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Un niveau plus élevé d’UV-A en cabine peut-il permettre de contrebalancer un niveau élevé de lumière visible ?

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Écrit par Administrator
Dimanche, 12 Mai 2013 07:44

Juin 2013

Communication présentée lors des Journées COFREND, 24-27 mai 2011, Dunkerque (Nord).

Également disponible :
• Sur le site Internet de la COFREND
• Sur le site Internet NDT

Un extrait de cette communication a été publié dans la rubrique Avis d’Experts, (pages 71-77), dans le numéro 41 du mois de décembre 2012 de la revue trimestrielle Contrôles Essais Mesures, Éditeur Editocom 11 Allée Jacques Decour, F-93270 Sevran.

La présente publication est un complément et une mise à jour de la communication initiale.

1- Introduction

Dans le numéro de février 2010 de son Penetrant Professor(1), William E. MOOZ a écrit un chapitre sur "l’UV et la lumière blanche" dont voici la traduction :

"Bien peu, si ce n’est rien, a été écrit d'un point de vue technique concernant le niveau de lumière blanche acceptable lors du contrôle par ressuage fluorescent.

Nous avons prévu de publier une discussion technique sur ce sujet dans un proche avenir qui traitera, non seulement de ce point, mais aussi de la possibilité, ou non, de compenser une lumière blanche excessive par un accroissement en parallèle de l’éclairement énergétique UV-A.

Nous avons fait appel à l'expertise de nos bons amis Patrick DUBOSC et Pierre CHEMIN pour non seulement donner une base scientifique à cette question mais aussi pour donner un point de vue plus international.
Nous publierons des extraits de leur article approfondi sur ce sujet".


Voici une question posée par un utilisateur de pénétrants fluorescents :

"J’utilise des sources UV-A donnant un rayonnement énergétique de 15 000 µW/cm², bien supérieur au minimum requis de 1000 µW/cm². Comme un éclairement lumineux maximum de 20 lx est toléré pour ce minimum requis, puis-je avoir 30 lx quand j’utilise 15 000 µW/cm² ?"

Une question très similaire avait été posée par des membres allemands du Comité Technique Européen (TC) 138, des Groupes de Travail (WG) 4 et 5 du CEN, le Comité Européen de Normalisation, il y a de nombreuses années, lorsque la norme ISO 3059:2001 Essais non destructifs - Essai par ressuage et essai par magnétoscopie - Conditions d'observation, fut conçue comme norme européenne avant de devenir une norme ISO.

Cet article présente quelques raisons techniques qui expliquent pourquoi cette idée est inexacte.

Le ressuage et la magnétoscopie sont des méthodes de CND qui doivent être mises en œuvre selon des spécifications, des normes, des codes, etc.

Personne ne peut s’en passer !

C’est vers la fin des années 80 qu’on s’est mis à mesurer la lumière visible dans les cabines UV-A de PT/MT(2).

Plus tard, les grands donneurs d’ordre et organismes de CND définirent des spécifications plus contraignantes pour les conditions d’observation dans les cabines de PT/MT. Par exemple :
• Une valeur minimale d’éclairement lumineux pour les produits colorés.
• Une valeur minimale (et parfois également une valeur maximale) d’éclairement énergétique pour l’examen sous rayonnement UV-A.
• Une valeur maximale de l’éclairement lumineux pour la lumière visible parasite dans les zones d’examen sous rayonnement UV-A.
• L’acceptation des combinés numériques radiomètres/luxmètres.

Combiné radiomètre/luxmètre numérique affichant simultanément
les valeurs de l’éclairement lumineux et de l’éclairement énergétique (UV-A).


Quelques exigences de la norme ISO 3059.

• Examen en lumière blanche : 500 lx minimum SUR LA SURFACE à contrôler. Les américains exigent au moins 1000 lx.

• Pour un examen sous rayonnement ultraviolet (UV-A)

> Un éclairement énergétique supérieur à 1000 µW/cm² et un MAXIMUM de 5000 µW/cm² pour le ressuage.

> Un éclairement lumineux (lumière visible) inférieur à 20 lx sur la surface à examiner, toutes les sources UV-A allumées, à la distance de travail. Les "réelles conditions de travail" signifient que la mesure doit être effectuée avec la même distance surface examinée/sources UV-A que celle utilisée pour l’examen, que les rideaux, le cas échéant, doivent être mis en place comme ils le sont lors du contrôle des pièces, etc. La lumière visible peut provenir des sources UV-A ou d’autres sources ("fuites de lumière" dans les toits/rideaux, etc.). La mesure effectuée dans de RÉELLES conditions de travail reproduit la situation réelle d’examen ! C’est plus simple, plus utile, plus fiable que toute autre procédure complexe dans lesquelles l’utilisateur essaie de mesurer la lumière visible des sources UV-A dans des conditions artificielles, puis mesure la lumière visible provenant de tout autre point.

