Die Entwicklung und Grundlagen des Lasers
Laser ist eine Abkürzung für Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Im Jahr 1960 Theodor Maimann entdeckte, dass Licht exponentiell verstärkt, auf winzige Punkte fokussiert oder auf große Entfernungen gelenkt werden kann, wenn es durch bestimmte Kristalle geleitet wird.
Der allererste Laser enthielt einen Zylinder aus Rubin umgeben von einer leistungsstarken Xenon-Blitzlampenröhre. Dieses Licht wurde damals häufig in der Fotografie verwendet.
Sobald die Lichtenergie in die Rubinkristalle eindrang, absorbierten die Atome im Inneren die Energie und wechselten von einem neutralen Grundzustand in einen höher angeregten Zustand. Wenn die Atome jedoch die Energie verlieren und in den Grundzustand zurückkehren, geben sie das Licht ab und erzeugen so Laser, was auch als stimulierte Emission bezeichnet wird.
Ted Maiman verwendete außerdem identische versilberte Spiegel auf der gegenüberliegenden Seite des Rubinzylinders, um einen einzelnen Strom hochintensiven, einwelligen, monochromatischen Lichts durch ein winziges Loch im Spiegel nach außen zu leiten. Letztendlich war dies der erste jemals produzierte Laser.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Lasertechnologie drei grundlegende Eigenschaften aufweist, die sie einzigartig machen: eine einzelne Wellenlänge, Hohe Intensität und schmaler Strahl. Heutzutage gibt es viele Arten von Laserquellen, die jedoch alle auf diesem Grundprinzip basieren.
Diese Entdeckung führte zu enormen Fortschritten in Tausenden von Bereichen wie Fertigung, Navigation, Medizin, Druck, Kommunikation, Unterhaltung und vielem mehr. In der Fertigungsindustrie, Faserlasern, Festkörperlaser und CO2-Lasermaschinen werden häufig zum Lasermarkieren, Schneiden, Schweißen und Reinigen von Materialien verwendet und ersetzen schnell herkömmliche Maschinen.
Bedeutung der Laserklassifizierung
Die Präzision und hohe Intensität des Laserlichts ist genau der Grund, warum es auch so gefährlich ist. Die Einwirkung hochintensiver Laser kann zu schweren Augenschäden und schweren Hautverbrennungen führen und in einigen Fällen sogar tödlich sein. Und das alles kann im Handumdrehen passieren.
Bevor Sie in Panik geraten, möchten wir Ihnen versichern, dass es einige Sicherheitsprotokolle gibt, die Sie befolgen können, um auf der sicheren Seite zu bleiben. Diese Sicherheitsprotokolle sind unter „Laserklassifizierungen"
Im Laufe der Jahre haben Wissenschaftler Laserklassifizierungen entwickelt, um das Risiko von Unfällen und Verletzungen zu vermeiden. Die Laserklassifizierung liefert grundlegende Sicherheitsrichtlinien für die Arbeit mit Lasern und hilft bei der Klassifizierung gefährlicher Laser und hilft uns, uns im Voraus darauf vorzubereiten.
Normalerweise überwacht ein Laserschutzbeauftragter an einem Arbeitsplatz die Lasergefahren anhand von Laserklassifizierungsrichtlinien. Dennoch kann jeder Maschinenbediener oder Arbeiter geschult werden, um diese Sicherheitsrichtlinien effektiv einzuhalten.
Unterschiedliche Kriterien zur Laserklassifizierung
Die Gefährlichkeit der Laserstrahlung hängt von vielen Faktoren ab, wie z. B. Wellenlänge, Leistung, Belichtungszeit und Reflexion. Experten haben Laser in verschiedene Kategorien eingeteilt, und heutzutage gibt es viele Organisationen, die Sicherheitsstandards festlegen.
Lassen Sie sich nicht von so vielen Standards verwirren, denn die meisten sind ähnlich. Hier ist die Liste der weltweit gängigen Lasersicherheitsstandards.
