DGUV Vorschrift 11 DA - Durchführungsanweisungen zur BG-Vorschrift Laserstrahlun...

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Anhang 2 , Maximal zulässige Bestrahlung (MZB)
Anhang 2
Durchführungsanweisungen zur BG-Vorschrift Laserstrahlung (bisher: BGV B2 DA)

Anhangteil

Titel: Durchführungsanweisungen zur BG-Vorschrift Laserstrahlung (bisher: BGV B2 DA)
Normgeber: Bund
Amtliche Abkürzung: DGUV Vorschrift 11 DA
Gliederungs-Nr.: [keine Angabe]
Normtyp: Satzung

Anhang 2 – Maximal zulässige Bestrahlung (MZB)

Im Folgenden sind die MZB-Werte und ihre Berechnung auf der Grundlage der DIN EN 60825-1:2003 dargestellt.

Bestehende Berechnungen der MZB-Werte und daraus festgelegte Laserbereiche auf Grund früherer Ausgaben der Unfallverhütungsvorschrift "Laserstrahlung" (BGV B2) müssen nicht neu bestimmt werden.

1
Allgemeine Bemerkungen

Die Werte für die maximal zulässige Bestrahlung (MZB) sind für die Benutzer so festgelegt, dass sie unterhalb der bekannten Gefahrenpegel liegen. Sie basieren auf den besten zur Verfügung stehende Informationen aus experimentellen Studien. Die MZB-Werte sollten als Richtwerte bei der Kontrolle von Bestrahlungen angesehen werden; sie stellen keine präzis definierte Abgrenzung zwischen sicheren und gefährlichen Pegeln dar. In jedem Fall muss die Einwirkung der Laserstrahlung so gering wie möglich sein. Wenn ein Laser Strahlung bei mehreren sehr unterschiedlichen Wellenlängen emittiert, oder wenn einer kontinuierlichen Strahlung Impulse überlagert sind, können die Berechnungen der Gefährdung kompliziert sein.

Im Wellenlängenbereich von 400 nm bis 600 nm wird für Expositionsdauern über 10 s zwischen fotochemischen und thermischen Wirkungen unterschieden.

Diese sind zunächst getrennt zu bewerten. Der restriktivere Wert ist hierbei zu verwenden.

Bei Bestrahlung mit mehreren Wellenlängen sollte ein additiver Effekt auf einer proportionalen Basis der spektralen Wirksamkeit entsprechend den MZB-Werten von den Tabellen 6a, 6b und 7 angenommen werden, wenn

  1. a)

    die Impulsdauer oder Einwirkungsdauer innerhalb einer Größenordnung liegen und

  2. b)

    die Spektralbereiche in Tabelle 1 - durch die Symbole (A) für die Einwirkung auf das Auge und (H) für die Einwirkung auf die Haut dargestellt - als additiv gekennzeichnet sind. Dabei darf die Summe der Quotienten aus der jeweiligen Bestrahlung und dem zugehörigen MZB-Wert nicht größer als 1 sein.

Tabelle 1: Additivität der Wirkungen am Auge (A) und an der Haut (H) in verschiedenen Spektralbereichen
SpektralbereichUV-C und UV-BUV-ASichtbar und IR-AIR-B und IR-C
180 nm bis 315 nm315 nm bis 400 nm400 nm bis 1400 nm1400 nm bis 106 nm
UV-C und UV-B 180 nm bis 315 nmA
H
   
UV-A 315 nm bis 400 nm A
H
HA
H
Sichtbar und IR-A 400 nm bis 1400 nm HA
H
H
IR-B und IR-C 1400 nm bis 106 nm A
H
HA
H

Werden die Grenzwerte für das Auge (MZB) für Zeitbasen und Einwirkungsdauern über 10 s bewertet, sind die additiven fotochemischen Wirkungen (400 nm bis 600 nm) und die additiven thermischen Wirkungen (400 nm bis 1 400 nm) unabhängig voneinander zu untersuchen und der restriktivere Wert zu verwenden.