> L’éclairement énergétique minimum (UV-A) sur les pièces au poste de lavage (ressuage fluorescent) doit être de 300 µW/cm² alors que l’éclairement lumineux dû à la lumière visible sur les pièces doit être inférieur à 150 lx.

2- Un fabricant qui voulait que la norme satisfasse aux caractéristiques techniques de ses sources UV-A

La première source UV-A dotée d’une ampoule à décharge µ-xénon(3) fut commercialisée en Europe en 1998.

Le niveau de lumière visible donné par cette source était beaucoup trop élevé.

Le fabricant par conséquent fit de son mieux pour que la norme ISO 3059 satisfasse aux caractéristiques techniques de sa source UV-A. Vous êtes incrédules ? Néanmoins ce n’est pas une plaisanterie !

Il utilisait le raisonnement suivant : prenons le rapport éclairement énergétique UV-A minimum acceptable à 38 cm/éclairement lumineux (lumière visible) maximum acceptable mesuré à 38 cm.

En utilisant ces chiffres, il obtenait la valeur : 1000/20 = 50 µW/(cm² lx) or 50 µW cm-2 lx-1.
[selon les règles d’écriture des symboles d’unités du Système International d’Unités (SI)]).

(Comme la norme ISO 3059 stipule que l’éclairement lumineux doit être inférieur à 20 lx, la valeur maximale acceptable est 19,99 lx).

Il en arriva à la conclusion qu’en gardant ce même rapport, quels que soient l’éclairement énergétique UV-A ou l’éclairement lumineux, cela permettrait d’avoir des conditions correctes d’observation.

De là, il écrivit qu’une source UV-A donnant un éclairement énergétique de 5000 µW/cm² devrait autoriser un éclairement lumineux de 100 lx, et qu’un éclairement lumineux de 1400 lx devrait être acceptable pour un éclairement énergétique (UV-A) de 70 000 µW/cm² !

Ce fabricant méconnaissait totalement "l’effet de saturation" ou de pâlissement de la fluorescence sous éclairement énergétique UV-A élevé(4).

Une situation incroyable !

En effet, ce rapport basé sur deux grandeurs physiques n’a absolument aucune signification.

Prenons un exemple : le rapport d’une longueur et d’un temps : c’est une vitesse. Ce rapport a une certaine signification, sauf quand…

Un sprinter court le 100 mètres en 10 secondes. En gardant la même valeur de ce rapport c’est-à-dire 10 m/s, cela signifierait qu’il pourrait courir 10 000 mètres en 1000 secondes, soit 16 minutes et 40 secondes. Or, le record du monde est de 26 minutes 17 secondes et 53 centièmes. Ne pensez-vous pas qu’il y a comme un problème ?

Certains rapports ont une signification physique, c’est-à-dire basée sur la physique. Certains n'en ont pas. Mais même pour cet exemple de la vitesse, un facteur n'a pas été intégré dans l'équation : la réponse physiologique d'un organisme vivant à un effort prolongé. Un guépard peut courir à 112 km/h, mais seulement sur quelques centaines de mètres. Alors, si la proie s’échappe, le guépard abandonne.

La situation est semblable avec le rapport éclairement énergétique/éclairement lumineux : aucune considération n’est prise en compte concernant le mode de fonctionnement de la vision humain, même si l’on ne tient pas compte de l’effet de saturation ni du pâlissement (de la fluorescence) par les UV-A !

Ce point à lui seul nous fait comprendre que ce fabricant n’était pas du tout un expert en la matière ou, à tout le moins, qu’il essayait de trouver un moyen de vendre ses appareils non conformes à la norme.

À cette époque, bien sûr, Patrick Dubosc et Pierre Chemin avaient tous deux protesté contre ce fabricant – avec succès.

3- Comment fonctionnent les yeux humains

3.1- Batônnets et cônes, adaptation à des variations d’éclairement lumineux

La rétine comporte trois zones : l’une qui couvre environ 10 % de la surface, au centre de la rétine, faite de cellules en forme de cônes, d’où leur nom. Près de 90 % de la rétine est faite de cellules longues, les bâtonnets. Et une très petite surface n’a pas de cellules sensibles à la lumière : la "tache aveugle", où les axones (les "fibres nerveuses") de toutes les cellules convergent et vont au cerveau. Ce schéma, tel qu’il est décrit ici, est très simple ; la manière selon laquelle les cellules sensibles à la lumière sont connectées est un peu plus complexe !

