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Lasersicherheit

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Wichtige Praktiken für Anwender von Faserlasern

IPG Photonics liefert unsere einzigartige Produktreihe von Faserlasern und Verstärkern sowohl an Systemintegratoren als auch direkt an Endverbraucher. Da IPG Produkte an eine Vielzahl von Endverbrauchern liefert, möchten wir grundlegende Informationen zum Thema Lasersicherheit bereitstellen.  
 
Diese Informationen werden sowohl unseren bestehenden Kunden als auch potenziellen Kunden als Service zur Verfügung gestellt. Weitere Informationsquellen zum Thema Lasersicherheit finden Sie unter den Links am Ende dieses Abschnitts. 
 
Laser/verstärkte Lichtquellen erzeugen Licht, das in der Natur nicht vorkommt: Ein Reiz wie hochintensives Licht wird in einen Laserresonator eingeleitet, woraufhin Laseremission oder Lichtleistung entsteht. Obwohl es sich bei der Leistung um Licht handelt, unterscheidet es sich erheblich von Sonnenlicht oder dem Licht einer Glühbirne. Da Laser-/verstärktes Licht besondere Eigenschaften aufweist, bestehen daher häufig Gefahren während des Betriebs und möglicherweise auch während der Wartung. Laser/verstärkte Lichtquellen erzeugen hochintensives monochromatisches Licht, das für das menschliche Auge sichtbar oder unsichtbar sein kann und außerdem kohärent ist, was bedeutet, dass alle Wellen phasengleich sind. Durch die Kohärenz ist dieses Licht viel gefährlicher als nichtkohärentes Licht derselben Wellenlänge und Intensität. Kollimierte Strahlen oder Strahlen, die beim Austritt aus der Geräteöffnung nicht schnell divergieren, bergen selbst in großer Entfernung von der Öffnung Risiken.

 

 

Gefahren

Bei der Betrachtung von Lasergefahren ist das Auge in der Regel der Bereich, der am häufigsten Anlass zur Sorge gibt. Die folgenden Informationen beziehen sich nicht nur auf Gefahren für das Auge, sondern auch auf andere Gefahren, die bei der Verwendung eines Laserprodukts auftreten können. 

Die Diodenlaser von IPG arbeiten im Bereich von 980 nm, Ytterbium-Laser und -Verstärker bei etwa 1060 nm, Raman-Laser und -Verstärker bei etwa 1400 nm, Erbium-Laser und -Verstärker bei etwa 1550 nm und Thulium-Laser und -Verstärker bei etwa 2000 nm. IPG bietet auch Laserquellen unter 980 nm an.

Gefahren für die Augen

 

Augenschäden können durch Lasereinwirkung entstehen. Laser können das Auge auf unterschiedliche Weise schädigen, je nach Wellenlänge und Ausgangsleistung, denen der Benutzer ausgesetzt sein kann:

  • Sichtbare (400 bis 700 nm) und nahinfrarote (IR-A, 700 bis 1400 nm) Strahlen können in das Auge eindringen und so irreversible Schäden an der Netzhaut, dem Sehnerv und den zentralen Bereichen des Auges verursachen.  Normalerweise kann das menschliche Auge Licht im Wellenlängenbereich von 400 bis 700 nm (violett bis rot) wahrnehmen. Leider lässt das Auge auch Wellenlängen von über 1400 nm durchdringen, die ebenfalls eine erhebliche Gefahr für die Netzhaut und den Sehnerv darstellen.
  • Unsichtbare Strahlen mit anderen Wellenlängen als Nahinfrarot können die äußeren Bereiche des Auges schädigen. UV-Strahlung (180 bis 400 nm) kann sowohl die Hornhaut als auch die Linse schädigen. Strahlung im mittleren Infrarotbereich (IR-B, 1400 bis 3000 nm) kann die Oberfläche durchdringen und Katarakte verursachen.  Ferninfrarotstrahlung (IR-C, 3000 nm bis 1 mm) kann die äußere Oberfläche oder die Hornhaut schädigen.
  • Der Benutzer muss mit dem Auftreten von Sekundärstrahlen in verschiedenen Winkeln rechnen. Die Sekundärstrahlen können sich auf oder nahe der Arbeitsfläche befinden. Diese Strahlen sind Spiegelreflexionen des Hauptstrahls von verschiedenen Oberflächen. Obwohl diese Sekundärstrahlen weniger stark sein können als die vom Laser abgegebene Gesamtleistung, kann ihre Intensität dennoch groß genug sein, um das Auge zu schädigen. Dies sollte bei der Installation von Lasersystemen berücksichtigt werden.

