RAYONNEMENTS OPTIQUES LASER Les grandeurs physiques d'exposition pertinentes d'un point de vue biophysique sont choisies en fonction de la longueur d'onde et de la durée du rayonnement émis par la source. Plus d'une grandeur physique d'exposition, et donc plus d'une limite d'exposition correspondante, peut être pertinente pour une source de rayonnements optiques laser donnée. Valeurs limites d'exposition Les valeurs limites d'exposition figurent aux tableaux 2.2, 2.3 et 2.4 selon la longueur d'onde du rayonnement émis et les risques associés au regard desquels elles sont pertinentes, conformément au tableau 2.1. Les coefficients C A , C B , C C , T 1 , T 2 , α min et γ, ainsi que les corrections applicables aux expositions répétitives, utiles à l'identification des valeurs limites d'exposition pertinentes, sont précisés aux tableaux 2.5 et 2.6. Tableau 2.1 : Risques associés aux rayonnements : Longueur d'onde [nm] λ Région du spectre Organe atteint Risque Tableaux dans lesquels figurent les valeurs limites d'exposition 180 à 400 UV œil lésion photochimique et lésion thermique 2.2, 2.3 180 à 400 UV peau érythème 2.4 400 à 700 visible œil lésion de la rétine 2.2 400 à 600 visible œil lésion photochimique 2.3 400 à 700 visible peau lésion thermique 2.4 700 à 1 400 IRA œil lésion thermique 2.2, 2.3 700 à 1 400 IRA peau lésion thermique 2.4 1 400 à 2 600 IRB œil lésion thermique 2.2 2 600 à 10 6 IRC œil lésion thermique 2.2 1 400 à 10 6 IRB, IRC œil lésion thermique 2.3 1 400 à 10 6 IRB, IRC peau lésion thermique 2.4 Tableau 2.2 : valeurs limites d'exposition de l'œil au laser Exposition de courte durée < 10 s Longueur d'onde a [nm] Diaphra gme Durée [s] 10 -13 - 10 -11 10 -11 - 10 -9 10 -9 - 10 -7 10 -7 - 1,8.10 -5 1,8.10 -5 .10 -5 5.10 -5 - 10 -3 10 -3 -10 1 UVC 180 - 280 1 min pour t˂0,3s ; 1,5. t 0,375 pour 0,3˂t˂10s E = 3 10 10 W m -2 voir note c H - 30 J m -2 UVB 280 - 302 303 H = 40 J m -2 si t < 2,6 . 10 -9 alors H = 5,6 . 10 3 t 0,25 J m -2 voir note d 304 H = 60 J m -2 si t < 1,3 . 10 -8 alors H = 5,6 . 10 3 t 0,25 J m -2 voir note d 305 H = 100 J m -2 si t < 1,0 . 10 -7 alors H = 5,6 . 10 3 t 0,25 J m -2 voir note d 306 H = 160 J m -2 si t < 6,7 . 10 -7 alors H = 5,6 . 10 3 t 0,25 J m -2 voir note d 307 H = 250 J m -2 si t < 4,0 . 10 -6 alors H = 5,6 . 10 3 t 0,25 J m -2 voir note d 308 H = 400 J m -2 si t < 2,6 . 10 -5 alors H = 5,6 . 10 3 t 0,25 J m -2 voir note d 309 H = 630 J m -2 si t < 1,6 . 10 -4 alors H - 5,6 . 10 3 t 0,25 J m -2 voir note d 310 H = 103 J m -2 si 1 < 1,.0 . 10 -3 alors H - 5,6 . 10 3 t 0,25 J m -2 voir note d 3111 H = 1,6 . 103 J m -2 si t < 6,7 . 10 -3 alors H = 5,6 . 10 3 t 0,25 J m -2 voir note d 312 H = 2,5 . 103 J m -2 si t < 4,0 . 10 -2 alors H = 5,6 . 10 3 t 0,25 J m -2 voir note d 313 H = 4,0 . 103 J m -2 si t < 2,6 . 10 -1 alors H - 5,6 . 10 3 t 0,25 J m -2 voir note d 314 H = 6,3 . 103 J m -2 si t < 1,6 . 10 0 alors H = 5,6 . 10 3 t 0,25 J m -2 voir note d UVA 315 - 400 H = 5,6 . 103 t 0,25 J m -2 Visibles et IRA 400 - 700 7 mm H = 1,5 . 10 -4 C E J m -2 H = 2,7 . 10 4 t 0,75 C E J m -2 H = 5 . 10 -3 CE J m -2 H = 18 . t 0,75 C E J m -2 700 - 1 050 H = 1,5 . 