Structure de la rétine (dessin modifié de Purves)
Dale Purves, G-J Augustine, D. Fitzpatrick, W-C Hall, LaManta, McNamara, Williams, Neurosciences, De Boeck, 2005, 811 p.
(Source Wikipédia)


Les cônes fournissent les informations relatives à la couleur de la lumière reçue par la rétine. Il existe trois types de cônes, un pour trois couleurs différentes, mais pas pour les trois couleurs fondamentales. Les cônes ont besoin d’un niveau élevé de lumière pour fournir des informations. Lorsque les yeux se trouvent dans une zone de faible éclairement lumineux, les cônes ne fournissent aucune information du tout.

C’est alors que les bâtonnets entrent en action. Les yeux humains sont parmi les plus sensibles du monde animal, bien que beaucoup pensent le contraire ! Les bâtonnets ne fournissent aucune information relative à la couleur, mais uniquement celles relatives à "l’intensité" de la lumière. Les bâtonnets travaillent parfaitement lorsqu’il y a un faible niveau de lumière, alors que les cônes ne fournissent aucune information. C’est pourquoi "la nuit, tous les chats sont gris".

Lorsque nous passons d’une zone faiblement éclairée à, disons, un atelier ou en plein soleil, les bâtonnets reçoivent tout d’un coup beaucoup trop de photons. Ils sont saturés et ne peuvent plus fournir d’informations exploitables. Les cônes ont besoin d’environ 30 à 60 secondes pour pouvoir fournir des informations exploitables par le cerveau : c’est le temps nécessaire pour que se produise la cascade de réactions chimiques dues aux photons créant un signal de dépolarisation (une sorte de signal électrique) qui va des cellules au cerveau à la vitesse de 300 m/s. Pendant cette période d’adaptation, les yeux sont incapables de travailler correctement.

Dans le sens inverse, lorsqu’on passe, disons, de la lumière solaire ou même d’un atelier à une zone de lumière atténuée, par exemple, une cabine d’examen UV-A, soudainement les cônes ne reçoivent plus assez de photons pour fournir au cerveau des informations exploitables, alors que les bâtonnets restent "saturés" de métabolites (substances chimiques produites par la dégradation d’autres molécules) pendant une certaine période, 1 à 5 minutes, en fonction de la différence de niveaux de lumière, et également en fonction de l’âge et de "l’historique" médical des personnes. Au cours de cette période d’adaptation, il n’est pas possible d’effectuer un travail de précision, bien que la performance des yeux s’améliore en quelques minutes.

Une période d’adaptation de 5-10 minutes est généralement requise, mais, dans la norme ASTM E1417/E1417M, il est écrit au paragraphe 7.6.1 Type I Processes : "Inspector’s vision shall be dark adapted for a minimum of 1 min prior to examining components." (ndlr : "La vision de l’opérateur doit s’adapter pendant une minute au minimum avant l’examen des pièces").

Incroyable !

La durée de 5 minutes stipulée au § 8.6.2.1 de la norme l’ISO 3452-1:2008 n'est, dans la pratique, jamais respectée.

De plus, cela dépend de l'âge et même du régime alimentaire qui favorise ou pas la désaturation rapide des bâtonnets.

Ces périodes d’adaptation sont très fatigantes pour le système yeux + cerveau.

C’est pourquoi toute méthode de CND dans laquelle des changements importants d’éclairement lumineux se produisent nécessite que le contrôleur attende quelque temps : PT, MT, VT mais aussi la lecture des films radiographiques, etc. Un autre point auquel il faut penser : comme ces adaptations sont fatigantes, MIEUX vaut avoir des contrôleurs travaillant par période de 2 heures en cabine d’examen UV-A, puis ayant 10 minutes pour une pause-café et qui reviennent en cabine, que de voir des contrôleurs qui sortent de la cabine pour prendre les pièces , puis entrent dans la cabine, commencent immédiatement leur contrôle, puis cinq à 10 minutes plus tard ressortent pour prendre un autre lot de pièces, etc.

3.2- Sensibilité aux couleurs

Les yeux humains ont leur sensibilité maximale à la longueur d’onde de 550 nm lorsque les cônes travaillent. On est alors en condition photopique. Dans des zones de faible éclairement lumineux, lorsque seuls les bâtonnets travaillent, le maximum est à 505 nm. C’est une condition scotopique. Entre les deux, on est en condition mésopique.

Voie des bâtonnets dans la vision scotopique (schéma simplifié de Bloomfield, Dacheux Stewart A. Bloomfield and Ramon F. Dacheux, "Rod Vision: Pathways and Processing in the Mammalian Retina", dans Progress in Retinal and Eye Research, vol. 20, no 3, 2001, p. 351-384
(Source Wikipédia)


550 nm est jaune. 505 nm est vert. Ne voyez-vous pas la raison pour laquelle les pénétrants fluorescents sont verts ? Pourquoi les pénétrants verts ont généralement une sensibilité plus élevée que les jaunes ?
Les yeux humains sont beaucoup moins sensibles du côté du bleu (faibles longueurs d’ondes) et encore plus en particulier du côté du rouge (grandes longueurs d’ondes) du spectre visible. Aussitôt une question vient à l’esprit des utilisateurs du ressuage : "Mais presque tous les pénétrants colorés sont rouges, certains oranges, certains pourpres : si les yeux humains sont si peu sensibles au rouge, alors pourquoi le ressuage coloré donne-t-il d’aussi bons résultats ?"

