Laserschutz

Laserschutz
– was ist zu beachten?
Dr.-Ing. Hans-Joachim Krauß
Dr.-Ing. Hans-Joachim Krauß
24.05.2012 | 1
Grundsätzliches
Dr.-Ing. Hans-Joachim Krauß
24.05.2012 | 2
Warum schützen ?
Intensive optische Strahler
z. B. Laser, LED, UV-Lampe, …
ernsthafte/ dauerhafte Schäden
an Auge und Haut…
…des Gerätebedieners
…evtl. beistehender Kollegen/ Kunden
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24.05.2012 | 3
Wer trägt die Verantwortung ?
Für den sichern Betrieb und die richtige Anwendung des Lasers
ist immer der Unternehmer / Arbeitgeber verantwortlich!
Ist der Unternehmer / Arbeitgeber vor Ort und kann den
sicheren Laserbetrieb beaufsichtigen und besitzt zudem die
Sachkunde eines Laserschutzbeauftragten, dann muss kein
zusätzlicher Laserschutzbeauftragter bestellt werden.
Der Laserschutzbeauftragte überwacht den sichern
Laserbetrieb und übernimmt die organisatorischen Schutzmaßnahmen (Beratungs-, Informations- und Kontrollpflichten).
Er unterstützt seinen Arbeitgeber bei der Festlegung und
Umsetzung der notwendigen Laserschutzmaßnahmen.
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24.05.2012 | 4
Gefahrenpotentiale – Übersicht
Dr.-Ing. Hans-Joachim Krauß
24.05.2012 | 5
Primäre
Gefahren
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Wechselwirkung Laserstrahlung – Auge
Makula
Sehnerv
Röntgenstrahlung
400 – 1400 nm !
300 – 400 nm, 1400 – 2500 nm
< 300 nm
> 2500 nm
Netzhaut
Hornhaut
Glaskörper
Linse
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Wechselwirkung Laserstrahlung – Auge
Einfluss der Wellenlänge
X-Ray
UV-C
100
UV-B
280
Hornhautschäden
z.B. Photokeratitis
Bindehautentzündung
Katarakt
Katarakt
Photokeratitis
Photokeratitis
UV-A
315
IR-A
VIS
400
700
IR-B
1400
Katarakt
photochem. photoKatarakt chemische
Verbrennung
Verletzung
der Netzhaut therm. der Netzhaut
Verletzung
der Netzhaut
== grauer
grauerStar
Star
== Hornhautentzündung
Hornhautentzündung
Nd:YAG-Laser
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IR-C
3000
Mikrowellen
1.10 6
λ
in nm
Verbrennung
der Hornhaut
CO2-Laser
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Abbildung auf der Netzhaut
Pupillendurchmesser
100 W
O
/ 7 mm
Bestrahlungsstärke
610 W/m²
300 µW
Bildgröße
b = 800 µm
1,3 x 10
100 W
100 W
12
W/m
2
b = 10 µm
1m
Verhältnis der Bestrahlungsstärken:
E(Laser, 100 W)
E(Glühbirne, 100 W)
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= 2,1 x 10 9
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Laserunfall am Auge
Laserunfall am Auge – möglicher subjektiver Eindruck
Hornhautschaden
z. B. CO2-Laser
Netzhautschaden
z. B. Nd:YAG
zerstörter Sehnerv
z. B. Nd:YAG
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24.05.2012 | 10
Wechselwirkung Laserstrahl – Haut
Einfluss der Wellenlänge
UV-B
UV-C
Nd:YAG
UV-A
IR-A
VIS
CO2
IR-B
IR-C
λ in nm
100
280
315
400
700
1400
3000
Transmission der Hautschichten in %
Hornhaut
10
20
30
70
80
5
20
70
30
20
10
Oberhaut
Lederhaut
Unterhaut
Hautrötung
verstärkte
Dunklung der
Pigmente
Pigmentierung
beschleunigte
Photosensitive Reaktionen
Hautalterung
Hautkrebs
Verbrennung
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Thermische Wechselwirkung mit der Haut
Laser
Erwärmung
reversibel
> 45 °C
Membranauflockerung
irreversibel
> 60°C
Proteindenaturierung,
Koagulation
Gewebetod
> 80°C
> 100°C
Kollagendenaturierung,
Membrandefekte
Austrocknung
> 150°C
Karbonisierung
> 300 °C
Verdampfung und Vergasung
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Schutzmaßnahmen
Dr.-Ing. Hans-Joachim Krauß
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Laserklassen nach DIN EN 60825-1
Die Laserklassen geben Auskunft über das Gefährdungspotential eines Lasers.
