Klassifizierung Pulslaser

[jp]

Hallo,

mein Name ist Jürgen Putzger und ich arbeite an der Universität Regensburg im Bereich der Physik-Vorlesung (da wo das Laserfreaktreffen neulich stattgefunden hat).

Ich habe in den Semesterferien ein neues Experiment aufgebaut, das wir in der Vorlesung zeigen wollen: Eine Lichtgeschwindigkeitsmessung über die Laufzeit von Laserpulsen. Jetzt frage ich mich, in welche Laserschutzklasse das Gerät einzuordnen ist. Es arbeitet mit einem gepulsten Diodenlaser aus einem DVD-Brenner mit 100mW Spitzenleistung. Die Pulsdauer beträgt 10 Nanosekunden bei 10 KHz Wiederholungsrate.

Für Pulslaser darf weder die Energie im Einzelpuls noch die mittlere Leistung die MZB übersteigen. Der Einzelpuls hat 0,001 µJ. Der Grenzwert ist 0,2µJ habe ich gelesen. Also OK. Die mittlere Leistung beträgt 10µW. Also auch sehr wenig. Jeder 1mW Pointer ist viel heller.

Ich gehe davon aus, daß das Gerät wie ein Laser-Pointer der Klasse 2 einzustufen ist. Ist jemand anderer Meinung ?

Viele Grüße
Jürgen Putzger

[ekkard]

Hallo Jürgen Putzger,
Sie schreiben:

Jetzt frage ich mich, in welche Laserschutzklasse das Gerät einzuordnen ist. Es arbeitet mit einem gepulsten Diodenlaser aus einem DVD-Brenner mit 100mW Spitzenleistung. Die Pulsdauer beträgt 10 Nanosekunden bei 10 KHz Wiederholungsrate.

Meistens arbeiten DVD-Brenner mit nahem IR. Dort gibt es keine Laserklasse 2/2M, weil die Laserklassen 2 nur für sichtbares Licht gelten (400 bis 700 nm). Außerdem hat die Klasse als Emissionskennzeichnung nichts mit der maximal zulässigen Bestrahlung (MZB) zu tun. Letztere ist eine Immissionsgröße und hängt insbesondere von Einwirkzeit, der Aufweitung und dem Mindestabstand zum Betrachter ab. Ihre Angaben reichen weder für eine Klassifizierung noch zur (näherungsweisen) Bestimmung der MZB aus. Dazu braucht man:
Wellenlänge: ... nm,
Impulsdauer: 10 ns,
Impulsenergie (10^-9 J) oder Spitzenleistung (100 mW),
die Wiederholrate: 10 kHz,
die Divergenz dD(x)/dx meist in mrad angegeben (D=Strahldurchmesser, x= Entfernung zur Austrittspupille),
Strahldurchmesser an der Austrittspupille,
die Quellgröße (Blickwinkel aus 100 mm Entfernung auf die scheinbare Quelle), im Zweifelsfall <1,5 mrad; C6=1.

Von folgenden Kriterien ist das ungünstigste zu nehmen:
Einzelimpuls-Kriterium
Mittelwert-Kriterium
reduziertes Einzelimpuls-Kriterium.
(Bei letzterem ist zu beachten, dass in bestimmten Fällen derart kurze Impulse zusammen zu fassen sind.)

Zur Sicherheit schlage ich vor, dass Sie das Experiment so ausrichten, dass der Strahl nur auf das Messgerät und im Übrigen auf einen Strahlfänger fällt. Beobachtungsrichtung grundsätzlich in Ausbreitungsrichtung! und keine reflektierenden Gegenstände. Die verbleibenden, diffusen Reflexe sind bei Klasse 3B (<0,5 W dauernd) nicht gefährlich (außer im UV, was hier nicht der Fall ist).

Die Uni dürfte auch einen Laserschutzbeauftragten haben. Bitte kontaktieren Sie diese Person. Sie können jede beliebige Laserklasse verwenden, wenn Sie sich an die Anweisungen des LSB halten (, die so ähnlich aussehen, wie ich das vorgeschlagen habe).

[Dr. Burne]

Hi,

Dem ist kaum etwas hinzuzufügen.
also ich versuche mal zu übersetzten und das wichtigste rauszuziehen.

Der Laser ist in dem Falle, weil die Wellenlänge ja 650nm ist noch für 2M geeignet und wohl auch dort einzuordnen, wenn der Strahl nicht perfekt kollimiert ist.

Auf jeden Fall fährst du sicher, wenn der Strahl niemanden direkt in Auge kommen kann, also entsprechend Anstand, Blenden und keine refelktierenden teile außer stabiler Optik die benötigt wird.

Diffuse Reflektionen sollten ungefährlich sein.


