Im Folgenden sind die MZB-Werte und ihre Berechnung auf der Grundlage der DIN EN 60825-1:2003-10 dargestellt.
Bestehende Berechnungen der MZB-Werte und daraus festgelegte Laserbereiche auf Grund früherer Ausgaben der Unfallverhütungsvorschrift "Laserstrahlung" (BGV B 2) müssen nicht neu bestimmt werden.
Die Werte für die maximal zulässige Bestrahlung (MZB) sind für die Benutzer so festgelegt, dass sie unterhalb der bekannten Gefahrenpegel liegen. Sie basieren auf den besten zur Verfügung stehenden Informationen aus experimentellen Studien. Die MZB-Werte sollten als Richtwerte bei der Kontrolle von Bestrahlungen angesehen werden; sie stellen keine präzis definierte Abgrenzung zwischen sicheren und gefährlichen Pegeln dar. In jedem Fall muss die Einwirkung der Laserstrahlung so gering wie möglich sein. Wenn ein Laser Strahlung bei mehreren sehr unterschiedlichen Wellenlängen emittiert oder wenn einer kontinuierlichen Strahlung Impulse überlagert sind, können die Berechnungen der Gefährdung kompliziert sein.
Im Wellenlängenbereich von 400 nm bis 600 nm wird für Expositionsdauern über 10 s zwischen fotochemischen und thermischen Wirkungen unterschieden.
Diese sind zunächst getrennt zu bewerten. Der restriktivere Wert ist hierbei zu verwenden.
Bei Bestrahlung mit mehreren Wellenlängen sollte ein additiver Effekt auf einer proportionalen Basis der spektralen Wirksamkeit entsprechend den MZB-Werten von den Tabellen 6a, 6b und 7 angenommen werden, wenn
| a) | die Impulsdauer oder Einwirkungsdauer innerhalb einer Größenordnung liegen und |
| b) | die Spektralbereiche in Tabelle 1 – durch die Symbole (A) für die Einwirkung auf das Auge und (H) für die Einwirkung auf die Haut dargestellt – als additiv gekennzeichnet sind. Dabei darf die Summe der Quotienten aus der jeweiligen Bestrahlung und dem zugehörigen MZB-Wert nicht größer als 1 sein. |
| Spektralbereich | UV-C und UV-B 180 nm bis 315 nm |
UV-A 315 nm bis 400 nm |
Sichtbar und IR-A 400 nm bis 1400 nm |
IR-B und IR-C 1400 nm bis 106 nm |
| UV-C und UV-B 180 nm bis 315 nm |
A
H |
|||
| UV-A 315 nm bis 400 nm |
A
H |
H
|
A
H |
|
| Sichtbar und IR-A 400 nm bis 1400 nm |
H
|
A
H |
H
|
|
| IR-B und IR-C 1400 nm bis 106 nm |
A
H |
A
H |
Tabelle 1: Additivität der Wirkungen am Auge (A) und an der Haut (H) in verschiedenen Spektralbereichen
Werden die Grenzwerte für das Auge (MZB) für Zeitbasen und Einwirkungsdauern über 10 s bewertet, sind die additiven fotochemischen Wirkungen (400 nm bis 600 nm) und die additiven thermischen Wirkungen (400 nm bis 1 400 nm) unabhängig voneinander zu untersuchen und der restriktivere Wert zu verwenden.
Wo die ausgestrahlten Wellenlängen nicht als additiv aufgezeigt sind, sind die Gefahren getrennt zu bewerten. Für Wellenlängen, bei denen die Wirkung als additiv bezeichnet ist, bei denen die Impulsdauern oder Einwirkungszeiten aber nicht von gleicher Größenordnung sind, ist extreme Vorsicht erforderlich (z.B. im Fall gleichzeitiger Einwirkung von gepulster und kontinuierlicher Strahlung).