Die Einordnung eines Lasers in eine Klasse (Klassifizierung des Lasers) erfolgt
nach DIN EN 60825-1 anhand der GZS-Werte und ist Aufgabe des Herstellers.
Zunahme des vom Laser ausgehenden Gefahrenpotentials
Klasse 1
Klasse 1M
Klasse 2
Klasse 2M
Klasse 3R
Klasse 3B
Klasse 4
augensicher
augensicher
ohne
optische
Instrumente
augensicher,
wenn Lidschlussreflex
funktioniert
(t = 0,25 s),
augensicher
GZS 3R =
ohne optische
5 x GZS der
Klasse 2 für
400…700 nm
bzw.
sehr gefährlich für das
Auge, u. U.
auch diffuse
Reflexion
gefährlich,
sehr
gefährlich
für Auge
und Haut,
auch diffus
reflektierte
Strahlung ist
gefährlich
λ = 400…
700 nm
Instrumente
und mit Lidschlussreflex
(t =0,25s),
λ = 400…
700 nm
5 x GZS der
Klasse 1
sonst
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evtl. gefährlich für Haut
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Schutzmaßnahmen – Übersicht
unsichere Laserinstallation
(z. B. F&E, Service)
sichere Laserinstallation
(industrielle Fertigung)
Quelle: TRUMPF
offener Strahlengang
Æ typ. Laser Klasse 4
komplett eingehauste Laserproduktionsanlage mit allen erforderlichen
technischen Schutzmaßnahmen
Æ Laser Klasse 1
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Wie schützen ?
Schutz vor intensiver optischer Strahlung / Laserstrahlung
gewährleisten durch:
Æ
Æ
Æ
T
O
P
echnische und bauliche Schutzmaßnahmen
rganisatorische Schutzmaßnahmen
ersönliche Schutzmaßnahmen
TOP-Prinzip, wenn möglich Laser Klasse 1 anstreben
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Laserwarnbeschilderung
Warn- und Informationsschilder gemäß IEC/EN 60825-1
Class 1 Laser Product
Laser Radiation / Do not view directly with optical instruments /
Class 1M Laser Product
Laser Radiation / Do not stare into beam / Class 2 Laser Product
Laser Radiation / Do not stare into the beam or view directly with
optical instruments / Class 2M Laser Product
Laser Radiation / Avoid direct eye exposure / Class 3R Laser Product
Laser Radiation / Avoid exposure to beam / Class 3B Laser Product
EN
EN60825-1:2008-05
60825-1:2003-10
NACH
EN 60825-1:94
Laser Radiation / Avoid eye or skin exposure to direct or scattered
radiation / Class 4 Laser Product
Technische Daten
cw-Laser: P0 und λ
gepulste Laser: zusätzl. PP, t, F
nach EN 60825-1:2008-05
Kennzeichnung muss in der Sprache angebracht sein, welche das
Bedien- und Wartungspersonal versteht.
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Gebotsschild Augenschutz
Gebotsschild an Zugängen zu Laserbereichen
Laserschutzbrille tragen!
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Technische Schutzmaßnahmen – Bsp. Laserbeschrifter
Interlock-Schalter
an Schiebetüre
im Innenraum (Laserbereich)
Laser Klasse 4 Beschilderung
und zusätzl. Warnlampe
Not-Aus-Schalter
Absaugung
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24.05.2012 | 19
Technische Schutzmaßnahmen – Bsp. Laserbeschrifter
externe
Warnlampe
Beobachtungsfenster
aus Laserschutzfilter
lichtdichte und
laserbeständige
Einhausung
schlüsselbestätigter
Hauptschalter
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Bauliche Schutzmaßnahmen – Laserlabor
ƒ Laserbereich kennzeichnen und begrenzen
(bei Laserklasse 4: beleuchtete Warnschilder
an alle Zugängen)
Absaugung
NOT-AUS
ƒ Zugangskontrolle (z. B. Türkontakt)
Fensterverkleidung
ƒ Flucht- und Rettungswege freihalten
(Fluchttürsteuerung Æ Arbeitsstättenverord.)
