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Laserschutz

Gefahren

Die typischen Fehler beim Umgang mit Lasern, die zu Unfällen und Verletzungen führen, liegen in mangelndem Gefahrenbewusstsein und durch Routine angewöhnte schlechte Verhaltensweisen. Dabei ist es allgemein bekannt, dass durch den direkten Kontakt mit dem Strahl vor allem die Augen schwer geschädigt werden können. Doch auch die Haut kann Verletzungen davontragen. Der Strahl muss auch nicht direkt einfallen: Auch Blendung, diffuses Streulicht (zum Beispiel, wenn Du den Lichtfleck eines Laserstrahls an eine rauen Wand betrachtest) und erzeugte gesundheitsschädliche Nebenprodukte stellen mögliche Gefahren dar. Beim Arbeiten mit Lasern können aber natürlich auch noch andere Dinge schiefgehen: Laser sind Elektrogeräte, daher musst Du nicht nur auf die Gefahren durch die Strahlung, sonder auch auf elektrische Gefahren durch hohe Spannungen usw. achten. Außerdem können auch in den Geräten enthaltenen Stoffe bei Defekt oder unsachgemäßem Umgang gefährlich sein: Zur Erzeugung des Laserstrahls werden nämlich je nach Art Gase (z.B. bei Excimerlasern) und zum Teil giftige oder krebserregende Stoffe verwendet (z.B. bei Farbstofflasern).

Warum können Laser so viel gefährlicher sein als die meisten anderen Strahlungsquellen? Die meisten natürlichen Lichtquellen strahlen inkohärentes Licht mit hoher Divergenz in alle Richtungen ab, sodass ein gewisser Abstand meistens ausreicht, um vor Verletzungen geschützt zu sein. Laser dagegen besitzen einen gebündelten Strahl mit geringer Divergenz. Das bedeutet, dass die Gefährdung kaum mit einem größeren Abstand von der Lichtquelle abnimmt und somit extrem hohe Leistungsdichten auftreten. Außerdem wird im Gegensatz beispielsweise zur Sonne bei manchen Lasern (Infrarotlasern) kein sichtbares Licht emittiert, sodass der natürliche Lidschlussreflex ausbleibt und es so zu sehr langen Einwirkdauern der Strahlung ins Auge kommt.

Laserklassen

Alle Laser werden je nach Gefährdungsgrad in unterschiedliche Klassen aufgeteilt, nach denen Du Dich richten kannst, um nötige Schutzmaßnahmen zu ergreifen.

  • Klasse 1: Die zugängliche Laserstrahlung ungefährlich. Achtung: Auf keinen Fall den Laser aus dem Schutzgehäuse ausbauen, da im Innern oft ein Laser höherer Klasse enthalten ist!
  • Klasse 2: In dieser Klasse befinden sich nur Laser, die sichtbare Strahlung aussenden. Diese ist ungefährlich bei geringer Einwirkdauer, das heißt solange Du nicht absichtlich in den Strahl schaust. Falls der Strahl doch aus Versehen direkt ins Auge fällt, bist Du nur bei entsprechenden Abwendungsreaktionen wie dem Lidschlussreflex geschützt. Untersuchungen haben jedoch gezeigt, dass diese schützenden Reaktionen meistens bei unerwartet wenigen Personen vorhanden sind, sodass Du auch mit Lasern dieser niedrigen Klasse auf keinen Fall unbedacht umgehen solltest!
  • Klasse 1M und 2M: Das M steht für Magnification. Das bedeutet, diese Laser entsprechen in ihrem Gefahrengrad der Klasse 1 bzw. 2, solange man nicht zusätzlich mit optischen Vergrößerungsinstrumenten wie z.B. Linsen oder Teleskopen arbeitet.Die Laserleistung ist nicht beschränkt, wobei der Laser selbst Klasse 3B nicht überschreiten darf. Unter diese Laserklassen 1M und 2M fallen z.B. Laser oder LEDs mit vergleichsweise divergenter Strahlung.
  • Klasse 3R: Der direkte Blick in den Strahl ist in jedem Fall gefährlich! Laser dieser Klasse überschreiteten die maximal zulässige Bestrahlung für eine Zeitbasis von 0,25 Sekunden (bei sichtbarer Strahlung) bzw. 100 Sekunden (bei unsichtbarer Strahlung). Diese Zeit entspricht in etwa der Einwirkdauer bei versehentlichem Kontakt mit dem Strahl. Bei sichtbarer Strahlung bietet also auch der Lidschlussreflex keinen Schutz mehr. Die Ausgangsleistung dieser Laser ist beschränkt.
  • Klasse 3B: Der direkte Kontakt mit dem Strahl ist in jedem Fall gefährlich! Besonders fürs Auge, manchmal jedoch auch für die Haut. Das diffuse Streulicht ist im Allgemeinen ungefährlich - dies gilt jedoch nicht für an Spiegeln o.ä. reflektierte Strahlung!
  • Klasse 4: Höchste Laserklasse. Da es keine obere Grenze in dieser Klasse gibt, finden sich hier auch die gefährlichsten Laser. Allein schon durch diffuses Streulicht reicht aus, um das Auge zu verletzen; an spiegelnden Oberflächen reflektiertes Licht oder ein direkter Kontakt des Auges mit dem Strahl hat erhebliche Schädigungen zur Folge! Der Laser ist ebenfalls für die Haut gefährlich. Darüber hinaus besteht sogar Brand- und Explosionsgefahr, wenn der Laser auf ungeeignete Oberflächen trifft.

