Les valeurs d'exposition aux rayonnements optiques qui sont pertinentes du point de vue biophysique peuvent être calculées au moyen des formules énoncées ci-dessous. Les formules à utiliser sont choisies en fonction de la longueur d'onde et de la durée du rayonnement émis par la source, et il convient de comparer les résultats avec les valeurs limites d'exposition correspondantes qui figurent dans les tableaux 2.2, 2.3 et 2.4. Plus d'une valeur d'exposition, et donc plus d'une limite d'exposition correspondante, peut être pertinente pour une source de rayonnements optiques laser donnée.
Les coefficients qui sont utilisés comme outils de calcul dans les tableaux 2.2, 2.3 et 2.4 sont indiqués dans le tableau 2.5; les corrections applicables aux expositions répétitives figurent dans le tableau 2.6.
EdPdAW m–2Ht0EtdtJ m–2
Notes:
dPpuissanceexprimée en watts [W];
dAsurface exprimée en mètres carrés [m2];
E (t), Eéclairement 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;
Hexposition énergétique: l'intégrale de l'éclairement énergétique par rapport au temps, exprimée en joules par mètre carré [J m-2];
ttemps, durée de l'exposition, exprimée en secondes [s];
λlongueur d'onde, exprimée en nanomètres [nm];
γangle de cône de limitation du champ de mesure, exprimé en milliradians [mrad];
γmchamp de mesure, exprimé en milliradians [mrad];
αangle apparent d'une source, exprimée en milliradians [mrad];
diaphragme limite: la surface circulaire utilisée pour calculer les moyennes de l'éclairement énergétique et de l'exposition énergétique;
Gluminance 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].
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 106 | IRC | œil | lésion thermique | 2,2
| 1 400 à 106 | IRB, IRC | œil | lésion thermique | 2,3
| 1 400 à 106 | 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]
Diaphragme limite
Durée [s]
10-13 — 10-11
10-11 — 10-9
10-9 — 10-7
10-7 — 1,8 · 10-5
1,8 · 10-5 — 5 · 10-5
5 · 10-5 — 10-3
10-3 — 101
UVC
180—280
1 mm pour t<0,3 s; 1,5 · t0,375 pour 0,3<t<10 s
E = 3 1010 [W m-2](c)
UVB
280—302
H = 30 [J m-2]
303
H = 40 [J m-2]; si t < 2,6 · 10-9 alors H = 5,6 · 103 t 0,25 [J m-2] (d)
304
H = 60 [J m-2]; si t < 1,3 · 10-8 alors H = 5,6 · 103 t 0,25 [J m-2] (d)
305
H = 100 [J m-2]; si t < 1,0 · 10-7 alors H = 5,6 · 103 t 0,25 [J m-2] (d)
306
H = 160 [J m-2]; si t < 6,7 · 10-7 alors H = 5,6 · 103 t 0,25[J m-2] (d)
307
H = 250 [J m-2]; si t < 4,0 · 10-6 alors H = 5,6 · 103 t 0,25 [J m-2] (d)
308
H = 400 [J m-2]; si t < 2,6 · 10-5 alors H = 5,6 · 103 t 0,25 [J m-2] (d)
309
H = 630 [J m-2]; si t < 1,6 · 10-4 alors H = 5,6 · 103 t 0,25[J m-2] (d)
310
H = 103 [J m-2]; si t < 1,0 · 10-3 alors H = 5,6 · 103 t 0,25 [J m-2] (d)
311
H = 1,6 · 103 [J m-2]; si t < 6,7 · 10-3 alors H = 5,6 · 103 t 0,25 [J m-2] (d)
312
H = 2,5 · 103 [J m-2]; si t < 4,0 · 10-2 alors H = 5,6 · 103 t 0,25 [J m-2] (d)
313
H = 4,0 · 103 [J m-2]; si t < 2,6 · 10-1 alors H = 5,6 · 103 t 0,25 [J m-2] (d)
314
H = 6,3 · 103 [J m-2]; si t < 1,6 · 100 alors H = 5,6 · 103 t 0,25 [J m-2] (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 CE [J m-2]
H = 2,7 · 104 t 0,75 CE [J m-2]
H = 5 · 10-3 CE [J m-2]
H = 18 · t 0,75 CE [J m-2]
700—1 050
H = 1,5 · 10-4 CA CE [J m-2]
H=2,7 · 104 t 0,75 CA CE [J m-2]
H = 5 · 10-3 CA CE [J m-2]
H = 18 · t 0,75 CA CE [J m-2]
1 050-1 400
H = 1,5 · 10-3 CC CE [J m-2]
H =2,7 · 105 t 0,75 CC CE [J m-2]
H = 5 · 10-2 CC CE [J m-2]
H = 90 · t 0,75 CC CE [J m-2]
IRB et IRC
1 400—1 500
(b) E = 1012 [W m-2] (c)
H = 103 [J m-2]
H = 5,6 · 103 t 0,25 [J m-2]
1 500—1 800
E = 1013 [W m-2] (c)
H = 104 [J m-2]
1 800—2 600
E = 1012 [W m-2] (c)
H = 103 [J m-2]
H = 5,6 · 103 · t 0,25 [J m-2]
2 600—10 6
E = 1011 [W m-2] (c)
H = 100 [J m-2]
H = 5,6 · 103 · t 0,25 [J m-2]
(a) Si la longueur d'onde du laser correspond à deux limites, la limite la plus restrictive s'applique.