Wo die ausgestrahlten Wellenlängen nicht als additiv aufgezeigt sind, sind die Gefahren getrennt zu bewerten. Für Wellenlängen, bei denen die Wirkung als additiv bezeichnet ist, bei denen die Impulsdauern oder Einwirkungszeiten aber nicht von gleicher Größenordnung sind, ist extreme Vorsicht erforderlich (z.B. im Fall gleichzeitiger Einwirkung von gepulster und kontinuierlicher Strahlung).

2
Laser als ausgedehnte Quellen:

Die folgenden Korrekturen zu den MZB-Werten für kleine Quellen sind in den meisten Fällen auf die Beobachtung diffuser Reflexionen und von LED beschränkt; in einigen Fällen könnten sie auch für Laseranordnungen oder ausgedehnte Quellen bei Lasereinrichtungen, die gestreute Strahlung erzeugen, gelten.

Für Laserstrahlung von ausgedehnten Quellen, z.B. Beobachten von diffusen Reflexionen, im Wellenlängenbereich von 400 nm bis 1400 nm werden die MZB-Werte für die thermische Netzhautgefährdung um den Faktor C6 vergrößert, vorausgesetzt, dass die Winkelausdehnung der Quelle (gemessen am Auge des Beobachters) größer als αmin ist, wobei αmin gleich 1,5 mrad ist.

2.1
Der Korrekturfaktor C6

Tabelle 2: Ergibt sich aus der Tabelle
C6 = 1für α ≤ αmin
C6 = α / αminfür αmin < α ≤ αmax
C6 = αmax / αminfür α > αmax

2.2
αmin und αmax

Tabelle 3: Diese Tabelle enthält αmin und αmax
αmin = 1,5 mrad
αmax = 100 mrad

2.3
Wiederholt gepulste oder modulierte Laserstrahlung

Da es nur wenige Daten über die Bestrahlung mit Mehrfachimpulsen gibt, muss bei der Abschätzung der zulässigen Bestrahlung durch wiederholt gepulste Laserstrahlung besondere Vorsicht walten. Die folgenden Verfahren sollen angewandt werden, um die auf wiederholt gepulste Laserstrahlung anzuwendenden MZB-Werte zu bestimmen.

Die MZB für eine Bestrahlung der Augen im Wellenlängenbereich von 400 nm bis 106nm ist durch die Benutzung der restriktivsten der Anforderungen a), b) und c) bestimmt. Die Anforderung c) gilt nur für die thermischen MZB-Werte und nicht für die fotochemischen MZB-Werte.

Die MZB für eine Bestrahlung der Augen für Wellenlängen unter 400 nm und die MZB für eine Bestrahlung der Haut sind durch die Benutzung der restriktivsten der Anforderungen a) und b) bestimmt.

  1. a)

    Die Bestrahlung durch jeden Einzelimpuls einer Impulsfolge darf nicht den MZB-Wert für einen Einzelimpuls überschreiten.

  2. b)

    Die mittlere Bestrahlungsstärke für eine Impulsfolge der Einwirkungsdauer T darf den MZB-Wert nach Tabelle 6a, 6b und 7 für einen Einzelimpuls der Einwirkungsdauer T nicht übersteigen.

  3. c)

    Die mittlere Bestrahlung durch Impulse innerhalb einer Impulsfolge darf den MZB-Wert des Einzelimpulses multipliziert mit dem Korrekturfaktor C5 nicht übersteigen.

Anmerkung 1:

Die Bestrahlungen in einer Impulsfolge sind über die gleiche Emissionsdauer zu mitteln, die für die Bestimmung der Anzahl N der Impulse während der Bestrahlung benutzt wird. Jede mittlere Bestrahlung durch Impulse muss mit dem reduzierten Grenzwert MZBImpulsfolge verglichen werden, so wie es im Folgenden angegeben ist

MZBImpulsfolge = MZBEinzelimpuls C5

Dabei ist:

MZBImpulsfolge= MZB-Wert für jeden Einzelimpuls in der Impulsfolge
MZBEinzelimpuls= MZB-Wert für einen Einzelimpuls
C5 = N -1/4 , N= Anzahl der Impulse während der Bestrahlung.

