Fiche de révision : Laser, ultraviolets et infrarouges

Plan du Cours

  1. Généralités et paramètres du laser
  2. Types et classes de lasers
  3. Applications du laser
  4. Interactions laser-matière
  5. Atteintes liées au laser
  6. Prévention des risques laser
  7. Spectre et sources des UV
  8. Lésions dues aux UV
  9. Prévention des risques UV
  10. Infrarouges : sources et effets
  11. Prévention et réparation des IR

1. Généralités et paramètres du laser

Notions clés & Définitions

  • Laser : Source de rayonnements optiques cohérents, monochromatiques et fortement focalisés, produite par amplification de lumière par émission stimulée de rayonnement.
  • Densité d’énergie surfacique : Quantité d’énergie rayonnante reçue par unité de surface et s’exprime en joules par cm².

Points essentiels

  • La longueur d’onde d’un laser est généralement comprise entre 300 nm et 10 000 nm, couvrant l’ultraviolet, le visible et l’infrarouge.

📌 Un laser continu émet de façon permanente, avec des impulsions supérieures à 0,25 seconde, tandis qu’un laser pulsé émet des impulsions successives à une cadence variable et est beaucoup plus dangereux.

2. Types et classes de lasers

★ À maîtriser

📌 La classe 2 regroupe des lasers visibles de faible puissance inférieure à 1 mW, alors que la classe 4 regroupe des lasers de puissance supérieure à 500 mW dangereux pour l’œil, la peau et l’incendie.

  • En classe 3A, la vision directe devient dangereuse au-delà de 0,25 seconde ou à travers un instrument d’optique.

Compléments

  • Les principaux lasers à solides comprennent les lasers à rubis, à verre ou néodyme et les lasers YAG, dont le milieu actif est un grenat d’yttrium et d’aluminium dopé au néodyme.

  • Les principales familles comprennent:

    • les lasers à gaz
    • les lasers à colorants
    • les lasers chimiques
    • les lasers à semi-conducteurs

Astuce mémo

Classe 1 sans danger, classe 4 dangereuse pour l’œil, la peau et l’incendie.

3. Applications du laser

★ À maîtriser

  • Dans la fabrication, le laser sert au:

    • soudage
    • découpage
    • perçage
    • équilibrage
    • ajustage
    • micro-usinage
    • alignement
  • En médecine, l’effet thermique du laser est utilisé comme bistouri optique, notamment en ophtalmologie pour les décollements, déchirures rétiniennes et rétinopathies diabétiques, et en dermatologie pour les kératoses et la chirurgie esthétique.

Compléments

  • Les appareils de mesure comprennent:
    • la granulométrie
    • la spectrométrie
    • la profilométrie
    • la mesure des dimensions
    • l’inspection des surfaces
    • la mesure de la vitesse

4. Interactions laser-matière

Points essentiels

  • L’effet thermique résulte de l’absorption de l’énergie laser par les tissus et de sa transformation locale en chaleur, provoquant hyperthermie, dessiccation, carbonisation ou vaporisation de l’eau intracellulaire.

  • Les effets mécaniques apparaissent surtout avec les lasers pulsés et prennent la forme d’ondes acoustiques et d’ondes de choc.

  • Le laser excimère produit un effet photoablatif car ses photons de 5 à 7 eV peuvent rompre des liaisons intramoléculaires, notamment celles du collagène, permettant une coupe tissulaire très fine.

Astuce mémo

Absorption → chaleur, impulsions → ondes de choc, photons excimères → rupture des liaisons.

5. Atteintes liées au laser

★ À maîtriser

  • Le laser peut provoquer une brûlure rétinienne irréversible par effet thermogène, touchant la rétine périphérique ou la fovéa.

  • Le réflexe palpébral déclenché par l’éblouissement apparaît en 150 à 250 millisecondes et n’est utile que contre les lasers pulsés.

Compléments

  • La pupille varie normalement entre 2 et 7 mm de diamètre, ce qui peut faire varier le flux lumineux incident dans un rapport de 12.

  • Les systèmes optiques concernés sont:

    • le télescope
    • le microscope
    • la loupe
    • les jumelles

Astuce mémo

La fovéa compromet l’acuité visuelle, tandis que la rétine périphérique est moins invalidante.

6. Prévention des risques laser

★ À maîtriser

📌 La zone nominale de risques oculaires est la zone dans laquelle l’éclairement ou l’exposition énergétique dépasse les expositions maximales permises et qui doit être balisée.

📌 Dans une zone nominale de risques oculaires, toute personne pénétrante doit porter des lunettes protectrices et le trajet du faisceau doit rester contrôlé par l’opérateur.

  • Les lunettes laser doivent protéger chaque œil, être adaptées à la longueur d’onde, résister aux chocs, à la chaleur et à la flamme, et atténuer l’énergie du faisceau sans empêcher la vision du poste.

Compléments

  • La surveillance ophtalmologique peut varier de six mois pour un laser visible impulsionnel à trois ans pour un laser hélium-néon de 3 à 5 mW émettant en continu.

Astuce mémo

Construire, baliser, protéger, surveiller.

7. Spectre et sources des UV

Notions clés & Définitions

  • Rayonnements ultraviolets : Rayonnements dont la longueur d’onde varie entre 100 et 400 nm.

