réparation et de récupération remarquables. Bien que l'on puisse facilement détecter des dommages significatifs à toutes ces couches apparaissant initialement dans les membranes cellulaires, la récupération morphologique était complète après une semaine. La destruction des kératocytes dans la couche stromale était apparente et la récupération endothéliale était prononcée malgré l'absence normale de renouvellement cellulaire rapide dans l'endothélium. Cullen et al. (1984) ont étudié les lésions endothéliales persistantes si l'exposition aux UV était persistante. Riley et al. (1987) ont également étudié l'endothélium cornéen à la suite d'une exposition aux UVB et ont conclu que des agressions uniques graves n'étaient pas susceptibles d'avoir des effets différés; cependant, ils ont également conclu qu'une exposition chronique pouvait accélérer les modifications de l'endothélium liées au vieillissement de la cornée.

Les longueurs d'onde supérieures à 295 nm peuvent être transmises à travers la cornée et sont presque totalement absorbées par le cristallin. Pitts, Cullen et Hacker (1977b) ont montré que les cataractes peuvent être produites chez les lapins par des longueurs d'onde dans la bande 295–320 nm. Les seuils pour les opacités transitoires allaient de 0.15 à 12.6 J/cm², selon la longueur d'onde, avec un seuil minimal à 300 nm. Les opacités permanentes nécessitaient des expositions radiantes plus importantes. Aucun effet lenticulaire n'a été noté dans la gamme de longueurs d'onde de 325 à 395 nm, même avec des expositions radiantes beaucoup plus élevées de 28 à 162 J/cm² (Pitts, Cullen et Hacker 1977a ; Zuclich et Connolly 1976). Ces études illustrent clairement le danger particulier de la bande spectrale 300-315 nm, comme on pouvait s'y attendre car les photons de ces longueurs d'onde pénètrent efficacement et ont une énergie suffisante pour produire des dommages photochimiques.

Taylor et al. (1988) ont fourni des preuves épidémiologiques que les UVB du soleil étaient un facteur étiologique de la cataracte sénile, mais n'ont montré aucune corrélation entre la cataracte et l'exposition aux UVA. Bien qu'autrefois une croyance populaire en raison de la forte absorption des UVA par le cristallin, l'hypothèse selon laquelle les UVA peuvent provoquer la cataracte n'a été étayée ni par des études expérimentales en laboratoire ni par des études épidémiologiques. D'après les données expérimentales de laboratoire qui ont montré que les seuils de photokératite étaient inférieurs à ceux de la cataractogenèse, il faut conclure que des niveaux inférieurs à ceux requis pour produire une photokératite quotidiennement doivent être considérés comme dangereux pour le tissu du cristallin. Même si l'on supposait que la cornée est exposée à un niveau presque équivalent au seuil de photokératite, on estimerait que la dose quotidienne de rayons UV au cristallin à 308 nm serait inférieure à 120 mJ/cm² pendant 12 heures à l'extérieur (Sliney 1987). En effet, une exposition quotidienne moyenne plus réaliste serait inférieure à la moitié de cette valeur.

Ham et al. (1982) ont déterminé le spectre d'action de la photorétinite produite par les rayons UV dans la bande 320–400 nm. Ils ont montré que des seuils dans la bande spectrale visible, qui étaient de 20 à 30 J/cm² à 440 nm, ont été réduites à environ 5 J/cm² pour une bande de 10 nm centrée à 325 nm. Le spectre d'action augmentait de façon monotone avec la diminution de la longueur d'onde. Il faut donc conclure que des niveaux bien inférieurs à 5 J/cm² à 308 nm devrait produire des lésions rétiniennes, bien que ces lésions ne deviennent apparentes que 24 à 48 heures après l'exposition. Il n'y a pas de données publiées pour les seuils de lésion rétinienne inférieurs à 325 nm, et on ne peut que s'attendre à ce que le modèle du spectre d'action pour les lésions photochimiques de la cornée et des tissus du cristallin s'applique également à la rétine, conduisant à un seuil de lésion de l'ordre de 0.1 J/cm².

Bien qu'il ait été clairement démontré que le rayonnement UVB est mutagène et cancérigène pour la peau, l'extrême rareté de la carcinogenèse dans la cornée et la conjonctive est tout à fait remarquable. Il semble n'y avoir aucune preuve scientifique établissant un lien entre l'exposition aux rayons UV et les cancers de la cornée ou de la conjonctive chez l'homme, bien qu'il n'en soit pas de même pour les bovins. Cela suggérerait un système immunitaire très efficace fonctionnant dans l'œil humain, car il y a certainement des travailleurs extérieurs qui reçoivent une exposition aux rayons UV comparable à celle que reçoivent les bovins. Cette conclusion est en outre étayée par le fait que les individus souffrant d'une réponse immunitaire défectueuse, comme dans le xeroderma pigmentosum, développent fréquemment des néoplasies de la cornée et de la conjonctive (Stenson 1982).

Normes de sécurité

Des limites d'exposition professionnelle (LE) aux rayons UV ont été élaborées et comprennent une courbe du spectre d'action qui enveloppe les données de seuil pour les effets aigus obtenues à partir d'études sur l'érythème et la kératoconjonctivite minimes (Sliney 1972; IRPA 1989). Cette courbe ne diffère pas significativement des données seuils collectives, compte tenu des erreurs de mesure et des variations de réponse individuelle, et se situe bien en dessous des seuils cataractogènes UVB.

La EL pour les UV est la plus faible à 270 nm (0.003 J/cm² à 270 nm), et, par exemple, à 308 nm est de 0.12 J/cm² (ACGIH 1995, IRPA 1988). Que l'exposition provienne de quelques expositions pulsées au cours de la journée, d'une exposition unique très brève ou d'une exposition de 8 heures à quelques microwatts par centimètre carré, le risque biologique est le même et les limites ci-dessus s'appliquent au journée de travail complète.

Protection professionnelle

L'exposition professionnelle aux rayons UV doit être minimisée dans la mesure du possible. Pour les sources artificielles, dans la mesure du possible, la priorité doit être accordée aux mesures techniques telles que la filtration, le blindage et l'enceinte. Les contrôles administratifs, tels que la limitation de l'accès, peuvent réduire les exigences en matière de protection personnelle.

Les travailleurs de plein air tels que les travailleurs agricoles, les ouvriers, les ouvriers du bâtiment, les pêcheurs, etc. peuvent minimiser leur risque d'exposition aux UV solaires en portant des vêtements à tissage serré appropriés et, plus important encore, un chapeau à rebord pour réduire l'exposition du visage et du cou. Des écrans solaires peuvent être appliqués sur la peau exposée pour réduire l'exposition ultérieure. Les travailleurs extérieurs doivent avoir accès à l'ombre et bénéficier de toutes les mesures de protection nécessaires mentionnées ci-dessus.

Dans l'industrie, il existe de nombreuses sources capables de provoquer des lésions oculaires aiguës dans un court temps d'exposition. Une variété de protections oculaires est disponible avec différents degrés de protection adaptés à l'utilisation prévue. Ceux destinés à un usage industriel comprennent les casques de soudage (offrant en outre une protection contre les rayonnements intenses visibles et infrarouges ainsi qu'une protection faciale), des écrans faciaux, des lunettes de protection et des lunettes absorbant les UV. En général, les lunettes de protection fournies pour un usage industriel doivent être bien ajustées sur le visage, garantissant ainsi qu'il n'y a pas d'espace par lequel les rayons UV peuvent atteindre directement l'œil, et elles doivent être bien construites pour éviter les blessures physiques.

L'adéquation et le choix des lunettes de protection dépendent des points suivants :

• les caractéristiques d'intensité et d'émission spectrale de la source UV

• les modèles de comportement des personnes à proximité des sources de rayons UV (la distance et le temps d'exposition sont importants)

• les propriétés de transmission du matériau des lunettes de protection

• la conception de la monture des lunettes pour empêcher l'exposition périphérique de l'œil aux rayons UV directs non absorbés.

Dans les situations d'exposition industrielle, le degré de danger oculaire peut être évalué par mesure et comparaison avec les limites d'exposition recommandées (Duchene, Lakey et Repacholi 1991).

Mesure

En raison de la forte dépendance des effets biologiques à la longueur d'onde, la principale mesure de toute source d'UV est sa puissance spectrale ou sa distribution d'irradiance spectrale. Cela doit être mesuré avec un spectroradiomètre qui se compose d'une optique d'entrée appropriée, d'un monochromateur et d'un détecteur UVR et d'une lecture. Un tel instrument n'est normalement pas utilisé en hygiène du travail.

Dans de nombreuses situations pratiques, un appareil de mesure UV à large bande est utilisé pour déterminer les durées d'exposition sans danger. Pour des raisons de sécurité, la réponse spectrale peut être adaptée pour suivre la fonction spectrale utilisée pour les directives d'exposition de l'ACGIH et de l'IRPA. Si des instruments appropriés ne sont pas utilisés, de graves erreurs d'évaluation des risques en résulteront. Des dosimètres UV personnels sont également disponibles (par exemple, film de polysulfone), mais leur application a été largement confinée à la recherche sur la sécurité au travail plutôt qu'aux enquêtes d'évaluation des risques.

