MZB/GZS im nahen IR bei Impulsbetrieb

[Guppy]

Hallo liebes LaserFreak.net-Forum,

im Anschluss an meinen Thread: "Berechnungen Laserschutzbrille" habe ich mich nun mit den MZB/GZS-Werten beschäftigt und möchte euch dazu ein paar Fragen stellen. Zum Laser selbst: die Daten sind in meinem zuerst verlinkten Thema in Post 1 und 15 zu finden.

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Ich habe einige Werte ausgerechnet, weiß aber noch nicht so recht wie ich sie einordnen soll, da ich zunächst ein paar grundsätzliche Sachen klären möchte, was überhaupt berechnet und später gemessen werden muss / kann.

Die erste Frage stellt sich mir aufgrund der OStrV §3 „Gefährdungsbeurteilung“. Dort steht in Satz1, dass der Arbeitgeber feststellen muss ob gefährliche optische Strahlung entweicht und gegebenenfalls eine Gefährdungsbeurteilung zu erstellen hat. Nun bauen wir ja einen Klasse IV Laser in eine dichte Umhausung ein, sodass keine Strahlung nach außen gelangt. Insofern ist keine Gefahr gegeben und die Gefährdungsbeurteilung bzw. MZB-Berechnung ist nicht zwingend notwendig. Habe ich das so richtig interpretiert?


Dann muss ich ja nachweisen, dass keine gefährliche Strahlung aus der Umhausung austritt. Meine Idee ist nun, dass ich einen Sensor nehme, ihn im laufenden Betrieb an verschiedenen Stellen vor der Zugangstür platziere und messe ob gestreute Reststrahlung nach außen tritt. Falls ich nichts messe ist alles in Ordnung.
Nun frage ich mich jedoch was passiert wenn ich Reststrahlung messe und wie ich solche Messwerte zu interpretieren habe. In der DIN EN 60825-1 stehen ja die GZS für Klasse 1 (Tabelle 4) und die würde ich mit den gemessenen vergleichen um zu sehen ob ich noch innerhalb der Klasse I bin.
Allerdings stehen in Abschnitt 8.3 f) die 3 Kriterien für Impulsbetrieb. Wie gehe ich da am besten vor und wie messe ich so, dass ich am Ende „handfeste“ Werte als Ergebnis habe? Ich stelle es mir sehr schwer vor einen einzelnen Impuls von 8 ns Länge der nur eventuell aus der Maschine austritt überhaupt detektieren zu können.
Reicht es wenn ich den Sensor 100 Sekunden auf die Tür richte und am Ende feststelle, dass „nichts“ herauskommt? Wenn das reicht, muss der Laser dann 100 Sekunden durchlaufen oder im normalen Betrieb (alle 10 Sekunden wird für 5 Sekunden gelasert)?

Wir haben einen thermopile Sensor mit einer Blendenöffnung ø 9,5 mm. Ich gehe davon aus, dass ich die Ergebnisse noch auf die 7mm der Pupille herunterrechnen muss. Es erfolgen 15 Messungen pro Sekunde.

Vielen Dank schon einmal für alle Antworten und einen schönen Tag noch!

[ekkard]

Die erste Frage stellt sich mir aufgrund der OStrV §3 „Gefährdungsbeurteilung“. Dort steht in Satz1, dass der Arbeitgeber feststellen muss, ob gefährliche optische Strahlung entweicht und gegebenenfalls eine Gefährdungsbeurteilung zu erstellen hat. Nun bauen wir ja einen Klasse IV Laser in eine dichte Umhausung ein, sodass keine Strahlung nach außen gelangt. Insofern ist keine Gefahr gegeben und die Gefährdungsbeurteilung bzw. MZB-Berechnung ist nicht zwingend notwendig.
Habe ich das so richtig interpretiert?

Gegenfragen:
Wer betreibt später die Anlage?
Gibt es Zugänge für Justage, Wartung? Und wer führt diese Arbeiten durch?

