Champs magnétiques

Les aimants générant des champs magnétiques intenses sont de plus en plus courant en recherche. Ils permettent de repousser toujours plus loin les limites des mesures des matériaux, d’affiner la résolution des IRM et d’augmenter considérablement les fréquences de mesures des spectromètres RMN.

Si une certaine partie du parc des aimants reste traditionnel (cuivre et refroidissement à eau) avec des champs modérés allant de 0.1 T à 2 T (Tesla, 1 T = 10k Gauss), les nouvelles techniques (supraconducteurs) permettent aujourd’hui d’atteinte des champs magnétiques statiques dépassant les 20 T. De grands écarts existent aussi dans le blindage magnétique de ces équipements, les champs résiduels peuvent alors représenter un risque pour les utilisateurs et l’équipement avoisinant.

Travailler avec des champs magnétiques

Les valeurs limites d’exposition professionnelle pour les champs magnétiques statiques en Suisse sont données par les directives de la SUVA «Valeurs limites d’exposition aux postes de travail», 1903.f. Ces valeurs limites sont de 0.2 T pour l’exposition continue (8 heures de travail par jour), 2 T pour le corps entier à court terme et 5 T pour l’exposition aux bras et aux jambes. Ces niveaux de champ sont élevés et indiquent l’insuffisance de preuves pour les effets biologiques (en particulier accumulés) des champs statiques.

Femme enceinte

La valeur limite d’exposition (42 heures hebdomadaires, à raison de 8 heures par jour, pendant de longues périodes) est de 40 mT pour la femme enceinte.

Zones de restriction

Un panneau d’avertissement doit être affiché à l’entrée des laboratoires ou des espaces où les champs magnétiques dépassent l’une des limites énumérées ci-dessus.

Tous les espaces publics sont limités à moins de 0.5 mT (5 G) pour les champs statiques.

Un marquage au sol est de plus nécessaire pour définir les zones de densité de flux magnétique limites pour la protection des personnes et équipements.
Trois zones sont définies d’après une cartographie de densité de flux magnétique. Elles sont représentées par des bandes de marquage de différentes couleurs au sol, qui représentent les limites d’accès pour le public et pour les personnes professionnellement exposées.

Densité de flux magnétique Description de limite/ restriction Interdiction de pénétrer à
0.5 mT (5 G) Valeur maximale autorisée pour le public, les porteurs de prothèse/stimulateur cardiaque. – Public
– Porteurs de prothèse/stimulateur cardiaque
– Personnes non-autorisées
3 mT (30 G) Valeur à partir duquel les objets ferromagnétiques peuvent être entraînés par le champ. Tout objet ferromagnétique
0.2 T (2 kG) Valeur limite d’exposition professionnelle en raison de 8 heures par jour/5 jours par semaine.
Valeur à partir duquel la zone est interdite sans avis médical.
Tous, sauf personne autorisée par un avis médical (médecin du travail)

Règles

  • Les outils doivent être adaptés pour travailler dans des champs magnétiques car les forces sont suffisamment fortes pour provoquer la libération de l’outil, l’accélération et donc des blessures dangereuses. L’acier asthénique (non magnétique), l’aluminium etc. sont recommandés.

A 3 mT (30 G),  les objets ferromagnétiques peuvent être entraînés par le champ magnétique.

  • Garder en lieu sûr l’équipement sensible aux champ magnétiques tel que les cartes magnétiques, les montres mécaniques ainsi que l’équipement sensible aux champs.

Les cartes magnétiques sont endommagées à environ 100 mT, il est recommandé de ne pas les exposer à plus de 10 mT.

  • Les personnes ayant des implants passifs (prothétique) et actifs (cardiaques, pompes à insuline, etc.) ne doivent pas être exposé à des champs excédent 0.5 mT (5 G).

Achat de matériel générant un champ magnétique

Afin de limiter la zone de danger, le SCC effectue une cartographie et un marquage du matériel générant un champ magnétique dépassant la limites des 0.5 mT (5 G). Ces zones sont marquées par des bandes de différentes couleurs qui représentent les limites d’accès pour le personnel public et professionnellement exposé. Veuillez prendre contact avec le SCC avant tout achat de matériel générant de tels champs.

Dangers des champs statiques

Les dangers les plus importants au corps humain sont :

  • Effets sensoriels: A partir de 2T, des effets tels que nausées, vertiges et goût métallique dans la bouche peuvent apparaître.
  • Électrocardiogramme: Au dessus de 8T, une modification de réversible de l’électrocardiogramme est possible.
  • Implants : Les implants passifs (visses, broches, etc.) et les corps étrangers ferromagnétiques (éclat de d’obus, etc.) peuvent être déplacés dans le corps.
    Les implants actifs tels que les stimulateurs cardiaques, défibrillateurs et autres stimulateurs neurologiques peuvent subir des dysfonctionnements électriques et/ou électroniques. Les pompes à insuline peuvent aussi être le siège de dysfonctionnements.

Les dangers physiques sont d’ordre :

  • Cinétique: A partir de 3 mT, l’attraction et la projection d’objets métalliques mobiles peut représenter un danger.

Dangers des champs magnétiques variables

Les effets des champs variables dans le temps sont similaires à ceux des champs statiques avec quelques différences majeures :

  • Troubles visuels: Au-dessus de 2-3 mT et 20 Hz, certaines personnes peuvent ressentir des troubles visuels, caractérisés par la perception de taches lumineuses appelées magnétophosphène.
  • Hyperthermie: Lors de l’exposition à des champs hautes fréquences (supérieur à 100 kHz), l’énergie absorbée par les tissus biologiques peut entraîner une hyperthermie caractérisée par une augmentation de la température du corps. De fortes puissances peuvent entraîner des brûlures superficielles ou profondes. De plus, certains implants passifs métalliques pourraient être chauffé par effet inductif ce qui aurait pour conséquence un échauffement des tissus en contact.
  • Hypersensibilité: Certaines personnes hypersensibles peuvent avoir une asthénie physique ou musculaire voire des douleurs musculaires, de la fatigue, pertes de mémoire ou une irritabilité anormale, troubles du sommeil, maux de tête…
  • Défaillance électronique : Les composants électronique (chip, disque dur, cartes magnétiques, etc.) peuvent être endommagés. Certains instruments sensibles peuvent être magnétisés et perdre leurs caractéristiques fondamentales.

Dangers associés

  • Cryogéniques : L’auto perturbation générée par un objet ferromagnétique peut jusqu’à générer un « quench » des aimants supraconducteurs qui aurait pour conséquence l’évaporation rapide du liquide cryogénique de refroidissement. Si le système est mal conçu, une projection de gaz/liquides extrêmement froide peut atteindre les utilisateurs.
  • Explosion : Dans les zones à risque d’explosion l’échauffement des composants ou des étincelles peuvent à leur tour présenter un risque d’ignition.