French (Fr)English (United Kingdom)

DPC NEWS : un site d'information sur le ressuage et la magnétoscopie

DPC

Rechercher

mod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_counter
Visites depuis Avril 2008

Inscrivez-vous

DPCNews


Recevoir du HTML ?

DPCNews 009 - Produits fluorescents

Imprimer
Envoyer
Écrit par Administrator
Dimanche, 01 Février 2009 20:26

365, 370, 385, 405 nanomètres ?

Février 2009

1- Fluorescence

La fluorescence provient des molécules qui absorbent un rayonnement énergétique (rayons X, UV-C, UV-B, UV-A), en fait les photons qui accompagnent le rayonnement. Ces molécules sont excitées, un électron monte sur une orbite plus éloignée, mais cette situation instable est immédiatement "corrigée" par les molécules qui émettent un photon dans la partie visible du spectre électromagnétique quand l'électron excité revient à son orbite d’origine en émettant un peu de chaleur (rayonnement infrarouge).

La fluorescence est un effet TRÈS COMMUN des photons de haute énergie, et de nombreuses molécules naturelles ou artificielles peuvent fluorescer quand elles sont soumises au rayonnement approprié. Gardez aussi en mémoire que :

- La fluorescence est un effet "instantané" : il commence quand les photons énergisants frappent les molécules et elle s’arrête immédiatement quand les photons énergisants n'arrivent plus. Ainsi, même en étant revêtu d'un produit chimique fluorescent, on ne peut pas être vu la nuit… sauf si la source de photons est "allumée". Cela diffère complètement de la phosphorescence, où l'énergie est stockée, comme dans une batterie, pour être libérée quand il n'y a aucune source d'énergie. Des feuilles, des bandes, etc. phosphorescentes sont utilisées pour indiquer les sorties de secours dans les avions, les grands magasins, etc.

- Selon la longueur d'onde de la source de photons, la couleur émise par les molécules peut varier : si du bleu est émis dans le cas d’une source UV-C, elle peut être de couleur orange dans le cas d’une source UVA.

2- Des UV… quels UV ?

Pendant plusieurs décennies, remontant aux années 80 - les années 1880, en fait! - la détection de produits fluorescents a été effectuée principalement en utilisant des sources UV-A émettant un rayonnement UV à environ 365 nm, pour de nombreuses applications, dont le CND (Étanchéité, Ressuage, Magnétoscopie).

Pendant plusieurs décennies également, ce rayonnement de 365 nm a été appelé "lumière noire". Bien que cette expression soit obsolète dans les normes internationales depuis au moins 20 ans et qu’elle doive être remplacée par "rayonnement UV-A"... Nos amis américains l'utilisent toujours dans de nombreux documents. Ce serait une bonne idée que l’expression correcte, du point de vue de la physique, soit employée chaque fois qu’un document est révisé.

Notez que quelques applications chimiques, ou enquêtes criminelles ou biologiques, peuvent nécessiter l’utilisation des UV courts (UV-C) ou des UV moyens (UV-B), avec le rayonnement le plus important respectivement à 254 et 302 nm.

Le rayonnement de 365 nm n'a pas été choisi par un Comité International du Rayonnement UV... mais plus simplement par Dame Nature ! C'est le rayonnement le plus énergétique émis par la vapeur de mercure quand elle est excitée par un courant électrique. À la fin du 19ème siècle fut inventée l’ampoule UV-A à vapeur de mercure, de loin la source UV-A la plus répandue dans le monde. Nous utilisons toujours cette technologie; mais nous verrons plus tard dans ce document que la fin est probablement proche !!

Le mercure, lorsqu’il est excité dans l'ampoule, émet des milliers de radiations - et non pas un spectre continu. Selon la pression interne de l'argon dans l'ampoule, choisie lors de sa fabrication, les radiations dans la bande UV du spectre sont plus intenses dans la bande des UV-C, ou des UV-B, ou des UV-A. Le mercure a des émissions relativement puissantes à 365 nm, 302 et 253,7 nm. Voilà l'origine des 365 nm.

Quand nous disons "relativement puissantes", les lecteurs peuvent penser que ces radiations sont très élevées. En fait bien que ces radiations soient également nocives pour l’épiderme et les yeux de l’homme comme nous l’expliquerons plus loin, une ampoule à vapeur de mercure a un faible rendement: seulement environ 7 % de l'énergie électrique consommée produit du rayonnement de 365 nm !

