MZB speziel für meinen Beschriftungslaser

[DOTZilla]

Servus Leute.

Mathias mein Name ...
Ich möchte mal kurz und sicherlich zum 1000mal paar Fragen stellen zu den Maximal zulässige Bestrahlungswerten...
Wir haben einen Dioden-Gepulsten-Beschriftungslaser von 10W Leistung ...
Ich fahre gerade paar Tests zur Diffus-Strahlung/Streustrahlmessung und möchte doch gerne logische & begründete Grenzwerte für Auge und
Haut errechnen...Aber irgendwie komme ich da nicht richtig weiter und bräuchte von Euch Hilfe.

Machen wir erst mal die Augen ? : wie groß ist die MZB (bei unseren 10W Dioden-Gepulsten-Beschriftungslaser Wellenlänge 1064) ? 1mW ?

rechnerisch: Pupille Durchmesser 7mm macht eine Fläche von 38,4mm², Liedschlussreflex 0,25s, Wellenlänge 1064nm
Jetzt müsste ich den Energieeintrag pro Fläche ausrechen , richtig .? Wie gehts weiter...um die MZB zu berechnen.?

Für Eure Antworten bedanke ich mich jetzt schon mal
Mathias

[Dr. Burne]

Hi,

Lidschlussreflex fällt bei IR Strahlung weg, da müssten 10s gelten oder gar 100s.

In die Pupille darf nur 0,250mJoule treffen.

Gepulste Laser sind da ziemlich heftig, 10W Wärmestrahlung CW können auch gerne mal bei AOM und Modelock 100kW Pulstleistung bedeuten,
bei 250Hz und und 0,4us Pulslänge.

IR und Pulslaser ist die MZB so [zensiert] gering, da kann selbst diffuse Streustrahlung sehr gefährlisch werden.

[DOTZilla]

Hallo und Danke für diesen wichtigen Hinweis...

Wenn ich es mir jetzt einfach machen will, würde ich sagen,ich schau einfach auf die MZB-Tabelle in der BGV und habe da einen maximalen Wert von 10W m²...
Aber ich möchte gerne rechnerisch drauf kommen wie groß die MZB für mein Laser sein darf...

Kurze Hintergrundgeschichte : Mein Arbeitgeber möchte gerne das ich den Nachweis erbringe das unsere Mitarbeiter genügend geschützt sind ...

Das Ganze läuft wie folgt ab :
ich erarbeite dann Monitoring Streustrahlmessung mit diesem Aufbau :

Nennung der Grenzwerte und deren Quellen (möchte ich rechnerisch beweisen)
Anzahl der Messpunkte und Lage erklären (was auch nicht ganz einfach ist)
Messpunkte außerhalb der Laserräume
Nach Risikobewertung ggf. geeignete Maßnahmen festlegen...

hierbei benötige ich Eure Hilfe...
MfG.Mathias

[ekkard]

Streustrahlung kann man nur mit großen Unsicherheiten berechnen. Andererseits ist die Messung knifflig, weil man auch andere Wärmestrahlung erfasst. Wenn so die MZB immer noch eingehalten wird, ist die Gefährdung nicht gegeben. Eigentlich müsste das Gerät nach Laser Klasse 1 herstellerseits eingestuft worden sein. Ich komme auf die Angelegenheit zurück.
Um eine fachlich einwandfreie Gefährdungsanalyse durchzuführen, sollte der Betrieb ein Fachinstitut einschalten. So aus der Ferne übersieht man (wir, ich)leicht sicherheitsrelevante Details.

[DOTZilla]

Hallo nochmals...

Ich möchte als Laserschutzbeauftragter in meiner Firma meiner Sorgfaltspflicht in vollem Umfang nachkommen.
Mein Arbeitgeber ist sehr kooperativ und es geht ja auch die BG bei Uns ein und aus, aber ich habe so das Gefühl
die Jungs von der BG haben keinen blassen Schimmer von Laserstrahlung ....
Als Streustrahl-Messgerät benutze ich den FieldMax 2 ...Ich kann an diesem Gerät sehr viele Parameter einstellen und auch
so das ich eigentlich nicht viel rechnen muss ...
Aber wie gesagt ich möchte gerne rechnerisch an meine MZB ran kommen.

Eine Frage: Wenn ich lt. MZB-Tabelle 10W m² haben darf, wieviel mW sind das auf einen Pupillendurchmesser ?


mfg......

[ekkard]

Etwas ausführlicher und im Zusammenhang:
Jede Lasereinrichtung muss vom Hersteller in eine der Laserklassen eingeordnet werden. Er darf nur in Betrieb genommen werden, wenn er entweder der Laserklasse 1 oder 1M entspricht oder durch Sicherheitsmaßnahmen die Gefährdung ausgeschlossen werden kann. Bei den Laserklassen 2 und 2M genügt die betriebliche Unterweisung, nicht in den Strahl zu starren (Kl. 2) bzw. nicht mit optischen Instrumenten (Lupe) in den Strahl zu starren. Bei allen anderen Laserklassen sind Schutzmaßnahmen z. B. Filter (Laserschutzbrillen), Gehäusebauformen erforderlich.
Näheres ergibt sich aus einer Gefährdungsanalyse nach OStrV. Eine Aufzählung von Maßnahmen findet man in DIN EN 60825 von 2008, Teil 1.

