Rest-Strahlungsmessung an einem CO2-Laser

[Guppy]

Hallo liebes LaserFreak-Forum,

ich hatte heute die Aufgabe die Rest-Laserstrahlung einer der von uns verwendeten Laserschneide-Maschinen zu messen und zu interpretieren. Die Messung hat keinen bestimmten Anlass (keine Unfälle oder Verdachtsfälle), sondern dient lediglich um Wissen zu schaffen, dass die Sicherheit gibt, dass alles Ok ist und für mich, um mich an dem Messgerät und in der Auswertung einzuarbeiten. Nun würde ich euch gerne fragen ob meine Überlegungen, Interpretationen und Berechnungen so stimmen.
Erstmal ein paar Daten zur Maschine. Sie besitzt einen CO2-Laser, λ=10.600 nm, D-Betrieb. Es gibt keine seitliche Abdeckung, das heißt das Auge kann frei auf das Plasma/in die Streustrahlung schauen. Der Bediener steht an einer Konsole die in einer bestimmten Entfernung zur Maschine angebracht ist. Sollte jemand näher heran gehen so registriert das ein Sensor und schaltet den Laser sofort ab (das Abschalten funktioniert - wurde aus Versehen mit getestet). Den genauen Abstand habe ich nicht gemessen, finde ich aber noch heraus. Während meiner Messungen hat die Maschine immer ca. 6 Sekunden am Stück Stahl gelasert und dann pausiert.
Als Leistungs-Sensor haben wir einen Thermopile-Sensor mit einer aktiven Fläche von 7,09 e-5 m² (ø=9,5 mm). Der Sensorkopf steht auf der Bedienkonsole und ist per Hand auf den Laser ausgerichtet. Die Messungen dauern jeweils 10 Sekunden. Vor den Messungen wurde der Offset (Wert des Hallenlichtes = 0,037100 mW) vom Gerät bestimmt und wird von allen Messungen abgezogen.
Als Ergebnis bekomme ich dann Graphen wie folgt:

Messung.jpg

Maximum: 0,116200 mW
Meine Idee ist nun, dass ich dieses Maximum auf die Sensorfläche beziehe, also 116,2 e-6 W / 7,09 e-5 m² = 1,64 W/m². Diesen Wert vergleiche ich nun mit dem MZB Wert der Hornhaut bei direkter Bestrahlung durch Laserstrahlung.

Den errechne ich wie folgt: DIN EN 60825-1:2008-05 Tabelle A.1 zeigt, dass Laser der Wellenlänge 10.600 nm bei einer Einwirkungsdauer von 1 • 10–3 bis 10 s maximal 5.600 t^0,25 J/m² auf die Hornhaut strahlen dürfen. Für t=6 s sind das also 8.764 J/m². Um wieder auf Watt zu kommen dividiere ich diesen Wert durch die 6 Sekunden Einwirkungszeit und komme auf maximal 1.460 W/m².

Damit zeigt sich, dass mein gemessener Wert sich weit unterhalb des maximal zulässigen befindet und somit jeder Mensch gefahrlos hinein schauen kann.

Ist dies so stimmig oder muss ich noch etwas beachten?

Besten Dank schon einmal und einen schönen Tag noch!
MfG Guppy

[ekkard]

ich hatte heute die Aufgabe die Rest-Laserstrahlung einer der von uns verwendeten Laserschneide-Maschinen zu messen und zu interpretieren. ...
Erstmal ein paar Daten zur Maschine. Sie besitzt einen CO2-Laser, λ=10.600 nm, D-Betrieb. Es gibt keine seitliche Abdeckung, das heißt das Auge kann frei auf das Plasma/in die Streustrahlung schauen.

UV berücksichtigt?

Während meiner Messungen hat die Maschine immer ca. 6 Sekunden am Stück Stahl gelasert und dann pausiert.
Als Leistungs-Sensor haben wir einen Thermopile-Sensor mit einer aktiven Fläche von 7,09 e-5 m² (ø=9,5 mm). Der Sensorkopf steht auf der Bedienkonsole und ist per Hand auf den Laser ausgerichtet. Die Messungen dauern jeweils 10 Sekunden. Vor den Messungen wurde der Offset (Wert des Hallenlichtes = 0,037100 mW) vom Gerät bestimmt und wird von allen Messungen abgezogen.

Hm? Du hast nicht berücksichtigt, dass die Strahldauer u. U. kleiner ist als die Zeitkonstante des Thermopile. D. h. das "wahre Maximum" kann deutlich höher sein. Andererseits misst du nicht nur die 10,6µm sondern "alles" vom IR bis ins UV. Was du als Anzeige erhältst, ist aber wenigstens eine Hausnummer!

Als Ergebnis bekomme ich ... Maximum: 0,116200 mW
... dieses Maximum auf die Sensorfläche beziehe(n), also 116,2 e-6 W / 7,09 e-5 m² = 1,64 W/m². Diesen Wert vergleiche ich nun mit dem MZB Wert der Hornhaut bei direkter Bestrahlung durch Laserstrahlung.

Korrekt!

Den errechne ich wie folgt: DIN EN 60825-1:2008-05 Tabelle A.1 zeigt, dass Laser der Wellenlänge 10.600 nm bei einer Einwirkungsdauer von 1 • 10–3 bis 10 s maximal 5.600 t^0,25 J/m² auf die Hornhaut strahlen dürfen. Für t=6 s sind das also 8.764 J/m². Um wieder auf Watt zu kommen dividiere ich diesen Wert durch die 6 Sekunden Einwirkungszeit und komme auf maximal 1.460 W/m².

Korrekt!

Damit zeigt sich, dass mein gemessener Wert sich weit unterhalb des maximal zulässigen befindet ...

Muss er auch. Wenn das in die Nähe der Grenzwerte käme, müsstest du ganz anders vorgehen (spektrale Auftrennung, UV-Anteil bestimmen).

und somit jeder Mensch gefahrlos hinein schauen kann.

Öhm? Auf jeden Fall sollte man sich mal mit den Grenzwerten im UV befassen, die sind weitaus kleiner (teilweise nur 5 W/m²). Zuständig ist die DIN EN 62741 "Photobiologische Sicherheit von Lampen und Lampensystemen (IEC 62471:2006, modifiziert);
Deutsche Fassung EN 62471:2008.