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Courrier - DPCNews 019

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Écrit par Administrator
Mardi, 01 Décembre 2009 11:26

Les pénétrants du futur

Janvier 2010

Beaucoup de nos amis américains lisent les articles que nous avons rédigés et publiés sur notre site. Nous recevons d'ailleurs régulièrement des courriers d'encouragement, voire parfois quelques questions.

Nous avons reçu le courriel suivant d’un fabricant américain bien connu.

‘‘1) Il y a deux façons de compenser l’intensité de fluorescence des pénétrants, plus faible en lumière bleue que sous UV-A. L’une d’elle, comme vous le suggérez, est de formuler de nouveaux pénétrants qui sont optimisés pour la longueur d’onde de 450 nm. Une autre est de spécifier un niveau d’intensité de fluorescence plus élevé pour les pénétrants existants. Si une longueur d'onde d'excitation génère une intensité de fluorescence égale à la moitié de celle que vous obtiendriez à 365 nm, alors vous devez utiliser un éclairement énergétique double de celui que vous auriez utilisé avec un éclairage à 365 nm pour obtenir la même intensité de fluorescence.

2) La situation avec les particules magnétiques est plus compliquée que celle avec les pénétrants. Comme vous indiquez que tous les fabricants utilisent un colorant similaire pour les pénétrants, il est évident que spectre d'excitation est similaire. Bien qu'il existe en effet certaines similitudes, les spectres d'excitation des colorants utilisés pour les particules magnétiques varient plus d’un fabricant à un autre et d’un produit à un autre chez un même fabricant. Alors que le spectre d'excitation pour les pénétrants présente un pic modéré à 365 nm, je n'ai pas constaté qu’il en soit de même pour les particules magnétiques. Dans de nombreux cas, l'excitation est tout aussi efficace dans la bande des longueurs d’onde de 400 nm que dans les UV-A et dans certains cas, même encore plus efficace.’’

Voici notre réponse :

‘‘Avoir à 450 nm un éclairement énergétique deux fois plus élevé que celui utilisé à 365 nm, nous devons réfléchir... à deux fois !!
En premier lieu, n’y a-t-il pas un effet de saturation possible si on utilise un éclairement énergétique élevé à 450 nm, comme nous l’observons avec un éclairement énergétique (UV-A) de 5 000 µW/cm² et à 365 nm ?
En second lieu : quel est l'effet d’un éclairement énergétique élevé à 450 nm pendant des expositions de longue durée, comme nous le voyons parfois dans des cabines d’examen UV-A ? Les couples colorants/azurants optiques sont-ils capables de supporter une telle situation (une sorte d’"évanouissement de la fluorescence par les UV-A" ou d’"évanouissement de la fluorescence par la lumière bleue") ?

Ces deux points nécessiteront de nombreux tests sur TOUS les pénétrants qui sont actuellement inscrits dans la liste des produits homologués... simplement pour s’en assurer. Sûr, si la réponse à ces questions est affirmative, vaut garder les formules actuelles !!

L’autre point est plus... administratif : aucune norme actuelle, aucune spécification ne permet d’utiliser la lumière bleue au lieu des UV-A.

Ce n’est peut-être pas la tâche la plus facile à accomplir !’’

Sa réponse fut :

Je suis tout à fait d’accord qu'il est difficile de se mettre d'accord sur les conditions permettant d'obtenir des performances analogues à celles actuellement obtenues. Cela nécessitera de très nombreux essais et validations. Et même si cette procédure est approuvée, il faudra ajouter des exigences supplémentaires pour la gestion des procédures internes, des audits, etc.

Maintenant, regardons les questions intéressantes de chimie/physique à propos de la saturation et du blanchiment. Le processus global de la fluorescence exige d'abord l'absorption d'un photon pour amener la substance fluorescente dans un état excité. Plusieurs phénomènes peuvent arriver au photon excité, dont un seul est la fluorescence. Certains photons peuvent participer à l'action mécanique (la chaleur) et d’autres aux réactions chimiques. Est-il vrai que ce sont ces réactions qui ‘‘endommagent’’ le colorant et qui causent le blanchiment ?