Die nachfolgenden Überlegungen für einen Sensor sind leider nicht zielführend und werden so nicht anerkannt. Mit den vorstehend zitieren Sätzen wird unterstellt, dass es keine irgendwie geartete Situation gibt, in der Strahlung austreten kann. Dann und nur dann wird aus einem Apparat mit einem Laser der Klasse 4 eine Lasereinrichtung der Gefahrenklasse 1.
Anmerkung zur Klassenbezeichnung: Die DIN EN 60825-1 wählt arabische Ziffern, ggf. Großbuchstaben also 1, 1M, 2, 2M, 3R, 3B und 4 (nicht Class IV - amerikanisch!).

Im einzelnen:

Dann muss ich ja nachweisen, dass keine gefährliche Strahlung aus der Umhausung austritt. Meine Idee ist nun, dass ich einen Sensor nehme, ihn im laufenden Betrieb an verschiedenen Stellen vor der Zugangstür platziere und messe ob gestreute Reststrahlung nach außen tritt. Falls ich nichts messe ist alles in Ordnung.

Nein. Dieses Verhalten bedeutet ja, dass du an der Dichtheit Zweifel hegst bzw. dass es Löcher gibt. In diesem Augenblick bleibt Gefahrenklasse 4, was sie ist! Dasselbe gilt, wenn die Strahlung in der Lage ist, sich durch die Gehäusewand zu schmelzen.

Um es ganz klar zu sagen: Jede Art Öffnung muss die Strahlung durch enge, mehrfach gefaltete optische Wege "zwängen". Wird bei einer derartigen Öffnung der Deckel entfernt, muss die Anlage zwangsweise (automatisch) strahlungslos geschaltet werden und zwar nicht nur elektronisch. Eine Messung ist in diesen Fällen entbehrlich.

Offensichtlich meinst du aber etwas anderes:

Nun frage ich mich jedoch was passiert wenn ich Reststrahlung messe und wie ich solche Messwerte zu interpretieren habe.

Du bist drauf und dran, eine gutachterliche Stellungnahme mit Messungen zu erstellen. D. h. du klassifizierst eine Anlage aufgrund von Messungen. Diese beruhen ihrerseits auf Maßnahmen (z. B. Strahlführung, Strahlungsfallen, Abschirmungen) im Inneren der Anlage. Die Anlage ist also nach wie vor Laserklasse 4, aber deine/eure Maßnahmen führen dazu, dass die maximal Bestrahlungswerte (MZB) eingehalten werden.
Nach meinen Gesprächen mit der Berufsgenossenschaft (damals Feinmechanik und Optik, Köln) bleibt es bei Klasse 4. Nur im Normalbetrieb muss die betreibende Firma keinen Laserschutzbeauftragten haben, sofern alle Wartungsarbeiten von einem solchen beaufsichtigt wird. Im Manual ist im Kapitel Lasersicherheit auf diesen Umstand hinzuweisen. Die gleiche Information gehört in die Gefährdungsanalyse.

In der DIN EN 60825-1 stehen ja die GZS für Klasse 1 (Tabelle 4) und die würde ich mit den gemessenen vergleichen um zu sehen ob ich noch innerhalb der Klasse I bin.

Nein, du weist nach, dass die MZB eingehalten werden. Das ist zwar numerisch dasselbe, aber die rechtliche Seite ist eine andere (s. o.).

Allerdings stehen in Abschnitt 8.3 f) die 3 Kriterien für Impulsbetrieb. Wie gehe ich da am besten vor und wie messe ich so, dass ich am Ende „handfeste“ Werte als Ergebnis habe? Ich stelle es mir sehr schwer vor einen einzelnen Impuls von 8 ns Länge der nur eventuell aus der Maschine austritt überhaupt detektieren zu können.

Exakt so ist das. Deswegen empfiehlt sich zunächst eine Mittelwert-Messung. Aus dieser kann man bei bekannter Impulsstruktur rückwärts auf den (mittleren) Einzelimpuls schließen. (Die Bestrahlungsstärke wird durch die Wiederhol-Frequenz geteilt --> Einzelenergie in Joule.)

