Qu’est-ce qu’une feuille de blindage ?
Une feuille de blindage est une feuille faite d’un matériau spécial qui peut protéger les organismes vivants et les appareils électroniques contre les effets néfastes de la chaleur, des rayonnements électromagnétiques et des radiations.
L’augmentation de l’épaisseur de la feuille de protection accroît le degré de protection contre ces effets. Les caractéristiques de la feuille, telles que la maniabilité, varient en fonction du matériau utilisé, de sorte qu’un effet élevé peut être obtenu en utilisant une feuille de protection adaptée à l’application.
De plus, des films et des produits scellés sont également produits pour s’adapter à la forme de l’objet à protéger.
Utilisations des feuilles de blindage
Les feuilles de blindage sont utilisées pour bloquer les rayonnements provenant de l’extérieur. Elles sont principalement utilisées dans les deux situations suivantes.
1. Feuilles de protection contre les rayonnements (radiations)
Les feuilles de protection contre les rayonnements peuvent être utilisées pour protéger des radiations externes. Elles sont utilisées sur des vêtements et des équipements de protection destinés à protéger les travailleurs contre l’exposition aux radiations,comme c’est le cas dans l’élimination des déchets radioactifs dans les installations nucléaires et les travaux de reconstruction dans les zones touchées par des accidents nucléaires.
Les installations médicales de radiothérapie irradient parfois les sites tumoraux affectés avec des faisceaux d’électrons, de neutrons et de protons. Ces feuilles sont donc utilisées pour le blindage contre les rayons X et les rayons gamma générés par ces faisceaux de particules.
2. Feuilles de blindage électromagnétique
On sait que les ondes électromagnétiques émises par les stations de radiodiffusion et les antennes relais des smartphones, ainsi que celles générées par les smartphones, les tablettes et d’autres appareils, peuvent avoir des effets néfastes sur le corps humain et entraîner des dysfonctionnements des équipements électroniques. Les feuilles de blindage électromagnétique sont utilisées pour atténuer une partie des effets de ces ondes électromagnétiques.
Principe des feuilles de blindage
Comme les feuilles de blindage utilisent les propriétés de matériaux spéciaux capables de protéger des rayonnements, les caractéristiques de la feuille de blindage varient fortement en fonction du matériau utilisé.
1. Tôles de protection contre les rayonnements (radiations)
Les tôles de protection contre les rayonnements utilisent les propriétés de matériaux spéciaux capables de protéger contre les rayonnements et présentent donc des caractéristiques très différentes selon le matériau utilisé.
Les feuilles de protection contre les rayonnements fabriquées à partir de matériaux tels que le plomb et le tungstène ont un effet de protection élevé, mais elles sont lourdes et ne peuvent pas être manipulées facilement. Il est nécessaire de tenir compte de l’aspect extérieur lorsqu’on les plie ou les jointoie pour les adapter à l’utilisation prévue.
Les feuilles de protection contre les rayonnements en caoutchouc ou en résine sont conçues pour augmenter l’effet de protection en dispersant à l’intérieur de la feuille des matériaux qui sont efficaces pour protéger ou absorber les rayonnements.
2. Feuilles de protection contre les rayonnements électromagnétiques
Le blindage contre les rayonnements entoure la zone de matériaux conducteurs tels que le cuivre, qui réfléchissent et diffusent les ondes radio à leur surface, les empêchant ainsi de pénétrer ou de fuir. Le blindage magnétique entoure l’espace à protéger avec des matériaux à base de fer qui sont facilement magnétisés, contournant le magnétisme et l’empêchant de pénétrer. Ce type de blindage est de plus en plus nécessaire pour les équipements électroniques tels que les IRM, qui sont sensibles aux effets du magnétisme.
Autres informations sur les feuilles de blindage
1. Feuilles de protection contre les rayonnements
Les tôles de protection contre les rayonnements doivent être utilisées en fonction du type et de l’énergie du rayonnement.
Rayons alpha (α)
Les rayons alpha sont des ions d’hélium composés de deux protons et de deux neutrons. Ils sont généralement émis par le noyau d’un isotope radioactif par le phénomène physique de la désintégration alpha. En raison de leur faible énergie (inférieure à 10 MeV), ils ont un faible pouvoir de pénétration et peuvent être presque entièrement protégés par une feuille de papier, de sorte qu’une feuille de protection n’est pas considérée comme nécessaire.
Rayons bêta (β)
Les rayons bêta sont émis par le phénomène physique de la désintégration bêta des électrons des noyaux des isotopes radioactifs. Ils ont une faible énergie (<2 MeV) et peuvent être presque entièrement protégés par une feuille d’aluminium de quelques mm d’épaisseur. Les feuilles de blindage ne sont pas nécessaires car elles ne présentent aucun risque pour la santé et n’entraînent pas de dysfonctionnement des équipements électroniques.