Sicherheitsvorkehrungen: Bei Lasern der Klasse 1 und 1M sind bei normalem Umgang keine besonderen Sicherheitsmaßnahmen erforderlich. Die Klassen 2 und 2M sind für das Auge nur bei rechtzeitigen Abwendungsreaktionen sicher. Auf diese solltest Du Dich jedoch nicht verlassen, ein zusätzlicher Schutz der Augen kann nicht schaden. Laser der Klassen 3R, 3B und 4 in jedem Fall nur mit der richtigen Schutzbrille verwenden! Auch die Haut sollte nicht ungeschützt in den Strahl geraten können. Je nach Laser müssen außerdem weitere Sicherheitsmaßnahmen ergriffen werden, um z.B. Brände oder Explosionen zu verhindern.

Egal mit welcher Laserklasse Du arbeitest, ein gewissenhafter Umgang ist auf jeden Fall geboten! Außerdem sollten bestimmte Sicherheitsmaßnahmen immer beachtet werden, die später aufgeführt werden.

Verletzungen

Die größte Gefahr besteht bei Lasern immer für die Augen: Je nach Laser können Verletzungen durch direkten Blick in den Strahl, spiegelnde Reflexion oder sogar diffuse Reflexion auftreten. Dazu solltest Du wissen, dass ein größerer Abstand nur bei Streulicht einen höheren Schutz darstellt. Um das Verletzungsrisiko zu mindern, solltest Du immer bei Arbeiten mit einem Laser das Licht anschalten, damit die Pupillen bereits verkleinert sind und weniger Licht ins Auge lassen. Je nach Wellenlänge der Strahlung betreffen Verletzungen unterschiedliche Bereiche des Auges, nämlich Hornhaut, Linse oder Netzhaut. Wenn ein Unfall passiert ist, solltest Du Dich sofort vom Arzt behandeln lassen - denn je länger Du wartest, desto größere Bereiche der Netzhaut können betroffen sein und ihre Sehfähigkeit verlieren. Das liegt daran, dass sich die entstehenden Narben auch über Bereich der bloßen Verletzung hinaus bilden und diese Umgebung sehunfähig machen.

Bei stärkeren Lasern besteht auch Gefahr für die Haut, allerdings in der Regel nur bei direktem Kontakt mit dem Strahl. Es können Verbrennungen unterschiedlicher Art und Stärke auftreten (thermische Gefahr). UV-Licht kann besonders bei längerer Einwirkung Sonnenbrand bis hin zu Hautkrebs hervorrufen (photochemische Gefahr).

Außerdem ist es bei Bestrahlung von bestimmten Materialien möglich, dass gesundheitsschädliche oder explosive Stoffe entstehen, die in diesen besonderen Fällen abgeführt werden müssen.

Mithilfe von Grenzwerten für die Bestrahlung der Hornhaut lässt sich die Gefährdung durch verschiedene Einwirkung von Laserstrahlung (unterschiedliche Arten der Reflexion, unterschiedliche Einwirkdauer etc.) berechnen und daraus nötige Schutzmaßnahmen ableiten.

Laserschutz

Das wichtigste Schutzmittel: Schutzbrillen!

Das Tragen einer Schutzbrille allein reicht nicht aus, die richtige muss es sein! Doch was bedeuten die Angaben auf der Schutzbrille? Sie können je nach Hersteller leicht variieren, meistens sind jedoch die folgenden Dinge mit Abkürzungen dargestellt:

  • Laserbetriebsart, für die die Brille ausgelegt ist. (Abkürzungen: D Dauerstrich, I Impuls, R Riesenimpuls, M Modengekoppelt.)
  • Wellenlänge, gegen die die Brille schützt (Angabe in nm).
  • Schutzstufe; Die Buchstaben geben den Zweck der Brille an (LB für Laserschutzbrillen, RB für Laser-Justierbrillen), die Zahl dahinter gibt die Stärke der Schutzbrille an.
  • Ein Kennbuchstabe des Herstellers (für den Schutz unbedeutend)
  • Normzeichen (DIN)
  • evtl. CE-Zeichen

Beispiel: D 1064 LB5 X DIN CE - Diese Brille ist vorgesehen für einen Laser der Betriebsart "Dauerstrich" mit Licht von der Wellenlänge \( \lambda\) = 1064 nm und bietet einen Schutz der Stufe LB5.