Rendez-vous au paragraphe suivant pour la réponse !

3.3- Sensibilité aux contrastes

Nos yeux ont une capacité très intéressante : la détection des contrastes. Par exemple, une ligne blanche est facilement vue sur un fond noir - ou l’inverse. Mais une ligne verte n’est pas facilement vue sur un fond vert clair.

Dans un excellent article(6), Yves MISEREY signale que des chercheurs ont étudié la façon dont l’œil perçoit les contrastes (la différence entre les parties claires et les parties foncées d’un champ visuel). La taille de la pupille joue un rôle déterminant dans ce domaine, mais ce qui accroît la complexité, c'est qu'elle varie d’un individu à l’autre, et chez un même individu, en fonction de la luminosité, de la distance et de l’âge.
D’un autre côté, les chercheurs ont analysé cette même perception de contrastes chez les porteurs de lunettes, l’objectif étant de mettre au point pour chacun d’eux des verres progressifs se rapprochant le plus possible de la vision naturelle. "La tâche est complexe, car l’œil balaie toute la surface du verre", souligne Gilles Le Saux, directeur de la recherche chez Essilor.

Comment définir le contraste ?

D’une façon simplifiée, disons qu’une surface parfaitement blanche réfléchirait 100 % des photons incidents.
Une surface parfaitement noire absorberait 100 % des photons et en réfléchirait 0 %.

Donc, si nous faisons le rapport blanc/noir, nous aurions un rapport infini. En fait, la surface la "plus blanche" que nous connaissons réfléchit environ 97 % des photons. La "plus noire" en réfléchit environ 3 %, bien qu’il y a quelques années, dans un laboratoire, des chercheurs soient descendus à moins de 0,1 %. Mais nous parlons ici de procédés utilisables quotidiennement.

On obtient ainsi un rapport de 97/3, très proche de 32. En fait, c’est le meilleur rapport que nous puissions obtenir en utilisant des produits colorés. "Mais, Monsieur, attendez un peu : le ressuage n’utilise pas de pénétrants noirs, mais des rouges : pourquoi, et que devient alors ce rapport ?"

Bonne question !

Pourquoi ? Les concepteurs de pénétrants savent parfaitement concevoir des pénétrants noirs. Mais dans un environnement industriel, le noir ou les couleurs très foncées sont très courantes, tandis que le rouge est inhabituel. De plus, il y a un facteur psychologique : le rouge est la couleur du sang et, également, une marque distinctive pour signaler le danger, le risque, la faute, l’erreur, le rebut, etc. Par conséquent, l’attention du contrôleur sera plus probablement attirée par le rouge que par le noir.

Et qu’en est-il du rapport ? Il faut d’abord savoir que les bons révélateurs très blancs ont un facteur réfléchissant d’environ 94 %. La valeur de 97 % ne peut être obtenue qu’avec l’oxyde de magnésium, qui n’est pas un bon produit en tant que révélateur – quoiqu’une faible quantité figure généralement dans la formulation.

Les colorants rouges peuvent donner environ 10 %. Le rapport est donc de 94/10 : 9,4. Par expérience, un rapport de 6 au moins est nécessaire quand on fait un travail de précision : des travaux de couture, rechercher de très petites fissures, etc. Plus le contraste est faible, plus le travail demandera du temps, plus les résultats seront inexacts : l’utilisateur se fatigue très rapidement, son efficacité devient douteuse.

En ressuage, s’il y a un léger fond rougeâtre, ou si le révélateur utilisé est plus grisâtre que blanc, le contraste chute énormément.

Qu’en est-il si on utilise des produits fluorescents (pénétrants, particules magnétiques) ?

En fait, le fond doit être presqu’invisible. Les photons proviennent de l’indication : exactement l’inverse de ce qui est présenté dans les paragraphes précédents.

Dans ce cas, le fond renvoie très peu de photons. Supposons que cette valeur soit de 0,1 %. Supposons que l’indication ait un facteur de 70 (nous ne discuterons pas ici de l’origine de cette valeur, mais elle est proche de la réalité). Le rapport est alors de : 70/0,1, c’est-à-dire de 700 !

