Navigation und Service

Sicherheit von Laserschutzfiltern in Abhängigkeit des Strahldurchmessers

Neben der Laserleistung ist der Strahldurchmesser ein bedeutender Faktor für die Standzeit von Laserschutzfiltern gegen Laserstrahlung. Gegenstand der Untersuchungen im BAuA-Entwicklungsprojekt F 2335 ist daher die Abhängigkeit der Filterstandzeit vom Laserstrahldurchmesser und weiteren Einflussfaktoren. Für die Untersuchung dieser Abhängigkeiten wurden Versuchsaufbauten realisiert, die transmittierte Laserstrahlung hinter dem Schutzfilter detektieren und den Laser ab einem bestimmten Schwellenwert abschalten. Das Kriterium für das Versagen eines Filters wurde an den MZB-Wert (Maximal Zulässige Bestrahlung/Bestrahlungsstärke, welcher Personen ausgesetzt werden dürfen) (Henderson, et al., 2004) angelehnt. Diese Definition des Filterversagens bestimmt die Standzeit der Laserschutzfilter unter den gegebenen Laserparametern (z. B. Laserleistung und Strahldurchmesser). Die Experimente beinhalteten eine Reihe von Laserbelastungsprüfungen mit einem cw (continuous wave) Nd:YAG-Laser (Wellenlänge 1064 nm), einem cw Ytterbium-Faserlaser (1070 nm), gepulsten Nd:YAG-Lasern (1064 nm und 532 nm) und einem CO2-Laser (10600 nm) unter Variation der Laserleistung und des Strahldurchmessers. Die gefundenen Abhängigkeiten der Standzeiten vom Strahldurchmesser folgen innerhalb der untersuchten Bereiche verschiedenen Funktionen, etwa einer Potenzfunktion im Falle von Polymethylmethacrylat-Laserschutzfiltern (PMMA-Laserschutzfiltern) bei Bestrahlung bei 1064 nm im cw-Betrieb des Lasers. Die Untersuchungen zeigen in diesem Fall, dass es mittels eines einfachen empirischen Modells möglich ist, für einen bestimmten Laserschutzfiltertyp (PMMA bei 1064 nm) durch wenige spezifische Standzeitversuche die Standzeiten für unterschiedlichste Strahldurchmesser innerhalb des untersuchten Bereichs zu berechnen. Die festgestellten experimentellen Ergebnisse konnten zum Teil mit einem physikalischen Modell in einer COMSOL Multiphysics® Simulation nachvollzogen werden.

Bibliografische Angaben

U. Urmoneit, H.-J. Krauß, G. Ott:
Sicherheit von Laserschutzfiltern in Abhängigkeit des Strahldurchmessers. 
1. Auflage. Dortmund: Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin 2016. 
ISBN: 978-3-88261-200-4, Seiten 99, Projektnummer: F 2335, Papier, PDF-Datei, DOI: 10.21934/baua:bericht20160630

Artikel "Sicherheit von Laserschutzfiltern in Abhängigkeit des Strahldurchmessers" Herunterladen (PDF, 5MB, Datei ist nicht barrierefrei)