Luminescence sécurité UV

Dangers liés aux Ultraviolets

Profondeur de pénétration de la lumière dans les constituants des tissus humains non coloré en fonction de la longueur d'onde (1000µm = 1mm)

La lumière est atténuée en passant au travers des tissus. L'absorption dépend de la longueur d'onde et peut en première approximation être décrite par la loi de Lamberts-Beer:

I(z) = I0 e(-λaz)

où I(z) est l'intensité en fonction de la distance z parcourue dans le tissu, I0 est l'intensité atteignant le tissu en surface (intensité incidente) et &lamdda;a est le coefficient d'absorption. Une longueur caractéristique appelée profondeur de pénétration δ peut alors être définie par: δ = 1 / λa
Le graphique ci-dessous montre la profondeur de pénétration de la lumière dans les tissus de la peau pour différentes longueurs d'onde correspondant à des sources souvent utilisées. La profondeur de pénétration est définie comme la profondeur ou l'irradiance incidente est réduite à 37% de la valeur initiale de la lumière incidente. A cette profondeur, le facteur exponentiel vaut e-1, ce qui correspond à une réduction à 37% de la lumière incidente.

[Source: A. J. Welch and M. J. C. van Gemert. s, Optical-Thermal Response of Laser-
Irradiated Tissue. Plenum Press, 1995.]

Dans la gamme visible, la profondeur de pénétration est plus petite pour les plus petites longueurs d'onde (tendant vers le bleu). Cela signifie que l'absorbance est donc plus grande pour ces longueurs d'onde et que par conséquent les tissus vont apparaître avec une dominante rougeâtre quand ils seront illuminé en lumière blanche puisque le bleu aura tendance à être plus absorbé et donc moins réfléchi.

Absorption de la lumière par les différents tissus de la peau

Sur le graphique ci-dessous on peut voir le spectre d'absorption des protéines, de la mélanine (petits granules pigmentés dans la peau ( 1 ?m) et l'oeil. C'est la mélanine qui est responsable du brunissement de la peau quand on s'expose aux UV du soleil), du collagène (une protéine fibreuse qui constitue les tissus), de l'eau, de l'hémoglobine désoxygénée (Hb) et de l'hémoglobine oxygénée (HbO2). Notre corps étant constitué à +/-70% d'eau (et même +/- 82 % pour le sang ), la courbe d'absorption de l'eau est très importante pour nous.

On constate que le coefficient d'absorption de l'eau est est très élevé dans l'ultraviolet et dans l'infrarouge. Dans ces deux zones l'eau est l'absorbeur dominant, à la fois à cause de sa concentration dans les tissus et de son coefficient d'absorption.
Dans la zone allant de 200 nm à 900 nm le coefficient d'absorption de l'eau est très faible et non dominant. Au courtes longueurs d'onde dans les UV, ce sont les protéines qui sont l'absorbeur dominant avec un pic d'absorbance à 190 nm. L'absorption diminue ensuite mais reste significative jusqu'à 240 nm. Pour les UV longs et le début du visible, la mélanine et l'hémoglobine sont les absorbeurs dominants. Le coefficient d'absorption de la mélanine diminue de manière monotone tout au long du visible et de l'infrarouge. Dans cette gamme le coefficient de l'hémoglobine oxygénée et non oxygénée devient significatif au regard des autres composants des tissus, même si celui-ci est de plusieurs ordre de grandeur inférieur à celui des absorbeurs principaux dans les autres zones du spectre.
C'est la zone la plus transparente des tissus et c'est pourquoi on l'appelle la "fenêtre des tissus". La "fenêtre des tissus" se termine vers +/- 1200 nm où l'absorption dûe à l'eau redevient à nouveau prédominante.

La figure ci-dessus montre le coefficient d'absorption optique des constituants les plus importants de la peau en fonction de la longueur d'onde. Dans le domaine UV et Infrarouge, c'est l'eau qui est le principal absorbant. Dans la gamme allant de +/- 240 nm à +/- 1200 nm, ce sont les biomolécules; On remarque que entre +/-600 nm et +/-1200 nm l'absorption est moindre; on appelle pour cette raison cette zone la "fenêtre des tissus".

[D'après: Vasan Venugopalan Alfred Vogel. "Mechanisms of Pulsed Laser Abalation of Biological Tissues". Chem. Rev., 103:577644, 2003.]

Source: M.Sc. Thèse "Reflectance Pulse Oximetry Sensor for the Electronic Patch" by Rasmus G. Haahr, November 2006, MIC - Department of Micro and Nanotechnology, Technical University of Denmark

Autres sources d'information:

INTERNATIONAL PROGRAMME ON CHEMICAL SAFETY, ENVIRONMENTAL HEALTH CRITERIA 160, ULTRAVIOLET RADIATION

Solar ultraviolet radiation effects on biological systems, B L Diffey, Regional Medical Physics Department, Dryburn Hospital, Durham DH1 5TW, UK

Pages du site de l'Organisation Mondiale de la Santé (OMS) concernant les Ultraviolets

Wikipedia: ultraviolet