In manchen Fällen kann dieser Wert unter den MZB-Wert für Dauerbetrieb fallen, der bei gleicher Spitzenleistung und der Anwendung der gleichen Emissions-Zeitdauer der Anwendung der gleichen Emissionsdauer gültig wäre. Unter diesen Voraussetzungen darf die MZB für Dauerbetrieb verwendet werden.

Werden Impulse veränderlicher Amplitude verwendet, ist die Bewertung für Impulse jeder Amplitude getrennt auszuführen sowie für die gesamte Impulsfolge.

Die längste Einwirkungsdauer, für die die Anforderung c) angewandt werden sollte, also zur Bestimmung von N, ist im Wellenlängenbereich von 400 nm bis 1400 nm T2 (siehe Tabelle 8) und 10 s für längere Wellenlängen.

Anmerkung 2:

C5 gilt nur für Dauern der Einzelimpulse unter 0,25 s.

Anmerkung 3:

Treten während der Zeitdauer Ti (siehe Tabelle 4) Mehrfachimpulse auf, werden sie als ein einziger Impuls gezählt, um N zu bestimmen, und die Bestrahlungen der einzelnen Impulse werden zum Vergleich mit der für Ti geltenden MZB addiert, falls alle einzelnen Impulsdauern größer als 10-9 s sind.

Tabelle 4: Zeiten Ti unterhalb deren die Impulsgruppen aufsummiert werden
WellenlängeTi in s
400 nm ≤ λ < 1050 nm18 10-6
1050 nm ≤ λ < 1400 nm50 10-6
1400 nm ≤ λ < 1500 nm10-3
1500 nm ≤ λ < 1800 nm10
1800 nm ≤ λ < 2600 nm10-3
2600 nm ≤ λ < 106 nm10-7

Anmerkung 4:

Die Bestrahlung durch jegliche Impulsgruppe (oder Impuls-Untergruppe einer Impulsfolge), die in irgendeinem Zeitintervall ausgesandt wird, sollte die MZB für diese Zeitdauer nicht überschreiten.

Anmerkung 5:

Falls die Impulsdauer oder die Impulsintervalle veränderlich sind, kann an Stelle der Anforderung c) die Methode der Impuls-Gesamt-Einschalt-Dauer (IGED) verwendet werden. In diesem Fall ist die MZB durch die Länge der IGED bestimmt, die die Summe über alle Impulsdauern innerhalb der Einwirkungsdauer darstellt bzw. durch T2 - je nachdem was kürzer ist. Impulsen mit Impulsdauern unter Ti werden Impulsdauern von Ti zugeordnet. Treten zwei oder mehr Impulse innerhalb von Ti auf, werden diesen Impulsgruppen Impulsdauern von Ti zugeordnet. Zum Vergleich mit der MZB für die entsprechende Zeitdauer werden alle Bestrahlungen der Einzelimpulse addiert.

Dieses Verfahren ist der Anforderung c) äquivalent, falls die mittlere Bestrahlung der Impulse mit der MZB für den Einzelimpuls multipliziert mit C5 verglichen wird.

4
Messblenden:

Für alle Messungen und Berechnungen der MZB-Werte ist eine geeignete Blende zu verwenden. Diese Blende ist bestimmt durch den maximalen Durchmesser einer kreisförmigen Fläche, über die die Bestrahlungsstärke oder Bestrahlung zu mitteln ist. Die Werte für die Messblenden sind in der Tabelle 5 angegeben.