Gruß Stefan

P.S. Meine Meinung als Showgucker mit Erfahrung im Öffendlichen Bereich :
Wenn du damit nicht ins Publikum gezielt hälst absolut harmlos, da eine Lasershow mit 100mW das um Weiten übersteigt.


Gruß Stefan

[ekkard]

Hi Stefan,
wo kommen die "650 nm" plötzlich her (Hab'ich 'was übersehen? )

PS: ... Wenn du damit nicht ins Publikum gezielt hälst absolut harmlos, da eine Lasershow mit 100mW das um Weiten übersteigt.

Seit wann ist ein schnell bewegter Strahl von 100 mW, wenigen Treffern/Auge, vergleichsweise großer Aufweitung und großem Betrachtungsabstand mit 10ns-Impulsen bei 10 kHz, unklarer Aufweitung und kurzer Beobachtungsdistanz vergleichbar?

[Dr. Burne]

Hi,

es geht ja um den Hörsaal Physik.
Da wo das Freaktreffen war.
Dort sind halt gewisse Abstände zu den Studenten.

Ich meine ja wenn er spiegelde Reflektionen vermeidet die Sache für ihn und die Studenten harmlos sein sollte.
Schließlich geht es hier ja um ein geschlossenes Experiment.
Also hab ich geschrieben
"Wenn du damit nicht ins Publikum gezielt hälst absolut harmlos, da eine Lasershow mit 100mW das um Weiten übersteigt."
Also mögliche austretende Strahlung aus dem Versuchsaufbau, der Bezug war da nicht eindeutig.


650nm ist die Wellenlänge der Dioden in DVD Brennern.


Gruß Stefan

[jp]

Ja, ich habe einige Angaben vergessen:

Wellenlänge 658 nm (ich habe nicht die Infrarotdiode genommen, die zusätzlich im Brenner drin ist, weil Experimente ergeben haben, daß die Justierung mit sichtbarem Strahl eindeutig besser zu bewerkstelligen ist ).

Und Annahme Emission=Imission, also daß der gesamte Strahl ins Auge fällt.

Normalerweise wird niemand vom Strahl getroffen, weil er über einen Retroreflektor ins Gerät zurückläuft und das auch nicht auf Augenhöhe. Ich denke aber einen "Störfall" der Art, daß doch mal jemand durch den Strahl läuft und zufällig sich bückt und zufällig in den Strahl blickt. Auch da soll er keinen Schaden davontragen. Deswegen will ich belegen können, daß der Laser in Klasse 2 fällt.

Soweit ich die Sache verstanden habe, ist die Klasse 2 genau zu dem Zweck konstruiert worden, daß der Strahl frei im Raum stehen darf, weil selbst im schlimmsten Fall (Strahl geht kurz mal voll ins Auge bis das Opfer die Augen schließt oder sich abwendet) kein dauerhafter Schaden eintritt. Das Gerät soll per se sicher sein, ohne daß bestimmte Bedingungen für die Aufstellung eingehalten werden müssen und ein LSB anwesend sein muß.


Viele Grüße
Jürgen Putzger

Hallo Jürgen Putzger,
Sie schreiben:
[Meistens arbeiten DVD-Brenner mit nahem IR. Dort gibt es keine Laserklasse 2/2M, weil die Laserklassen 2 nur für sichtbares Licht gelten (400 bis 700 nm). Außerdem hat die Klasse als Emissionskennzeichnung nichts mit der maximal zulässigen Bestrahlung (MZB) zu tun. Letztere ist eine Immissionsgröße und hängt insbesondere von Einwirkzeit, der Aufweitung und dem Mindestabstand zum Betrachter ab. Ihre Angaben reichen weder für eine Klassifizierung noch zur (näherungsweisen) Bestimmung der MZB aus. .

[ekkard]

Um die Sache zum Abschluss zu bringen:

1. Es ist vollkommen in Ordnung, wenn das Experiment so gestaltet wird, dass für Beobachter höchstens diffuse Reflexionen auftreten können.

2. Der Grenzwert zugänglicher Strahlung (GZS) der Laserklasse 1 für Impulse von 10 ns, einer Periode von 100 µs (10 kHz) und im Bereich ausschließlich thermischer Gefährdung (>600 nm) beträgt C5*C6*0,2 µJ.
Mit C6 =1 (ungünstigster Fall) und C5 = 0,056 gilt GZS =11E-09J.
Die tatsächliche Impulsenergie beträgt: 1E-9J. Folglich wird sogar die Laserklasse 1 eingehalten.

Der C5-Faktor ist formal (T2*10kHz)^-0,25 mit T2 = 10s.

[ekkard]

Übrigens: Ein Laserschutzbeauftragter muss nur bei der Inbetriebnahme anwesend sein sonst nicht. Aber er überwacht die Einrichtung und weist die Bediener ein.