Conclusions

Les dommages moléculaires des composants cellulaires clés résultant de l'exposition aux UV se produisent constamment, et des mécanismes de réparation existent pour faire face à l'exposition de la peau et des tissus oculaires aux rayons ultraviolets. Ce n'est que lorsque ces mécanismes de réparation sont dépassés qu'une lésion biologique aiguë devient apparente (Smith 1988). Pour ces raisons, la minimisation de l'exposition professionnelle aux rayons UV continue d'être un sujet de préoccupation important pour les travailleurs de la santé et de la sécurité au travail.

Retour

Le rayonnement infrarouge est la partie du spectre du rayonnement non ionisant située entre les micro-ondes et la lumière visible. C'est une partie naturelle de l'environnement humain et les gens y sont donc exposés en petites quantités dans tous les domaines de la vie quotidienne, par exemple à la maison ou lors d'activités récréatives au soleil. Une exposition très intense peut cependant résulter de certains processus techniques sur le lieu de travail.

De nombreux processus industriels impliquent le durcissement thermique de divers types de matériaux. Les sources de chaleur utilisées ou le matériau chauffé lui-même émettent généralement des niveaux de rayonnement infrarouge si élevés qu'un grand nombre de travailleurs risquent potentiellement d'être exposés.

Concepts et quantités

Le rayonnement infrarouge (IR) a des longueurs d'onde allant de 780 nm à 1 mm. Suite à la classification de la Commission Internationale de l'Eclairage (CIE), cette bande est subdivisée en IRA (de 780 nm à 1.4 μm), IRB (de 1.4 μm à 3 μm) et IRC (de 3 μm à 1 mm). Cette subdivision suit approximativement les caractéristiques d'absorption dépendant de la longueur d'onde de l'IR dans les tissus et les différents effets biologiques qui en résultent.

La quantité et la distribution temporelle et spatiale du rayonnement infrarouge sont décrites par différentes grandeurs et unités radiométriques. En raison des propriétés optiques et physiologiques, notamment de l'œil, une distinction est généralement faite entre les petites sources « ponctuelles » et les sources « étendues ». Le critère de cette distinction est la valeur en radians de l'angle (α) mesuré à l'œil sous-tendu par la source. Cet angle peut être calculé comme un quotient, la dimension de la source lumineuse D_L divisé par la distance de visualisation r. Les sources étendues sont celles qui sous-tendent un angle de vision à l'œil supérieur à α_m., qui est normalement de 11 milliradians. Pour toutes les sources étendues, il existe une distance de visualisation où α est égal à α_m.; à de plus grandes distances d'observation, la source peut être traitée comme une source ponctuelle. En radioprotection optique, les grandeurs les plus importantes concernant les sources étendues sont les éclat (L, exprimé en Wm^-2sr^-1) Et le éclat intégré dans le temps (L_p en Jm^-2sr^-1), qui décrivent la "luminosité" de la source. Pour l'évaluation des risques pour la santé, les grandeurs les plus pertinentes concernant les sources ponctuelles ou les expositions à des distances telles que la source où α< α_m., sont les irradiation (E, exprimé en Wm^-2), qui équivaut au concept de débit de dose d'exposition, et le exposition rayonnante (H, en Jm^-2), équivalent au concept de dose d'exposition.

Dans certaines bandes du spectre, les effets biologiques dus à l'exposition dépendent fortement de la longueur d'onde. Par conséquent, des grandeurs spectroradiométriques supplémentaires doivent être utilisées (par exemple, la luminance spectrale, L_l, exprimé en Wm^-2 sr^-1 nm^-1) pour peser les valeurs physiques d'émission de la source par rapport au spectre d'action applicable lié à l'effet biologique.

Sources et exposition professionnelle

L'exposition aux IR résulte de diverses sources naturelles et artificielles. L'émission spectrale de ces sources peut être limitée à une seule longueur d'onde (laser) ou peut être répartie sur une large bande de longueur d'onde.

Les différents mécanismes de génération de rayonnement optique en général sont :

• excitation thermique (rayonnement du corps noir)

• décharge de gaz

• amplification lumineuse par émission stimulée de rayonnement (laser), le mécanisme de décharge gazeuse étant moins important dans la bande IR.

L'émission des sources les plus importantes utilisées dans de nombreux processus industriels résulte de l'excitation thermique et peut être approximée à l'aide des lois physiques du rayonnement du corps noir si la température absolue de la source est connue. L'émission totale (M, en Wm^-2) d'un radiateur à corps noir (figure 1) est décrite par la loi de Stefan-Boltzmann :

M (T) = 5.67 x 10^-8T⁴

et dépend de la puissance 4 de la température (T, en K) du corps rayonnant. La distribution spectrale de la luminance est décrite par la loi de rayonnement de Planck :

et la longueur d'onde d'émission maximale (λ_max) est décrit selon la loi de Wien par :

λ_max = (2.898x10^-8) / T

Figure 1. Radiance spectrale λ_maxd'un radiateur à corps noir à la température absolue indiquée en degrés Kelvin sur chaque courbe

De nombreux lasers utilisés dans les processus industriels et médicaux émettront des niveaux très élevés d'IR. En général, par rapport à d'autres sources de rayonnement, le rayonnement laser présente certaines caractéristiques inhabituelles qui peuvent influer sur le risque suivant une exposition, comme une durée d'impulsion très courte ou une irradiance extrêmement élevée. Par conséquent, le rayonnement laser est discuté en détail ailleurs dans ce chapitre.

De nombreux processus industriels nécessitent l'utilisation de sources émettant des niveaux élevés de rayonnement visible et infrarouge, et donc un grand nombre de travailleurs comme les boulangers, les souffleurs de verre, les travailleurs des fours, les fondeurs, les forgerons, les fondeurs et les pompiers sont potentiellement à risque d'exposition. En plus des lampes, des sources telles que des flammes, des chalumeaux à gaz, des chalumeaux à acétylène, des flaques de métal en fusion et des barres métalliques incandescentes doivent être prises en compte. On les rencontre dans les fonderies, les aciéries et dans de nombreuses autres installations industrielles lourdes. Le tableau 1 résume quelques exemples de sources IR et leurs applications.

Tableau 1. Différentes sources d'IR, population exposée et niveaux d'exposition approximatifs

Effets biologiques

Le rayonnement optique en général ne pénètre pas très profondément dans les tissus biologiques. Par conséquent, les principales cibles d'une exposition aux infrarouges sont la peau et les yeux. Dans la plupart des conditions d'exposition, le principal mécanisme d'interaction de l'IR est thermique. Seules les impulsions très courtes que peuvent produire les lasers, mais qui ne sont pas considérées ici, peuvent également conduire à des effets mécanothermiques. Les effets de l'ionisation ou de la rupture des liaisons chimiques ne devraient pas apparaître avec le rayonnement infrarouge car l'énergie des particules, étant inférieure à environ 1.6 eV, est trop faible pour provoquer de tels effets. Pour la même raison, les réactions photochimiques ne deviennent significatives qu'à des longueurs d'onde plus courtes dans la région visuelle et ultraviolette. Les différents effets de l'IR sur la santé, dépendant de la longueur d'onde, découlent principalement des propriétés optiques dépendant de la longueur d'onde des tissus, par exemple, l'absorption spectrale du milieu oculaire (figure 2).

Figure 2. Absorption spectrale du milieu oculaire

Effets sur les yeux

En général, l'œil est bien adapté pour se protéger des rayonnements optiques du milieu naturel. De plus, l'œil est physiologiquement protégé contre les blessures causées par des sources lumineuses vives, telles que le soleil ou les lampes à haute intensité, par une réponse d'aversion qui limite la durée d'exposition à une fraction de seconde (environ 0.25 seconde).

L'IRA affecte principalement la rétine, en raison de la transparence des milieux oculaires. Lors de la visualisation directe d'une source ponctuelle ou d'un faisceau laser, les propriétés de focalisation dans la région IRA rendent en outre la rétine beaucoup plus susceptible d'être endommagée que toute autre partie du corps. Pour de courtes périodes d'exposition, l'échauffement de l'iris dû à l'absorption de l'infrarouge visible ou proche est considéré comme jouant un rôle dans le développement d'opacités dans le cristallin.

Avec l'augmentation de la longueur d'onde, au-dessus d'environ 1 μm, l'absorption par les milieux oculaires augmente. Par conséquent, l'absorption du rayonnement IRA par le cristallin et l'iris pigmenté est considérée comme jouant un rôle dans la formation des opacités lenticulaires. Les dommages à la lentille sont attribués aux longueurs d'onde inférieures à 3 μm (IRA et IRB). Pour un rayonnement infrarouge de longueurs d'onde supérieures à 1.4 µm, l'humeur aqueuse et la lentille sont particulièrement absorbantes.

