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, T₁, T₂, 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 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]		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 -10¹
UVC	180 - 280	1 min pour t˂0,3s ; 1,5. t^0,375 pour 0,3˂t˂10s	E = 3 10¹⁰ W m^-2 voir note c		H - 30 J m^-2
UVB	280 - 302
	303				H = 40 J m^-2si t < 2,6 . 10^-9 alors H = 5,6 . 10³ 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 . 10³ 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 . 10³ 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 . 10³ 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 . 10³ 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 . 10³ 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 . 10³ 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 . 10³ 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 . 10³ 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 . 10³ 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 . 10³ t^0,25 J m^-2 voir note 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 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 . 10⁴ 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 . 10⁴ 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 . 10⁵ 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 = 10¹² W m^-2 voir note 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 voir note c		H = 10⁴ J m^-2
	1 800 - 2 600		E = 10¹² W m^-2 voir note c		H = 10³ J m^-2				H = 5,6 . 10³ . t^0,25 J m^-2
	2 600 - 10⁶		E = 10¹¹ W m^-2 voir note c		H = 100 J m^-2	H = 5,6 . 10³ . 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 < 10⁵ 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 10⁵ ≤ λ ˂ 10⁶ 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 * 10³ 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]
		Diaphragme limite	< 10^-9	10^-9 - 10^-7	10^-7 - 10^-3	10^-3 - 10¹		10¹ - 10³	10³ - 3 10⁴
UV (A, B, C)	180-400	3,5 mm	E=3 10¹⁰ [W m^-2]	Voir limites d'exposition de l'œil
Visible et IRA	400-700	3,5 mm	E = 2 10¹¹ [W m^-2]	H=200 C_A [J m^-2]	H = 1,1 10⁴ C_A t^0,25 [J m²]		E = 2 10³ C_A [W m^-2]
	700 -1400		E = 2 10¹¹ C_A [W m^-2]	H=200 C_A [J m^-2]	H = 1,1 10⁴ C_A t^0,25 [J m²]		E = 2 10³ C_A [W m^-2]
IRB et IRC	1400-1500		E = 10¹² [W m^-2]	Voir limites d'exposition de l'œil
	1500-1800		E = 10¹³ [W m^-2]
	1 800-2600		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	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
C_B	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
T₁	λ < 450	T₁ = 10 s
	450-500	T₁ = 10 [10^{0,02(λ - 450)}] S
	λ > 500	T₁ = 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 = α²/(α_min α_max) mrad avec α_max = 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	Fourchette valable de temps d'exposition (s)	Valeur
γ	t ≤ 100	γ = 11 [mrad]
	100 < t < 10⁴	γ = 1,1t^0,5 [mard]
	t > 10⁴	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 ≤ 10⁶	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 [m²] ;

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 m²]. 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].

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