Zu den Lasersicherheitsstandards gehören die amerikanische Norm ANSI 136.1 und die europäische Norm EN207/EN208/EC60825.
1. Amerikanischer Lasersicherheitsstandard ANSI 136.1
Laser werden gemäß der Norm ANSI Z136.1 in die folgenden Kategorien eingeteilt.
Klassendefinitionsanforderungen 1 Ungefährlich ohne Schutzbrille 1M augensicherer Laser mit sichtbarer Wellenlänge (400–700 nm), bei Verwendung keine Lupe Optisches System ohne Schutzbrille, außer mit optischem Vergrößerungsglassystem 2 Augensicherer Laser mit sichtbarer Wellenlänge (400–700 nm), (Blinkreflex kann Schäden innerhalb von 0,25 Sekunden verhindern) Keine Schutzbrille erforderlich 2M augensicherer Laser mit sichtbarer Wellenlänge (400–700 nm), (Blinkreflexion kann Schäden innerhalb von 0,25 Sekunden verhindern), keine Lupe bei Verwendung des optischen Systems. Die Verwendung wird empfohlen Der indirekte Beobachtungsstrahl einer Schutzbrille 3R ist möglicherweise nicht sicher. Die maximal zulässige Belichtung (MPE) beträgt bis zu 5-fach für Laser mit sichtbarem Licht der Klasse 2 und bis zu 5-fach für Laser mit unsichtbarem Licht der Klasse 1. Es ist schädlich für die Augen. Es wird empfohlen, eine Schutzbrille zu verwenden. 3B Die indirekte Beobachtung des Strahls ist schädlich für die Augen. Schutzbrille 4 Direkte und diffuse Einwirkungen sind schädlich für Augen und Haut. Es besteht Verbrennungs- und Verbrennungsgefahr, die einen Augenschutz und andere persönliche Sicherheitsvorkehrungen erfordert.
Laser der Klasse 1 , sicher unter allen normalen Einsatzbedingungen. Bedeutet, dass die maximal zulässige Belichtung (MPE) beim Betrachten des Lasers mit bloßem Auge oder mit typischen Vergrößerungsoptiken (Teleskop oder Mikroskop) nicht überschritten wird. Zur Validierung des Standards gibt der Standard die Apertur und den Abstand relativ zum bloßen Auge an, wobei ein typisches Teleskop zur Beobachtung eines kollimierten Strahls und ein typisches Mikroskop zur Beobachtung eines divergierenden Strahls verwendet wird. Es ist wichtig zu wissen, dass einige bestimmte Laser der Klasse 1 zugeordnet sind, es jedoch dennoch zu Schäden kommen kann, wenn Teleskope oder Mikroskope mit sehr großen Aperturen verwendet werden. Beispielsweise könnte ein Hochleistungslaser mit einem sehr großen kollimierten Strahl oder einem stark divergierenden Strahl, der die Apertur mit einer Leistung passiert, die unter der Strahlungsgrenze (APL) eines Klasse-1-Lasers gemäß Standarddefinition liegt, als Klasse klassifiziert werden 1-Laser, aber bei Verwendung von Lupen mit großem Durchmesser können unsichere Leistungswerte erreicht werden.
Laser der Klasse 1M können unter allen Bedingungen sicher verwendet werden, außer durch Vergrößerungsoptiken wie Mikroskope und Teleskope. Laser der Klasse 1M erzeugen große oder divergierende Strahlen. Laser der Klasse 1M, die typischerweise MPE nicht überschreiten, es sei denn, es werden Fokussierungs- oder Abbildungsoptiken verwendet, um den Strahl zu komprimieren. Bei einer Neufokussierung des Strahls steigt die Gefährlichkeit eines Lasers der Klasse 1M und die Laserklasse ändert sich. Wenn die Leistung, die durch die Pupille des bloßen Auges dringt, niedriger ist als die Strahlungsgrenze (APL) eines Lasers der Klasse 1, kann der Laser als Klasse 1M eingestuft werden. Durch die Verwendung typischer Vergrößerungsoptiken wird jedoch Leistung im Auge gesammelt übersteigt den AEL eines Lasers der Klasse 1 und liegt unter dem AEL der Klasse 3B.