Dans la région IRB et IRC du spectre, les milieux oculaires deviennent opaques en raison de la forte absorption par leur eau constitutive. L'absorption dans cette région se fait principalement dans la cornée et dans l'humeur aqueuse. Au-delà de 1.9 μm, la cornée est effectivement le seul absorbeur. L'absorption du rayonnement infrarouge à grande longueur d'onde par la cornée peut entraîner une augmentation des températures dans l'œil en raison de la conduction thermique. En raison d'un taux de renouvellement rapide des cellules cornéennes de surface, on peut s'attendre à ce que tout dommage limité à la couche cornéenne externe soit temporaire. Dans la bande IRC, l'exposition peut provoquer une brûlure de la cornée similaire à celle de la peau. Les brûlures cornéennes sont cependant peu susceptibles de se produire en raison de la réaction d'aversion déclenchée par la sensation douloureuse provoquée par une forte exposition.

Effets sur la peau

Le rayonnement infrarouge ne pénétrera pas la peau très profondément. Par conséquent, l'exposition de la peau à des infrarouges très puissants peut entraîner des effets thermiques locaux de gravité différente, voire des brûlures graves. Les effets sur la peau dépendent des propriétés optiques de la peau, telles que la profondeur de pénétration dépendant de la longueur d'onde (figure 3 ). Surtout à des longueurs d'onde plus longues, une exposition prolongée peut provoquer une forte élévation de température locale et des brûlures. Les valeurs seuils de ces effets dépendent du temps, en raison des propriétés physiques des processus de transport thermique dans la peau. Un rayonnement de 10 kWm^-2, par exemple, peut provoquer une sensation douloureuse en 5 secondes, alors qu'une exposition de 2 kWm^-2 ne provoquera pas la même réaction dans des périodes inférieures à environ 50 secondes.

Figure 3. Profondeur de pénétration dans la peau pour différentes longueurs d'onde

Si l'exposition est prolongée sur de très longues périodes, même à des valeurs bien inférieures au seuil de douleur, la charge de chaleur sur le corps humain peut être importante. Surtout si l'exposition couvre tout le corps comme, par exemple, devant une fonte d'acier. Le résultat peut être un déséquilibre du système de thermorégulation autrement physiologiquement bien équilibré. Le seuil de tolérance d'une telle exposition dépendra de différentes conditions individuelles et environnementales, telles que la capacité individuelle du système de thermorégulation, le métabolisme corporel réel pendant l'exposition ou la température, l'humidité et le mouvement de l'air (vitesse du vent) de l'environnement. Sans aucun travail physique, une exposition maximale de 300 Wm^-2 peut être toléré plus de huit heures dans certaines conditions environnementales, mais cette valeur diminue à environ 140 Wm^-2 lors d'efforts physiques intenses.

Normes d'exposition

Les effets biologiques de l'exposition aux IR, qui dépendent de la longueur d'onde et de la durée d'exposition, ne sont intolérables que si certaines valeurs seuils d'intensité ou de dose sont dépassées. Pour se prémunir contre ces conditions d'exposition intolérables, des organisations internationales telles que l'Organisation mondiale de la santé (OMS), le Bureau international du travail (BIT), le Comité international des rayonnements non ionisants de l'Association internationale de radioprotection (INIRC/IRPA) et ses successeur, la Commission internationale de protection contre les rayonnements non ionisants (ICNIRP) et la Conférence américaine des hygiénistes industriels gouvernementaux (ACGIH) ont suggéré des limites d'exposition au rayonnement infrarouge provenant de sources optiques cohérentes et incohérentes. La plupart des suggestions nationales et internationales sur les lignes directrices pour limiter l'exposition humaine aux rayonnements infrarouges sont basées sur ou même identiques aux valeurs limites de seuil suggérées (TLV) publiées par l'ACGIH (1993/1994). Ces limites sont largement reconnues et sont fréquemment utilisées dans des situations professionnelles. Ils sont basés sur les connaissances scientifiques actuelles et sont destinés à prévenir les lésions thermiques de la rétine et de la cornée et à éviter d'éventuels effets différés sur le cristallin.

La révision de 1994 des limites d'exposition de l'ACGIH est la suivante :

1. Pour la protection de la rétine contre les lésions thermiques en cas d'exposition à la lumière visible (par exemple, dans le cas de sources lumineuses puissantes), le rayonnement spectral L_λ en W/(m² sr nm) pondéré par la fonction de risque thermique rétinien R_λ (voir tableau 2) sur l'intervalle de longueur d'onde Δ_λ et additionnées sur la gamme de longueurs d'onde de 400 à 1400 nm, ne doivent pas dépasser :

De t est la durée de visualisation limitée à des intervalles de 10^-3 à 10 secondes (c'est-à-dire pour des conditions d'observation accidentelles et non fixes), et α est le sous-tendu angulaire de la source en radians calculé par α = extension maximale de la source/distance à la source R_λ  (Tableau 2 ).

2. Pour protéger la rétine des risques d'exposition des lampes chauffantes infrarouges ou de toute source infrarouge proche où un fort stimulus visuel est absent, la luminance infrarouge sur la plage de longueurs d'onde de 770 à 1400 nm telle que vue par l'œil (basée sur une pupille de 7 mm diamètre) pour une durée prolongée des conditions d'observation doit être limitée à :

Cette limite est basée sur un diamètre pupillaire de 7 mm car, dans ce cas, la réponse d'aversion (fermeture de l'œil par exemple) peut ne pas exister du fait de l'absence de lumière visible.

3. Pour éviter d'éventuels effets retardés sur le cristallin, comme une cataracte retardée, et pour protéger la cornée d'une surexposition, le rayonnement infrarouge à des longueurs d'onde supérieures à 770 nm doit être limité à 100 W/m² pendant des périodes supérieures à 1,000 XNUMX s et à:

ou pour des périodes plus courtes.

4. Pour les patients aphaques, des fonctions de pondération distinctes et les TLV résultantes sont données pour la gamme de longueurs d'onde de la lumière ultraviolette et visible (305–700 nm).

Tableau 2. Fonction de risque thermique rétinien

Source : ACGIH 1996.

Mesure

Des techniques et instruments radiométriques fiables permettent d'analyser le risque cutané et oculaire lié à l'exposition à des sources de rayonnement optique. Pour caractériser une source lumineuse classique, il est généralement très utile de mesurer la luminance. Pour définir les conditions d'exposition dangereuses à partir de sources optiques, l'irradiance et l'exposition radiante sont d'une plus grande importance. L'évaluation des sources à large bande est plus complexe que l'évaluation des sources qui émettent à des longueurs d'onde uniques ou à des bandes très étroites, car les caractéristiques spectrales et la taille de la source doivent être prises en compte. Le spectre de certaines lampes se compose à la fois d'une émission continue sur une large bande de longueurs d'onde et d'une émission sur certaines longueurs d'onde uniques (raies). Des erreurs importantes peuvent être introduites dans la représentation de ces spectres si la fraction d'énergie dans chaque ligne n'est pas correctement ajoutée au continuum.

Pour l'évaluation des risques pour la santé, les valeurs d'exposition doivent être mesurées sur une ouverture limite pour laquelle les normes d'exposition sont spécifiées. Généralement, une ouverture de 1 mm a été considérée comme la plus petite taille d'ouverture pratique. Les longueurs d'onde supérieures à 0.1 mm présentent des difficultés en raison des effets de diffraction importants créés par une ouverture de 1 mm. Pour cette bande de longueur d'onde, une ouverture de 1 cm² (11 mm de diamètre) a été acceptée, car les points chauds dans cette bande sont plus grands qu'aux longueurs d'onde plus courtes. Pour l'évaluation des risques rétiniens, la taille de l'ouverture a été déterminée par une taille de pupille moyenne et donc une ouverture de 7 mm a été choisie.

En général, les mesures dans le domaine optique sont très complexes. Les mesures prises par du personnel non formé peuvent conduire à des conclusions invalides. Un résumé détaillé des procédures de mesure se trouve dans Sliney et Wolbarsht (1980).

Mesures protectives

La protection standard la plus efficace contre l'exposition aux rayonnements optiques est l'enceinte totale de la source et de toutes les voies de rayonnement qui peuvent sortir de la source. Par de telles mesures, le respect des limites d'exposition devrait être facile à réaliser dans la majorité des cas. Lorsque ce n'est pas le cas, la protection personnelle est applicable. Par exemple, une protection oculaire disponible sous la forme de lunettes ou de visières appropriées ou de vêtements de protection doit être utilisée. Si les conditions de travail ne permettent pas l'application de telles mesures, un contrôle administratif et un accès restreint à des sources très intenses peuvent être nécessaires. Dans certains cas, une réduction de la puissance de la source ou du temps de travail (pauses de travail pour récupérer du stress thermique), ou des deux, pourrait être une mesure possible pour protéger le travailleur.