★ À maîtriser

  • Les UV-A s’étendent de 315 à 400 nm, les UV-B de 280 à 315 nm et les UV-C de 100 à 200 nm.

  • Le rayonnement solaire reçu au sol comporte 95 % d’UV-A et 5 % d’UV-B, tandis que les UV-C sont totalement absorbés par la couche d’ozone.

Compléments

  • Les principales sources artificielles comprennent:
    • la soudure à l’arc électrique
    • les lampes médicales ou cosmétiques
    • les lampes sans électrode
    • certains lasers

Astuce mémo

A-B-C : 315–400, 280–315, 100–200 nm.

8. Lésions dues aux UV

Points essentiels

  • Les UV peuvent altérer l’ADN, rompre des liaisons peptidiques, provoquer des réactions d’oxydation et inactiver des enzymes par modification des protéines.

  • Les UV responsables des brûlures cutanées ont une longueur d’onde comprise entre 180 et 315 nm, et un phototype clair multiplie le risque par 4 à 10.

  • La kératose solaire est une lésion pré-épithéliomateuse qui évolue dans 20 % des cas vers un carcinome spinocellulaire.

  • Les cancers cutanés comprennent:

    • les épithéliomas basocellulaires
    • les épithéliomas spinocellulaires
    • le mélanome à extension superficielle
    • la mélanose de Dubreuil
    • le mélanome nodulaire
  • Les UV provoquent des photo-kérato-conjonctivites de la cornée et de la conjonctive, un jaunissement du cristallin et une cataracte, tandis que la rétine est peu atteinte.

Astuce mémo

UV répétés → altération de l’ADN → vieillissement, kératoses et cancers.

9. Prévention des risques UV

★ À maîtriser

📌 La prévention des UV repose sur la quantification du risque, les études de poste, la réduction de l’exposition au niveau le plus bas possible, la formation et la limitation de l’accès aux zones à risque.

Compléments

  • La protection individuelle comprend:

    • des lunettes à coques latérales
    • des vêtements couvrants
    • des gants
    • des écrans interposés
    • des crèmes protectrices
  • La prévention médicale des UV comprend un examen clinique à l’embauche puis annuel, la recherche de médicaments photosensibilisants et un bilan ophtalmologique.

10. Infrarouges : sources et effets

Notions clés & Définitions

  • Rayonnements infrarouges : Invisibles à l’œil et possèdent des longueurs d’onde comprises entre 780 nm et 1 mm.

★ À maîtriser

  • Les infrarouges proches couvrent 750 à 1 400 nm, les infrarouges moyens 1 400 à 3 000 nm et les infrarouges lointains 3 000 nm à 1 000 000 nm.

  • Les deux organes cibles des infrarouges sont la peau et l’œil, car les infrarouges absorbés sont transformés en énergie thermique.

  • Les effets sanitaires comprennent:

    • les brûlures cutanées
    • les dermites réticulaires
    • les kérato-conjonctivites
    • la cataracte
    • l’iridocyclite
    • la brûlure rétinienne
    • le coup de chaleur

Compléments

  • Les professions exposées comprennent:
    • les fondeurs
    • les ouvriers des hauts fourneaux
    • les forgerons
    • les verriers
    • les soudeurs
    • les peintres utilisant le séchage
    • les électriciens
    • les cuisiniers et boulangers
    • les pompiers
    • les opérateurs de cinéma

Astuce mémo

Les IR chauffent : peau et œil sont les deux organes cibles.

11. Prévention et réparation des IR

★ À maîtriser

📌 La prévention des infrarouges repose sur la mesure de la chaleur ambiante, l’isolation des sources chaudes, la ventilation, la signalisation des zones à risque et la limitation de leur accès.

  • La protection individuelle comprend:
    • une tenue adaptée
    • le changement régulier des vêtements
    • une bonne hydratation
    • des lunettes protectrices
    • des masques à verres athermiques

Compléments

  • La cataracte due aux infrarouges est reconnue comme maladie professionnelle au titre du tableau n° 71 du régime général.

Tableaux de synthèse

Classification des lasers

ClassePuissance ou caractéristiqueDanger
1Intrinsèquement sans dangerAucun danger selon la classification
2Visible, inférieure à 1 mWDanger si regard direct prolongé
3AInférieure à 5 mWVision directe dangereuse au-delà de 0,25 seconde
3BInférieure à 500 mWVision directe toujours dangereuse
4Supérieure à 500 mWDanger direct et diffus pour l’œil, la peau et l’incendie

Catégories de rayonnements

RayonnementLongueur d’ondeOrganes ou effets principaux
UV100–400 nmPeau, cornée, cristallin
Infrarouge780 nm–1 mmPeau et œil, effets thermiques
Laser300–10 000 nmAtteintes oculaires et cutanées selon la classe

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Qu'est-ce qu'un laser ?

Une source de rayonnements optiques cohérents, monochromatiques et focalisés.

Quelle est la plage typique de longueur d'onde d'un laser ?

Entre 300 nm et 10 000 nm.

Quels domaines couvre la longueur d'onde d'un laser ?

L'ultraviolet, le visible et l'infrarouge.

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