Laser der Klasse 2 sind sicher, da der Blinzelreflex die Exposition auf nicht mehr als 0,25 Sekunden begrenzt. Gilt nur für Laser mit sichtbarem Licht (400–700 nm). Laser der Klasse 2, Leistung begrenzt auf 1 mW kontinuierlich, oder höhere Leistung, wenn die Strahlungszeit weniger als 0,25 Sekunden beträgt oder das Licht nicht räumlich kohärent ist. Eine absichtliche Unterdrückung des Blinzelreflexes kann zu Augenschäden führen. Viele Laserpointer und Messgeräte sind Laser der Klasse 2.
Laser der Klasse 2M sind sicher. Wenn das optische Instrument nicht direkt beobachtet wird, verhindert der Blinzelreflex Verletzungen. Wie bei Lasern der Klasse 1M hat der Laserstrahl einen großen Durchmesser oder einen großen Divergenzwinkel, und die durch die Pupille gelangende Lichtmenge darf den Grenzwert der Klasse 2 nicht überschreiten.
Laser der Klasse 3R , der bei sorgfältiger Verwendung sicher ist und nur eine begrenzte Sicht auf den Strahl bietet. Mit einem Laser der Klasse 3R ist es möglich, den MPE zu überschreiten, allerdings mit geringerem Verletzungsrisiko. Sichtbare CW-Laser der Klasse 3R sind auf 5 mW begrenzt. Andere Wellenlängen und gepulste Laser unter Vorbehalt anderer Bedingungen.
Laser der Klasse 3B sind gefährlich, wenn sie direkt dem Auge ausgesetzt werden, aber keine Gefahr durch diffuse Reflexion von Papier oder anderen rauen Oberflächen. Der AEL des CW-Lasers, der Wellenlängenbereich von 315 nm bis zum fernen Infrarot, beträgt 0,5 W. Gepulste 400-700-nm-Laser sind auf 30 mJ begrenzt. Für andere Wellenlängen oder Ultrakurzpulslaser gelten andere Einschränkungen. Bei direkter Sicht auf den Laserstrahl der Klasse 3B ist eine Schutzbrille erforderlich. Laser der Klasse 3B müssen mit einem Schlüsselschalter und einer Sicherung ausgestattet sein
Vollständige interne Sperre. In einem CD- oder DVD-Recorder wird ein Laser der Klasse 3B verwendet. Der Recorder gehört jedoch zur Klasse 1, da der Laser nicht aus der Recordereinheit austritt.
Laser der Klasse 4 , die höchsten und gefährlichsten Laser, einschließlich aller Laser, die die AEL-Klasse 3B überschreiten. Laser der Klasse 4 können durch direkte, diffuse oder indirekte Sichtstrahlen die Haut verbrennen und verheerende oder dauerhafte Augenschäden verursachen. Diese Laser können brennbare Materialien entzünden und eine Brandgefahr darstellen. Diese Gefahren gelten auch für indirekte oder nicht spiegelnde Strahlen, selbst von scheinbar rauen Oberflächen – was bedeutet, dass bei der Kontrolle des Lichtwegs große Sorgfalt geboten ist. Laser der Klasse 4 müssen mit einem Schlüsselschalter und einer Sicherheitsverriegelung ausgestattet sein. Die meisten industriellen, wissenschaftlichen, militärischen und medizinischen Laser sind Laser der Klasse 4.
Der ANSI Z136.1-Standard erfordert die Parameter der optischen Dichte (OD) von Laserschutzbrillen, mit denen sich die nominelle Gefahrenzone (NHZ) berechnen lässt, und die diffuse Reflexion kann mit Schutzbrillen beobachtet werden.
Die optische Dichte (OD) ist ein Maß für die Dämpfung der durch einen Filter fließenden Energie. Je höher der OD-Wert, desto höher die Dämpfung und desto höher das Schutzniveau. Das heißt, der OD-Wert ist ein Maß für die Laserenergie, die durch den Filter gelangt.
OD ist der Kehrwert des Transmissionslogarithmus, OD = -log10 T, wobei T der Transmissionsgrad ist.