Conclusion

En général, le rayonnement infrarouge des sources les plus courantes telles que les lampes, ou de la plupart des applications industrielles, ne causera aucun risque pour les travailleurs. Cependant, sur certains lieux de travail, les IR peuvent entraîner un risque pour la santé du travailleur. De plus, il y a une augmentation rapide de l'application et de l'utilisation des lampes à usage spécial et des processus à haute température dans l'industrie, la science et la médecine. Si l'exposition due à ces applications est suffisamment élevée, des effets nocifs (principalement dans les yeux mais aussi sur la peau) ne peuvent être exclus. On s'attend à ce que l'importance des normes d'exposition aux rayonnements optiques internationalement reconnues augmente. Pour protéger le travailleur d'une exposition excessive, des mesures de protection telles que des écrans protecteurs (écrans oculaires) ou des vêtements de protection devraient être obligatoires.

Les principaux effets biologiques néfastes attribués au rayonnement infrarouge sont les cataractes, appelées cataractes du souffleur de verre ou du fourneau. Une exposition à long terme, même à des niveaux relativement faibles, provoque un stress thermique pour le corps humain. Dans de telles conditions d'exposition, des facteurs supplémentaires tels que la température corporelle et la perte de chaleur par évaporation ainsi que des facteurs environnementaux doivent être pris en compte.

Afin d'informer et d'instruire les travailleurs, des guides pratiques ont été élaborés dans les pays industrialisés. Un résumé complet peut être trouvé dans Sliney et Wolbarsht (1980).

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L'énergie rayonnante lumineuse et infrarouge (IR) sont deux formes de rayonnement optique et, avec le rayonnement ultraviolet, elles forment le spectre optique. Dans le spectre optique, différentes longueurs d'onde ont des potentiels considérablement différents pour provoquer des effets biologiques, et pour cette raison, le spectre optique peut être subdivisé davantage.

Le terme lumière doit être réservé aux longueurs d'onde d'énergie rayonnante entre 400 et 760 nm, qui évoquent une réponse visuelle au niveau de la rétine (CIE 1987). La lumière est le composant essentiel de la sortie des lampes d'éclairage, des affichages visuels et d'une grande variété d'illuminateurs. Outre l'importance de l'éclairage pour la vue, certaines sources lumineuses peuvent toutefois provoquer des réactions physiologiques indésirables telles que l'éblouissement, le scintillement et d'autres formes de stress oculaire en raison d'une mauvaise conception ergonomique des tâches sur le lieu de travail. L'émission de lumière intense est également un effet secondaire potentiellement dangereux de certains procédés industriels, tels que le soudage à l'arc.

Le rayonnement infrarouge (IRR, longueurs d'onde de 760 nm à 1 mm) peut également être appelé assez communément Radiation thermique (ou chaleur radiante), et est émis par tout objet chaud (moteurs chauds, métaux en fusion et autres sources de fonderie, surfaces traitées thermiquement, lampes électriques à incandescence, systèmes de chauffage par rayonnement, etc.). Le rayonnement infrarouge est également émis par une grande variété d'équipements électriques tels que les moteurs électriques, les générateurs, les transformateurs et divers équipements électroniques.

Le rayonnement infrarouge est un facteur contributif au stress thermique. Une température et une humidité élevées de l'air ambiant et un faible degré de circulation d'air peuvent se combiner à la chaleur rayonnante pour produire un stress thermique avec le potentiel de blessures par la chaleur. Dans les environnements plus frais, des sources de chaleur radiante indésirables ou mal conçues peuvent également produire de l'inconfort, une considération ergonomique.

Effets biologiques

Les risques professionnels présentés aux yeux et à la peau par les formes de rayonnement visibles et infrarouges sont limités par l'aversion de l'œil à la lumière vive et la sensation de douleur dans la peau résultant d'un chauffage radiant intense. L'œil est bien adapté pour se protéger contre les lésions aiguës par rayonnement optique (dues à l'énergie rayonnante ultraviolette, visible ou infrarouge) de la lumière ambiante du soleil. Il est protégé par une réaction d'aversion naturelle à la visualisation de sources lumineuses vives qui le protège normalement contre les blessures résultant de l'exposition à des sources telles que le soleil, les lampes à arc et les arcs de soudage, puisque cette aversion limite la durée d'exposition à une fraction (environ deux à dixièmes) de seconde. Cependant, les sources riches en IRR sans stimulus visuel fort peuvent être dangereuses pour le cristallin en cas d'exposition chronique. On peut aussi se forcer à fixer le soleil, un arc de soudage ou un champ de neige et subir ainsi une perte de vision temporaire (et parfois permanente). Dans un environnement industriel dans lequel les lumières vives apparaissent bas dans le champ de vision, les mécanismes de protection de l'œil sont moins efficaces et les précautions contre les risques sont particulièrement importantes.

Il existe au moins cinq types distincts de dangers pour les yeux et la peau provenant de sources de lumière intense et de RRI, et les mesures de protection doivent être choisies en tenant compte de chacun. En plus des dangers potentiels présentés par le rayonnement ultraviolet (UV) de certaines sources lumineuses intenses, il faut considérer les dangers suivants (Sliney et Wolbarsht 1980; OMS 1982) :

1. Lésion thermique de la rétine, qui peut survenir à des longueurs d'onde de 400 nm à 1,400 XNUMX nm. Normalement, le danger de ce type de blessure n'est posé que par des lasers, une source d'arc au xénon très intense ou une boule de feu nucléaire. La brûlure locale de la rétine entraîne une tache aveugle (scotome).
2. Lésion photochimique de la rétine due à la lumière bleue (un danger principalement associé à la lumière bleue de longueurs d'onde de 400 nm à 550 nm) (Ham 1989). La blessure est communément appelée photorétinite à « lumière bleue » ; une forme particulière de cette lésion est nommée, selon sa source, rétinite solaire. La rétinite solaire était autrefois appelée « cécité par éclipse » et « brûlure rétinienne » associée. Ce n'est que ces dernières années qu'il est devenu clair que la photorétinite résulte d'un mécanisme de lésion photochimique suite à l'exposition de la rétine à des longueurs d'onde plus courtes dans le spectre visible, à savoir la lumière violette et bleue. Jusque dans les années 1970, on pensait qu'elle était le résultat d'un mécanisme de blessure thermique. Contrairement à la lumière bleue, le rayonnement IRA est très inefficace pour produire des lésions rétiniennes. (Ham 1989; Sliney et Wolbarsht 1980).
3. Risques thermiques dans le proche infrarouge pour la lentille (associés à des longueurs d'onde d'environ 800 nm à 3,000 10 nm) avec potentiel de cataracte thermique industrielle. L'exposition moyenne de la cornée au rayonnement infrarouge du soleil est de l'ordre de XNUMX W/m². Par comparaison, les ouvriers du verre et de l'acier exposés à des éclairements infrarouges de l'ordre de 0.8 à 4 kW/m² quotidiennement pendant 10 à 15 ans auraient développé des opacités lenticulaires (Sliney et Wolbarsht 1980). Ces bandes spectrales comprennent IRA et IRB (voir figure 1). La directive de l'American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH) pour l'exposition à l'IRA de la partie antérieure de l'œil est une irradiance totale pondérée dans le temps de 100 W/m² pour des durées d'exposition supérieures à 1,000 16.7 s (1992 min) (ACGIH 1995 et XNUMX).
4. Lésion thermique de la cornée et de la conjonctive (à des longueurs d'onde d'environ 1,400 1 nm à XNUMX mm). Ce type de blessure est presque exclusivement limité à l'exposition au rayonnement laser.
5. Lésion thermique de la peau. Ceci est rare à partir de sources conventionnelles mais peut se produire sur l'ensemble du spectre optique.

L'importance de la longueur d'onde et du temps d'exposition

Les lésions thermiques (1) et (4) ci-dessus sont généralement limitées à des durées d'exposition très brèves, et la protection oculaire est conçue pour prévenir ces lésions aiguës. Cependant, les lésions photochimiques, telles que celles mentionnées en (2) ci-dessus, peuvent résulter de faibles débits de dose répartis sur l'ensemble de la journée de travail. Le produit du débit de dose et de la durée d'exposition donne toujours la dose (c'est la dose qui détermine le degré de risque photochimique). Comme pour tout mécanisme de lésion photochimique, il faut considérer le spectre d'action qui décrit l'efficacité relative de différentes longueurs d'onde à provoquer un effet photobiologique. Par exemple, le spectre d'action des lésions rétiniennes photochimiques culmine à environ 440 nm (Ham 1989). La plupart des effets photochimiques sont limités à une gamme très étroite de longueurs d'onde ; alors qu'un effet thermique peut se produire à n'importe quelle longueur d'onde du spectre. Par conséquent, la protection des yeux contre ces effets spécifiques n'a besoin de bloquer qu'une bande spectrale relativement étroite pour être efficace. Normalement, plus d'une bande spectrale doit être filtrée dans la protection des yeux pour une source à large bande.