Nous montrerons dans ce document que des sources entièrement nouvelles remplaceront probablement bientôt ces ampoules.

Les yeux humains normaux "ne voient pas" le rayonnement de 365 nm. Les personnes dont les cristallins ont été enlevés et n’ont pas été remplacés, sont capables de voir ce rayonnement, en violet foncé.

3- Qu’en est-il des colorants ?

Devant utiliser la longueur d'onde de 365 nm, tous les fabricants de produits fluorescents ont choisi d’utiliser des colorants particulièrement efficaces pour cela. Toute les formules actuelles des produits fluorescents de ressuage ou de magnétoscopie, pour rester seulement dans notre minuscule niche, comportent des colorants et des azurants optiques (dans les pénétrants fluorescents uniquement) dont la réponse maximale est proche de cette longueur d'onde.

Mais ces colorants/azurants optiques sont également excités par des longueurs d'ondes un peu différentes de 365 nm. C'est pourquoi des sources de 370 ou même de 385 nm peuvent être utilisées. Ces sources ne sont pas basées sur la vapeur de mercure.

La brillance des colorants est très proche de celle obtenue à l’aide des sources de 365 nm. Évidemment, si l'avenir est en faveur des sources à, disons, 380 nm, la formule peut être optimisée pour avoir une meilleure réponse à 380 nm. La quantité de colorant qui sort de discontinuités très peu profondes lors d'un ressuage est de l’ordre de 7,5 pg (picogrammes), c'est-à-dire 0,0075 ng !(*) Par conséquence, la moindre chute de performance peut radicalement affecter la fiabilité du contrôle.

Il y a une tendance à utiliser des sources de 405 nm. Ces sources émettent du bleu en lumière visible. Les colorants doivent être choisis pour cette longueur d'onde, à moins qu’on apporte la preuve que la formule à 365 nm n’entraîne pas de chute de brillance à une telle longueur d'onde. Nous allons donner quelques informations sur les raisons d'utiliser 405 nm au lieu des sources UV-A.

4- Préoccupations en matière d’hygiène et sécurité

Pendant de trop nombreuses années, nous avons pu lire que "les sources 365 de nm sont sans danger", que les utiliser est sans aucune conséquence pour la santé.

Depuis le début des années 70, les auteurs s’étaient inquiétés des effets à long terme des 365 nm vis-à-vis de l’épiderme et des yeux. Nous ne donnerons pas ici beaucoup d'informations médicales, uniquement celles qui traitent des conséquences. Nous donnerons quelques adresses de sites sur la toile (**), principalement en français malheureusement. Mais nos lecteurs anglophones peuvent probablement trouver des informations utiles sur Wikipedia, ainsi que sur des sites spécifiques dans leurs propres pays.

4.1- Les yeux

Voici deux effets néfastes vis-à-vis des yeux: l’un à court terme, l’autre à long terme et irréversible.

4.1.1- Effets à court terme

Le premier est dû aux photons UV entrant dans les yeux et traversant le cristallin. Dans le globe oculaire, il y a beaucoup de substances nutritives, de déchets cellulaires, etc., beaucoup de ces molécules devenant... fluorescentes sous UV-A ! Cela signifie que des photons visibles sont produits À L'INTÉRIEUR des yeux et seront "traités" par la rétine comme... des photons visibles ! Mais le signal qu'ils donnent est incohérent et ils fournissent des images floues de la pièce examinée. L'examen devient laborieux, la fiabilité s’en trouve affectée. La seule façon d'éviter cela est de porter des lunettes anti UV-A. Ces lunettes peuvent aussi arrêter la lumière bleue émise par les sources UV-A usuelles. Cela augmente le contraste entre les indications vert-jaune et le bruit de fond.

Cette vision floue est inconfortable, mais n'affecte pas la santé.