Für den Beschriftungslaser à 10 W ergibt sich die Laserklasse 4 (>500mW). Es ist daher richtig, sich mit Sicherheitsmaßnahmen auseinander zu setzen. In der Regel wird man um das Werkstück ein Gehäuse bauen, das entweder die Strahlung sicher abschirmt oder einen hinreichenden Betrachterabstand erzwingt. Und nur in diesem Fall wird die maximal zulässige Bestrahlung (MZB) relevant.

Die Berechnung für einen Impulslaser sind nicht ganz einfach. Allerdings vereinfacht sich die Angelegenheit, wenn wir die maximale Leistung als Dauerleistung ansetzen, einfach um abzuschätzen, ob die MZB eingehalten wird.

Bei 1064nm gelten folgende Hilfsgrößen:
C4 =5, C7=1 (korrigiert/E.)
MZB = C4*C7*10 W/m²= 50 W/m².

Abschätzung der Streustrahlung auf 0,3m Abstand, diffuser Reflexion in einen Kreiskegel von 60° Winkeldurchmesser bei 80% Verlust (20% Reststrahlung).
Der Kreiskegel von 60° Winkeldurchmesser repräsentiert einen Raumwinkel von 2*pi*(1-cos(Halbwinkel))= 0,84sr. In 0,3m Entfernung wird die Strahlung also eine Kugelfläche von 0,84*0,3² m² = 0,075m² bestrahlen. Wir teilen 0,2*10W durch die bestrahlte Fläche und erhalten 26,9 W/m² (korrigiert/E.)
Unter meinen Annahmen würde die MZB eingehalten. Aber Vorsicht, wenn die Reflexion nicht "diffus" aussieht.

Messung:
Man sucht in Richtung möglicher Beobachter mit einer Normpupille von 7mm Durchmesser und im o. a. Messabstand nach dem maximalen Messwert in W. Diesen bezieht man auf die Pupillenfläche (=3,85E-05m²). Damit erhält man die lokale Bestrahlungsstärke in W/m². Nehmen wir an, der Messwert des kalibrierten Geräts zeigt 5mW. Dann ergibt sich lokal eine Bestrahlungsstärke von 0,005W/3,85E-05m² = 130 W/m², was ein "Bisschen zuviel" wäre!
Lokal sollte der Messwert auf der Messblende im unteren mW-Bereich liegen!
Soviel für heute!

[ekkard]

Korrektur:
Bei der C7-Funktion ist mir ein Fehler unterlaufen. Der C7-Faktor ist in unserem Fall =1 und wird erst oberhalb von 1150 nm relevant.

Korrektur Raumwinkel:
Sorry, ich habe bei der Berechnung des Raumwinkels auch noch einen Fehler gemacht (nicht mehr nachvollziehbar). Das numerische Beispiel wurde angepasst.

[DOTZilla]

Guten Morgen Ekkard & liebes Forum...

Vielen Dank für die Hilfe...
Ich habe aber noch eine kleine Sache, die ich nicht ganz verstehe bzw. nachvollziehen kann.
Wieso darf die MZB bei Dauerleistung größer sein als bei Impuls...?

MfG.Matthias

[Dr. Burne]

Hi,

weil ein Impuls die Energie auf eine kleine Zeitspanne staucht.

Ein TiSaphir Laser mit Q-Switch, Modelock und nichtlinearer Pulskomprimierung kann mit
100mW Durschnittsleistung kann schon mal einige 100kW bis wenige MW Pulsleistung haben.

Du kannst dir sicher vorstellen was ein 100mW DPSS wo dir der Spiegelhalter umfällt und 10ms durch dein Auge huscht.
Auf der Netzhaut wird ein kleiner Strich abgebildet, wo eventuell die thermische Leistung noch keinen bleibenden Sehschaden erzeugt.

Nun stell dir mal vor, dass dir an so einem Ultrakurzpuls Laser (mit Femto- oder Attosekunden Pulsen) mit 25 Pulsen pro Sekunde
mit 1MegaW Pulsleistung und 4mJoule dir ein Loch in die Netzhaut stanzt, wo drumherum auch durch die Druckwelle noch vieles kaputt geht.

[ekkard]

Wieso darf die MZB bei Dauerleistung größer sein als bei Impuls...?

Hallo Matthias,
Das ist m. W. nicht der Fall. Wahrscheinlich hast du nicht beachtet, dass bei Dauerleistungen die Bestrahlungsstärke W/m² und bei Impulsen deren zeitliches Integral in J/m² angegeben wird.

Eine andere Fehlinformation kann über die Laserleistung vorliegen, also die Verwechslung von mittlerer Leistung mit max. Impulsleistung. Hier sind die Herstellerangaben manchmal unpräzise. (Und ich bin bei meinen Berechnungen darauf herein gefallen. Dies müsste dann noch berichtigt werden.)