Sources de rayonnement optique

Soleil

La plus grande exposition professionnelle aux rayonnements optiques résulte de l'exposition des travailleurs extérieurs aux rayons du soleil. Le spectre solaire s'étend du seuil de coupure de la couche d'ozone stratosphérique d'environ 290-295 nm dans la bande ultraviolette à au moins 5,000 5 nm (1 μm) dans la bande infrarouge. Le rayonnement solaire peut atteindre un niveau aussi élevé que XNUMX kW/m² pendant les mois d'été. Cela peut entraîner un stress thermique, en fonction de la température et de l'humidité de l'air ambiant.

Sources artificielles

Les sources artificielles les plus importantes d'exposition humaine aux rayonnements optiques sont les suivantes :

1. Soudage et découpe. Les soudeurs et leurs collègues sont généralement exposés non seulement à un rayonnement UV intense, mais également à un rayonnement visible et infrarouge intense émis par l'arc. Dans de rares cas, ces sources ont produit des lésions aiguës de la rétine de l'œil. La protection des yeux est obligatoire pour ces environnements.
2. Industries métallurgiques et fonderies. La source la plus importante d'exposition visible et infrarouge provient des surfaces métalliques en fusion et chaudes dans les industries de l'acier et de l'aluminium et dans les fonderies. L'exposition des travailleurs varie généralement de 0.5 à 1.2 kW/m².
3. Lampes à arc. De nombreux processus industriels et commerciaux, tels que ceux impliquant des lampes de polymérisation photochimiques, émettent une lumière visible (bleue) intense à ondes courtes ainsi que des rayonnements UV et IR. Bien que la probabilité d'une exposition nocive soit faible en raison du blindage, dans certains cas, une exposition accidentelle peut se produire.
4. Lampes infrarouges. Ces lampes émettent principalement dans la gamme IRA et sont généralement utilisées pour le traitement thermique, le séchage de la peinture et les applications connexes. Ces lampes ne présentent aucun risque d'exposition significatif pour les humains puisque l'inconfort produit lors de l'exposition limitera l'exposition à un niveau sûr.
5. Traitement médical. Les lampes infrarouges sont utilisées en médecine physique à diverses fins diagnostiques et thérapeutiques. Les expositions du patient varient considérablement selon le type de traitement, et les lampes IR nécessitent une utilisation prudente par les membres du personnel.
6. Eclairage général. Les lampes fluorescentes émettent très peu d'infrarouge et ne sont généralement pas assez brillantes pour présenter un danger potentiel pour les yeux. Les lampes à incandescence au tungstène et au tungstène-halogène émettent une grande partie de leur énergie rayonnante dans l'infrarouge. De plus, la lumière bleue émise par les lampes tungstène-halogène peut présenter un danger pour la rétine si une personne regarde fixement le filament. Heureusement, la réaction d'aversion de l'œil à la lumière vive prévient les blessures aiguës, même à courte distance. Placer des filtres « thermiques » en verre sur ces lampes devrait minimiser/éliminer ce danger.
7. Projecteurs optiques et autres appareils. Des sources lumineuses intenses sont utilisées dans les projecteurs, les projecteurs de films et autres dispositifs de collimation de faisceaux lumineux. Ceux-ci peuvent présenter un danger pour la rétine avec le faisceau direct à des distances très proches.

Mesure des propriétés de la source

La caractéristique la plus importante de toute source optique est sa distribution de puissance spectrale. Ceci est mesuré à l'aide d'un spectroradiomètre, qui se compose d'une optique d'entrée appropriée, d'un monochromateur et d'un photodétecteur.

Dans de nombreuses situations pratiques, un radiomètre optique à large bande est utilisé pour sélectionner une région spectrale donnée. Pour des raisons d'éclairage visible et de sécurité, la réponse spectrale de l'instrument sera adaptée pour suivre une réponse spectrale biologique ; par exemple, les luxmètres sont adaptés à la réponse photopique (visuelle) de l'œil. Normalement, mis à part les compteurs de risques UV, la mesure et l'analyse des risques des sources de lumière intense et des sources infrarouges sont trop complexes pour les spécialistes de la santé et de la sécurité au travail. Des progrès sont réalisés dans la normalisation des catégories de sécurité des lampes, de sorte que des mesures par l'utilisateur ne seront pas nécessaires pour déterminer les dangers potentiels.

Limites d'exposition humaine

A partir de la connaissance des paramètres optiques de l'œil humain et de l'éclairement d'une source lumineuse, il est possible de calculer des irradiances (débits de dose) au niveau de la rétine. L'exposition des structures antérieures de l'œil humain au rayonnement infrarouge peut également être intéressante, et il convient en outre de garder à l'esprit que la position relative de la source lumineuse et le degré de fermeture de la paupière peuvent grandement affecter le calcul correct d'une exposition oculaire. dose. Pour les expositions à la lumière ultraviolette et à courte longueur d'onde, la distribution spectrale de la source lumineuse est également importante.

Un certain nombre de groupes nationaux et internationaux ont recommandé des limites d'exposition professionnelle (LE) pour le rayonnement optique (ACGIH 1992 et 1994; Sliney 1992). Bien que la plupart de ces groupes aient recommandé des EL pour le rayonnement UV et laser, un seul groupe a recommandé des EL pour le rayonnement visible (c'est-à-dire la lumière), à ​​savoir l'ACGIH, une agence bien connue dans le domaine de la santé au travail. L'ACGIH fait référence à ses EL comme des valeurs limites de seuil, ou TLV, et comme ceux-ci sont publiés annuellement, il est possible de les réviser annuellement (ACGIH 1992 et 1995). Ils sont basés en grande partie sur des données de lésions oculaires provenant d'études sur des animaux et sur des données de lésions rétiniennes humaines résultant de l'observation du soleil et des arcs de soudage. Les valeurs TLV sont en outre basées sur l'hypothèse sous-jacente selon laquelle les expositions environnementales extérieures à l'énergie rayonnante visible ne sont normalement pas dangereuses pour les yeux, sauf dans des environnements très inhabituels, tels que les champs de neige et les déserts, ou lorsque l'on fixe réellement les yeux sur le soleil.

Évaluation de la sécurité des rayonnements optiques

Étant donné qu'une évaluation complète des risques nécessite des mesures complexes de l'irradiance spectrale et de la radiance de la source, ainsi que des instruments et des calculs parfois très spécialisés, elle est rarement effectuée sur site par des hygiénistes industriels et des ingénieurs de sécurité. Au lieu de cela, l'équipement de protection oculaire à déployer est mandaté par les réglementations de sécurité dans les environnements dangereux. Des études de recherche ont évalué une large gamme d'arcs, de lasers et de sources thermiques afin de développer des recommandations générales pour des normes de sécurité pratiques et plus faciles à appliquer.

Mesures protectives

L'exposition professionnelle aux rayonnements visibles et infrarouges est rarement dangereuse et est généralement bénéfique. Cependant, certaines sources émettent une quantité considérable de rayonnement visible, et dans ce cas, la réponse d'aversion naturelle est évoquée, il y a donc peu de risque de surexposition accidentelle des yeux. En revanche, une exposition accidentelle est tout à fait probable dans le cas de sources artificielles n'émettant que des rayonnements proches de l'infrarouge. Les mesures qui peuvent être prises pour minimiser l'exposition inutile du personnel au rayonnement infrarouge comprennent une conception technique appropriée du système optique utilisé, le port de lunettes ou de visières appropriées, la limitation de l'accès aux personnes directement concernées par le travail et la garantie que les travailleurs sont conscients de les dangers potentiels associés à l'exposition à des sources intenses de rayonnement visible et IR. Le personnel de maintenance qui remplace les lampes à arc doit avoir une formation adéquate afin d'éviter toute exposition dangereuse. Il est inacceptable que les travailleurs souffrent d'érythème cutané ou de photokératite. Si ces conditions se produisent, les pratiques de travail doivent être examinées et des mesures doivent être prises pour s'assurer qu'une surexposition est rendue improbable à l'avenir. Les opératrices enceintes ne courent aucun risque spécifique aux rayonnements optiques en ce qui concerne l'intégrité de leur grossesse.

Conception et normes de protection des yeux

La conception de protecteurs oculaires pour le soudage et d'autres opérations présentant des sources de rayonnement optique industriel (par exemple, travaux de fonderie, fabrication d'acier et de verre) a commencé au début de ce siècle avec le développement du verre de Crooke. Les normes de protection des yeux qui ont évolué plus tard ont suivi le principe général selon lequel, puisque le rayonnement infrarouge et ultraviolet n'est pas nécessaire pour la vision, ces bandes spectrales doivent être bloquées au mieux par les matériaux en verre actuellement disponibles.

Les normes empiriques pour les équipements de protection oculaire ont été testées dans les années 1970 et il a été démontré qu'elles incluaient des facteurs de sécurité importants pour le rayonnement infrarouge et ultraviolet lorsque les facteurs de transmission étaient testés par rapport aux limites d'exposition professionnelle actuelles, alors que les facteurs de protection pour la lumière bleue étaient juste suffisants. Certaines exigences des normes ont donc été ajustées.