ƒ Wände, Decke, Fußboden: matt, hell, diffus
reflektierend, laserbeständig, feuerfest,
Fenster verkleiden
LASER
Laserbetrie b
ƒ Vermeidung spiegelnder Oberflächen
ƒ Strahlführung verkleiden und gegen
Zugang sichern
ƒ gute, ggf. regelbare Raumbeleuchtung
(Vorsicht bei Reflektoren)
ƒ NOT-AUS-Schalter in hinreichender Anzahl
(an der Maschine, am Eingang etc.)
Schutzwand/
-vorhang
Strahlabsorber
ƒ Absaugung und Filterung von Emissionen
ƒ Vernichtung der Rest- und Streustrahlung
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Bauliche Schutzmaßnahmen – Bsp. Zugang Laserlabor
beleuchtetes
Laserwarnschild
Schutzbrillenkasten
Kennzeichnung
Notfallplan
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Organisatorische Schutzmaßnahmen
D Schriftliche Bestellung und Schulung eines Laserschutzbeauftragten (LSB)
D Anzeige der Laseranlagen (3R, 3B und 4) bei der Berufsgenossenschaft und der
örtlichen Gewerbeaufsicht
D Abgrenzung und Kennzeichnung des Laserbereichs
D fachkundige Ausarbeitung einer Risikobeurteilung
D Überwachung des sicheren Laserbetriebs und der Einhaltung der Sicherheits- und
Schutzmaßnahmen durch den LSB
D Unterweisung der Beschäftigten am Laser und im Laserbereich durch den LSB
D fachliche Auswahl der persönlichen Schutzausrüstung (Laserschutzbrille) durch
den LSB
D Beratung des Unternehmers durch den LSB in allen Fragen des Laserschutzes
D Beschäftigungseinschränkung für Jugendliche
D Pflicht zur ärztlichen Versorgung bei Unfällen
…
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Persönliche Schutzmaßnahmen
Angestellte im Laserlabor
(offene Strahlung Klasse 3B und 4)
und Servicepersonal müssen
Laserschutzbrillen oder
Laserjustierbrillen (bei Justierarbeiten mit sichtbarer Laserstrahlung) tragen !
Laserjustierbrillen für
Justieraufgaben
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24.05.2012 | 24
Beispiele
sekundärer
Gefahren
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Elektrische Gefahr
durch den Körper fließende
Stromstärke
physischer Effekt
unter 0,5 mA
- nicht spürbar (mit der Zunge 45 µA)
oberhalb 0,5 mA
- Kribbeln spürbar
10-15 mA
- Loslassgrenze (Hängenbleiben – Festkleben)
oberhalb 15 mA bis 25 mA
- Muskelkontraktionen
- Atmungsbeschwerden durch Verkrampfung
der Brustmuskulatur
ab 25 mA bis 50 mA
- Beeinflussung des Herzens
- Störung der Erregungsbildung und -leitung
- Bewusstlosigkeit bei längerer Einwirkung
oberhalb 50 mA bis einige 100 mA
- Gefahr von Herzkammerflimmern und
Herzstillstand
Stromstärken > 1 A
-
Herzstillstand
Zerstörung/Verkochung des Gewebes
Platzen der roten Blutkörperchen
Zerstörung der Muskelzellen (Elektrolyse)
Gefahr des Nierenversagens
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Brand- und Explosionsgefahr
Laserstrahlung im mW-Bereich kann Explosionen hervorrufen, wenn bei
gleichzeitiger Anwesenheit von explosiven Stoffen (Gase, Flüssigkeiten) die
Strahlung gut fokussiert ist oder aus einem dünnen Faserende austritt.