Für die Bestrahlung durch wiederholt gepulste Laser im Wellenlängenbereich zwischen 1400 nm und 106nm wird die 1 mm-Blende für die Bestimmung der Gefährdung aus einem einzelnen Impuls verwendet; dagegen wird die 3,5 mm-Blende zur Bestimmung der maximal zulässigen Bestrahlung für Bestrahlungen länger als 3 s verwendet.

Anmerkung:

Die Werte für die Bestrahlung der Augen im Wellenlängenbereich von 400 nm bis 1400 nm sind mit einer Messblende von 7 mm Durchmesser (Pupille) zu bestimmen. Der MZB-Wert darf nicht korrigiert werden, um kleinere Pupillendurchmesser zu berücksichtigen.

5
Messbedingungen:

5.1
Messblende:

Die Werte von Bestrahlung oder Bestrahlungsstärke, die mit den entsprechenden Werten der MZB verglichen werden sollen, sind über eine kreisförmige Blende zu mitteln, die den Messblenden von Tabelle 5 entsprechen.

Für Bestrahlung der Augen im Wellenlängenbereich von 302,5 nm bis 4000 nm ist ein minimaler Messabstand von 100 mm zu verwenden.

Tabelle 5: Blendendurchmesser für die Messung der Bestrahlungsstärke und der Bestrahlung durch Laser
Wellenlängenbereich
nm
Blendendurchmesser für
Auge
mm
Haut
mm
180 bis 40013,5
≥ 400 bis 140073,5
≥ 1400 bis 1051
1,5 t3/8
3,5
für t ≤ 0,35 s
für < t < 10 s
für t ≥ 10 s
3,5
≥ 105 bis 1061111

5.2
Empfangswinkel:

  1. a)

    Fotochemische MZB-Werte für die Netzhaut:

    Bei Messungen an Quellen, die hinsichtlich der fotochemischen Grenzwerte (400 nm bis 600 nm) bewertet werden sollen, beträgt der Grenzempfangswinkel γp

    für 10 s < t ≤ 100 s; γp = 11 mrad
    für 100 s < t ≤ 104 s; γp = 1,1 t0,5 mrad
    für 104 s < t ≤ 3 104s; γp = 110 mrad

    Ist die Winkelausdehnung α der Quelle größer als der angegebene Grenzempfangswinkel γp, sollte der Empfangswinkel nicht größer als die Werte sein, die für γp festgelegt sind. Ist die Winkelausdehnung α der Quelle kleiner als der angegebene Grenzempfangswinkel γp, muss der Empfangswinkel die betrachtete Quelle voll erfassen, braucht im Übrigen aber nicht genau definiert zu sein, d.h. der Empfangswinkel braucht nicht auf γp beschränkt zu sein.

    Anmerkung:

    Ist bei Messungen an einzelnen kleinen Quellen α < γp, dann braucht nicht mit einem bestimmten, genau definierten Empfangswinkel gemessen zu werden. Um einen genau definierten Empfangswinkel zu erhalten, kann der Empfangswinkel entweder durch Abbildung der Quelle auf eine Feldblende oder durch eine Abblendung der Quelle festgelegt werden.

  2. b)

    Alle anderen Grenzwerte:

    Für die Messung von Strahlung, die mit anderen MZB-Werten als denen für die fotochemische Gefährdung der Netzhaut verglichen werden soll, muss der Empfangswinkel die betrachtete Quelle voll erfassen (d.h. der Empfangswinkel muss mindestens so groß sein wie die Winkelausdehnung α der Quelle). Ist jedoch im Wellenlängenbereich von 302,5 nm bis 4000 nm α > αmax, darf der Grenzempfangswinkel für die MZB-Werte, die sich auf die thermische Gefährdung beziehen, nicht größer als αmax (0,1 rad) sein. In dem Wellenlängenbereich von 400 nm bis 1400 nm muss für die MZB-Werte, die sich auf die thermische Gefährdung beziehen, der Empfangswinkel für die Bewertung einer scheinbaren Quelle, die aus mehreren Punkten besteht, im Bereich

    αmin ≤ α ≤ αmax liegen.