Protection contre les rayonnements ultraviolets et infrarouges

Un certain nombre de lampes UV spécialisées sont utilisées dans l'industrie pour la détection de fluorescence et pour le photodurcissement des encres, des résines plastiques, des polymères dentaires, etc. Bien que les sources d'UVA présentent normalement peu de risques, ces sources peuvent soit contenir des traces d'UVB dangereux, soit poser un problème d'éblouissement (à cause de la fluorescence du cristallin de l'œil). Les lentilles filtrantes UV, en verre ou en plastique, avec des facteurs d'atténuation très élevés sont largement disponibles pour protéger contre l'ensemble du spectre UV. Une légère teinte jaunâtre peut être détectable si la protection est accordée à 400 nm. Il est primordial pour ce type de lunettes (et pour les lunettes de soleil industrielles) de protéger le champ de vision périphérique. Les protections latérales ou les conceptions enveloppantes sont importantes pour protéger contre la focalisation des rayons temporaux obliques dans la zone équatoriale nasale de la lentille, d'où provient fréquemment la cataracte corticale.

Presque tous les matériaux de lentilles en verre et en plastique bloquent le rayonnement ultraviolet inférieur à 300 nm et le rayonnement infrarouge à des longueurs d'onde supérieures à 3,000 3 nm (3 μm), et pour quelques lasers et sources optiques, des lunettes de sécurité transparentes ordinaires résistantes aux chocs fourniront une bonne protection (par exemple, lentilles transparentes en polycarbonate bloquent efficacement les longueurs d'onde supérieures à 380 μm). Cependant, des absorbants tels que des oxydes métalliques dans le verre ou des colorants organiques dans les plastiques doivent être ajoutés pour éliminer les UV jusqu'à environ 400–780 nm et les infrarouges au-delà de 3 nm jusqu'à 87.1 μm. Selon le matériau, cela peut être soit facile, soit très difficile ou coûteux, et la stabilité de l'absorbeur peut varier quelque peu. Les filtres conformes à la norme ANSI ZXNUMX de l'American National Standards Institute doivent avoir les facteurs d'atténuation appropriés dans chaque bande spectrale critique.

Protection dans diverses industries

Lutte contre l'incendie

Les pompiers peuvent être exposés à un rayonnement proche infrarouge intense et, outre la protection cruciale de la tête et du visage, des filtres atténuateurs IRR sont fréquemment prescrits. Ici, la protection contre les chocs est également importante.

Lunetterie fonderie et verrerie

Les lunettes et masques conçus pour la protection oculaire contre le rayonnement infrarouge ont généralement une teinte légèrement verdâtre, bien que la teinte puisse être plus foncée si un certain confort contre le rayonnement visible est souhaité. Ces protections oculaires ne doivent pas être confondues avec les lentilles bleues utilisées dans les opérations sidérurgiques et de fonderie, où l'objectif est de vérifier visuellement la température de la masse fondue ; ces lunettes bleues n'offrent pas de protection et ne doivent être portées que brièvement.

Soudage

Les propriétés de filtration des infrarouges et des ultraviolets peuvent être facilement conférées aux filtres en verre au moyen d'additifs tels que l'oxyde de fer, mais le degré d'atténuation strictement visible détermine la numéro de teinte, qui est une expression logarithmique de l'atténuation. Normalement, un numéro de teinte de 3 à 4 est utilisé pour le soudage au gaz (qui nécessite des lunettes de protection) et un numéro de teinte de 10 à 14 pour les opérations de soudage à l'arc et à l'arc plasma (ici, une protection par casque est requise). La règle générale est que si le soudeur trouve l'arc confortable à voir, une atténuation adéquate est fournie contre les risques oculaires. Les superviseurs, les aides-soudeurs et les autres personnes dans la zone de travail peuvent exiger des filtres avec un indice de teinte relativement faible (par exemple, 3 à 4) pour se protéger contre la photokératite (« œil d'arc » ou « flash du soudeur »). Ces dernières années, un nouveau type de filtre de soudage, le filtre auto-obscurcissant, est apparu sur la scène. Quel que soit le type de filtre, il doit être conforme aux normes ANSI Z87.1 et Z49.1 pour les filtres de soudage fixes spécifiés pour la teinte foncée (Buhr et Sutter 1989; CIE 1987).

Filtres de soudage auto-assombrissants

Le filtre de soudage auto-assombrissant, dont le numéro de teinte augmente avec l'intensité du rayonnement optique qui le frappe, représente une avancée importante dans la capacité des soudeurs à produire des soudures de haute qualité constante de manière plus efficace et ergonomique. Auparavant, le soudeur devait abaisser et relever le casque ou le filtre chaque fois qu'un arc était amorcé et éteint. Le soudeur devait travailler « à l'aveugle » juste avant d'amorcer l'arc. De plus, le casque est généralement abaissé et relevé avec un brusque claquement du cou et de la tête, ce qui peut entraîner des tensions au cou ou des blessures plus graves. Face à cette procédure inconfortable et lourde, certains soudeurs initient fréquemment l'arc avec un casque classique en position relevée, entraînant une photokératite. Dans des conditions d'éclairage ambiant normales, un soudeur portant un casque équipé d'un filtre auto-assombrissant peut voir suffisamment bien avec la protection oculaire en place pour effectuer des tâches telles que l'alignement des pièces à souder, le positionnement précis de l'équipement de soudage et l'amorçage de l'arc. Dans les conceptions de casque les plus typiques, des capteurs de lumière détectent ensuite l'arc électrique pratiquement dès qu'il apparaît et dirigent une unité d'entraînement électronique pour faire passer un filtre à cristaux liquides d'une teinte claire à une teinte foncée présélectionnée, éliminant ainsi le besoin de manipulations maladroites et dangereuses. manœuvres pratiquées avec des filtres à teinte fixe.

La question a souvent été posée de savoir si des problèmes de sécurité cachés peuvent se développer avec les filtres à assombrissement automatique. Par exemple, les images rémanentes (« cécité par flash ») ressenties sur le lieu de travail peuvent-elles entraîner une altération permanente de la vision ? Les nouveaux types de filtres offrent-ils vraiment un degré de protection équivalent ou supérieur à celui que peuvent offrir les filtres fixes classiques ? Bien que l'on puisse répondre par l'affirmative à la deuxième question, il faut bien comprendre que tous les filtres d'auto-assombrissement ne sont pas équivalents. Les vitesses de réaction des filtres, les valeurs des nuances claires et sombres obtenues sous une intensité d'éclairement donnée, ainsi que le poids de chaque unité peuvent varier d'un modèle d'équipement à l'autre. La dépendance à la température des performances de l'unité, la variation du degré d'ombre avec la dégradation de la batterie électrique, «l'ombre à l'état de repos» et d'autres facteurs techniques varient en fonction de la conception de chaque fabricant. Ces considérations sont traitées dans de nouvelles normes.

Étant donné qu'une atténuation adéquate du filtre est offerte par tous les systèmes, l'attribut le plus important spécifié par les fabricants de filtres à assombrissement automatique est la vitesse de commutation du filtre. Les filtres à assombrissement automatique actuels varient en vitesse de commutation d'un dixième de seconde à plus rapide que 1/10,000 1989e de seconde. Buhr et Sutter (0.1) ont indiqué un moyen de spécifier le temps de commutation maximum, mais leur formulation varie en fonction du temps de commutation. La vitesse de commutation est cruciale, car elle donne le meilleur indice de la mesure très importante (mais non spécifiée) de la quantité de lumière qui entrera dans l'œil lorsque l'arc est frappé par rapport à la lumière admise par un filtre fixe du même numéro de teinte de travail. . Si trop de lumière pénètre dans l'œil à chaque commutation au cours de la journée, la dose d'énergie lumineuse accumulée produit une «adaptation transitoire» et des plaintes de «fatigue oculaire» et d'autres problèmes. (L'adaptation transitoire est l'expérience visuelle provoquée par des changements brusques de son environnement lumineux, qui peuvent être caractérisés par un inconfort, une sensation d'avoir été exposé à un éblouissement et une perte temporaire de la vision détaillée.) Produits actuels avec des vitesses de commutation de l'ordre de la dizaine de millisecondes fournira une meilleure protection adéquate contre la photorétinite. Cependant, le temps de commutation le plus court - de l'ordre de 1985 ms - a l'avantage de réduire les effets d'adaptation transitoires (Eriksen 1992 ; Sliney XNUMX).

Des tests de contrôle simples sont disponibles pour le soudeur, à moins de tests approfondis en laboratoire. On pourrait suggérer au soudeur qu'il regarde simplement une page d'impression détaillée à travers un certain nombre de filtres d'auto-assombrissement. Cela donnera une indication de la qualité optique de chaque filtre. Ensuite, le soudeur peut être invité à essayer d'amorcer un arc tout en l'observant à travers chaque filtre dont l'achat est envisagé. Heureusement, on peut compter sur le fait que les niveaux de lumière qui sont confortables à des fins de visualisation ne seront pas dangereux. L'efficacité de la filtration UV et IR doit être vérifiée dans la fiche technique du fabricant pour s'assurer que les bandes inutiles sont filtrées. Quelques amorçages répétés de l'arc devraient donner au soudeur une idée de l'inconfort qu'il ressentira à cause de l'adaptation transitoire, bien qu'un essai d'une journée soit préférable.