1 – Internationale Elektrotechnische Kommission (IEC)
IEC entwickelt internationale Sicherheitsstandards für alle elektrischen und elektronischen Geräte. Rund 88 Länder sind Vollzeitmitglieder dieser Organisation.
Die Lasersicherheit Norm IEC 60825-1 unterteilt Laser in verschiedene Klassen, wie Klasse 1, 1m und 2 usw., die weltweit meist befolgt werden. Sie regeln jedoch nicht die Einhaltung von Sicherheitsstandards für Organisationen und fordern sie auch nicht auf.
2 – American National Standards Institute (ANSI)
Genau wie das imperiale Einheitensystem haben die Amerikaner ihre eigenen Sicherheitsstandards, die vom Laser Institute of America (LIA) entwickelt wurden und als bekannt sind ANSI-Z136.1.
3 – Europäische Normen (EN)
EN ist das europäische Äquivalent von ANSI und wird von den EU-Mitgliedsländern zusammen mit den IEC-Standards befolgt. EN-Normen sind im Allgemeinen konservativer als ihre amerikanischen Kollegen.
4 – Lebensmittel- und Arzneimittelbehörde (FDA)
Die FDA ist eine amerikanische Organisation, die ihren eigenen Laserstandard namens „FDA“ reguliert und durchsetzt Code of Federal Regulations Titel 21 in der Lebensmittel- und Medizinindustrie. Seit 2019 ist jedoch auch die Fertigung nach IEC-Normen zugelassen.
5 – Arbeitssicherheits- und Gesundheitsverwaltung (OSHA)
OSHA ist wie die FDA ebenfalls eine Sicherheitsbehörde, konzentriert sich jedoch speziell auf laserbedingte Sicherheitsrisiken am Arbeitsplatz. Sie beauftragen Organisationen, die sowohl auf ANSI- als auch auf FDA-Standards basieren.
6 – Canadian Standards Association (CSA)
Die CSA regelt Hersteller und Arbeitsplätze von Lasermaschinen in Kanada anhand ihrer eigenen Regelungen CAN/CSA-E60825-1-Standard. Sie sind mit geringfügigen Abweichungen nahezu identisch mit den IEC-Normen.
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Tauchen Sie ein in Laserkurse – eine leicht verständliche Anleitung
Hier gehen wir auf die Details der IEC 60825-1 ein, da es sich dabei um die weltweit verbreitetsten Sicherheitsstandards handelt. Manchmal werden sie in römischen Ziffern wie Klasse III und IV dargestellt, meistens werden jedoch arabische Ziffern verwendet.
Je höher die Klasse, desto bessere Prävention und Vorbereitung sind erforderlich, um mögliche Schäden am menschlichen Körper zu vermeiden.
Kurs 1
Klasse 1 sind die sichersten Laser mit geringer Leistungsabgabe (wenige Milliwatt) und stellen keine Gefahr für das menschliche Auge und die Haut dar. Beispiele hierfür sind Laserpointer, Spielzeug, DVD-Player, Drucker usw.
Es gibt jedoch eine andere Klassifizierung namens Laserprodukte der Klasse 1, Dabei handelt es sich um Lasergeräte mit gefährlichen Laserwerten der Klassen 3M und 4, die jedoch von einer Schutzhülle umgeben sind, sodass sie für den regelmäßigen Gebrauch sicher sind und keine Vorsichtsmaßnahmen erfordern.
Die meisten Lasersysteme wie Drucker, Scanner, Laser schneiden, Schweißen und Markiermaschinen in diese Kategorie fallen.
Klasse 1M
Mit der Vergrößerungsklasse 1 (M) werden Laserstrahlen klassifiziert, die bei Betrachtung mit einer Vergrößerungslinse (Fernglas usw.) unsicher sind. Allerdings gilt dies nicht für Korrektionsbrillen.
Die Betrachtung des Lasersystems der Klasse 1M durch ein beliebiges optisches Instrument erhöht dessen maximal zulässige Belichtung (MPE), weshalb es gefährlich ist. Beispiele hierfür sind Glasfaserkommunikation, Lasergeschwindigkeitsmesser und Laserdioden.
