Recommandations d'exposition du corps humain

En bande millimétrique, l'effet principal de l'absorption est l'échauffement des tissus exposés. Du fait de la faible profondeur de pénétration des champs électromagnétiques à ces fréquences (0.5 mm à 60 GHz), l'absorption est concentrée dans les couches superficielles du corps [14]. Actuellement, des limites d'exposition existent afin d'éviter l'apparition d'effets sanitaires néfastes.

Plusieurs organisations ou groupes de travail ont enquêté sur les effets nocifs pour la santé qui peuvent être induits par une exposition à des rayonnements non-ionisants. C'est par exemple le cas de l'ICNIRP (International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection) qui fournit des recommandations concernant les limites d'exposition jusqu'à 300 GHz [42] et de l'ICES (International Committee on Electromagnetic Safety) qui a rédigé le standard IEEE C95.1 [43]

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qui limite les niveaux d'expositions aux champs électromagnétiques pour les fréquences allant de 3 kHz à 300 GHz.

3.3.1. Expressions des limites d'exposition

Les recommandations ou limites d'exposition définies par l'ICNIRP ou bien qui se trouvent dans le standard IEEE C95.1 sont établies à partir de données scientifiques qui relèvent les effets sanitaires observés sur des tissus biologiques exposés à des champs électromagnétiques. Ces recommandations sont exprimées en termes de restrictions de base ou bien de niveaux de

référence, qui sont spécifiques à une bande de fréquence donnée. De plus, les limites d'exposition

pour le grand public sont différentes de celles concernant les milieux professionnels contrôlés, où les personnes susceptibles d'être exposées à un rayonnement électromagnétique sont supposées conscientes des risques et aptes à prendre les précautions adéquates.

§ Les restrictions de base (Basic Restrictions, BR)

Les BR s'expriment différemment en fonction de la fréquence d'exposition (Figure I.17). Elles ont pour objectifs d'éviter l'électrostimulation de certains tissus lors d'exposition à des fréquences inférieures à 5 MHz, et/ou l'échauffement excessif des tissus, qui est l'effet majeur de l'absorption de l'énergie électromagnétique au delà de 10 MHz. Dans les recommandations émises par l'ICNIRP, les BR sont exprimées soit en termes de densité de courant (J) de 1 Hz jusqu'à 10 MHz, soit en termes de DAS de 100 kHz à 10 GHz, ou encore en termes de densité de puissance incidente (P0) entre 10 GHz et 300 GHz. Dans le standard IEEE C95.1, l'expression ainsi que les

bandes de fréquence sur lesquelles les BR opèrent sont différentes. De 3 kHz à 5 MHz les BR s'expriment en termes de champ électrique in-situ (E) c'est-à-dire dans les tissus biologiques, entre 100 kHz et 3 GHz les BR sont données en termes de DAS, et de 3 GHz à 300 GHz en termes de

P0.

Figure I.17 - Répartition sur le spectre des fréquences des différentes quantités utilisées pour exprimer les BR par l'ICNIRP et le standard IEEE C95.1.

§ Les niveaux de référence (Reference level, RL)

Les niveaux de références (RL) [42] (ou les valeurs limites d'exposition maximales admissibles

(MPE) [43]) sont obtenus à partir des BR ; ils définissent les limites maximales des champs à ne

pas dépasser en dehors du corps. Ils sont exprimés en termes de champ électrique (E), de champ magnétique (H), de densité de flux magnétique (B) et densité de puissance incidente (P0). Dans les

recommandations de l'ICNIRP, c'est l'amplitude crête des champs qui est considérée alors que dans le standard IEEE Std. C95.1 ce sont les valeurs efficaces.

Le non dépassement des RL permet de garantir que les BR sont en dessous des valeurs limites. En revanche dans le cas du dépassement des RL, les BR n'excèdent pas forcément les limites fixées.

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3.3.2. Limites d'exposition en bande millimétrique

En bande millimétrique, les recommandations ou limites d'exposition sont exprimées en termes de densité de puissance incidente P0. Cependant, il est important de souligner que les

recommandations actuelles ne fournissent pas de limite d'exposition pour les expositions en champ proche. Elles sont applicables uniquement dans le cas de configuration en champ lointain. En champ lointain, la distribution de champ à un caractère d'onde plane avec des composantes de champ (E et H) et une direction de propagation mutuellement perpendiculaires. De plus dans cette région la distribution de champ est indépendante de la distance de la source de rayonnement.

Les BR recommandées par l'ICNIRP et le standard IEEE C95.1 sont résumées dans le Tableau I.3. Elles montrent que les limites pour le grand public sont réduites soit par un facteur 5 [42], soit par un facteur 10 [43] (lorsque P0 moyenné sur 100 cm²) par rapport à celles établies pour les

milieux professionnels. Ces valeurs sont des valeurs moyennes établies pour des surfaces et des durées d'exposition spécifiques qui dépendent de la fréquence d'exposition en GHz. Les densités de puissance limites de base fournies par l'ICNIRP sont moyennées sur une surface du corps limité à 20 cm², alors que celle du standard IEEE C95.1 le sont sur 100 cm². Pour une surface exposée de 1 cm², la densité de puissance ne doit pas dépasser 20 fois celle moyennée sur 20 cm² pour l'ICNIRP, et pour le standard IEEE, elle ne doit pas dépasser 1000 W/m². Les recommandations fournies par le standard IEEE sont donc moins restrictives que celles définies par l'ICNIRP.

Les RL à ne pas dépasser sont résumées dans le Tableau I.4. Les BR et RL en bande millimétrique. Elles sont établies à partir des travaux traitant de l'élévation de température et de ses effets néfastes sur la santé, basés plus particulièrement sur les yeux [57][17].

Tableau I.3 - BR émises par l'ICNIRP ou le standard IEEE C95.1 pour les expositions locales en bande millimétriques.

Organisation Environnement Fréquence

(GHz) P0 (W/m²) Moyenne Surface (cm²) Temps (min) ICNIRP Professionnel contrôlé 10-300 1000 1 68/f1.05 50 20 Grand public 200 1 10 20 IEEE Professionnel contrôlé 30-300 1000 1 2,524/f0.476 100 100 Grand public 30-100 1000 1 25,24/f0.476 10 100

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Tableau I.4 - RL (ou MPE) relatives aux expositions localisées en bande millimétrique définies par l'ICNIRP et le standard IEEE C95.1.

Organisation Environnement Fréquence

(GHz) E (V/m) H (A/m) B (µT) P0 (W/m²) Surface exposée (cm²) ICNIRP Professionnel contrôlé 2-300 137 0,36 0,45 50 20 Grand public 61 0,16 0,20 10 IEEE Professionnel contrôlé 3-300 - - - 100 100 Grand public 30-100 - - - 10

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4. Problématique et contributions des travaux de