Le numéro de teinte de l'état de repos ou de défaillance d'un filtre auto-assombrissant (un état de défaillance se produit lorsque la batterie tombe en panne) doit fournir une protection à 100 % pour les yeux du soudeur pendant au moins une à plusieurs secondes. Certains fabricants utilisent un état sombre comme position "off" et d'autres utilisent une teinte intermédiaire entre les états sombre et clair. Dans les deux cas, la transmission à l'état de repos pour le filtre doit être sensiblement inférieure à la transmission à l'ombre claire afin d'éviter un risque rétinien. Dans tous les cas, l'appareil doit fournir un indicateur clair et évident à l'utilisateur quant au moment où le filtre est éteint ou quand une défaillance du système se produit. Cela garantira que le soudeur est averti à l'avance si le filtre n'est pas allumé ou ne fonctionne pas correctement avant le début du soudage. D'autres caractéristiques, telles que la durée de vie de la batterie ou les performances dans des conditions de température extrêmes, peuvent être importantes pour certains utilisateurs.

Conclusions

Bien que les spécifications techniques puissent sembler quelque peu complexes pour les dispositifs qui protègent l'œil des sources de rayonnement optique, il existe des normes de sécurité qui spécifient les numéros de teinte, et ces normes fournissent un facteur de sécurité conservateur pour le porteur.

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Un laser est un appareil qui produit une énergie rayonnante électromagnétique cohérente dans le spectre optique allant de l'ultraviolet extrême à l'infrarouge lointain (submillimétrique). Le terme laser est en fait un acronyme pour Amplification de la lumière par émission stimulée de rayonnement. Bien que le processus laser ait été théoriquement prédit par Albert Einstein en 1916, le premier laser réussi n'a été démontré qu'en 1960. Ces dernières années, les lasers ont trouvé leur chemin du laboratoire de recherche au milieu industriel, médical et de bureau ainsi que sur les chantiers de construction et même ménages. Dans de nombreuses applications, telles que les lecteurs de vidéodisques et les systèmes de communication par fibre optique, la sortie d'énergie rayonnante du laser est enfermée, l'utilisateur ne court aucun risque pour sa santé et la présence d'un laser intégré dans le produit peut ne pas être évidente pour l'utilisateur. Cependant, dans certaines applications médicales, industrielles ou de recherche, l'énergie rayonnante émise par le laser est accessible et peut présenter un danger potentiel pour les yeux et la peau.

Étant donné que le processus laser (parfois appelé «laser») peut produire un faisceau de rayonnement optique hautement collimaté (c'est-à-dire une énergie rayonnante ultraviolette, visible ou infrarouge), un laser peut présenter un danger à une distance considérable, contrairement à la plupart des dangers rencontrés. sur le lieu de travail. C'est peut-être cette caractéristique plus que toute autre qui a suscité des préoccupations particulières exprimées par les travailleurs et par les experts en santé et sécurité du travail. Néanmoins, les lasers peuvent être utilisés en toute sécurité lorsque des contrôles de danger appropriés sont appliqués. Des normes pour l'utilisation sécuritaire des lasers existent dans le monde entier, et la plupart sont « harmonisées » les unes avec les autres (ANSI 1993; IEC 1993). Toutes les normes utilisent un système de classification des dangers, qui regroupe les produits laser dans l'une des quatre grandes classes de danger en fonction de la puissance ou de l'énergie de sortie du laser et de sa capacité à causer des dommages. Des mesures de sécurité sont alors appliquées en fonction de la classification du danger (Cleuet et Mayer 1980 ; Duchene, Lakey et Repacholi 1991).

Les lasers fonctionnent à des longueurs d'onde discrètes, et bien que la plupart des lasers soient monochromatiques (émettant une longueur d'onde ou une seule couleur), il n'est pas rare qu'un laser émette plusieurs longueurs d'onde discrètes. Par exemple, le laser argon émet plusieurs raies différentes dans le spectre proche ultraviolet et visible, mais est généralement conçu pour émettre une seule raie verte (longueur d'onde) à 514.5 nm et/ou une raie bleue à 488 nm. Lorsque l'on considère les risques potentiels pour la santé, il est toujours crucial d'établir la ou les longueurs d'onde de sortie.

Tous les lasers ont trois blocs de construction fondamentaux :

1. un milieu actif (solide, liquide ou gaz) qui définit les longueurs d'onde d'émission possibles
2. une source d'énergie (par exemple, courant électrique, lampe à pompe ou réaction chimique)
3. une cavité résonnante avec coupleur de sortie (généralement deux miroirs).

La plupart des systèmes laser pratiques en dehors du laboratoire de recherche ont également un système de livraison de faisceau, comme une fibre optique ou un bras articulé avec des miroirs pour diriger le faisceau vers un poste de travail, et des lentilles de focalisation pour concentrer le faisceau sur un matériau à souder, etc. Dans un laser, des atomes ou des molécules identiques sont amenés à un état excité par l'énergie délivrée par la lampe à pompe. Lorsque les atomes ou les molécules sont dans un état excité, un photon ("particule" d'énergie lumineuse) peut stimuler un atome ou une molécule excité pour émettre un deuxième photon de la même énergie (longueur d'onde) se déplaçant en phase (cohérent) et dans le même direction comme le photon stimulant. Ainsi, une amplification lumineuse d'un facteur deux a eu lieu. Ce même processus répété en cascade provoque l'élaboration d'un faisceau lumineux qui se réfléchit en aller-retour entre les miroirs de la cavité résonnante. L'un des miroirs étant partiellement transparent, une certaine énergie lumineuse sort de la cavité résonnante formant le faisceau laser émis. Bien qu'en pratique, les deux miroirs parallèles soient souvent incurvés pour produire une condition de résonance plus stable, le principe de base s'applique à tous les lasers.

Bien que plusieurs milliers de lignes laser différentes (c'est-à-dire des longueurs d'onde laser discrètes caractéristiques de différents milieux actifs) aient été démontrées dans le laboratoire de physique, seules une vingtaine ont été développées commercialement au point d'être couramment appliquées dans la technologie quotidienne. Des directives et des normes de sécurité laser ont été élaborées et publiées qui couvrent essentiellement toutes les longueurs d'onde du spectre optique afin de tenir compte des lignes laser actuellement connues et des futurs lasers.

Classification des risques laser

Les normes de sécurité laser actuelles à travers le monde suivent la pratique consistant à classer tous les produits laser en classes de danger. Généralement, le schéma suit un regroupement de quatre grandes classes de danger, 1 à 4. Les lasers de classe 1 ne peuvent pas émettre de rayonnement laser potentiellement dangereux et ne présentent aucun danger pour la santé. Les classes 2 à 4 présentent un danger croissant pour les yeux et la peau. Le système de classification est utile puisque des mesures de sécurité sont prescrites pour chaque classe de laser. Des mesures de sécurité plus strictes sont requises pour les classes les plus élevées.

La classe 1 est considérée comme un groupe « sans danger pour les yeux », sans risque. La plupart des lasers totalement fermés (par exemple, les enregistreurs laser à disque compact) sont de classe 1. Aucune mesure de sécurité n'est requise pour un laser de classe 1.

La classe 2 fait référence aux lasers visibles qui émettent une très faible puissance qui ne serait pas dangereuse même si toute la puissance du faisceau pénétrait dans l'œil humain et était focalisée sur la rétine. La réponse d'aversion naturelle de l'œil à la visualisation de sources lumineuses très brillantes protège l'œil contre les lésions rétiniennes si l'énergie pénétrant dans l'œil est insuffisante pour endommager la rétine dans le cadre de la réponse d'aversion. La réponse d'aversion est composée du réflexe de clignement (environ 0.16 à 0.18 seconde) et d'une rotation de l'œil et d'un mouvement de la tête lorsqu'il est exposé à une lumière aussi vive. Les normes de sécurité actuelles définissent de manière prudente la réponse d'aversion comme une durée de 0.25 seconde. Ainsi, les lasers de classe 2 ont une puissance de sortie de 1 milliwatt (mW) ou moins qui correspond à la limite d'exposition autorisée pendant 0.25 seconde. Des exemples de lasers de classe 2 sont les pointeurs laser et certains lasers d'alignement.

Certaines normes de sécurité intègrent également une sous-catégorie de classe 2, appelée « classe 2A ». Les lasers de classe 2A ne sont pas dangereux à regarder jusqu'à 1,000 16.7 s (2 min). La plupart des scanners laser utilisés dans les points de vente (caisses de supermarché) et les scanners d'inventaire sont de classe XNUMXA.

Les lasers de classe 3 présentent un danger pour les yeux, car la réponse d'aversion n'est pas suffisamment rapide pour limiter l'exposition rétinienne à un niveau momentanément sûr, et des dommages aux autres structures de l'œil (par exemple, la cornée et le cristallin) pourraient également avoir lieu. Les risques cutanés n'existent normalement pas pour une exposition accidentelle. Des exemples de lasers de classe 3 sont de nombreux lasers de recherche et télémètres laser militaires.