Quand on compare cette valeur à la valeur de 9,4 presqu’impossible à obtenir avec le ressuage coloré, on commence à comprendre pourquoi l’utilisation d’indicateurs fluorescents conduit à un contrôle beaucoup plus facile, beaucoup plus fiable, beaucoup plus rapide pour une meilleure probabilité de détection (PDD) !

Et croyez-nous lorsque nous disons qu’un rapport de 700 est très facile à obtenir. En fait, en aéronautique, sur les chaînes de ressuage, nous pouvons monter à 5000 lorsque tous les paramètres de la chaîne sont correctement réglés, en fonction des surfaces (les surfaces rugueuses donnent généralement une valeur plus faible).

Si nous arrondissons 9,4 à 10 et que nous considérons qu’un rapport de 1000 est habituel avec les pénétrants fluorescents, nous pouvons dire que nous pouvons détecter une quantité de colorant environ 100 plus faible qu’avec le ressuage coloré dans de bonnes conditions !

3.4- Aptitude à détecter les indications alignées

Une autre très intéressante capacité du vieux système : yeux humains + cerveau humain est la détection des indications alignées. En l’espace d’¼ de seconde, un contrôleur expérimenté est capable de décider que plusieurs petites indications qui, prises une à une, seraient conformes aux critères d’acceptation, sont en fait une seule indication bien plus longue qui est au-delà des critères d’acceptation. Cela ne peut être reproduit par aucun système de vision informatique artificiel, en particulier si les pièces sont complexes ou s’il y a du fond coloré ou fluorescent sur la pièce.

Tout cela nous fait comprendre que le "système obsolète", vieux de plusieurs millénaires, portable, exempt de toute prise électrique ou de branchement à une batterie, connu sous le nom de système de vision humaine, est irremplaçable. C’est pourquoi il est important de comprendre son fonctionnement.

4- Indications fluorescentes

Les indications fluorescentes semblent être très brillantes. En fait, le nombre de photons émis par une indication est plutôt faible et en quantité FINIE. Nous la percevons quand elle contraste avec un fond presqu’invisible. Mais lorsque les photons "ambiants" de lumière visible de toute longueur d’onde arrivent sur la rétine, ils réduisent brutalement le rapport de contraste, et donc la visibilité de l’indication, l’aptitude du contrôleur à la détecter, en particulier si elle est minuscule.

C’est la raison majeure pour laquelle les normes, les spécifications, etc., imposent un faible niveau de lumière visible dans la cabine d’examen.

Nous pourrions ajouter qu’il ne suffit pas de mesurer la lumière "ambiante", mais qu’une mesure doit être faite également au niveau des yeux du contrôleur, là où ils seront placés lors du contrôle.

5- Sources UV-A de forte intensité et lumière visible

5.1- Lumière visible et lumière blanche

Une confusion très fréquente apparaît même dans les spécifications et certaines normes.

La lumière blanche est… blanche.

La lumière visible est… visible : cela signifie qu’elle peut être bleue, verte, orange ou de toute autre couleur, à partir du moment où elle peut être vue par les yeux.

Dans les cabines d’examen UV-A, il y a une quantité non négligeable de lumière visible, car de nombreuses sources (exceptées les DEL) émettent de nombreuses radiations de toutes les couleurs du spectre visible. Les filtres de Wood arrêtent de nombreuses longueurs d’ondes, mais laissent passer une quantité assez importante de lumière bleue. Lorsque les yeux se trouvent en conditions scotopiques ou mésopiques (en cabine d’examen UV-A, ce sont les conditions mésopiques), sachant que la courbe de sensibilité va vers les courtes longueurs d’ondes, les yeux humains deviennent proportionnellement beaucoup plus sensibles au rayonnement bleu qu’en conditions photopiques. C’est pourquoi c’est une excellent idée de porter des lunettes qui, non seulement bloquent les UV-A, mais qui bloquent AUSSI la lumière bleue. De cette façon, les yeux ne sont plus perturbés par les photons bleus, le rapport de contraste augmente, le contrôleur travaille dans de meilleures conditions.

Alors, qu’en est-il de la "mesure de la lumière visible ambiante" ? Qu’en est-il des luxmètres qui parfois ne sont pas sensibles au rayonnement bleu (ils doivent être conformes à la courbe standard CIE comme le montre la figure suivante, mais beaucoup ne le sont pas) ?

Tous les documents devraient mentionner "lumière visible" et non "lumière blanche". Si nous étions auditeurs, et que nous ne voyions aucune lumière blanche dans la cabine, nous indiquerions sur notre rapport d’audit : "Pas de lumière blanche", même s’il y a une quantité énorme de lumière bleue dans la cabine due aux sources UV-A de forte intensité.