 

Zusätzliche Gefahren

  • Lasersysteme können Verbrennungen der Haut verursachen. Das Schadenspotenzial und der Schweregrad hängen von der Wellenlänge und der Leistung ab.
  • Einige der Lasersysteme sind Bestandteile von Schwermaschinen und sollten mit großer Sorgfalt gegenüber dem Bediener und anderen Personen, die sich im Bereich des Lasers aufhalten, betrieben werden.
  • Einige Laser sind so leistungsstark, dass sie Kleidung und Papier verbrennen oder Lösungsmittel und andere brennbare Substanzen entzünden können. Dies muss bei der Verwendung von Lasersystemen berücksichtigt werden.
  • Bei der Verwendung von Hochleistungslasern können heiße oder geschmolzene Metallteile entstehen. Seien Sie vorsichtig, wenn bei Ihrer Anwendung Abfälle entstehen.

 

Elektrische Gefahren

  • Die für Laserprodukte verwendete Spannung (sowohl Wechselstrom als auch Gleichstrom) ist oft hoch. Alle elektrischen Kabel und Anschlüsse sollten so behandelt werden, als ob sie eine gefährliche Spannung hätten. Alle Teile des elektrischen Kabels, des Steckers oder des Gerätegehäuses sollten als gefährlich angesehen werden.

 

Laserklassifizierung

Zusätzlich zu den oben genannten Informationen zur Sicherheit folgt hier eine kurze Beschreibung der Klassifizierung von Lasersystemen. Lasersysteme werden nach der Wellenlänge und der Ausgangsleistung klassifiziert, denen der Endbenutzer während des Betriebs ausgesetzt sein kann. Dies könnte auch als das Gefahrenpotenzial des Lasersystems beschrieben werden. Die Klassifizierung wird durch die Emissionswellenlänge(n), die Ausgangsleistung und die Strahleigenschaften bestimmt. 

Die Laserklassen beginnen bei Klasse 1 und enden bei Klasse 4. Je höher die Zahl in der Klassifizierung, desto größer ist das Gefahrenpotenzial des Lasersystems. Diese Laserklassifizierungen sind auf dem Lasersystem angegeben, wobei häufig römische Ziffern zur Kennzeichnung der Klassennummer verwendet werden. Die Kennzeichnung erfolgt durch Anbringen eines Etiketts auf dem Produkt. Neben Warnhinweisen enthalten diese Etiketten Informationen zur Wellenlänge, zur Gesamtleistung und zur Laserklassifizierung.

Klasse 1 

Lasersysteme der Klasse 1 sind eigensicher. Unter normalen Betriebsbedingungen stellen diese Laser keine potenziellen Gesundheitsrisiken dar. Durch spezielle Konstruktionsmerkmale wird verhindert, dass Menschen während des Betriebs mit der Laserstrahlung in Berührung kommen. 

Klasse 2

Lasersysteme der Klasse 2 sind sichtbare Laser mit geringer Leistung. Der natürliche Blinkreflex des Auges, der durch die Abneigung gegen helles Licht ausgelöst wird, schützt den Benutzer. Bei längerer direkter Betrachtung bestehen einige potenzielle Gefahren. Für Laser der Klasse 2 ist ein Warnhinweis erforderlich. 

Klasse 3

Lasersysteme der Klasse 3a müssen ebenfalls mit einem Warnhinweis versehen sein, in manchen Fällen sogar mit einem Gefahrenhinweis. Der Lichtreflex sollte den Benutzer schützen, wenn er nur kurz in den Laser blickt. Bei Verwendung von Sammeloptiken, beispielsweise während eines optischen Ausrichtungsvorgangs, kann eine Gefahr bestehen. 

Lasersysteme der Klasse 3b können eine Gefahr darstellen, wenn sie direkt oder durch sekundäre Strahlen betrachtet werden. In der Regel erzeugen diese Laser keine gefährlichen Reflexionen von einer matten Oberfläche. Diese Systeme sind mit einem „GEFAHR”-Etikett versehen, und obwohl die Gefahr von Augenschäden besteht, ist das Risiko von Brand- oder Hautgefahren gering. Bei der Verwendung dieser Laser wird das Tragen einer Laserschutzbrille empfohlen. 

Klasse 4

Lasersysteme der Klasse 4 stellen eine Gefahr für Augen und Haut dar. Die Gefahren können durch direkte, sekundäre und diffuse Reflexionen entstehen. Alle Lasersysteme der Klasse 4 sind mit einem GEFAHR-Etikett versehen. Laser der Klasse 4 können auch Materialien im oder um den Laserbereich herum beschädigen und brennbare Stoffe entzünden. Bei der Verwendung dieser Laser ist eine Laserschutzbrille erforderlich.

 

Bei der Verwendung von Lasern zu beachtende Punkte

IPG Photonics liefert sowohl Laser und Lasersysteme der Klasse 3b als auch der Klasse 4 an unsere Endverbraucher. Die folgende Liste enthält Punkte, die Laseranwender oder potenzielle Anwender bei der Verwendung von Lasersystemen berücksichtigen sollten. 