5.3
Messung richtungsveränderlicher Laserstrahlung:

Messungen an richtungsveränderlicher Laserstrahlung haben mit einer stillstehenden Messblende mit 7 mm Durchmesser zu erfolgen (die entstehende zeitliche Änderung der aufgenommenen Strahlung soll als Impuls oder als Impulsfolge betrachtet werden).

6
Wellenlängenbereich von 100 nm bis 180 nm:

Für den Wellenlängenbereich von 100 nm bis 180 nm sind noch keine speziellen Werte für die maximal zulässige Bestrahlung festgelegt. Bis zu einer solchen Festlegung sind die MZB-Werte für die Wellenlänge 180 nm zu verwenden.

Tabelle 6a: Maximal zulässige Bestrahlung (MZB) der Hornhaut bei direkter Bestrahlung durch Laserstrahlungabc (Einwirkungsdauer von 10-13 s bis 10 s)

Tabelle 6b: Maximal zulässige Bestrahlung (MZB) der Hornhaut bei direkter Bestrahlung durch Laserstrahlungabc (Einwirkungsdauer von 10 s bis 3 104 s)

Tabelle 7: Maximal zulässige Bestrahlung (MZB) für die Einwirkung von Laserstrahlung auf die Haut 1), 2) 3)

Anmerkungen zu den Tabellen 6 und 7

  1. 1.

    Es gibt nur ein begrenztes Wissen über Effekte von Einwirkungsdauern, die kleiner sind als 10-9 s. Die MZB-Werte für diese Einwirkungsdauern sind aus den Werten abgeleitet worden, die sich für die Bestrahlungsstärke für 10-9 s ergeben.

  2. 2.

    Die speziellen Korrekturfaktoren C1 bis C7 und die Knickstellen T1 bis T2, die in den Tabellen 6 und 7 verwendet werden, sind durch die folgenden Beziehungen definiert (siehe Tabelle 8).

  3. 3.

    In den Formeln in den Tabellen 6 und 7 muss die Wellenlänge λ in nm und die Einwirkungsdauer t in s eingesetzt werden.

Tabelle 8: Definition der Parameter
ParameterSpektralbereich nm
C1 = 5,6 103 t0,25302,5 bis 400
T1 = 100,8 (λ - 295) 10-15 s302,5 bis 315
C2 = 100,2 (λ - 295)302,5 bis 315
T2 = 10 10[(a-1,5mrad)/98,5] s1400 bis 1400
C3 = 1,0400 bis 450
C3 = 10 0,02 (λ - 450)450 bis 600
C4 = 10 0,002 (λ - 700)700 bis 1050
C4 = 51050 bis 1400
C5 = N-1/42400 bis 106
C6 = 1,0 für α ≤ αmin3400 bis 1400
C6 = α/αmin für αmin < α ≤ αmax4400 bis 1400
C6 = αmaxmin = 66,7 für α > αmax5  /6400 bis 1400
C7 = 1700 bis 1150
C7 = 100,018 (λ - 1150)1050 bis 1200
C7 = 81200 bis 1400
N ist die Zahl der Impulse während der anzuwendenden Zeitdauer
1

T2 = 10 s für α < 1,5 mrad und T2 = 100 s für α > 100 mrad

2

C5 gilt für Impulsdauern unter 0,25 s

3

C6 gilt nur für gepulste Laser und für Dauerstrichlaser, mit dominierender thermischer Gefährdung (siehe Tabelle 6)

4

C6 gilt nur für gepulste Laser und für Dauerstrichlaser, mit dominierender thermischer Gefährdung (siehe Tabelle 6)

5

Der Grenzempfangswinkel γp muss gleich αmax sein αmin = 1,5 mrad αmax = 100 mrad

6

C6 gilt nur für gepulste Laser und für Dauerstrichlaser, mit dominierender thermischer Gefährdung (siehe Tabelle 6)