Une sous-catégorie spéciale de la classe 3 est appelée "classe 3A" (les autres lasers de classe 3 étant appelés "classe 3B"). Les lasers de classe 3A sont ceux dont la puissance de sortie est comprise entre une et cinq fois les limites d'émission accessibles (AEL) pour la classe 1 ou la classe 2, mais dont l'irradiance de sortie ne dépasse pas la limite d'exposition professionnelle pertinente pour la classe inférieure. Les exemples sont de nombreux instruments d'alignement laser et d'arpentage.

Les lasers de classe 4 peuvent présenter un risque potentiel d'incendie, un risque cutané important ou un risque de réflexion diffuse. Pratiquement tous les lasers chirurgicaux et les lasers de traitement des matériaux utilisés pour le soudage et le découpage sont de classe 4 s'ils ne sont pas fermés. Tous les lasers avec une puissance de sortie moyenne supérieure à 0.5 W sont de classe 4. Si une classe 3 ou 4 de puissance supérieure est totalement fermée de sorte que l'énergie rayonnante dangereuse n'est pas accessible, le système laser total peut être de classe 1. Le laser le plus dangereux à l'intérieur du l'enceinte est qualifiée de laser embarqué.

Limites d'exposition professionnelle

La Commission internationale de protection contre les rayonnements non ionisants (ICNIRP 1995) a publié des lignes directrices sur les limites d'exposition humaine aux rayonnements laser qui sont périodiquement mises à jour. Les limites d'exposition représentatives (EL) sont fournies dans le tableau 1 pour plusieurs lasers typiques. Pratiquement tous les faisceaux laser dépassent les limites d'exposition autorisées. Ainsi, dans la pratique, les limites d'exposition ne sont pas systématiquement utilisées pour déterminer les mesures de sécurité. Au lieu de cela, le schéma de classification laser - qui est basé sur les EL appliqués dans des conditions réalistes - est vraiment appliqué à cette fin.

Tableau 1. Limites d'exposition pour les lasers typiques

Toutes les normes/directives ont des MPE à d'autres longueurs d'onde et durées d'exposition.

Remarque : Pour convertir les MPE en mW/cm² en mJ/cm², multiplier par le temps d'exposition t en secondes. Par exemple, l'EMT He-Ne ou Argon à 0.1 s est de 0.32 mJ/cm².

Source : norme ANSI Z-136.1 (1993) ; ACGIH TLVs (1995) et Duchene, Lakey et Repacholi (1991).

Normes de sécurité laser

De nombreux pays ont publié des normes de sécurité laser, et la plupart sont harmonisées avec la norme internationale de la Commission électrotechnique internationale (CEI). La norme CEI 825-1 (1993) s'applique aux fabricants ; cependant, il fournit également des conseils de sécurité limités pour les utilisateurs. La classification des risques laser décrite ci-dessus doit être étiquetée sur tous les produits laser commerciaux. Une étiquette d'avertissement appropriée à la classe doit apparaître sur tous les produits des classes 2 à 4.

Mesures de sécurité

Le système de classification de la sécurité laser facilite grandement la détermination des mesures de sécurité appropriées. Les normes de sécurité laser et les codes de pratique exigent systématiquement l'utilisation de mesures de contrôle de plus en plus restrictives pour chaque classification supérieure.

En pratique, il est toujours plus souhaitable d'enfermer totalement le laser et le trajet du faisceau afin qu'aucun rayonnement laser potentiellement dangereux ne soit accessible. En d'autres termes, si seuls des produits laser de classe 1 sont utilisés sur le lieu de travail, une utilisation sûre est assurée. Cependant, dans de nombreuses situations, ce n'est tout simplement pas pratique et une formation des travailleurs à l'utilisation sûre et aux mesures de contrôle des risques est nécessaire.

À part la règle évidente de ne pas pointer un laser vers les yeux d'une personne, aucune mesure de contrôle n'est requise pour un produit laser de classe 2. Pour les lasers de classes supérieures, des mesures de sécurité sont clairement requises.

Si l'enceinte totale d'un laser de classe 3 ou 4 n'est pas réalisable, l'utilisation d'enceintes de faisceau (par exemple, tubes), de déflecteurs et de couvercles optiques peut pratiquement éliminer le risque d'exposition oculaire dangereuse dans la plupart des cas.

Lorsque les enceintes ne sont pas réalisables pour les lasers de classe 3 et 4, une zone contrôlée par laser avec entrée contrôlée doit être établie, et l'utilisation de protecteurs oculaires laser est généralement obligatoire dans la zone de danger nominal (NHZ) du faisceau laser. Bien que dans la plupart des laboratoires de recherche où des faisceaux laser collimatés sont utilisés, la NHZ englobe toute la zone contrôlée du laboratoire, pour les applications à faisceau focalisé, la NHZ peut être étonnamment limitée et ne pas englober toute la pièce.

Pour se prémunir contre une mauvaise utilisation et d'éventuelles actions dangereuses de la part d'utilisateurs de laser non autorisés, la clé de contrôle trouvée sur tous les produits laser fabriqués dans le commerce doit être utilisée.

La clé doit être sécurisée lorsque le laser n'est pas utilisé, si des personnes peuvent accéder au laser.

Des précautions particulières sont nécessaires lors de l'alignement laser et de la configuration initiale, car le risque de lésions oculaires graves est alors très élevé. Les travailleurs du laser doivent être formés aux pratiques sécuritaires avant la configuration et l'alignement du laser.

Les lunettes de protection laser ont été développées après que les limites d'exposition professionnelle aient été établies, et des spécifications ont été établies pour fournir les densités optiques (ou DO, une mesure logarithmique du facteur d'atténuation) qui seraient nécessaires en fonction de la longueur d'onde et de la durée d'exposition pour des lasers. Bien que des normes spécifiques pour la protection des yeux au laser existent en Europe, d'autres directives sont fournies aux États-Unis par l'American National Standards Institute sous les désignations ANSI Z136.1 et ANSI Z136.3.

Formation

Lors des enquêtes sur les accidents laser en laboratoire et en milieu industriel, un élément commun ressort : le manque de formation adéquate. La formation à la sécurité laser doit être à la fois appropriée et suffisante pour les opérations laser autour desquelles chaque employé travaillera. La formation doit être spécifique au type de laser et à la tâche à laquelle le travailleur est affecté.

Surveillance médicale

Les exigences en matière de surveillance médicale des travailleurs laser varient d'un pays à l'autre conformément aux réglementations locales en matière de médecine du travail. À une certaine époque, lorsque les lasers étaient confinés au laboratoire de recherche et que l'on savait peu de choses sur leurs effets biologiques, il était tout à fait typique que chaque travailleur au laser subisse périodiquement un examen ophtalmologique général approfondi avec photographie du fond d'œil (rétine) pour surveiller l'état de l'œil. . Cependant, au début des années 1970, cette pratique a été remise en question, car les résultats cliniques étaient presque toujours négatifs, et il est devenu clair que de tels examens ne pouvaient identifier que des lésions aiguës subjectivement détectables. Cela a conduit le groupe de travail de l'OMS sur les lasers, réuni à Don Leaghreigh, en Irlande, en 1975, à déconseiller de tels programmes de surveillance impliqués et à mettre l'accent sur les tests de la fonction visuelle. Depuis lors, la plupart des groupes nationaux de santé au travail ont continuellement réduit les exigences en matière d'examens médicaux. Aujourd'hui, des examens ophtalmologiques complets ne sont universellement requis qu'en cas de lésion oculaire au laser ou de surexposition suspectée, et un dépistage visuel avant le placement est généralement requis. Des examens supplémentaires peuvent être exigés dans certains pays.

Mesures laser

Contrairement à certains dangers sur le lieu de travail, il n'est généralement pas nécessaire d'effectuer des mesures pour la surveillance du lieu de travail des niveaux dangereux de rayonnement laser. En raison des dimensions de faisceau très confinées de la plupart des faisceaux laser, de la probabilité de modification des trajets du faisceau et de la difficulté et du coût des radiomètres laser, les normes de sécurité actuelles mettent l'accent sur les mesures de contrôle basées sur la classe de danger et non sur la mesure du lieu de travail (surveillance). Les mesures doivent être effectuées par le fabricant pour assurer la conformité aux normes de sécurité laser et la classification appropriée des risques. En effet, l'une des justifications originales de la classification des risques laser était liée à la grande difficulté d'effectuer des mesures appropriées pour l'évaluation des risques.

Conclusions

Bien que le laser soit relativement nouveau sur le lieu de travail, il devient rapidement omniprésent, tout comme les programmes concernés par la sécurité laser. Les clés d'une utilisation sûre des lasers sont d'abord de confiner l'énergie rayonnante du laser si possible, mais si ce n'est pas possible, de mettre en place des mesures de contrôle adéquates et de former tout le personnel travaillant avec des lasers.

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