Anhang 13 - Information zu experimentell ermittelten Überhöhungswerten in Abhängigkeit von Wellenlänge und Filtermaterial
In Abb. A13.1 sind die Überhöhungsfunktionen bzw. -werte für Standzeitversuche mit dem Nd:YAG-Laser (cw- und gepulster Betrieb) und mit dem CO2-Laser für PMMA-Filter (Polymethylmethacrylat) vergleichend dargestellt. Die Darstellung belegt, dass die Wellenlänge und die Laserbetriebsart signifikanten Einfluss auf die Überhöhungswerte F(d63) haben.
Die unterschiedlichen Kurvenverläufe im Diagramm sind vor allem ein Resultat der unterschiedlichen Laserstrahl-Material-Wechselwirkung. Während es beim Nd:YAG-Laser durch eine Volumenabsorption der Strahlung vor allem zu einer Zerstörung des Absorbers im Filter kommt, wodurch dieser für die Laserstrahlung quasi transparent wird (Verringerung der optischen Dichte), bohrt sich der CO2-Laserstrahl aufgrund der Oberflächenabsorption der Strahlung im PMMA-Grundmaterial durch Materialverdampfung durch den Filter. Anders als beim Nd:YAG-Laser spielt dabei die Betriebsart des CO2-Lasers (cw- bzw. gepulst) offenbar keine signifikante Rolle, da 10 kHz Pulsfrequenz einem Quasi-Dauerstrich-Betrieb des Lasers gleichkommt. Die Standzeitversuche mit gepulster Nd:YAG-Laserstrahlung führen zu Überhöhungswerten, die zwischen den Überhöhungswertkurven der cw-Nd:YAG-Laserversuche und den Kurven der CO2-Laserversuche liegen. Der Grund hierfür ist in einer kombinierten Materialschädigung aus Zerstörung des Absorbers und Verdampfung aufgrund der hohen Pulsspitzenleistungen zu suchen. Im Vergleich zu den an PMMA-Filtern mit dem cw-Nd:YAG-Laser erzielten Überhöhungswerten (F > 40), zeigen alle anderen Versuchsreihen (gepulster Laserbetrieb, Wellenlängen 532 nm und 10600 nm, CA-Filtermaterial (Celluloseacetat)) deutlich niedrigere Überhöhungswerte. Eine Erklärung für die großen Überhöhungswerte bei PMMA und cw-Nd:YAG-Laserbestrahlung liefert der bestrahlungsstärkenabhängige Streukoeffizienten-Ansatz in einer physikalischen COM-SOL Multiphysics®-Simulation (siehe BAuA Bericht F2335). Im Rahmen der untersuchten Wellenlängen, Laserbetriebsarten und Filtermaterialien stellt somit der Beschuss von PMMA-Filtern mit dem cw-Nd:YAG-Laser bei 1064 nm das gefundene Worst-Case-Szenario dar und findet sich entsprechend in der Empfehlung für eine Handlungsanleitung für Benutzer von Laser-Schutzbrillen wieder. Weitere Informationen zu dem Thema Laserstrahldurchmesserabhängigkeiten von Standzeiten bei Laserschutzfiltern sind im BAuA Bericht F2335 zu finden.
Vergleich der Überhöhungswerte für PMMA 1064 nm @ cw+gepulst vs. 10600 nm @ gepulst
Abb. A13.1 Überhöhungsfunktionen für PMMA-Filter im Vergleich aus dem BAuA Bericht F2335