Examen du facteur de protection contre les UV des lunettes de soleil et des lentilles de contact par spectroscopie UV/Vis

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1 Examen du facteur de protection contre les UV des lunettes de soleil et des lentilles de contact par spectroscopie UV/Vis Alexandra Kästner, Spécialiste produit en Spectroscopie moléculaire, Analytik Jena AG, Analytical Instrumentation, Konrad-Zuse-Str. 1, Jena Introduction Colorées en marron ou en bleu, sportives ou élégantes, les lunettes de soleil sont un accessoire de mode populaire. Mais leur première raison d'être est de protéger les yeux contre la lumière du soleil quand celle-ci est trop forte, ou plus exactement contre une partie de la lumière du soleil, les rayons ultraviolets. Ces rayons riches en énergie ainsi qu'une partie du spectre visible (la «lumière bleue»), sont très dangereux pour l'œil humain. Les lunettes de soleil homologuées selon la norme européenne avec une protection UV de 100% n'offrent cependant, en général, qu'une protection allant jusqu'à 380nm (avec au maximum 5% de transmission). En outre, elles ne filtrent pas le «spectre bleu» au-delà de 400 nm. C'est pourquoi les lunettes de soleil possédant une protection UV suffisante comportent une étiquette «UV 400». Ce filtre à UV est également recommandé pour les lunettes de vue incolores et les lentilles de contact. Mais ni le matériau, ni la teinte, ni le prix ne constituent des critères suffisants en termes de protection. La qualité d'un filtre de protection contre la lumière du soleil ne se détermine pas à l'œil nu, mais seulement au moyen de ses courbes de transmission. Théorie Le rayonnement optique se divise en trois plages : le rayonnement ultraviolet (UV), la lumière visible à l'œil nu (Vis) et le rayonnement infrarouge (IR). Le rayonnement UV est le plus riche en énergie et se divise lui-même en quatre plages de longueur d'onde : UV-A (315nm 400nm), UV-B (280nm 315nm), UV-C (200nm 280nm) et vide-uv (100nm 200nm). L'atmosphère terrestre et, plus particulièrement la couche d'ozone, filtre les ondes courtes, caractérisées par des plages inférieures à 290 nm, du spectre du rayonnement solaire. Le rayonnement UV est invisible à l'œil nu. Il pénètre plus ou moins profondément dans l'œil selon sa longueur d'onde et provoque ainsi des dommages de différentes natures et aux conséquences différentes. Plus ces ondes sont courtes, plus elles sont nocives pour l'être humain. 2/ 7

2 Jusqu'à 66% des UV-A et environ 55% des UV-B traversent la cornée et pénètrent dans l'œil. Ils sont en grande partie absorbés par la lentille. En tout, la lentille absorbe dans la plage nm encore environ 70% de l'énergie lumineuse. Environ 1 à 2% des rayons UV-A- et UV-B atteignent la rétine. La lentille et la cornée sont surtout endommagés par les rondes courtes UV-B. En outre, les rayons UV peuvent affaiblir la vue et les dommages infligés par la lumière du soleil sur la rétine s'accumulent au long de la vie. [1]. C'est pourquoi des lunettes de soleil doivent avoir une protection contre les UV de 400, c'est à dire filtrer presque totalement le rayonnement jusqu'à une longueur d'onde de 400nm. La lumière visible dans la plage de longueur d'onde nm, la «lumière bleue», arrive également jusqu'à 90% à la cornée et est, avec le rayonnement UV riche en énergie, un facteur important de pathologies de la lentille et de la cornée comme la cataracte ou la dégénérescence maculaire. [2] C'est pourquoi une protection optimisée contre la lumière et le soleil doit être le moins transparente possible, notamment pour le spectre violet et bleu. Selon le lieu d'utilisation et les propriétés optiques comme l'augmentation du contraste, la transmission des lunettes de soleil doit être idéalement inférieure à 0,5% dans la plage UV (>400nm), de 2 à 8% dans la plage bleue ( nm) de 10 à 40% dans la plage verte/rouge ( nm) et inférieure à 50% dans les infrarouges (>700nm). La forme et la taille de la monture jouent un rôle aussi important que les propriétés des verres, car les rayons lumineux arrivent aussi dans l'œil latéralement. [3] Pour les lentilles de contact, à côté des caractéristiques de qualité comme la perméabilité à l'oxygène, la mouillabilité et la rigidité, et enfin la tolérance, la protection contre les ultraviolets joue un rôle important. Analyse Dans l'exemple suivant, on a testé la transmittance dans le spectre UV et dans le spectre visible de 5 modèles de lunettes de soleil de différentes marques et prix (cher, prix moyen, bon marché) ainsi que 3 lentilles de contact de différents fabricants et de différents diamètres (14 mm et 12 mm). Les tests sont effectués sur le SPECORD 250 PLUS (figure 1) avec le support pour échantillons solides (figure 2). Le SPECORD 250 PLUS est un photomètre double faisceaux, caractérisé par une réduction du taux de lumière parasite grâce à un double monochromateur, une résolution spectrale variable et un détecteur CDD (Cooled Double Detection). 3/ 7