OD-Wert Transmission % Dämpfungskoeffizient 0100 % 1110 % 1021 % 10030,10 % 1.00040,01 % 10.00050,00 % 100.00060,00 % 1.000.00070,00 % 10.000,00
2. Europäische Lasersicherheitsnorm EN207/EN208/EC60825
Die europäische Lasersicherheitsnorm EN 207/EN208 berücksichtigt bei der Festlegung der Lasersicherheitsanforderungen die optische Dichte und die Leistungs-/Energiedichte des Lasers. Ähnlich wie ANSI Z136.1 müssen Laserschutzbrillen eine ausreichende optische Dichte bieten, um die Laserleistung auf oder unter die maximal zulässige Exposition (MPE) zu reduzieren, und außerdem einen Schadensschwellenschutz bieten. Gemäß EN207 müssen Laserschutzbrillen vor direkter interner Strahleinwirkung des Lasers geschützt werden.
Die EN207-Norm verlangt, dass Schutzbrillen mit einem Schutzgrad und detaillierten Angaben zu ihren Schadensschwellen gekennzeichnet werden (z. B. 10600D L5 (L5 bedeutet eine direkte Strahlungsleistungsdichte von 100 MW/cm2 bei 10600 nm für 10 Sekunden).
Das L-Verhältnis von EN207 ist die Schadensschwelle des Brillenmaterials, also die Leistungsdichte, der die Brille standhalten kann, und erfordert einen Laserstabilisierungstest für mindestens 10 Sekunden (CW) oder 100 Pulse (Pulsmodus).
Arbeitsmodus: Der Laser arbeitet in verschiedenen Modi mit unterschiedlichen Leistungsdichteeigenschaften und erfordert unterschiedliche Schutzbrillen.
Modusdefinition Impulsbreite D Kontinuierlich (CW) Konstante Leistung > 0,25 sI Impuls: Kurze einzelne oder periodische Energiestrahlung > 1 us bis 0,25 sR Massenimpuls: Sehr kurze einzelne oder periodische Energiestrahlung 1 us bis 1 nsM Modus gesperrt < 1 ns (Pico Sekunden und Femtosekunden)
Die Skala reicht von L1 bis L10, die Zahl ist die Untergrenze der optischen Dichte, Ln bedeutet OD>n oder T<10^(-n), T ist die Durchlässigkeit. Der Mindestmaßstab für einen bestimmten Laser hängt von der Betriebsart und der Wellenlänge ab.
Betriebsart Wellenlängenbereich Maximale Laserleistungsdichte Gegebene Leistung Mindestschutzklasse*D (Dauerbetrieb) 180–315 nm1×10n-3 W/m²log(P) + 3315–1400 nm1×10n+1 W/m²log(P) – 11400 nm –1000 μm1×10n+3 W/m²log(P) – 3I,R (Impuls)180–315 nm3×10n+1 J/m²log(E/3) – 1315–1400 nm5×10n-3 J/m²log( E /5) + 31400 nm–1000 μm1×10n+2 J/m²log(E) – 2M (ultrakurzer Puls)180–315 nm1×10n+10 W/m²log(P) – 10315–1400 nm1,5×10n -4 J/m²log(E/1,5) + 41400 nm–1000 μm1×10n+11 W/m²log(P) - 11*P in W/m², E in J/m². Stufenzahlen sollten aufgerundet werden.
Beispiel:
1. 1064-nm-Laser , Pulsbreite 10 ns, 100 mJ/cm2 (103 J/m2). Es gibt jetzt eine Schutzbrille mit der Bezeichnung DIR 1064 L5. Die Laserpulsbreite zeigt an, dass der R-Modus ausgewählt werden sollte, die Skala n=5 und die Obergrenze der maximalen Laserleistungsdichte beträgt 5×102J/m2, was darauf hinweist, dass die Laserschutzbrille zum Schutz dieser Art von Laser nicht geeignet ist Laser.
2. 780-nm-Laser, kontinuierlich, Leistungsdichte 50 mW/cm2 (P = 500 W/m2), die Oberfläche benötigt den D-Modus, die Mindestschutzstufe beträgt log(500)-1=1,69, was ungefähr 2 entspricht Diesmal eine Schutzbrille. Die Mindestnote ist D 780 L2.
Aus dieser Skala lässt sich ableiten, dass die Leistungsdichte entsprechend n=0 ohne Schutzbrille sicher ist.