Explosionsgruppe 1)
I und IIA
IIA
IIB
IIC
IIC
Temperaturklasse 2)
T1-T3
T4
T1-T4
T1-T4
T5-T6
Leistung in mW 3)
150
35
35
35
15
Bestrahlungsstärke in
mW/mm2 4)
20
5
5
5
5
1)
IIA Æ Diesel, Benzin, Ethan, Methan, Propan, Aceton, Kohlenmonoxid,…
IIB Æ Stadtgas, Schwefelwasserstoff, Ethylen
IIC Æ Wasserstoff, Acetylen
2)
Temperaturklassen: maximal zulässige Oberflächentemperaturen des Explosivstoffs
(T1 ≤ 450 °C, T2 ≤ 300 °C, T3 ≤ 200 °C, T4 ≤ 135 °C, T5 ≤ 100 °C, T6 ≤ 85 °C)
3)
Maximal zulässige Laserleistung bei Anwesenheit von Explosivstoffen (Annahme:
vollständige Strahlungsabsorption, d. h. vollst. Umwandlung der Laserleistung in Wärme)
4)
Maximal zulässige Laserstrahlintensität bei Anwesenheit von Explosivstoffen
Quelle: BG ETEM, Technische Regeln für Betriebssicherheit 2152, Teil 3
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Gefahr durch Sekundärstrahlung
Technische
Schutzmaßnahmen
TRUMPF
Laseranlage:
ƒ HF-Strahlung
ƒ Mikrowellenstrahlung
ƒ UV-Strahlung
ƒ Röntgenstrahlung
Strahl-StoffWechselwirkung
ƒ IR-Strahlung
ƒ sichtbares Licht
ƒ UV-Strahlung
ƒ Röntgenstrahlung
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24.05.2012 | 28
Gefahr durch giftige Stoffe – Bsp. ZnSe-Linsen
Thermische Zersetzung von ZnSe – Indikatoren:
Æ Geruch nach Knoblauch
Æ Emission von weißlichem oder rötlichem Staub
ZnSe-Linse für CO2-Laser
Es entsteht:
Æ Selenwasserstoff, Selendioxid, elementares
Selen, evtl. radioaktive Schwebstoffe (ThF4)
ACHTUNG: hochgiftig !!
Schutzmaßnahmen:
Quelle: FachausschussInformationsblatt Nr.
FA ET SG-Laser 002
- Luft anhalten
- Maschine/Anlage über Not-Aus abschalten
- Fenster (falls vorhanden) öffnen
- Anlagenbereich verlassen, Gefahrenbereich kennzeichnen und absperren
- Laserschutzbeauftragten informieren
- mind. 30 min warten, bis sich Stäube gelegt haben und Gas abgezogen ist
- bei Wiederannäherung an die Anlage auf Geruchsbildung achten
- alle Linsenbruchstücke entfernen und luftdicht als Sondermüll verpacken
- Niederschläge mit feuchten Einwegtüchern aufnehmen Æ Sondermüll
- bei den Reinigungsarbeiten Einwegschutzhandschuhe, Einwegschutzanzug
und dicht anliegende Feinstaubmaske tragen (Vorsicht bei Bartträgern !)
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24.05.2012 | 29
Gefahr durch Schadstoffemissionen
Lasermaterialbearbeitungsprozess = Schadstoffquelle
lungengängige
Dämpfe, Rauche,
Gase, die…
…toxisch
…krebserregend
…ätzend
sein können
Gefährdungsbeurteilung !
Dr.-Ing. Hans-Joachim Krauß
24.05.2012 | 30
Abluftkette
1. Technische Schutzmaßnahmen
Laserprozess
Absaugung
Partikelfilter
Gasfilter
(z. B. Biofilter,
Aktivkohlefilter)
Umluft
oder
Abluft
ACHTUNG: Nach TRGS 560 kein Umluftbetrieb
bei krebserregenden Stoffen !
2. Persönliche Schutzausrüstung Æ
Dr.-Ing. Hans-Joachim Krauß
24.05.2012 | 31
BG-Schriften
BGV A1
BGV B2
BGI 5092
Æ www.bgetem.de
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blz-Dienstleistungsspektrum Laserschutz
¾ Beratung, Messungen und sicherheitsrelevante
Berechnungen rund um den Laserschutz
¾ Unterstützung bei der Klassifizierung von
Laseranlagen und der Durchführung von
Risikoanalysen
¾ Messung der Laserstrahlenbelastung und der
Schadstoffbelastung am Arbeitsplatz
¾ Prüfung von Laserschutzprodukten auf
Beständigkeit gegen Laserstrahlung (nach
Norm)
¾ Messung von Laserstrahlparametern
¾ Inhouse-Schulungen, Fortbildungskurse und
Praktika zum Laserschutz
¾ Mitarbeit in Arbeitskreisen zur Normung
im Bereich Laserschutz (DIN, EN, ISO)
Dr.-Ing. Hans-Joachim Krauß
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