3 Fig. 1 SPECORD 250 PLUS Fig. 2 Support pour échantillons solides La décomposition préalable de la lumière diminue notablement la lumière diffuse, ce qui élargit la plage d'absorption à ±4. Ainsi, il est possible d'effectuer la mesure de transmission et de réflexion avec une sensibilité augmentée. [4] Le support pour échantillons solides permet la mesure de l'absorption et de la transmission d'échantillons solides transparents comme le verre, le plastique ou les films de plus de 20 mm de diamètre et jusqu'à 25 mm d'épaisseur et placé sur la face avant du support, lui-même positionné immédiatement devant le détecteur dans le compartiment d'échantillon du SPECORD. [5] Des inserts spéciaux pour la mesure des lentilles de contact permettent de positionner des lentilles de différents diamètres de manière reproductible dans le support d'échantillons (figure 3). Figure 3 : support pour échantillons solides avec deux inserts spéciaux pour lentilles de contact. 4/ 7

4 Les spectres de transition ont été enregistrés dans la plage nm à une vitesse de scan de 10nm/seconde et avec un pas de mesure de 1 nm, pour une fente de sortie de 4 nm. Les lunettes de soleil ont été placées dans le support de solides avec les ressorts de pression de telle sorte que le côté convexe de chaque verre soit tourné vers le détecteur. La mesure de référence a été faite avec de l'air. Les lentilles de contact ont été conservées à l'abri de la lumière dans un récipient d'eau salée jusqu'à la mesure. Pour la mesure, elles ont été retirées du récipient avec une pincette, posées sur le bord sur la surface correspondant à leur diamètre et insérées dans l'adaptateur. Ce dernier a ensuite été placé avec la lentille dans le support d'échantillons liquides avec le côté concave en direction de la source lumineuse. Pour tester la reproductibilité des mesures et augmenter leur fiabilité, chaque lentille a été mesurée plusieurs fois et pour cela, retirée et remise à chaque fois dans l'insert. En outre, l opération a été effectuée rapidement afin de réduire autant que possible les inexactitudes de mesure dues à l'assèchement des lentilles. Résultat/évaluation Mesure de lunettes de soleil La figure 4 représente les spectres de transmission des deux paires de lunettes de soleil chères, la figure 5 celui des lunettes de prix moyen et bon marché. Toutes les lunettes de soleil mesurées absorbent la lumière dans une plage UV de 190 à 400 nm de manière complète et offrent ainsi une excellente protection contre les UV. Les modèles 4 et 5 des catégories de prix moyenne et inférieure (courbes bleue et rouge à la figure 5) offrent en outre aussi dans la plage de «lumière bleue» de 400 à 470nm une protection optimale, car ils transmettent dans cette plage moins de 10% de la lumière. Cependant, aucune des lunettes de soleil testées n'a atteint les perméabilités optimales décrites plus haut pour les différentes plages de longueur d'onde. 5/ 7

5 Fig. 4 Spectres de transmission des lunettes de soleil chères Fig. 5 Spectres de transmission des lunettes de soleil de classe de prix moyenne et faible 6/ 7

6 Mesure des lentilles de contact La figure 6 représente les spectres de transmission des lentilles de contact mesurées. Les trois lentilles ont absorbé à 100% le rayonnement UV en-dessous de 360nm. La lentille 1 (courbe rouge à la figure 6) a retenu l'attention car elle indique une forte augmentation de la transmission dès 360nm. Avec les autres lentilles, cela n'a été visible qu'à partir de 400nm. La transmission de max. 5% à 400nm exigée par la norme européenne n'a été atteinte par aucune des trois lentilles. On n'a mis en évidence une protection suffisante dans la «plage bleue» ( nm) avec des valeurs de transmission de 80 90% pour l'échantillon 1, de 8 85% pour l'échantillon 2 et de 25 85% pour l'échantillon 3 pour aucune lentille. Le contrôle de la reproductibilité par repositionnement des lentilles a donné un écart maximal de 0,5% de la transmission. Fig. 6 Spectres de transmission des lentilles de contact 7/ 7

7 Récapitulatif Il devrait être aussi naturel de protéger ses yeux de manière adéquate que de protéger sa peau avec de la crème solaire contre le rayonnement UV. Les lunettes de soleil indiquant une protection contre les UV de 400nm constituent une bonne alternative pour cela, qui ne coûte pas nécessairement cher. Les lentilles de contact correctrices sont disponibles avec cette protection contre les UV. Cependant, les valeurs de transmission optimisées pour toute la plage de spectre recommandée pour la protection des yeux ne peuvent être déterminées que par la mesure de la transmission de chaque produit. Le SPECORD 250 PLUS avec le support pour échantillons liquides vous offre un système approprié pour déterminer la protection contre les UV ou la perméabilité totale des lunettes de soleil. Des inserts spécialement adaptés aux lentilles de contact garantissent en outre un positionnement exact et identique dans le support d'échantillons, indépendamment de leur taille et de leur courbure de surface. Bibliographie [1] [2] via medici/ophtalmologie [3] www-organik.chemie.uniwuerzburg.de/ [4] Manuel SPECORD PLUS, Analytik Jena [5] Manuel des accessoires SPECORD PLUS, Analytik Jena Impression et réutilisation autorisées avec mention de la source Analytik Jena AG Éditeur : Analytik Jena AG Konrad-Zuse-Strasse Jena Téléphone Télécopie info@analytik-jena.com 8/ 7