Was ist der Unterschied zwischen Lasern der Klasse 1 und der Klasse 1M?
Laser der Klasse 1 sind unter allen Bedingungen sicher anzusehen und funktionieren sicher. Allerdings sind Laser der Klasse 1M unsicher, wenn sie durch ein optisches Instrument betrachtet werden, das die Laserleistungsdichte erhöhen kann.
Kurs 2
Direkter Augenkontakt mit Lasern der Klasse 2 und deren Reflexion ist zu vermeiden. Arbeitsplätze mit Lasern der Klasse 2 sind mit einem Warnhinweis gekennzeichnet. Solange man solche Laser nicht anstarrt, ist alles in Ordnung. Unsere natürliche Blinzelreaktion schützt uns auch vor Gefahren.
Klasse 2M
Laser der Klasse 2 M (vergrößert) sind allgemein sicher aber betrachten Sie sie nicht mit optischen Instrumenten. Im Gegensatz zu Lasern der Klasse 1M schützt Ihre Blinzelreaktion Ihr Auge nicht, wenn Sie mit einem optischen Gerät der Klasse 2M betrachten, und selbst die geringste Belastung kann zu Augenverletzungen führen.
Klasse 3A
Jetzt kommen wir in die Gefahr Zone. Das Beobachten von Lasern der Klasse 3A kann für das Auge schädlich sein, und direkte Einstrahlung kann die Haut schädigen. Sie werden auch als Laser der Klasse 3R bezeichnet.
Klasse 3B
Die Reflexionen von Lasern der Klasse 3B sind ebenso gefährlich wie der direkte Kontakt. Daher sind bei der Arbeit mit solchen Lasern entsprechende Vorsichtsmaßnahmen erforderlich.
Mit freundlicher Genehmigung von https://ehs.princeton.edu/
Kurs 4
Laser der Klasse 4 sind das gefährlichste und dem tödlich die da draußen. Ihre Leistung beträgt mehr als 500 mW. Die Strahlung kann sichtbar oder unsichtbar sein oder im Infrarotbereich liegen.
Direkte und indirekte Exposition kann zu schweren Hautverbrennungen oder Blindheit führen. High-End-Laserfertigungsmaschinen verwenden Laser der Klasse 4. Der Umgang mit diesen Maschinen sollte von geschultem Personal durchgeführt werden.
Mit freundlicher Genehmigung von https://ehs.princeton.edu/
Umfassender Vergleich der Laserklassen
Wir wissen, dass das Verständnis von Laserkursen kompliziert sein kann, und es ist eine Menge zu lernen, wenn Sie mit Lasern nicht vertraut sind. Deshalb finden Sie hier einen umfassenden Vergleich zwischen verschiedenen Laserklassen, der in einer einfachen Tabelle dargestellt ist.
Tabelle einfügen
Zu berücksichtigende Faktoren bei der Auswahl der Schutzausrüstung für verschiedene Laserklassen
Wie wir bereits festgestellt haben, gibt es viele Arten von Lasern. Es ist nur natürlich, die Faktoren zu besprechen, die Sie berücksichtigen müssen, bevor Sie die richtige Schutzausrüstung auswählen. Hier sind einige wichtige Dinge, auf die Sie achten sollten.
1. Warnschilder oder -etiketten
Abgesehen von Lasersystemen der Klasse 1/1M sind alle anderen Klassen 2,3 und 4 mit Warnhinweisen versehen. Am einfachsten ist es, die Warnhinweise auf dem Gerät und der Schutzausrüstung abzugleichen.
2. Wellenlänge
Augenschutzbrillen sind vorhanden wellenlängenempfindlich, was bedeutet, dass die für Laser aus CO2-Quellen konzipierten Schutzbrillen keinen Schutz bieten Nd: Yag-basierte Laser auch wenn sie möglicherweise derselben Laserschutzklasse angehören.
Laser, die mit unterschiedlichen Quellen erzeugt werden, haben natürlich unterschiedliche Wellenlängen. Denken Sie daher beim Kauf von Schutzausrüstung immer an die Quelle Ihrer Lasermaschine. Einige hochwertige Brillen können vor mehreren Wellenlängen schützen.