4.1.2- Effets à long terme

Cet effet est beaucoup plus néfaste. En fait le rayonnement UV-A accroît la vitesse de modification du cristallin : ces photons rendent les protéines transparentes, qui composent le cristallin, moins transparentes, translucides, moins flexibles également. Cela est dû à une sorte de polymérisation des protéines qui les rend moins capables d'accommoder le cristallin à la distance voulue. En vieillissant, les yeux ne peuvent plus voir clairement à 20 cm, ensuite à 30 cm, etc. : c'est la presbytie qui est presque inévitable. Un autre effet du vieillissement est la cataracte à laquelle devra face presque chacun d’entre nous. Le cristallin est de moins en moins transparent, également en raison de la polymérisation des protéines. Mais le rayonnement UV-A libère des radicaux libres, principalement d'oxygène actif, qui accélèrent sensiblement la réaction.

La seule façon d’éviter cela est de porter des lunettes anti UV-A.

Ainsi, deux raisons principales de porter des lunettes anti UV-A dans les cabines UV-A.

4.2- L’épiderme

Nous n'expliquerons pas en détail les conséquences de la surexposition au rayonnement UV-A. Néanmoins nous devons recommander de porter :

- Des vêtements à longues manches, des vêtements couvrant le corps.

- Des gants où et quand c’est possible.

Si des sources UV-A se trouvent au-dessus de la tête du contrôleur, porter une casquette: la peau du crâne est très mince; de plus, beaucoup de contrôleurs sont des hommes et pour des raisons hormonales, les contrôleurs ayant une longue expérience ont généralement une chevelure clairsemée, par conséquent presque pas de "barrière naturelle" contre les photons UV-A.

Les UV-A pénètrent profondément à l'intérieur de la peau, jusqu’au derme profond et peuvent donner naissance à des cellules non-différenciées qui ne sont plus contrôlées par les rétroactions positives d'autres cellules et de l’organisme entier. Cela aboutit à une situation dangereuse pour la santé de la personne.

La dose acceptable d'UV-A dépend du type de peau: un(e) finlandais(e) est plus enclin à ce problème qu'un(e) africain(e) ou un(e) indien(ne).

On considère comme non dangereuses des expositions jusqu'à 5 000 µW/cm² pendant 7 heures par jour, 5 jours par semaine, 40 semaines par an. Cela signifie que presque tous les contrôleurs dans le monde sont "hors danger". Mais des sources UV-A données pour 70 000 µ W/cm² seront une source de préoccupations.

5- De quelle manière peut-on se débarrasser des UV-A ?

Pour les applications CND depuis... à peu près 1942, quand les premiers pénétrants fluorescents furent employés, l’utilisation de sources 365 nm est solidement ancrée dans les esprits: pas moyen d’échapper à cette exigence !!!

En fait, avec les nouvelles sources LED, dont les premières émettaient à 385 nm, puis d'autres à 370 nm, la question a surgi : les longueurs d'ondes autres que 365 sont-elles efficaces ?

Et cette question est maintenant suivie par une autre concernant la sécurité : l'utilisation de 385 nm au lieu de 365 nm rend moins dangereuses les conditions de travail. Serait-il possible de considérer des longueurs d'ondes encore moins dangereuses, comme les 405 nm, que les sources LED rendent facilement disponibles ? Est-ce techniquement une bonne option ?

6- 405 nm : la prochaine étape ?

Les fabricants de produits fluorescents de ressuage et de magnétoscopie devraient s’investir dans le processus de la conception de produits aussi sensibles à 405 qu'à 365 nm. Aucun problème, nous sommes sûrs que ce sera bientôt fait.

Les conditions d'observation devront être plus rigoureuses que maintenant : les lunettes anti lumière bleue seront obligatoires, les radiomètres et les luxmètres devront être reconçus, les normes et les spécifications concernant ces mesureurs, ainsi que leur "étalonnage" et les valeurs à utiliser dans les cabines d'inspection devront tous être reconsidérés.

L'inspection fluorescente est un outil inestimable en CND, pour la sécurité des avions, des trains, des centrales nucléaires et conventionnelles, des ponts, des voitures, etc.: ressuage, magnétoscopie, étanchéité. Quoique ces inspections soient une sorte d’"examen visuel", leur sensibilité est TRÈS ÉLEVÉE.

Mieux vaut penser à l'avance aux besoins futurs de ces méthodes. Encore mieux serait de ne pas avoir des gens, assis devant leurs bureaux, qui décident et qui écrivent qu’"en raison du problème de sécurité posé par le rayonnement UV-A, personne n’est autorisé à utiliser quelque méthode que ce soit basée sur les UV-A dans notre société". Cela diminuerait radicalement la sécurité et la fiabilité de beaucoup d'équipements et finalement la sécurité des utilisateurs, du public.

