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Kern-Laserschutz: optische Dichte, Wellenlängenabdeckung und Augensicherheit
Wie Laserstrahlung Augen, Gesichtsgewebe und andere Branchen schädigt
Thermische, akustische und photochemische Laserstrahlung schädigt Gewebe, einschließlich des Auges und des Gesichtsgewebes. Aufgrund des natürlichen Fokussierungssystems der Hornhaut und Linse wird Licht eines 1064-nm-Lasers in der Netzhaut fokussiert und seine Energiedichte um das 100.000-Fache erhöht. Da diese illegal erzeugte Lichtwelle unsichtbar ist, bleibt die Lidschlussreaktion sowie die Abwehrreaktion aus, was zu langanhaltenden und heimtückischen Schäden führt. Wird das Augensystem nicht vor solchen Schäden geschützt, so wird die Netzhaut des Betroffenen verbrannt, was zu einem dauerhaften Sehverlust und Skotomen führt. Im Gesichtsbereich würde eine hohe 1064-nm-Energie extrem tiefe und große nekrotische Gewebebereiche sowie Läsionen verursachen, die sich nur über einen langen Zeitraum hinweg regenerieren und ein hohes Infektionsrisiko bergen. Laserschutzhelme tragen dazu bei, die oben genannten Probleme zu umgehen, da sie den Anwender vor der Strahlung schützen, noch bevor diese das biologische System erreicht.
Verständnis der optischen Dichte (OD) und warum ein OD-Wert von 7+ für 1064-nm-Faserlaser entscheidend ist
Die optische Dichte (OD) ist ein Maß für die logarithmische Dämpfung. Beispielsweise bedeutet eine OD-7-Bewertung eine Reduktion der einfallenden Laserleistung um den Faktor zehn Millionen (10⁷). Bei einer transmittierten Laserintensität unterhalb der maximal zulässigen Exposition (MPE) für Laser der Klasse 4 im Fasermode, von denen viele mit einer Leistung über 2 kW betrieben werden, liegt diese Intensität ebenfalls unterhalb der MPE für Laser der Klasse 4. Die industrielle Schutzbrille mit OD 4–5 ist für den Einsatz mit Lasern der Klasse 4 nicht ausreichend. Selbst bei einer OD-6-Schutzbrille beträgt die Reduktion der Laserintensität lediglich etwa 0,0001 %, was für seitliche Einstrahlung oder längere Einsatzzeiten bei industriellen Schweiß- und Schneidprozessen immer noch nicht ausreichend ist. Für mehrere Kilowatt leistende 1064-nm-Quellen ist ein kontinuierlicher Betrieb erforderlich, weshalb eine OD von mindestens 7 unverzichtbar ist. Die Filterleistung kann in engeren Spektralbereichen stark variieren; daher ist es wichtig, die OD genau bei der jeweiligen Betriebswellenlänge – und nicht im Breitbandbereich – zu verifizieren.
Regulatorische Konformität: EN 207:2017 und die nicht verhandelbaren Anforderungen an das Design zertifizierter laserprotektiver Helme
Konventionelle Schweißhelme bieten im Allgemeinen keinen Schutz gegen 1064-nm-Laser. Da sie zur Filterung von UV- und IR-Strahlung ausgelegt sind, können ihre Linsen mehr als 50 % der 1064-nm-Energie durchlassen und wirken daher als Gefahrenverstärker. Zudem sind sie nicht für den Laserschutz zertifiziert. In der EU und im Vereinigten Königreich ist EN 207:2017 die gesetzlich vorgeschriebene Norm. Eine Selbstzertifizierung ist illegal, und das CE-Kennzeichen darf nur nach vollständiger Konformität durch eine akkreditierte Stelle vergeben werden.
Für zertifizierte Laserschutzhelme legt EN 207 drei unverhandelbare anzuwendende Kriterien fest:
LB-Bewertung: Sie kombiniert die optische Dichte mit der Materialschwelle für Schäden bei direkter Laserbestrahlung. Für kontinuierliche (CW) 1064-nm-Faserlaser ist eine LB6- oder LB7-Bewertung erforderlich.
Pulsfestigkeit: Sie besagt, dass die Filter in der Lage sein müssen, thermischen Schocks hochleistungsstarker Pulslaser standzuhalten, ohne zu reißen, sich abzulösen oder eine Abnahme ihrer optischen Dichte (OD) zu erleiden.
Filterintegrität: Die optische Baugruppe – einschließlich Linse, Fassung, Dichtung und peripherer Dichtungen – muss den angegebenen Schutz auch im Extremfall gewährleisten, beispielsweise bei Fehlausrichtung oder teilweiser Bestrahlung durch den Laserstrahl.