10 -4 C A C E J m -2 H = 2,7 . 10 4 t 0,75 C A C E J m -2 H = 5 . 10 -3 CA CE J m -2 H = 18 . t 0,75 C A C E J m -2 1 050- 1 400 H = 1,5 . 10 -3 C C C E J m -2 H = 2,7 . 10 5 t 0,75 C C C E J m -2 H = 5 . 10 -2 CC CE J m -2 H = 90 . t 0,75 C C C E J m -2 IRB et IRC 1 400 - 1 500 Voir note b E = 10 12 W m -2 voir note c H = 10 3 J m -2 H = 5,6 . 10 3 . t 0,25 J m -2 1 500 -1 800 E= 10 13 W m -2 voir note c H = 10 4 J m -2 1 800 - 2 600 E = 10 12 W m -2 voir note c H = 10 3 J m -2 H = 5,6 . 10 3 . t 0,25 J m -2 2 600 - 10 6 E = 10 11 W m -2 voir note c H = 100 J m -2 H = 5,6 . 10 3 . t J m a Si la longueur d'onde du laser correspond à deux limites, la limite la plus restrictive s'applique. b Si 1 400 ≤ λ < 10 5 nm : diamètre de diaphragme limite = 1 mm pour t ≤ 0,3 s et 1.5 t 0,375 mm pour 0,3 s < t < 10 s ; si 10 5 ≤ λ ˂ 10 6 nm : diamètre de diaphragme limite = 11 mm. c Soit la valeur limite de e pour 1 ns. d Le tableau indique des valeurs correspondant à une seule impulsion laser. S'il y a plusieurs impulsions laser, leurs durées sont additionnées pour les impulsions émises au cours d'un intervalle T min (figurant dans le tableau 2.6) et t prend la valeur qui en résulte dans la formule : 5,6 * 10 3 t 0,25 . Tableau 2.3 : valeurs limites d'exposition de l'œil au laser Exposition de longue durée > 10 s (Vous pouvez consulter le tableau dans le JO n° 153 du 04/07/2010 texte numéro 11 à l'adresse suivante : http://www.legifrance.gouv.fr/jopdf/common/jo_pdf.jsp?numJO=0&dateJO=20100704&numTexte=11&pageDebut=12149&pageFin=12168 ) Tableau 2.4 : valeurs limites d'exposition de la peau au laser Longueur d'onde a [mn] Diaphragme limite Durée [s] < 10 -9 10 -9 - 10 -7 10 -7 - 10 -3 10 -3 - 10 1 10 1 - 10 3 10 3 - 3 10 4 UV (A, B, C) 180-400 3,5 mm E=3 10 10 [W m -2 ] Voir limites d'exposition de l'œil Visible et IRA 400-700 3,5 mm E = 2 10 11 [W m -2 ] H=200 C A [J m -2 ] H = 1,1 10 4 C A t 0,25 [J m 2 ] E = 2 10 3 C A [W m -2 ] 700 -1400 E = 2 10 11 C A [W m -2 ] IRB et IRC 1400-1500 E = 10 12 [W m -2 ] Voir limites d'exposition de l'œil 1500-1800 E = 10 13 [W m -2 ] 1 800-2600 E = 10 12 [W m -2 ] 2 600-10 6 E = 10 11 [W m -2 ] a : Si la longueur d'onde ou un autre paramètre du laser correspond à deux limites, la limite la plus restrictive s'applique. Tableau 2.5 : facteurs de correction appliqués et autres paramètres de calcul : Paramètre Gamme spectrale de validité (nm) Valeur C A λ < 700 C A = 1,0 700 - 1 050 C A = 10 0,002(λ - 700) 1 050 - 1 400 C A = 5,0 C B 400 - 450 C B = 1,0 450 - 700 C B = 10 0,02(λ - 450) C C 700 - 1 150 C C = 1,0 1 150 - 1 200 C C = 10 0,018(λ - 1150) 1 200 - 1 400 C C = 8,0 T 1 λ < 450 T 1 = 10 s 450-500 T 1 = 10 [10 0,02(λ - 450) ] S λ > 500 T 1 = 100 s . Paramètre Valable pour les effets biologiques Valeur α min tous les effets thermiques α min = 1,5 mrad . Paramètre Gamme angulaire de validité (mard) Valeur C E α < α min C E = 1,0 α min < α < 100 C E = α/α min α > 100 C E = α 2 /(α min α max ) mrad avec α max = 100 mrad T 2 α < 1,5 T 2 = 10 s 1,5 < α < 100 T 2 = 10 [10 (α - 1,5) / 98,5 ] S α > 100 T 2 = 100 s . Paramètre Fourchette