Cela pourrait se produire ! Des sources UV-A de très forte intensité sont utilisées, que ce soit des projecteurs manuels ou des plafonniers. Nous parlons de quelque chose de l’ordre de 15 000 à 30 000 µW/cm² sur les pièces ! Ces sources émettent des photons à des milliers de longueurs d’ondes, mais ne donnent pas une "lumière blanche" quand un filtre de Wood est utilisé – heureusement, il y a toujours un filtre. Donc, comme premier point, les documents doivent faire référence à de la "lumière visible".

Nous verrons plus loin dans cet article d’autres effets nuisibles des sources UV-A de forte intensité.

5.2- Le rayonnement UV-A et la cataracte

Connue depuis des décennies est la relation entre l’exposition des yeux aux UV-A et la cataracte : les cristallins perdent leur transparence, et doivent être enlevés et remplacés par des cristallins artificiels, ou non remplacés. Plus l’intensité UV-A est élevée, plus vite se produit la cataracte. C’est une raison majeure pour TOUJOURS porter des lunettes anti-UV-A quand on se trouve sous UV-A : dans les cabines d’examen, mais aussi au soleil, quand on skie, au bord de la mer et même lorsque le soleil est atténué par les nuages, etc.

5.3- Le rayonnement UV-A et le "brouillard bleu"


Lorsqu’un rayonnement UV-A pénètre dans l’œil (après lecture du précédent paragraphe, cela ne devrait jamais arriver !), il y a une réaction instantanée : l’humeur vitreuse située entre le cristallin et la rétine contient de nombreuses molécules organiques utilisées pour alimenter les cellules oculaires ou bien qui sont des métabolites (molécules dégradées, "déchets" pour résumer en un mot). Presque toutes ces molécules fluorescent quand elles sont soumises aux UV-A. Cela signifie que des photons visibles de n’importe quelle couleur sont produits à l’INTÉRIEUR de l’œil. Beaucoup d’entre eux iront sur la rétine, fournissant des informations aux cônes. Ces informations ne correspondent en rien à ce que l’on observe. Cela brouille les informations utiles et on appelle cet effet le "brouillard bleu". Une situation très inconfortable en fait, qu’on évite en portant des lunettes anti-UV-A.

6- Rapport éclairement énergétique / éclairement lumineux : comparer des pommes de terre et des carottes

Comme nous l’avons vu précédemment au chapitre 2, le rapport éclairement énergétique/éclairement lumineux n’a aucune signification pour nos applications CND. Le point important ici est que même une faible quantité de photons visibles a un effet nuisible sur l’aptitude du contrôleur à détecter des indications. Afin d’éviter une telle situation, le mieux est de s’en tenir aux exigences qui ont fait leurs preuves, au fil des années : elles permettent aux utilisateurs d’effectuer de manière fiable leur travail dans de bonnes conditions.
Affirmer qu’augmenter l’éclairement énergétique UV-A proportionnellement à l’augmentation de la lumière visible compenserait n'importe quel effet nuisible sur la performance du contrôleur ne "colle" pas avec ce que nous connaissons des yeux.

Le seul vrai rapport à prendre en considération est: le rapport éclairement lumineux émis par l’indication fluorescente/éclairement lumineux émis par le fond fluorescent. Ce rapport est un nombre sans dimension.

7- Éclairement énergétique élevé et colorants

De plus, une étude, non publiée à l’époque, effectuée vers 1986 par Patrick Dubosc, lorsqu’il était en activité chez BABBCO, France, a montré qu’avec un éclairement énergétique UV-A supérieur à 5000 µW/cm², le colorant fluorescent jaune, ou vert jaune ou vert utilisé dans les pénétrants saturait alors que l’émission de l’azurant optique continuait à s’accroître. Cela conduisait à des indications allant au bleuâtre, puis au bleuâtre-blanchâtre, puis au blanchâtre au fur et à mesure que l’éclairement énergétique UV-A augmentait. Ces couleurs diminuent le rapport de contraste avec le fond, qui devient de plus en plus visible, en raison de plusieurs facteurs : la surface réfléchit davantage de photons visibles ; le métal brille, les traces résiduelles les plus infimes de pénétrant non éliminé fluorescent en blanchâtre-bleuâtre. Par conséquent, non seulement les indications ne sont plus vertes ou jaunes ou jaune-vert, mais le contraste est détérioré.

8- Éclairement énergétique élevé et pâlissement de la fluorescence sous UV-A

Un autre effet nuisible est que certains colorants utilisés dans les "pénétrants à bas prix" voient leur intensité de fluorescence chuter quand ils sont exposés même pendant 15 minutes seulement à des sources émettant un éclairement énergétique UV-A élevé. C’est juste le temps pour une pause-café. Les pièces laissées exposées sur la table seront "acceptées" lorsque le contrôleur sera de retour, même si des fissures inacceptables existent. Cela ne se produit pas avec les pénétrants inscrits dans la liste (désormais la Base de Données) des produits homologués (QPL, désormais QPD) de la spécification américaine SAE-AMS 2644. Mais les tests de stabilité aux UV-A ne sont pas effectués sous un éclairement énergétique aussi élevé que celui revendiqué par les fabricants de sources UV-A !