Jeder Helm, der einen dieser Tests nicht besteht, ist ein Schutzhelm, der eine nachweisbare – und höchstwahrscheinlich gefährliche – Schutzwirkung bietet und den Arbeitgeber erheblichen rechtlichen und finanziellen Risiken aussetzt.
Mehr als nur Optik: Das Design moderner lasergeschützter Helme integriert zusätzliche Sicherheitsfunktionen.
Moderne lasergeschützte Helme kombinieren mehrere Schutzschichten nicht nur gegen direkte Laserstrahlung, sondern gegen sämtliche Gefahren, die in einer industriellen Laserumgebung auftreten können. Dabei werden alle Risiken durch Aufprall, Wärme und Dämpfe sowie ergonomische Aspekte berücksichtigt, ohne dabei die optische Zertifizierung zu beeinträchtigen.
Kombinierter Schutz vor Funken, geschmolzenen Metallen und thermischen Gefahren beim Laserschneiden und -schweißen.
Ein vollständiger Gesichtsschutz ist erforderlich, um vor sekundären Gefahren beim Laserschneiden und -schweißen von Metallen zu schützen, zu denen schnell bewegtes geschmolzenes Metall und Metallspritzer zählen. Der Kinnbereich bleibt ungeschützt, ebenso wie das gesamte Gesicht – daher wird für die ungeschützten Bereiche des Arbeitsbereichs Polycarbonat, ein hochschlagfestes Material, verwendet. Alle strukturellen Komponenten werden auf Schlagfestigkeit getestet, wobei eine 4-mm-Stahlkugel mit einer Geschwindigkeit von 120 m/s auf die Komponenten abgefeuert wird, um einen realistischen Aufprall im Arbeitsbereich zu simulieren. Die Helme, die für lange Hochgebirgsbesteigungen und Expeditionen eingesetzt werden, wiegen lediglich 600 Gramm und bieten optimalen Schutz bei gleichzeitig bestmöglicher Ressourcen- und Materialnutzung.
Rauchminderung und ADF-Integration: Echtzeit-Sichtbarkeit und Konformität mit EN 207 LB6
Integrierte Lüftungssysteme verringern aktiv die Exposition gegenüber gefährlichen Metalloxid-Dämpfen sowie Rauch- und Nanopartikeln, die bei der Laserbearbeitung von Materialien entstehen. Gleichzeitig bietet die ADF-Technologie eine dynamische Abschattungssteuerung, indem sie zwischen den Laserpulsen (oder während der Einrichtung) aufhellt und während des aktiven Laserns die volle Konformität mit EN 207 LB6 gewährleistet. Diese gleichzeitige Funktionalität bewahrt die Situationswahrnehmung sowie den Arbeitsablauf und schützt die Gesundheit. Es gibt keine optischen Kompromisse. Eine sorgfältige Gestaltung der Schnittstellen stellt die Kompatibilität mit motorisch betriebenen Luftreinigungs-Atemschutzgeräten (PAPRs) und anderen unterstützenden Geräten sicher und stärkt so die Position des Helms innerhalb eines umfassenden persönlichen Schutzausrüstungssystems.
Häufig gestellte Fragen
Was ist die optische Dichte (OD) und welche Bedeutung hat eine OD von 7+?
Die optische Dichte quantifiziert, um welchen Faktor die Intensität der Laserstrahlung reduziert wird. Da Hochleistungs-Faserlaser mit einer Wellenlänge von 1064 nm mindestens eine optische Dichte von 7+ erfordern, ist dies für die Sicherheit des Bedieners in industriellen Umgebungen entscheidend.
Wie regelt EN 207:2017 lasergeschützte Helme?
EN 207:2017 legt die LB-Klassifizierung ausgestatteter Helme sowie die Impulsfestigkeit der Filter fest, wodurch ein wirksamer Schutz vor Laserstrahlung und die Einhaltung behördlicher Vorschriften gewährleistet werden.
Können Schweißhelme vor Laserstrahlung schützen?
Nein, Schweißhelme sind nicht für den Schutz vor Laserstrahlung ausgelegt. Sie können sogar einen unsicheren Anteil an Energie durchlassen, was die Notwendigkeit eines ordnungsgemäß zertifizierten lasergeschützten Helms unterstreicht.
Vor welchen Gefahren schützen integrierte Helme?
Integrierte Helme bieten Schutz vor Funken, flüssigem Metall, thermischen Gefahren, Laserstrahlung und luftgetragenen Dämpfen sowie Konformität und ergonomische Benutzerfreundlichkeit.
5. Was ist die Technologie des automatisch abdunkelnden Filters (ADF)?
ADF ist eine Funktion, die die Abdunkelungsstufe des Helms je nach Lichtverhältnissen anpasst und gleichzeitig Sichtbarkeit gewährleistet, wobei während der Exposition die Einhaltung der Standards für den Laserschutz sichergestellt bleibt.