valable de temps d'exposition (s) Valeur γ t ≤ 100 γ = 11 [mrad] 100 < t < 10 4 γ = 1,1t 0,5 [mard] t > 10 4 γ = 110 [mrad] . . Table 2.6 : Correction pour l'exposition répétitive Les trois règles suivantes s'appliquent cumulativement à toutes les expositions répétitives dues à des systèmes de laser pulsé répétitif ou des systèmes de balayage laser : 1) L'exposition résultant d'une impulsion unique dans un train d'impulsions ne dépasse pas la valeur limite d'exposition pour une impulsion unique de cette durée d'impulsion ; 2) L'exposition résultant d'un groupe d'impulsions (ou d'un sous-groupe d'impulsions dans un train) délivrées dans un temps t ne dépasse pas la valeur limite d'exposition pour le temps t ; 3) L'exposition résultant d'une impulsion unique dans un groupe d'impulsions ne dépasse pas la valeur limite d'exposition pour une impulsion unique multipliée par un facteur de correction thermique cumulée C p = N - 0,25 , où N est le nombre d'impulsions. La présente règle ne s'applique qu'aux limites d'exposition destinées à protéger contre la lésion thermique, lorsque toutes les impulsions délivrées en moins de T min sont considérées comme une impulsion unique. Paramètre Gamme spectrale de validité (nm) Valeur ou description T min 315 < λ ≤ 400 T min = 10 - 9 s (= 1 ns) 400 < λ ≤ 1 050 T min = 18 10 - 6 s (= 18 µs) 1 050 < λ ≤ 1 400 T min = 50 10 -6 s (= 50 µs) 1 400 < λ ≤ 1 500 T min = 10 - 3 s (= 1 ms) 1 500 < λ ≤ 1 800 T min = 10 s 1 800 < λ ≤ 2 600 T min = 10 -3 s (= 1 ms) 2 600 < λ ≤ 10 6 T min = 10 - 7 s (= 100 ns) Grandeurs physiques d'exposition et formules de calcul Les grandeurs physiques d'exposition pertinentes d'un point de vue biophysique sont calculées au moyen des formules énoncées ci-dessous : E = (dP/dA) [W m - 2 ] H = t ∫ 0 E(t) d t (J m - 2 ] Définition détaillée des expressions utilisées : dP : puissance exprimée en watts [W] ; dA : surface exprimée en mètres carrés [m 2 ] ; E (t), E : éclairement énergétique ou densité de puissance : puissance rayonnée incidente par superficie unitaire sur une surface, généralement exprimée en watts par mètres carrés [W m 2 ]. Les valeurs de E(t), E, soit proviennent de mesures, soit peuvent être communiquées par le fabricant de l'équipement ; H : exposition énergétique : l'intégrale de l'éclairement énergétique par rapport au temps, exprimée en joules par mètre carré (J m -2 ] ; t : temps, durée de l'exposition, exprimée en secondes[s] ; λ : longueur d'onde, exprimée en nanomètres[nm] ; γ : angle de cône de limitation du champ de mesure, exprimé en milliradians [mrad] ; γm : champ de mesure, exprimé en milliradians [mrad] ; α : angle apparent d'une source, exprimé en milliradians [mrad] ; diaphragme limite : la surface circulaire, utilisée pour calculer les moyennes de l'éclairement énergétique et de l'exposition énergétique ; G : luminance énergétique intégrée : l'intégrale de la luminance énergétique sur une durée d'exposition donnée, exprimée sous forme d'énergie rayonnante par superficie unitaire d'une surface rayonnante et par angle solide unitaire d'émission, en joules par mètre carré par stéradian [J m -2 sr -1 ].