(5) Pâlissement (de la fluorescence) du pénétrant sous un éclairement énergétique (UV-A) de 10 200 µW/cm²
Aspect initial                            Après 15 minutes
Intensité de fluorescence : 100 %                Intensité de fluorescence : 9 %
(Photo publiée avec l’aimable autorisation de Richard LOPEZ, Senior Materials Engineer
John Deere – Moline Technology Innovation Center Moline, IL, États-Unis d’Amérique)


(5) Images de microscope montrant la luminance d’une indication observée avant (à gauche) et après (à droite) une exposition de 60 minutes sous un éclairement énergétique de 20 000 μW/cm2..
Notez également le temps requis (5 minutes 30) pour obtenir une réduction de 50 % de l’éclairement lumineux (fissure de 1 mm de long).
(Photo publiée avec l’aimable autorisation de Richard LOPEZ, Senior Materials Engineer
John Deere – Moline Technology Innovation Center Moline, IL, États-Unis d’Amérique)

9- Éclairement énergétique élevé et sécurité

Un autre sujet de préoccupation concerne la sécurité. Patrick Dubosc avait effectué des essais avec un dermatologue français renommé travaillant en qualité d’expert dans des groupes européens de normalisation sur la sécurité des équipements de bronzage - en fin de compte, il désapprouva l’utilisation de tout équipement de bronzage.

Chaque être possède un caractère photogénique différent : très blanc (personnes d’Europe du Nord), blanc (beaucoup d’européens et de nord-américains), presque bronzé (européens du Sud, personnes d’Afrique du Nord, du Moyen-Orient), jaune (Asiatiques), noir (Afrique, Aborigènes en Australie, Indiens, Sri-lankais), gens à cheveux roux. En moyenne, chaque être, en raison de sa vie quotidienne, reçoit 250 DEM (doses érythémales minimales) d’UV-A du soleil. La DEM n’est pas une unité comme le kilogramme, un mètre ou une heure. Chaque être possède sa propre susceptibilité aux UV (A et B). La DEM est la dose qui induit un érythème sur sa peau, c’est-à-dire quand la peau devient rougeâtre après exposition. Par conséquent, la DEM est différente pour chacun.
On reçoit ces 250 doses quand on va à pied pour acheter du pain - ou des croissants !- quand on va chez le boucher, quand on va à pied à la station de Métro. Certains travailleurs reçoivent plus de 250 doses, ceux qui travaillent la majeure partie du temps à l’extérieur.

Nous pouvons recevoir 250 DEM supplémentaires par an sans problème, tant qu’elles sont reçues de façon à peu près régulière au cours des mois. Mais dans le cas d’une exposition au soleil au ski ou sur la plage en été, cet étalement n’existe plus. De plus, il est alors probable que ce niveau supplémentaire de 250 DEM puisse être dépassé. C’est la première étape vers le mélanome malin, l’un des cancers les plus mortels.
Ce dermatologue nous accompagna dans des usines pour mesurer les doses reçues par les mains des opérateurs. En résumé, il a conclu qu’une exposition à 5000 µW/cm², 7 heures par jour, 5 jours par semaine, 40 semaines par an, conduisait aux 250 DEM.

Le fait que cette valeur de 5000 µW/cm² se retrouve ici dans l’introduction (à propos de la norme ISO 3059) n’est qu’une pure coïncidence. Néanmoins, c’est une raison supplémentaire pour ne pas aller trop haut en éclairement énergétique UV-A.

De plus, généralement, quand des sources UV-A de forte intensité sont utilisées, elles sont utilisées comme plafonniers. Cela signifie que le dessus de la tête est très près de la source UV-A. Le niveau d’UV-A est très, très élevé. De nombreux contrôleurs expérimentés masculins sont dans leur quarantaine ou leur cinquantaine. Pour des raisons hormonales, bien souvent, ces inspecteurs sont chauves ou, tout du moins, leur chevelure est clairsemée. Alors leur peau n’a pas de protection. La peau du cuir chevelu est très mince. Nous recommandons toujours, quand des plafonniers sont utilisés, même s’ils ne sont pas très puissants, de porter une casquette.

Cette casquette n’est pas portée pour éviter que les hommes deviennent chauves (nous avons "appris", lors de nos nombreux contacts, "qu’un contrôleur devait porter une casquette dans une cabine d’examen UV-A parce que les UV-A rendent chauve !!" Une déformation de ce qu’on leur avait dit !), mais pour éviter des conséquences beaucoup plus sérieuses.

10- Alors, quoi faire ?