3. Betrachtung
Es reicht nicht aus, direkte Blicke zu vermeiden. Einige Laser (Klasse 3b, 4) können Strahlung (unsichtbares Licht) reflektieren und aussenden, die Ihnen schaden kann, selbst wenn Sie nicht in direktem Kontakt sind. Es gibt zwei Arten von Laserreflexion.
Ein Laserstrahl prallt ab glänzende Oberflächen und direkt ins Auge oder auf die Haut reflektiert und schwere Schäden verursacht.
Ein Laserstrahl trifft auf einen raue OberflächeDadurch wird es ungleichmäßig in mehrere, weniger intensive Strahlen gestreut, von denen jeder dennoch gefährlich sein kann.
4. Materielle Wechselwirkungen
Schutzausrüstung verwendet zum Schutz einzigartige Materialien und Beschichtungen. Einige Materialien können durch Lasereinwirkung mit der Zeit ausbleichen.
Ein kontinuierlicher 10-W-CO2-Laser kann sogar Glas zerbrechen. Berücksichtigen Sie daher immer das Material, bevor Sie Schutzausrüstung kaufen. Außerdem ist eine regelmäßige Inspektion erforderlich, um den Materialabbau aufgrund intensiver Einwirkung zu überwachen.
Art der Laserschutzausrüstung
Lassen Sie uns abschließend die Arten von Schutzausrüstung besprechen, die normalerweise zum Schutz vor Lasern erhältlich sind.
Laserschutzbrille
Laserschutzbrille aus laserbeständigen Materialien.
Laserschutz-Gesichtsschutz
Ähnlich wie eine Schutzbrille, schützt jedoch einen größeren Bereich von Gesicht und Hals.
Laserschutzkleidung
Diese persönliche Schutzausrüstung (PSA) besteht aus laserbeständigen Stoffen und Materialien. Sie können Laserstrahlung effektiv blockieren.
Laserschutzvorhänge
Empfohlen für unsichtbare Laserstrahlung.
Wichtige Sicherheitsmaßnahmen für Ihr Projekt
Jedes Laserprojekt erfordert ernsthafte Sicherheitsüberlegungen, um einen unglücklichen Vorfall zu vermeiden. Die Einhaltung von Regeln und Vorschriften sorgt dafür, dass Ihr Unternehmen profitabel und langfristig bleibt.
Maximal zulässige Exposition (MPE)
Lasersicherheitsstandards wie IEC und ANSI haben MPE-Werte für verschiedene Laserklassen entwickelt. Dies ist die maximale Laserbelastung, die ein Mensch aushalten kann, ohne Augen- und Hautverletzungen zu riskieren.
Mit MPE können wir die optische Dichte (OD) bestimmen, also die Tendenz eines Lasers, von einem Material absorbiert zu werden.
Darüber hinaus hilft es bei der Berechnung der nominellen Gefahrenzone (NHZ), also des Bereichs, in dem die Laserexposition größer als MPE ist. MPE, OD und NHZ helfen bei der Einrichtung von Sicherheitsprotokollen für das Laserprojekt.
Befolgen Sie die Richtlinien
Befolgen Sie immer die Richtlinien des Herstellers. Außerdem verfügen die meisten Hochleistungslasergeräte über Verriegelungs- und automatische Abschaltsysteme.
Das Lasersicherheitsprogramm in den Lasermaschinen der Klassen 3B und 4 schaltet die Maschine automatisch ab, wenn eine Fehlfunktion auftritt oder bestimmte Voraussetzungen nicht erfüllt werden.
Brennbares Material entfernen
Entfernen Sie alle Rückstände oder brennbaren Materialien, da diese bei direkter oder indirekter Lasereinwirkung Feuer fangen können.
Schutzausrüstung testen
Testen Sie die Schutzausrüstung immer, bevor Sie sie in einer tatsächlichen Situation verwenden. Wie sie sagen: Vorsicht ist besser als Nachsicht.
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Abschließende Überlegungen
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