Une molécule ne ‘‘sait pas comment’’ elle est entrée dans un état excité, que cela résulte de l'absorption d'un photon UV ou d’un photon bleu. Une fois que cette molécule se trouve dans un état excité, la probabilité relative de fluorescence ou de toute autre utilisation de l'énergie de l’état excité est la même (voir un peu plus loin). Ainsi, si le bleu a par exemple une efficacité de 50 % pour générer la fluorescence, cela veut dire que la probabilité d’absorption est de 50 % en premier lieu. La saturation et le blanchiment résultent tous les deux d'électrons à l’état excité, par conséquent, si la lumière bleue n’amène que 50 % d'électrons à l’état excité pour la même énergie émise, alors en utilisant deux fois plus de lumière bleue, nous obtiendrons les mêmes niveaux de saturation/blanchiment qu’avec la lumière UV - c'est-à-dire ni mieux, ni plus mal. Je ne dis pas que c'est vrai, car ma compréhension des processus en jeu pourrait ne pas être entièrement exacte. Je sais que vous deux connaissez beaucoup mieux que moi la chimie des pénétrants, aussi si je commets une erreur significative de raisonnement, dites-le moi s'il vous plaît.

Se pourrait-il qu'un autre facteur intervienne, celui qui ferait que des photons incidents placent des électrons dans le premier état excité ou dans un état excité supérieur ? La fluorescence arrive du premier état excité. Se pourrait-il être que l'énergie d'un photon UV place l'électron sur un niveau 2 ou supérieur d’état excité ? Et s'il en est ainsi, le photoblanchiment pourrait-il être en relation avec ce niveau plus élevé d'énergie ? S'il en est ainsi et si des photons bleus ne placent l'électron que dans le 1er état excité, n’y aurait-il pas moins de possibilité de blanchiment ? Ma propre suspicion est que tel n’est pas le cas car les électrons qui se trouvent sur les niveaux supérieurs d’états excités retombent très très vite aux niveaux les plus bas d’état excité, par conséquent la possibilité de réaction chimique serait faible.

Mes commentaires, ci-dessus, sont-ils exacts en fonction de vos commentaires ou y a-t-il des points importants qui m’échappent ? Je ne discute pas ici d'une quelconque supériorité du bleu ou des UV, j’essaie seulement de bien comprendre tout le concept scientifique du processus.

Notre réponse :

La fluorescence est clairement expliquée sur le site Web suivant:
http://www.ndt-ed.org/EducationResources/educationresource.htm
Puis cliquez sur ‘‘resources’’, puis sur ‘‘penetrant testing (PT)’’, puis sur ‘‘color and fluorescent’’ et aussi sur ‘‘Why Things Fluoresce’’.

Fondamentalement, en ressuage, la fluorescence est obtenue en utilisant deux colorants : un colorant jaune, jaune-vert ou vert qui émet une couleur fluorescente correspondante et un azurant optique qui émet une fluorescence bleue/blanche sous rayonnement UV-A.

Les deux colorants sont des molécules hétérocycliques avec des atomes N (azote) et C (carbone) avec tous les deux des liaisons s et p. La fluorescence est due à l’excitation des électrons p des liaisons p.

Contrairement aux électrons s, les électrons p sont des électrons libres qui se déplacent sur une piste à électrons.

Les liaisons p ne sont pas aussi fortes que les liaisons s. Si certaines liaisons p sont détruites, l’intensité de fluorescence sous rayonnement UV-A diminue.

Les liaisons p peuvent être détruites par :

• La chaleur.
• La photolyse.
• Les réactions de polymérisation.
• Les réactions chimiques: comme par exemple, avec des acides, des substances basiques, des oxydants tels que l’acide chromique.

Lorsque l’éclairement énergétique est trop élevé (à partir de 5 000 µW/cm² et au-dessus), l’indication jaune/vert devient de plus en plus bleutée/blanchâtre. La visibilité de l’indication est réduite à un niveau inacceptable d’intensité de fluorescence.

Nous pourrions passer pas mal de temps à discuter de la physique de la fluorescence des pénétrants.

Nous vous suggérons de prendre contact avec un fabricant de produits de ressuage, ne serait-ce que pour effectuer des essais pour comparer les résultats à 450 et 365 nm des essais à effectuer conformément aux paragraphes 3.3.8.3.1 (couleur), 3.3.8.3.2 (intensité de fluorescence), 3.3.8.3.3 (stabilité aux ultraviolets, méthode d’essai qui serait également utilisée pour la lumière bleue) de la spécification américaine SAE-AMS 2644E.

Si vous souhaitez effectuer vous-même ces essais, vous auriez besoin des équipements mentionnés ci-dessous :

• Un radiomètre capable de mesurer l’éclairement énergétique à 450 nm, avec des paramètres de largeur de bandes comme ceux mentionnés dans la norme ISO 3059:2001 intitulée ‘‘Conditions d’Observation’’ pour les radiomètres UV-A.

• Un fluoromètre, comme décrit dans l’ASTM E 1135, mais en utilisant une source de lumière bleue au lieu de la source d’UV-A habituellement utilisée.

Il est probable que vous pouvez obtenir de l’aide, pour un coût moindre, si vous travaillez avec un fabricant.

Mis à jour ( Mercredi, 25 Mai 2011 20:09 )