  • Bitte nehmen Sie sich Zeit, um die Bedienungsanleitung zu lesen und zu verstehen, und machen Sie sich mit den Betriebs- und Wartungsanweisungen vertraut, bevor Sie das Produkt verwenden. Wenn Sie Fragen haben oder etwas nicht verstehen, wenden Sie sich bitte an den Hersteller. 
  • Alle Bediener, die sich in diesem Bereich aufhalten, müssen vor der Aktivierung der Laseremission eine geeignete Laserschutzbrille tragen. Dies gilt auch für Bediener, die das Lasersystem nicht direkt verwenden. 
  • Schauen Sie niemals direkt in den Laserausgang, wenn das Gerät eingeschaltet ist. 
  • Stellen Sie den Laser und alle mit dem Laser verwendeten optischen Komponenten außerhalb der Augenhöhe auf. 
  • Installieren oder entfernen Sie keine Fasern oder Kollimatoren, wenn der Laser aktiv ist. 
  • Schalten Sie den Laser immer aus, wenn Sie mit dem Ausgang arbeiten, z. B. beim Einbau der Faser oder des Kollimators in eine Halterung usw. Richten Sie den Ausgang gegebenenfalls bei niedriger Ausgangsleistung aus und erhöhen Sie dann die Ausgangsleistung schrittweise. 
  • Die Wechselwirkung zwischen dem Laser und dem zu bearbeitenden Material kann auch hochintensive UV- und sichtbare Strahlung erzeugen. 
  • Stellen Sie sicher, dass Laserschutzvorrichtungen vorhanden sind, um Augenschäden durch sichtbare Strahlung zu vermeiden. Stellen Sie sicher, dass die Arbeitsfläche ausreichend belüftet ist. Die Gase, Funken und Rückstände, die bei der Wechselwirkung zwischen dem Laser und der Arbeitsfläche entstehen können, können zusätzliche Sicherheitsrisiken darstellen. 
  • Verwenden Sie den Laser in einem Raum, dessen Zugang durch Türverriegelungen kontrolliert wird. Bringen Sie Warnschilder an. Beschränken Sie den Zugang zu diesem Bereich auf Personen, die im Umgang mit Lasern geschult sind. 
  • Vermeiden Sie den Einsatz des Lasers in einer abgedunkelten Umgebung. 
  • Aktivieren Sie den Laser nicht, ohne dass eine Kopplungsfaser oder ein gleichwertiges Element am optischen Ausgangsanschluss angeschlossen ist. 
  • Der Betreiber des Lasers ist dafür verantwortlich, die Nutzung des Lasers anzumelden und den Laserbereich zu kontrollieren.

 

Schutzbrille

Laserschutzbrillen sind sowohl mit der optischen Dichte als auch mit dem Wellenlängenbereich gekennzeichnet. Die optische Dichte (OD) ist ein wichtiger Parameter bei der Auswahl einer Laserschutzbrille. Die Formel für die optische Dichte ist unten aufgeführt.

Optische Dichte = -1 (Lichtdurchlässigkeit)

Tl = 10 – OD

Anhand der obigen Formel lässt sich erkennen, dass sich der Schutz mit jeder Erhöhung des OD um das Zehnfache erhöht (die Laserdurchlässigkeit verringert sich um das Zehnfache). IPG Photonics empfiehlt Endnutzern von Lasersystemen, bei der Beurteilung der Anforderungen an die Schutzbrille die jeweilige Anwendung zu berücksichtigen. Es ist wichtig, die potenziellen Gefahren zu verstehen, die mit der Endanwendung verbunden sind oder sich daraus ergeben.

IPG Photonics empfiehlt Lasernutzern, sich über alle lokalen, staatlichen, bundesstaatlichen oder behördlichen Anforderungen sowie über alle Anforderungen an Einrichtungen oder Gebäude zu informieren, die für die Installation oder Nutzung eines Lasers oder Lasersystems gelten können.

 

Zusätzliche Informationen

Weitere Informationen zur Lasersicherheit finden Sie in der folgenden Liste, die einige verfügbare Informationen enthält:

Laser Institute of America (LIA)
13501 Ingenuity Drive, Suite 128
Orlando, Florida 32826
Telefon: 407.380.1553, Fax: 407.380.5588
Gebührenfrei: 1.800.34.LASER
https://www.lia.org/

Amerikanisches Nationales Normungsinstitut
ANSI Z136.1 – 2000, Amerikanische Norm für die sichere Verwendung von Lasern
(Erhältlich über LIA)

Internationale Elektrotechnische Kommission
IEC 60825-1, Ausgabe 1.2, 2001-08
Sicherheit von Laserprodukten –
Teil 1: Geräteklassifizierung, Anforderungen und Benutzerhandbuch.
(Erhältlich über LIA)

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Laurin Publishing
Lasersicherheitsausrüstung und Einkaufsratgeber