Évidemment, nous recommandons :

• Utilisez des sources qui donnent 5000 µW/cm² maximum sur la surface à contrôler. Si vous utilisez plusieurs sources, cette valeur doit être observée lorsque toutes les sources UV-A sont en service.

• Ajouter des sources UV-A d’ambiance telles que des tubes luminescents : cela pour éviter que les yeux du contrôleur n’aillent continuellement d’une zone bien éclairée par des UV-A et un peu de lumière visible à des zones beaucoup moins éclairées, quand il a par exemple à remplir un rapport.

• Moins de 20 lx sur la surface à contrôler ET AU NIVEAU DES YEUX DU CONTRÔLEUR. Mieux vaut avoir moins.

• Concevez la chaîne PT/MT de sorte que le contrôleur ne soit pas constamment en train d’entrer dans la cabine d’examen et d’en sortir.

• Le contrôleur doit porter des lunettes anti-UV-A qui bloquent aussi la lumière bleue.

• Le contrôleur doit porter des vêtements avec de longues manches, des gants quand c’est possible, une casquette dans le cas d’utilisation de plafonniers UV-A.

• Ne jamais utiliser de lunettes photochromiques (qui deviennent brunes, ou même noires, quand elles sont exposées au soleil : en fait ce n’est pas la lumière du soleil qui les rend foncées… ce sont les UV-A !)

• Ne pas porter de vêtements qui émettent une fluorescence sous UV-A (la belle blouse blanche de laboratoire, le tee-shirt fantaisie, etc.).

Allez, revenons à la question initiale : les utilisateurs devraient d’abord vérifier que travailler avec un éclairement lumineux de 32 lx ne compromet pas leur contrôle sous un éclairement énergétique UV-A de 15 000 µW/cm². Ces tests doivent être effectués non seulement sur des pièces de référence, appelées Known Defects Standards (KDS) dans de nombreuses spécifications américaines, mais également sur des pièces réelles, avec des fissures très petites dans des zones difficiles à contrôler. Néanmoins, nous ne recommandons pas une telle façon d’effectuer le contrôle. Il y a beaucoup de raisons qui soutiennent les chiffres et les données techniques stipulées dans la norme ISO 3059:2001, qu’une expérience journalière renforce, dans le monde entier, dans des milliers de cabines d’examen UV-A.

Un projet de travail plutôt nouveau, excitant et fascinant pour Lisa BRASCHE (Airworthiness Assurance Center of Excellence, Institute for Physical Research and Technology), Iowa State University, Ames, IA, États-Unis d’Amérique.. .si elle obtient les fonds pour cela !"


Références

(1) William E. MOOZ: UV and White Light, The February 2010 Penetrant Professor from MET-L-CHEK® : sur ce site Internet.

(2) Patrick DUBOSC et Pierre CHEMIN : Un historique de la mesure du rayonnement ultraviolet et de la lumière visible : sur notre site Internet.

(3) Pierre CHEMIN et Patrick DUBOSC : Historique du ressuage : sur notre site Internet.

(4) Patrick DUBOSC et Pierre CHEMIN : Les pénétrants du Futur, DPCNewsletter N°019- Décembre 2009 : sur notre site Internet.

(5) Rick LOPEZ et Lisa Brasche: Fade of FPI Indications due to UV-A Irradiation (ndlr : Pâlissement induit de la fluorescence des indications), CASR - Center for Nondestructive Evaluation Iowa State University, États-Unis d’Amérique, 09/10/2007.

(6) Yves MISEREY : Les recherches sur les lunettes de plus en plus poussées, Le Figaro (journal quotidien français), semaine 11, 2010.


Références normatives

• ISO 3059: 2001 Essais non destructifs - Essai par ressuage et essai par magnétoscopie - Conditions d'observation, Organisation Internationale de Normalisation, Genève, Suisse, 2001.

• ISO 3059: 2012 Essais non destructifs - Essai par ressuage et essai par magnétoscopie - Conditions d'observation, Organisation Internationale de Normalisation, Genève, Suisse, 2012.

• ISO 3452-1:2008 Essais non destructifs -- Examen par ressuage -- Partie 1: Principes généraux, Organisation Internationale de Normalisation, Genève, Suisse, 2008.

• ASTM E1417/E1417M, Standard Practice for Liquid Penetrant Testing, ASTM International, 100 Barr Harbor Drive, PO Box C700, West Conshohocken, PA, 19428-2959, États-Unis d’Amérique, 2011.

• SAE-AMS 2644E, Inspection Material, Penetrant, Society of Automotive Engineers (SAE), 400 Commonwealth Drive, Warrendale, Pennsylvania 15096, États-Unis d’Amérique, 2006.

Mis à jour ( Dimanche, 12 Mai 2013 10:23 )