Die RICHTIGE Schutzbrille:

Nur mit der richtigen Schutzbrille ist das Arbeiten mit starken Lasern sicher. Daher solltest Du anhand einer Tabelle die passende Brille zum Laser auswählen. Entscheidend ist, dass Du eine Brille aufsetzt, die für die verwendete Wellenlänge des Lasers vorgesehen ist. Denn Schutzbrillen schützen nur gegen das, was draufsteht! Das zweite, worauf Du achten musst, ist die richtige Schutzstufe. Sie ist neben der Wellenlänge noch abhängig von der Betriebsart des Laser, der Leistungs- und Energiedichte. Es gibt die Schutzstufen L1 (am schwächsten) bis L10 (am stärksten). Je höher die Schutzstufe, desto weniger Licht der angegebenen Wellenlänge lässt die Brille noch durch. Dies wird mit optischer Dichte (OD) bezeichnet. Sie berechnet sich aus der maximalen Menge des Lichts, das die Schutzbrille noch hindurch lässt: \( OD = -log(1/t) \) mit \(t\) als maximaler Transmissionsgrad der angegebenen Wellenlänge. Bei \( t = 10^{-4} \) entspricht dies also einer optischen Dichte von 4. Genau dieser Wert ist auch die Bezeichnung der Schutzstufe - in diesem Fall also LB4. Wichtig: Nachdem man die benötigte optische Dichte berechnet hat, den Wert in jedem Fall AUFrunden (z.B. bei mindestens OD 2,4 eine Brille mit Schutzstufe LB3 verwenden).

Trotz Schutzbrille ist Vorsicht geboten: Die Brille schützt nur zuverlässig bei Einwirkzeiten bis zu 5 Sekunden! Danach lässt die Filterwirkung nach. Also trotzdem niemals absichtlich in den Strahl blicken!

Neben Schutzbrillen sollten jedoch noch andere Schutzmaßnahmen ergriffen werden, besonders um andere Personen zu schützen. Dazu gehören die Verwendung von Warnleuchten, Vorhängen und einer Umrandung des Experimentierbereichs in Strahlhöhe. Du solltest außerdem stets Ordnung halten, um Unfälle durch fehlende Übersicht zu vermeiden. Bei der Justage empfiehlt es sich, geeignete Hilfsmittel wie zum Beispiel besondere Papierstreifen zu verwenden, um den Strahl ohne direktes Hineinblicken auszurichten. Außerdem solltest Du immer bei minimaler Leitung des Lasers justieren und erst danach für das Experiment die Leistung erhöhen.

Verhaltensregeln

Gefahrenquellen bestehen vor allem bei der Justage oder durch Strahlen, die nach oben gerichtet sind. Reflektierende Gegenstände im Strahlengang (z.B. Uhren, Schmuck) sind tabu! Auch Unfälle durch andere Laborgefahren können zu versehentlichen Kontakt mit dem Laserstrahl führen, beispielsweise Stolpern über herumliegende Kabel. Unüberlegtes Handeln (z.B. versehentliches Einschalten des Stroms), Nichtbeachtung des Sicherheitsprotokolls und fehlende Planung sind vermeidbare Fehler. Niemals solltest Du Sicherheitseinrichtungen umgehen - sie sind nicht ohne Grund vorhanden! Dazu gehören zum Beispiel das Öffnen eines Gehäuses, Reparaturarbeiten ohne nötige Sachkenntnis oder aus Bequemlichkeit absichtliche Umgehung von Interlocks oder ähnlichem. Auch solltest Du nicht ohne vorherige Einweisung ein unbekanntes Gerät bedienen. Eine letzte Gefahr, die Du nie ausschließen kannst, sind natürlich Gerätestörungen. In diesem Fall solltest Du das Experiment unterbrechen und Dich an eine kompetente Person wenden.

Wenn Du selbst am Laser arbeitest, solltest Du...

  • alle anderen anwesenden Personen warnen, wenn Du den Laser anschaltest. Selbstverständlich auch, jede Person, die den Raum gerade betritt.
  • die Warnleuchte einschalten, bevor Du den Laser einschaltest.
  • keinen reflektierenden Schmuck tragen, wie z.B. Armbanduhren, glänzende Armbänder und Ketten oder sexy Bauchnabelpiercings.
  • den Laserstrahl beim Versuchsaufbau im Experimentierbereich einsperren durch geeignete Umrandung und gezieltes Lenken des Strahls.
  • unerfahrene Personen auf Gefahren hinweisen.
  • die richtige Schutzbrille tragen.

Wer nicht selbst mit dem Laser arbeitet, jedoch im Raum anwesend ist, sollte...

  • anklopfen, bevor er einen Raum betritt, in dem mit Laser experimentiert wird.
  • sich beim Eintreten nach möglichen Gefahren erkundigen.
  • den Kopf nicht in Strahlhöhe bringen. Also Vorsicht beim Bücken oder Hinsetzen. Besonders auf kleinere Kinder muss man achtgeben, da sie sich mit ihrem Kopf genau in Strahlhöhe befinden könnten!
  • ebenfalls eine geeignete Schutzbrille tragen.
  • nicht unbefugt an Geräten hantieren.
  • die Sicherheitsanweisungen der am Laser arbeitenden Personen befolgen.
Also, beim Arbeiten mit Lasern gilt immer: Sich vorhandene Gefahren bewusst machen und dementsprechend handeln!
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