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Laser-Strahlenschutz [Kompatibilitätsmodus]
Laser-Strahlenschutz [Kompatibilitätsmodus]
Laser-Strahlenschutz [Kompatibilitätsmodus]
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<strong>Laser</strong>-<strong>Strahlenschutz</strong><br />
Eigenschaften von <strong>Laser</strong>strahlung<br />
− Spektralbereiche, Typen<br />
− Biologische Wirkung<br />
− Grenzwerte<br />
Klassifizierung von <strong>Laser</strong>n<br />
Schutzeinrichtungen<br />
Optische Methoden in der Messtechnik, Labor WS 2013/14 Folie 1
Begriffsbestimmung<br />
<br />
<br />
<br />
Elektromagnetische Strahlung<br />
Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation<br />
Wellenlängenbereich: 100 nm – 1 mm<br />
Optische Methoden in der Messtechnik, Labor WS 2013/14 Folie 2
<strong>Laser</strong> in der Messtechnik<br />
Gas/Ionenlaser<br />
Festkörperlaser<br />
Halbleiterlaser<br />
+optisch aktive Kristalle<br />
Optische Methoden in der Messtechnik, Labor WS 2013/14 Folie 3
Eigenschaften von<br />
<strong>Laser</strong>strahlung<br />
Schmalbandig (Monochromasie)<br />
Kohärenz<br />
− Feste Phasenbeziehung (räumlich, zeitlich)<br />
− Interferenz<br />
Geringe Divergenz (typ. 10 -3 rad)<br />
Hohe Leistungs-/Energiedichte<br />
− Dauerstrichleistung W–kW; Pulse bis 10 13 W<br />
− Fokussierbar ⇒ 10 11 (10 22 ) W/m 2<br />
Optische Methoden in der Messtechnik, Labor WS 2013/14 Folie 4
Wirkung auf Gewebe<br />
Optische Methoden in der Messtechnik, Labor WS 2013/14 Folie 5
Biologische Wirkung<br />
(thermisch, ∝ Leistung)<br />
Beschleunigung physiologischer Prozesse<br />
Dehydrierung, rev. Gewebeschrumpfung<br />
Irreversible Koagulation<br />
− Explosionsartige Verdampfung von<br />
Gewebswasser<br />
− Zerstörung der Gewebe-/Eiweißstruktur<br />
Thermolyse (Verkohlung)<br />
Verdampfung von Gewebsmaterial<br />
Optische Methoden in der Messtechnik, Labor WS 2013/14 Folie 6
Biologische Wirkung<br />
(thermisch, ∝ Leistung)<br />
>42°C<br />
43-45°C<br />
45-60°C<br />
>60°C<br />
>100°C<br />
100-300°C<br />
300-400°C<br />
Enzyme werden verändert<br />
Hyperthermie, Retraktion, Schrumpfung, evtl. Zelltod<br />
Ödeme mit Membranauflockerung, Aufquellen<br />
Protein-Denaturierung, Koagulation und Nekrose,<br />
Schrumpfung<br />
Kochen des Wassers in den Zellen, Zellsprengung und<br />
Gewebekavitation<br />
Austrocknen, Wasserevaporisation, Karbonisation<br />
Vaporisation der festen Gewebematrix<br />
Optische Methoden in der Messtechnik, Labor WS 2013/14 Folie 7
Biologische Wirkung<br />
(Zeitabhängigkeit)<br />
1mW / 1mm<br />
⇒ 12,7 W/m 2<br />
Folie 8
Strahlungs-Grenzwerte<br />
für die Haut<br />
Nach DIN-EN 60825<br />
1mW / 1mm<br />
⇒ 12,7 W/m 2<br />
Optische Methoden in der Messtechnik, Labor WS 2013/14 Folie 9
<strong>Laser</strong>wirkung am Auge<br />
Meist irreparabler Schaden<br />
Fokussierungswirkung (Faktor 10 5 –10 6 )<br />
Komplexer Aufbau ⇒ andere Schädigungen<br />
1. Iris (Regenbogenhaut)<br />
2. Lederhaut<br />
3. Netzhautgrenze<br />
4. Glaskörper<br />
5. Retina (Netzhaut)<br />
6. Netzhautgrube<br />
7. Sehnerv<br />
8. Linse<br />
9. Hornhaut<br />
10. Vordere Augenkammer<br />
11. Pupille<br />
Optische Methoden in der Messtechnik, Labor WS 2013/14 Folie 10
Biologische Wirkung<br />
(spektrale Abhängigkeit)<br />
UV-C, UV-B<br />
(100 – 315 nm)<br />
UV-A<br />
(315 – 400 nm)<br />
Sichtbar<br />
(400 – 780 nm)<br />
IR-A<br />
