Abschnitt 4.2 - 4.2 Gefährdungsbeurteilung
Nach OStrV und TROS Laserstrahlung muss eine Gefährdungsbeurteilung für den Betrieb der Lasereinrichtung vorliegen. Es wird davon ausgegangen, dass die Gefährdungsbeurteilung ergeben hat, dass das Tragen einer Laser-Schutzbrille oder -Justierbrille notwendig ist. Im folgenden Abschnitt wird sich auf die Gefahrenquellen beschränkt, welche als mögliche Maßnahme das Tragen einer Laser-Schutzbrille nach sich ziehen.
4.2.1
Gefahrenquellen
Die Gefährdung durch eine Laser-Einrichtung hängt von der Strahlungsquelle, dem Strahlführungssystem und den Gegebenheiten am Wirkungsort der Laserstrahlung ab.
Zuerst muss die Frage geklärt werden, von welchen Stellen der Laser-Einrichtung eine Gefährdung der Augen oder anderer Körperteile ausgehen kann und in welcher Form.
Bei der Gefährdungsanalyse sind unter anderem folgenden Punkte zu beachten:
Strahlungsquelle:
Die Laserstrahlungsquelle ist meist eine gekapselte Einheit mit der Strahlaustrittsöffnung als erste Stelle, an der die Strahlung zugänglich sein kann.
Bei einigen Lasern wird Laserstrahlung mit mehreren Wellenlängen abgestrahlt.
Bei frequenzvervielfachten oder bei diodengepumpten Laserstrahlungsquellen muss zusätzlich überprüft werden, ob auch weitere Wellenlängen zugänglich sind.
In seltenen Fällen kann auch Strahlung in der Umgebung des Laserresonators zugänglich sein (z. B. inkohärente Strahlung, Pumpstrahlung).
Strahlführungssystem:
Das Strahlführungssystem besteht meist aus optischen Bauelementen, zwischen denen der Laserstrahl frei geführt wird, oder aus einer optischen Faser, in die der Laserstrahl eingekoppelt wird. Es muss überprüft werden, ob entlang dieses Weges eine Freisetzung von Strahlung möglich ist.
Bei fasergeführten Systemen muss unter Umständen mit einem Faserbruch gerechnet werden. Dann tritt die Strahlung etwa mit der gleichen Charakteristik aus, mit der sie aus dem intakten Faserende austritt. Die Strahldivergenz wird dabei von der numerischen Apertur der Faser bestimmt.
Am Ende des Strahlführungssystems befindet sich meist eine Optik, durch die der Laserstrahl auf den Wirkungsort gerichtet wird. In diesem Bereich ist eine unkontrollierte Freisetzung von Strahlung möglich.
Wirkungsort :
Die Strahlung kann fokussiert oder kollimiert auf den Wirkungsort treffen. Viele Werkstoffe reflektieren stark. Hierdurch kann der Gefahrenbereich (Expositionsbereich) erheblich größer sein.
In der ersten Anlaufphase typischer Materialbearbeitung kann die Strahlung nahezu vollständig reflektiert werden.
Bei der Wechselwirkung von Laserstrahlung mit dem Werkstück kommt es häufig zu inkohärenter Sekundärstrahlung (z. B. Plasmaemission). Diese wird im Allgemeinen nicht von der Laser-Schutzbrille abgeschirmt.
Anmerkungen:
Im Service und bei der Wartung treten in der Regel höhere Gefährdungen auf.
Im Servicefall und Normalbetrieb einschließlich Wartung muss meist mit unterschiedlichen Gefährdungen gerechnet werden. Im Servicefall ist häufig eine Verringerung der Gefahr möglich, indem die Laseranlage nicht mit voller Leistung betrieben wird.
4.2.2
Kenngrößen zur Ermittlung der Gefährdung durch Laserstrahlung
Zur Ermittlung der Gefährdung sind folgende Parameter am Ort der Exposition zu erfassen. Die jeweiligen Größen finden sich auch auf dem Typenschild oder in der Betriebsanleitung der Laser-Einrichtung:
Laserwellenlängen:
Die Laserstrahlung von konventionellen Lasern zeichnet sich durch sehr enge Wellenlängenbereiche aus.
Einige Lasertypen können mit unterschiedlichen Wellenlängen und Wellenlängenbereichen betrieben werden. Bei Ultrakurzpulslasern siehe auch Anhang 9.
Zeitverhalten der Laseremission:
D Dauerstrichbetrieb: Um einen Dauerstrichbetrieb handelt es sich, wenn Laserstrahlung über mehr als 0,25 s dauerhaft emittiert wird.
Anmerkung:
Es muss beachtet werden, dass die von vielen Herstellern angegebene mittlere Leistung darauf hindeutet, dass es sich nicht um einen Dauerstrichbetrieb handelt, sondern um einen Impulsbetrieb.
Für die quantitative Ermittlung der Gefährdung muss die höchste Leistung verwendet werden, die am Ort der Exposition vorliegen kann.
I, R, M (Impuls-, Riesenimpuls-, Modengekoppelter Betrieb): Diese Betriebsarten sind für gepulst arbeitende Laser anzuwenden, wobei sich die Bezeichnung an der Impulsdauer orientiert (siehe auch Tabelle 2).
Mittlere Leistung, Impulsenergie und Impulsfrequenz bei Impulsbetrieb:
Gepulste Strahlung ist Strahlung, die in Form eines Einzelimpulses oder einer Impulsfolge vorliegt. Hierbei ist die Zeitdauer des einzelnen Impulses kleiner als 0,25 s.
Lasersysteme, die gepulst betrieben werden können, sind häufig hinsichtlich der Einstellung der Energie eines Einzelimpulses, der Impulsdauer und der Impulswiederholrate einstellbar. Diese Parameter hängen voneinander ab.
Für die Gefährdungsermittlung müssen daher verschiedene Betriebszustände, mindestens aber die Zustände bei größter Impulsenergie und höchster Impulswiederholfrequenz betrachtet werden.
Anmerkung:
Die mittlere Leistung eines Impulslasers lässt sich aus dem Produkt aus Impulsenergie und Impulswiederholrate bestimmen. Ein Mischbetrieb (CW und abwechselnd Impulsbetrieb) ist in Sonderfällen auch möglich.
Eine mögliche Überhöhung der Strahlungsleistung beim Einschalten der Laserstrahlung (spiking) sollte bei der Risikoermittlung beachtet werden (siehe Herstellerinformation).
Bestrahlung und Bestrahlungsstärke:
Entscheidend für die Dimensionierung von Laserschutzprodukten ist je nach Betriebsart (D, I, R, M) die Leistung pro Fläche (Bestrahlungsstärke, Leistungsdichte) oder die Energie pro Fläche (Bestrahlung, Energiedichte), der die zu schützende Person ausgesetzt sein kann.
Um die Fläche zu ermitteln, benötigt man auch Kenntnis der Strahlabmessungen (im Falle eines kreisrunden Strahlquerschnittes den Strahldurchmesser) und im Falle eines fokussierten Strahles den Fokusdurchmesser und den Divergenzwinkel (siehe Anhang 14 Glossar).