Cela nous rappelle un service Hygiène, Sécurité et Environnement (HSE) dans une raffinerie qui a écrit que "pour les contrôles PT et MT, seuls les produits ininflammables seront utilisés."

Cela empêche en fait tout contrôle. Nous avons dû rencontrer les personnes HSE en présence du personnel en charge du contrôle. La première question que nous avons posée a été : "Quand vous faites un contrôle par ressuage ou magnétoscopie, voulez-vous détecter les criques qui sont détectables ?" La réponse a été un " Oui ! " clair. Donc nous avons expliqué pourquoi des produits ininflammables seraient inefficaces, principalement en ce qui concerne les dégraissants ou les révélateurs à base de solvant (humides non aqueux).

Et nous avons demandé pourquoi cette exigence avait été écrite : "le Service de HSE ne veut pas installer de systèmes de captation et d’extraction des vapeurs dans les zones confinées. La meilleure façon pour cela est d'empêcher l’utilisation des produits inflammables". Cela avait été décrété par quelqu'un placé devant son ordinateur : une tâche facile qui a rendu la vie impossible à beaucoup de gens pendant plusieurs semaines !

(*) Calcul de la masse de colorants fluorescents ressortant d'une discontinuité

La masse de colorants fluorescents, mentionnée ci-dessus dans l’article, a été déterminée en prenant en considération :

1) Un défaut dont les dimensions sont les suivantes :

Longueur : 0,2 mm. Cette longueur est la plus petite (posant des problèmes) des longueurs des comparateurs d’indications fluorescentes (réglettes plastiques). Cela correspond à l'acuité visuelle moyenne à un mètre ; à 30 cm, distance plus courante d'examen, surtout pour des pièces critiques, on est plutôt à 80µm environ d'acuité visuelle (1 minute d'angle).

Profondeur : 10 µm.

Largeur : 0,5 µm.

2) Un pénétrant dont la concentration en colorants fluorescents est égale à 1,5 % Poids/Volume.

Si la moitié du pénétrant ‘‘ressue’’, la masse de colorants fluorescents contenus dans l’indication de la discontinuité sera égale à 7,5 pg (picogrammes), c'est-à-dire 0,0075 ng !

(**) Adresses de sites sur la toile

The French Regulations for Ultraviolet Radiation Sunbeds. Radiation. Protection - Césarini JP.
www.sfrp.asso.fr/Montpellier2003/pdf/Cesarini.pdf

ICNIRP Guidelines on limits of exposure to ultraviolet.
www.icnirp.de/documents/UV2004.pdf

L'exposition professionnelle aux ultraviolets entraîne des effets néfastes
www.dmt-prevention.fr/publications/ta69.html

Note documentaire INRS ND 2074-170-98 intitulé « Lampes a rayonnement ultraviolet - Quantification des risques associés quant à leur utilisation »
www.eries.com (rubrique ressources)


Nous, Pierre CHEMIN et Patrick DUBOSC, accueillons tout commentaire, toute idée. Si vous avez quelques exemples que vous souhaiteriez voir discutés ici, veuillez nous fournir, s'il vous plaît, toutes les indications utiles. Si vous exigez la confidentialité, nous modifierions les lieux, les noms et quelques paramètres pour empêcher d'identifier la source d'information.
Néanmoins, nous sommes convaincus que notre site peut être une sorte de soupape de sécurité: le but N'EST PAS de viser telle ou telle Société, ou tel ou tel auditeur; mais c'est toujours afin que les utilisateurs réfléchissent et se posent des questions, les vraies, à eux et aux autres.

Nous pouvons également fournir un conseil, là encore, à titre confidentiel si nécessaire, n'hésitez pas, s'il vous plaît, à nous poser des questions, pour alimenter notre base de données, concernant: les Fiches de Données de Sécurité (FDS), l'environnement, un nom chimique que vous ne comprenez pas, une gamme de ressuage dont vous avez entendu parler, etc.
Nous avons une multitude d'exemples, certains ne figurant dans aucune spécification/norme, qui permettent la détection de discontinuités, lorsque "les procédés courants ou habituels" ne permettent pas la détection de ces discontinuités.

Mis à jour ( Lundi, 23 Mai 2011 16:40 )