ST2STL LES ONDES ELECTROMAGNETIQUES 2ième partie
danger des rayonnements
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La séquence comprend :
- Chapitre C : Dangers des rayonnements électromagnétiques
- Chapitre D : Aide aux diagnostics médicaux
- Résumé
- Exercices
Les ondes électromagnétiques (suite)
Objectifs :
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C - Dangers des rayonnements électromagnétiques
1 - Absorption des rayonnements
Chaque photon transporte une énergie : E = hv = hc / λ ; plus l’énergie du photon est importante et plus le rayonnement sera nocif.
L’absorption des rayonnements est fonction :
• de l'énergie du photon (c’est-à-dire de la fréquence et de la longueur d’onde)
• et de la matière traversée.
L’absorption augmente :
• lorsque l’énergie du photon augmente,
• lorsque la fréquence augmente,
• lorsque la longueur d’onde diminue.
L’absorption diminue quand le numéro atomique Z de la substance augmente (plus Z est grand, plus l’atténuation est grande).
2 - Ondes hertziennes
Le principal effet des ondes hertziennes consiste dans un échauffement des tissus. C’est pourquoi les recommandations relatives à l’exposition aux champs de fréquence hertzienne sont destinées à éviter tout effet thermique local ou général.
exemples :
Utilisation des téléphones portables : en négligeant la circulation du sang, l’augmentation de température cérébrale serait de 1°C en 33 minutes d’utilisation.
Il vaut mieux téléphoner sur des courtes durées tout en maintenant l’appareil éloigné de l’oreille.
Par prudence, certains scientifiques conseillent pour les téléphones portables de :
• ne pas utiliser votre téléphone mobile plus de 5 min par jour,
• ne pas le porter sur soi en veille près des organes vitaux,
• d’opter pour un kit main libre permettant d’éloigner l’antenne du cerveau.
3 - Rayonnement infrarouge IR
Une ampoule émet de la lumière parce que le filament est chauffé par le passage du courant ; le filament chauffé rayonne de la lumière visible et des IR. D’une façon générale, tous les corps chauffés émettent de l’énergie sous forme d’infrarouge même s’ils ne sont pas lumineux.
Comme tout rayonnement électromagnétique, le rayonnement infrarouge est absorbé par les matériaux qu’ils rencontrent ; en raison de leurs longueurs d’onde, le mécanisme d’absorption des infrarouges se fait par transfert d’énergie thermique. Le rayonnement infrarouge perd de l’énergie en chauffant la matière qui l’absorbe.
4 - Le rayonnement visible
Le Soleil, les filaments chauffés à haute température, les tubes à gaz sous faible pression, les lasers sont des sources de lumière. La lumière est une onde électromagnétique.
Dès 1960, les lasers sont apparus comme des sources de lumière potentiellement intéressantes pour la médecine car elles avaient trois propriétés qui les distinguaient des sources conventionnelles :
• la directivité,
• la monochromaticité
• et la densité d’énergie.
Pour le domaine des ondes visibles, l’intervalle de longueurs d’onde est souvent donné avec des valeurs arrondies : [400 nm ; 700 nm] ou [400 nm ; 800 nm].
5 - Rayonnement ultraviolet UV
Les sources d’ultraviolet sont, avant tout, naturelles : le Soleil et les étoiles produisent des ultraviolets.
On utilise des lampes à vapeur (gaz) ; une décharge électrique dans les gaz à basse pression excite les électrons qui en se réorganisant produisent des UV.
La lampe à vapeur de mercure (rayonnement UV de 0,2 à 0,4 µm.).
Domaine des ultraviolets
Les longueurs d’onde des ondes UV étant plus petites que celles du visible, les photons UV sont donc beaucoup plus énergétiques.
Il existe trois types de rayonnements UV classés en fonction de leur longueur d’onde. Ils n’ont pas la même activité biologique ni le même pouvoir de pénétration de la peau.
Plus le rayonnement UV a une longueur d’onde courte, plus il est nocif. Par contre, le rayonnement UV de courte longueur d’onde a un pouvoir de pénétration cutanée moindre.
La lumière solaire contient des UV de 100 à 400 nm.
Les UVA pénètrent très profondément dans la peau (jusqu’à 2 mm) ; ils sont peu nocifs parce que les photons portent une énergie plus faible.
Les UVB pénètrent peu dans la peau (jusqu’à 0,1 mm) ; ils sont dangereux parce qu’ils sont plus énergétiques.