(b) Si 1 400≤λ<105 nm: diamètre de diaphragme limite = 1 mm pour t ≤ 0,3 s et 1.5 t0, 375 mm pour 0,3 s < t < 10 s; si 105≤λ<106 nm: diamètre de diaphragme limite = 11 mm.
(c) Faute de données pour ces durées d'impulsion, la CIPRNI recommete l'utilisation des limites de luminance énergétiques pour 1 ns.
(d) Le tableau indique des valeurs correspondant à une seule impulsion laser. S'il y a plusieurs impulsions laser, il faut en additionner les durées pour les impulsions émises au cours d'un intervalle Tmin (figurant dans le tableau 2.6) et donner à t la valeur qui en résulte dans la formule: 5,6 * 103t 0,25.
Tableau 2.3
Valeurs limites d'exposition de l'œil au laser — Exposition de longue durée > 10 s
Longueur d'onde (a) [nm]
Diaphragme limite
Durée [s]
101 — 102
102 — 104
104 — 3 · 104
UVC
180—280
H = 30 [J m-2]
280—302
3,5 mm
UVB
303
H = 40 [J m-2]
304
H = 60 [J m-2]
305
H = 100 [J m-2]
306
H = 160 [J m-2]
307
H = 250 [J m-2]
308
H = 400 [J m-2]
309
H = 630 [J m-2]
310
H = 1,0 . 103 [J m-2]
311
H = 1,6 . 103 [J m-2]
312
H = 2,5 . 103 [J m-2]
313
H = 4,0 . 103 [J m-2]
314
H = 6,3 . 103 [J m-2]
UVA
315—400
H = 104 [J m-2]
Visible
400 — 700
400—600 Lésion photochimique (b) de la rétine
7 mm
H = 100 CB [J m-2]
(γ = 11 mrad) (d)
E = 1 CB [W m-2]; (γ = 1,1 t0,5 mrad) (d)
E = 1 CB [W m-2]
(γ = 110 mrad) (d)
400—700 Lésion thermique (b) de la rétine
si α < 1,5 mrad alors E = 10 [W m-2]
si α > 1,5 mrad et t ≤ T2 alors H = 18 CE t0,75 [J m-2]
si α > 1,5 mrad et t > T2 alors E = 18 CE T2-0,25 [W m-2]
IRA
700—1 400
7 mm
si α < 1,5 mrad alors E = 10 CA CC [W m-2]
si α > 1,5 mrad et t ≤ T2 alors H = 18 CA CC CE t0,75 [J m-2]
si α > 1,5 mrad et t > T2 alors E = 18 CA CC CE T2-0,25 [W m-2] (ne doit pas être supérieur à 1 000 W m-2)
IRB et IRC
1 400 — 106
(c) E = 1 000 [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.
(b) Pour les petites sources sous-tendant un angle de 1,5 mrad ou moins, les doubles limites d'exposition E entre 400 nm et 600 nm, dans le spectre visible, se réduisent aux limites thermiques pour 10 s ≤ t < T1 et aux limites photochimiques pour les durées supérieures. Pour T1 et T2, voir le tableau 2.5. La limite pour le risque rétinien lié à un effet photochimique peut aussi être exprimée sous forme d'une luminance énergétique intégrée par rapport au temps G = 106 CB [J m-2 sr-1] pour t > 10s jusqu'à t = 10 000 s et L = 100 CB [W m-2 sr-1] pour t > 10 000 s. Pour la mesure de G et L, il faut utiliser γm comme champ pour le calcul des moyennes. Officiellement, la limite entre le domaine visible et le domaine infrarouge se situe à 780 nm, selon la définition de la CIE. La colonne dans laquelle sont indiqués les noms des domaines de longueurs d'onde est uniquement destinée à donner un meilleur aperçu à l'utilisateur. (Le symbole G est utilisé par le CEN, le symbole Lt est utilisé par la CIE et le symbole LP est utilisé par la CEI et le CENELEC.)