Rayons gamma (γ)
Les rayons gamma sont émis par les photons des noyaux des isotopes radioactifs. Ils ont un pouvoir de pénétration élevé et ne sont pas directement responsables des défaillances électriques des équipements électroniques, mais ils peuvent entraîner une dégradation des matériaux constitutifs et présenter un risque important pour la santé ; il convient donc de les protéger avec du plomb ou du tungstène d’une épaisseur adaptée à leur énergie.
Pour les rayons gamma de faible énergie, les alliages de tungstène, dont le tungstène est l’ingrédient principal, sont généralement utilisés comme feuilles de blindage, qui ont un faible impact sur l’environnement, mais leur utilisation a été limitée en raison des problèmes de flexibilité et de maniabilité dus au frittage à des températures élevées et à des prix élevés.
Une nouvelle feuille de tungstène composée de tungstène et de résine a été mise au point comme matériau de blindage pour résoudre ces problèmes. La feuille de tungstène est fabriquée en chauffant et en malaxant de la poudre de tungstène et une résine élastomère qui peut être recyclée. Ce processus produit un matériau composite de tungstène et de résine, qui est ensuite moulé pour produire une feuille de tungstène d’une densité et d’une flexibilité élevées.
Rayons X
Les rayons X sont les mêmes photons que les rayons gamma, mais ils sont produits artificiellement par un appareil appelé tube radiogène. Ils sont principalement utilisés pour les examens radiologiques, mais ont généralement une énergie beaucoup plus faible (quelques keV) que les rayons gamma et ne présentent aucun risque pour la santé. Ils ne provoquent pas de dysfonctionnement des appareils électroniques et ne nécessitent pas de feuilles de protection. Le sulfate de baryum blanc, qui est prélevé lors des radiographies du tractus gastro-intestinal supérieur lors des examens physiques, a un effet d’atténuation des rayons X et est utilisé pour augmenter la résolution des radiographies.
Rayon neutronique
Bien que le débit de dose soit très faible (environ 12 neutrons par centimètre carré et par heure), des faisceaux de neutrons à haute énergie (>1 MeV) existent également dans la nature. Ils ne sont pas nocifs pour le corps humain, mais peuvent provoquer des dysfonctionnements dans les équipements électroniques.
En général, des blocs de plomb et des murs de béton de plusieurs mètres d’épaisseur sont utilisés pour protéger les rayons gamma et neutroniques de haute énergie, tandis que des blocs riches en hydrogène tels que la paraffine, le polyéthylène et l’eau sont utilisés pour protéger les neutrons de faible énergie. Lorsque des feuilles de blindage sont utilisées, elles contiennent environ 20 % de B-10 (comme l’acide borique par exemple), bien que le bore dans la nature soit presque exclusivement du B-11. Le gadolinium et le cadmium étant des substances toxiques, il est nécessaire de tenir compte de l’environnement.
Dans le traitement des tumeurs, des faisceaux de neutrons et des faisceaux d’électrons et de protons à haute énergie sont utilisés pour irradier les zones touchées, ce qui génère également des rayons gamma et neutroniques, de sorte qu’il est nécessaire d’envisager l’utilisation d’un blindage autour de l’équipement d’irradiation.
2. Feuilles de blindage contre les ondes électromagnétiques
Les feuilles de blindage contre les ondes électromagnétiques connues sont de minces films de PET (polyéthylène téréphtalate) dont la surface est recouverte de couches de protection conductrices, comme le cuivre, formées par évaporation sous vide. Outre leurs excellentes propriétés de blindage électromagnétique, ces feuilles sont souples, légères et respirantes, et leur structure poreuse leur confère un effet d’ancrage.
Grâce à leurs performances élevées en matière de blindage et à leurs caractéristiques de film mince, elles sont utilisées pour le blindage électromagnétique de divers équipements électroniques, tels que les appareils mobiles nécessitant un faible encombrement et les matériaux de gainage de câbles qui doivent être traités sur des surfaces incurvées.
Des produits fabriqués à partir d’acier inoxydable et de cuivre comme feuilles de protection contre les ondes électromagnétiques sont également en cours de développement en utilisant la technologie de fabrication du papier pour produire du papier et des films flexibles. Les feuilles peuvent être facilement découpées dans les formes souhaitées à l’aide de ciseaux ou de cutters. Pendant le traitement, les fibres métalliques frittées empêchent les fibres de tomber après le traitement, ce qui a également un impact sur l’environnement de travail.
Les feuilles de blindage électromagnétique qui utilise la conductivité élevée du métal, peuvent avoir les caractéristiques d’amortissement et de flexibilité du papier, ainsi qu’une structure poreuse qui permet d’obtenir une protection contre les rayonnements électromagnétiques.