Importance de la couche d’ozone
Les UVC sont les plus dangereux mais ils sont arrêtés par la couche d’ozone ; la disparition partielle de la couche d’ozone entraînerait une recrudescence des cancers de la peau, des maladies des yeux, une diminution du phytoplancton, ….
Danger des lampes à bronzer
Les UVA émis par les lampes à bronzer sont bien plus dangereux qu’ils n’y paraissent. La fréquentation de ces cabines multiplie par deux le risque de développer un cancer de la peau.
Protection des yeux
Les rayons UV peuvent provoquer des ophtalmies (brûlure réversible de la cornée) mais aussi des photos traumatismes rétiniens (brûlure irréversible de la rétine) pouvant entraîner la cécité ; il faut porter des lunettes de soleil.
Protection de la peau Les effets biologiques du rayonnement ultraviolet sont dus à son action photochimique ; on peut bronzer sans risque en utilisant des crèmes arrêtant les rayons UV de plus courtes longueurs d’onde.
Les coups de soleil sont dus aux UV de longueur d’onde de 280 à 320 nm (UVB) et le bronzage est dû aux UV de longueur d’onde de 320 à 400 nm (UVA).
6 - Le rayonnement X
Principe : lorsqu’un faisceau d’électrons heurte une plaque métallique, les électrons sont absorbés par la matière qui les reçoit et celle-ci rayonne des ondes électromagnétiques dans le domaine des rayons X.
L’absorption des rayons X est fonction :
• de la longueur d’onde (c’est-à-dire de l’énergie du photon X)
• et de la matière traversée.
L’absorption diminue lorsque la longueur d’onde augmente.
L’absorption diminue quand le numéro atomique Z de la substance augmente. Plus Z est grand, plus l’atténuation est grande.
L’écran de protection sera donc plus fin avec une substance à Z grand qu’avec une substance à Z petit.
7 - Le rayonnement γ
Le rayonnement γ sera vu dans le chapitre suivant.votre image.
Le rayonnement γ (gamma) correspond à un rayonnement électromagnétique de très courte longueur d’onde, c’est-à-dire de très haute fréquence et donc de très grande énergie.
Le rayonnement γ est très pénétrant. Il faut pour l’absorber un écran épais en plomb ou en béton.
D - Aide aux diagnostics médicaux
Les propriétés des rayons X en font un outil d’analyse médicale très utilisé. On retrouve le rayonnement X au niveau de la radiographie, de la radioscopie, de la tomographie (scanner).
1 - La radiographie
Lors d’une radiographie, un faisceau de rayons X traverse le corps du patient.
Plus les rayons X impressionnent la plaque photographique située derrière le patient et plus celle-ci noircira.
Sur un cliché radiographique les os apparaissent en blanc et les poumons apparaissent en noir.
Les os contiennent les éléments P (Z = 15) ; Ca (Z = 20)
Les poumons contiennent principalement des éléments : O (Z = 8), N (Z = 7), C (Z = 6) et H (Z = 1).
Une zone noire correspond à une partie du faisceau qui n’a pas été atténuée (ou alors très faiblement).
Une zone blanche correspond à une partie qui n’a pas reçu de photons (cette partie du faisceau a été arrêtée).
Une zone grise correspond à une partie du faisceau qui a été partiellement atténuée.
Pour augmenter le contraste ; on peut injecter des produits de contraste qui en se fixant dans les organes faiblement absorbants en augmentent sensiblement l’absorption (l’image de ces organes est donc « blanchie »).
2 - La radioscopie
Le film photographique est remplacé par un récepteur qui permet d’obtenir des images vidéo. En radioscopie, le patient est irradié pendant toute la durée de l’examen.
L’image est observée pendant l’irradiation.
Inconvénient : l’irradiation est plus longue, donc les risques sont plus élevés.
Avantage : on peut suivre la circulation sanguine en injectant un produit de contraste dans le système circulatoire, …
3 - Le scanner
Dans la salle d’examen, on trouve :
la machine qui se compose d’un anneau à l’intérieur duquel se trouve le tube à rayons X et d’une couchette qui pénètre dans le centre de l’anneau,
le pupitre de commande derrière lequel se trouve le personnel médical séparé du reste de la pièce par une vitre plombée.
Son principe consiste à réaliser des images en coupes fines du corps. Au lieu d’être fixe, le tube de rayons X va tourner et grâce à un système informatique puissant, des images sont obtenues. Ensuite, elles sont imprimées sur un film pour être étudiées.
Dans la plupart des cas, un produit de contraste à base d’iode est utilisé pour améliorer leur qualité. Il peut être injecté par voie intraveineuse…
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Evaluations
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