(c) Pour les longueurs d'onde de 1400 à 105 nm: diamètre de diaphragme limite = 3,5 mm; pour les longueurs d'onde de 105 à 106 nm: diamètre de diaphragme limite = 11 mm.
(d) Pour la mesure de la valeur d'exposition, la prise en compte de γ est définie de la façon suivante: si α (angle apparent de la source) > γ (angle de cône de limitation, indiqué entre crochets dans la colonne correspondante), alors le champ de mesure γm devrait être la valeur indiquée pour γ (si un champ de mesure plus grand était utilisé, le risque serait surestimé).
Si α < γ, le champ de mesure γm doit être suffisamment grand pour englober entièrement la source, mais il n'est pas limité et peut être plus grand que γ.
Tableau 2.4
Valeurs limites d'exposition de la peau au laser
Longueur d'onde (a) [nm]
Diaphragme limite
Durée [s]
< 10-9
10-9 — 10-7
10-7 — 10-3
10-3 — 101
101 — 103
103 — 3 · 104
UV (A, B, C)
180-400
3,5mm
E = 3 · 1010 [W m-2]
Voir limites d'exposition de l'œil
Visible et IRA
400-700
3,5mm
E = 2 · 1011 [W m-2]
H = 200 CA
H = 1,1 · 104 CA t 0,25 [J m-2]
E = 2 · 103 CA [W m-2]
700-1 400
E = 2 · 1011 CA [W m-2]
[J m-2]
IRB et IRC
1 400-1 500
E = 1012 [W m-2]
Voir limites d'exposition de l'œil
1 500-1 800
E = 1013 [W m-2]
1 800-2 600
E = 1012 [W m-2]
2 600-106
E = 1011 [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 utilisé par la CIPRNI | Gamme spectrale valable (nm) | Valeur
| CA | λ < 700 | CA = 1,0
| 700-1 050 | CA = 10 0,002(λ - 700)
| 1 050-1 400 | CA = 5,0
| CB | 400-450 | CB = 1,0
| 450-700 | CB = 10 0,02(λ - 450)
| CC | 700-1 150 | CC = 1,0
| 1 150-1 200 | CC = 10 0,018(λ - 1 150)
| 1 200-1 400 | CC = 8,0
| T1 | λ < 450 | T1 = 10 s
| 450-500 | T1 = 10 · [10 0,02 (λ - 450)] s
| λ > 500 | T1 = 100 s
| Paramètre utilisé par la CIPRNI | Valable pour les effets biologiques | Valeur
| αmin | tous les effets thermiques | αmin = 1,5 mrad
| Paramètre utilisé par la CIPRNI | Gamme angulaire valable (mrad) | Valeur
| CE | α < αmin | CE = 1,0
| αmin < α < 100 | CE = α/αmin
| α > 100 | CE = α2/(αmin · αmax) mrad avec αmax = 100 mrad
| T2 | α < 1,5 | T2 = 10 s
| 1,5 < α < 100 | T2 = 10 · [10 (α - 1,5) / 98,5] s
| α > 100 | T2 = 100 s
| Paramètre utilisé par la CIPRNI | Fourchette valable de temps d'exposition (s) | Valeur
| γ | t ≤ 100 | γ = 11 [mrad]
| 100 < t < 104 | γ = 1,1 t 0,5 [mrad]
| t > 104 | γ = 110 [mrad]
Table 2.6
Correction pour l'exposition répétitive
Chacune des trois règles générales suivantes devrait être appliquée 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 Cp = 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 Tmin sont considérées comme une impulsion unique.
| Paramètre | Gamme spectrale valable (nm) | Valeur ou description
| Tmin | 315 <λ≤ 400 | Tmin = 10 -9 s (= 1 ns)
| 400 <λ≤ 1 050 | Tmin = 18 · 10 -6 s (= 18 μs)
| 1 050 <λ≤ 1 400 | Tmin = 50 · 10 -6 s (= 50 μs)
| 1 400 <λ≤ 1 500 | Tmin = 10 -3 s (= 1 ms)
| 1 500 <λ≤ 1 800 | Tmin = 10 s
| 1 800 <λ≤ 2 600 | Tmin = 10 -3 s (= 1 ms)
| 2 600 <λ≤ 10 6 | Tmin = 10 -7 s (= 100 ns)