Reicht es wenn ich den Sensor 100 Sekunden auf die Tür richte und am Ende feststelle, dass „nichts“ herauskommt? Wenn das reicht, muss der Laser dann 100 Sekunden durchlaufen oder im normalen Betrieb (alle 10 Sekunden wird für 5 Sekunden gelasert)?

Man geht mit einer kontinuierlichen Impulsfolge des ungünstigsten Falles in die Messung. Modulationen kann man dann rechnerisch berücksichtigen.
Man muss allerdings mit der Messapertur alle Ritzen und Öffnungen prüfen. Der ungünstigste Fall ist maßgebend. Mit "100 s" (Zeitbasis) hat das nichts zu tun. Auch die wird später rechnerisch je nach Betriebsfall berücksichtigt.

Wir haben einen thermopile Sensor mit einer Blendenöffnung ø 9,5 mm. Ich gehe davon aus, dass ich die Ergebnisse noch auf die 7mm der Pupille herunterrechnen muss. Es erfolgen 15 Messungen pro Sekunde.

Ja. Wenn die Ergebnisse in Grenzbereiche gelangen, dann kann man sie im Verhältnis der Querschnittsfächen (7/9.5)² mindern. Aber die Ergebnisse sollten auch bei einer Apertur von 9,5 mm keineswegs "grenzwertig" werden. Dann nämlich gibt es im Inneren einen Strahlweg, den man besser mit einer Blende oder einem Strahlfänger behindert. Noch ein Hinweis: Ein Thermopile unterscheidet nicht zwischen kohärenter und diffuser Wärme-Strahlung, so dass man bestenfalls eine Abschätzung erhält. ("15 Messungen/s" mit Thermopile halte ich für ein Gerücht. Man kommt bestenfalls mit 1 Messung / Minute zum Zuge, thermische Trägheit: Man will ja gerade den Mittelwert bestimmen.)

Ich würde den Fall vorziehen, die Strahlwege von vorneherein zu sperren (innere Blenden, Strahlfänger, Umwege im Falz) und äußere Klappen mit Interlocks versehen. Wartung nur bei ausgeschalteter Strahlungsquelle. Dann kommt man automatisch in Klasse 1 und kann sich den übrigen Zinnober schenken. (So ähnlich ist das bei Laserdruckern verwirklicht.)

[Guppy]

Hallo Ekkard,

[…]Wer betreibt später die Anlage? […]

Die späteren Kunden bei sich im Haus.

[…]Gibt es Zugänge für Justage, Wartung? Und wer führt diese Arbeiten durch? […]

Ja, Zugang besteht über die im anderen Thema erwähnte überwachte Tür. Alle Arbeiten können darüber ausgeführt werden, die Maschine selbst ist aber nicht so groß, dass man sie „begehen“ könnte. Diese Arbeiten werden von (in Punkto Lasersicherheit) unterwiesenem Personal der späteren Kunden durchgeführt.

[…]Ich würde den Fall vorziehen, die Strahlwege von vorneherein zu sperren […] äußere Klappen mit Interlocks versehen. Wartung nur bei ausgeschalteter Strahlungsquelle. Dann kommt man automatisch in Klasse 1 und kann sich den übrigen Zinnober schenken.[…]

Genauso ist es auch gedacht. Ich hege keine Zweifel an der Dichtheit, doch dachte ich, dass ich das auch noch mit Messungen untermauern müsse. Das war dann wohl falsch gedacht. Aber lieber einmal zu viel falsch gedacht und dann korrigiert werden als falsch handeln und damit Schaden verursachen.

[…]"15 Messungen/s" mit Thermopile halte ich für ein Gerücht. Man kommt bestenfalls mit 1 Messung / Minute zum Zuge, thermische Trägheit: Man will ja gerade den Mittelwert bestimmen. […]

In der Bedienungsanleitung steht Zitat:

[…]Power measurement: Thermopile sensors measure power continously at an update rate of 15 times per second[…]

Die Leistung in Watt soll also 15 mal pro Sekunde gemessen werden. Ich habe probeweise eine LED „ausgemessen“ und es stimmt, dass 15 Werte pro Sekunde ausgegeben werden, die sich untereinander verändern.

Danke für die vielen Erläuterungen und einen schönen Abend noch!