(780 – 1400 nm)<br />
IR-B<br />
(1.4 – 3 µm)<br />
IR-C<br />
(3 µm – 1 mm)<br />
Eindringtiefe
Strahlungs-Grenzwerte<br />
für das Auge<br />
<br />
<br />
<br />
Beobachtungsbedingungen:<br />
− Kollimierter <strong>Laser</strong>strahl<br />
(Punktquellen)<br />
− Ausgedehnte Lichtquelle<br />
Punktquellen:<br />
− Bild kleiner 25 µm<br />
Ausgedehnte Quelle:<br />
− Wärmeleitung vernachlässigbar<br />
− Angabe in W/m 2 sr<br />
Optische Methoden in der Messtechnik, Labor WS 2013/14 Folie 12
Strahlungs-Grenzwerte<br />
für das Auge<br />
Nach DIN-EN 60825, Punktquelle<br />
1mW / 1mm<br />
⇒ 12,7 W/m 2<br />
Optische Methoden in der Messtechnik, Labor WS 2013/14 Folie 13
Strahlungs-Grenzwerte<br />
für das Auge<br />
Nach DIN-EN 60825, ausgedehnte Quelle<br />
1mW / 1mm<br />
⇒ 12,7 W/m 2<br />
Optische Methoden in der Messtechnik, Labor WS 2013/14 Folie 14
Augenschäden<br />
<br />
<br />
<br />
Rubinlaser (694nm)<br />
− 20 mJ Pulse<br />
− 20 ns Dauer (1 MW)<br />
− 25 m Entfernung<br />
Sehstärke<br />
− 5% nach Unfall<br />
− 5% nach 3 Jahren<br />
Empfindung:<br />
− Schwarzer Fleck<br />
− Abnehmende Sehschärfe<br />
Optische Methoden in der Messtechnik, Labor WS 2013/14 Folie 15
Technische Regeln für<br />
<strong>Laser</strong>einrichtungen<br />
Strahlungssicherheit (DIN-EN 60825)<br />
− Klassifizierung von <strong>Laser</strong>n<br />
− Grenzwerte (tabellarisch, Rechenbeispiele)<br />
− Sicherheitsausstattung von <strong>Laser</strong>(klassen)<br />
<strong>Laser</strong>bearbeitungsmaschinen (DIN-EN 12626)<br />
<strong>Laser</strong>arbeitsplätze (DIN 5335)<br />
Messung von <strong>Laser</strong>leistung (DIN-EN 61040)<br />
<strong>Laser</strong> und <strong>Laser</strong>anlagen (EN ISO 11145)<br />
Optische Methoden in der Messtechnik, Labor WS 2013/14 Folie 16
Technische Regeln für<br />
<strong>Laser</strong>einrichtungen<br />
Sekundäre Gefährdung (DIN-EN 31553)<br />
Schutz vor elektr. Gefährdungen (IEC 204)<br />
Schutz vor Temperaturen berührbarer<br />
Oberflächen (prEN 563)<br />
Elektrische Sicherheit (DIN VDE 0836)<br />
<strong>Laser</strong>schutzfilter/brillen (EN 207)<br />
<strong>Laser</strong>-Justierbrillen (EN 208)<br />
Optische Methoden in der Messtechnik, Labor WS 2013/14 Folie 17
<strong>Laser</strong>klassifizierung<br />
(ab 2004 verpflichtend)<br />
Optische Methoden in der Messtechnik, Labor WS 2013/14 Folie 18
<strong>Laser</strong>schutzbrillen<br />
<br />
<br />
<br />
Zwei Möglichkeiten<br />
− Absorption (richtungsunabhängig)<br />
− Reflexion (höhere Leistungen, spektrale Anpassung)<br />
Bis 30° Einfallswinkel einzuhalten<br />
Angaben für Schutzbrillen<br />
− Betriebsart (D-Dauerstrich, I-Impuls, RI-Riesenimpuls, MImodengekoppelter<br />
Impulslaser)<br />
− Wellenlänge (in nm)<br />
− Brillentyp (R-Justierbrille, L/L..A-Schutzbrille)<br />
− Schutzstufennummer N=int(-log10(τ(λ))<br />
Optische Methoden in der Messtechnik, Labor WS 2013/14 Folie 19
Schutzeinrichtungen<br />
Im <strong>Laser</strong> integriert<br />
− Schlüsselschalter<br />
− Blenden<br />
Vorgeschriebene Maßnahmen (ab Klasse 3B)<br />
− Strahldämpfungseinrichtungen<br />
− Fernverriegelungen (Not-Aus, Türkontakt)<br />
− Kennzeichnung des <strong>Laser</strong>bereichs<br />
− Warnleuchten, Schutzvorhänge<br />
<strong>Laser</strong>schutzbeauftragte(r), Verantwortliche(r)<br />
Optische Methoden in der Messtechnik, Labor WS 2013/14 Folie 20
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