Die folgenden Korrekturen zu den MZB-Werten für kleine Quellen sind in den meisten Fällen auf die Beobachtung diffuser Reflexionen und von LED beschränkt; in einigen Fällen könnten sie auch für Laseranordnungen oder ausgedehnte Quellen bei Lasereinrichtungen, die gestreute Strahlung erzeugen, gelten.
Für Laserstrahlung von ausgedehnten Quellen, z.B. Beobachten von diffusen Reflexionen, im Wellenlängenbereich von 400 nm bis 1 400 nm werden die MZB-Werte für die thermische Netzhautgefährdung um den Faktor C6 vergrößert, vorausgesetzt, dass die Winkelausdehnung der Quelle (gemessen am Auge des Beobachters) größer als αmin ist, wobei αmin gleich 1,5 mrad ist.
Tabelle 2: C6 ergibt sich aus der Tabelle
| C6 = 1 | für α ≤ αmin |
| C6 = α /αmin | für αmin ≤ αmax |
| C6 = αmax /αmin | für a > αmax |
|
αmin = 1,5 mrad αmax = 100 mrad |
Tabelle 3: Werte für αmin und αmax
Da es nur wenige Daten über die Bestrahlung mit Mehrfachimpulsen gibt, muss bei der Abschätzung der zulässigen Bestrahlung durch wiederholt gepulste Laserstrahlung besondere Vorsicht walten. Die folgenden Verfahren sollen angewandt werden, um die auf wiederholt gepulste Laserstrahlung anzuwendenden MZB-Werte zu bestimmen.
Die MZB für eine Bestrahlung der Augen im Wellenlängenbereich von 400 nm bis 106 nm ist durch die Benutzung der restriktivsten der Anforderungen a), b) und c) bestimmt. Die Anforderung c) gilt nur für die thermischen MZB-Werte und nicht für die fotochemischen MZB-Werte.
Die MZB für eine Bestrahlung der Augen für Wellenlängen unter 400 nm und die MZB für eine Bestrahlung der Haut sind durch die Benutzung der restriktivsten der Anforderungen a) und b) bestimmt.
| a) | Die Bestrahlung durch jeden Einzelimpuls einer Impulsfolge darf nicht den MZB-Wert für einen Einzelimpuls überschreiten. | ||||||||||||
| b) | Die mittlere Bestrahlungsstärke für eine Impulsfolge der Einwirkungsdauer T darf den MZB-Wert nach Tabelle 6a, 6b und 7 für einen Einzelimpuls der Einwirkungsdauer T nicht übersteigen. | ||||||||||||
| c) |
Die mittlere Bestrahlung durch Impulse innerhalb einer Impulsfolge darf den MZB-Wert des Einzelimpulses multipliziert mit dem Korrekturfaktor C5 nicht übersteigen. Anmerkung 1:
C5 = N –¼, N = Anzahl der Impulse während der Bestrahlung. |
In manchen Fällen kann dieser Wert unter den MZB-Wert für Dauerbetrieb fallen, der bei gleicher Spitzenleistung und der Anwendung der gleichen Emissions-Zeitdauer der Anwendung der gleichen Emissionsdauer gültig wäre. Unter diesen Voraussetzungen darf die MZB für Dauerbetrieb verwendet werden.
Werden Impulse veränderlicher Amplitude verwendet, ist die Bewertung für Impulse jeder Amplitude getrennt auszuführen sowie für die gesamte Impulsfolge.
Die längste Einwirkungsdauer, für die die Anforderung c) angewandt werden sollte, also zur Bestimmung von N, ist im Wellenlängenbereich von 400 nm bis 1 400 nm T2 (siehe Tabelle 8) und 10 s für längere Wellenlängen.
Anmerkung 2:
C5 gilt nur für Dauern der Einzelimpulse unter 0,25 s.
Anmerkung 3:
Treten während der Zeitdauer Ti (siehe Tabelle 4) Mehrfachimpulse auf, werden sie als ein einziger Impuls gezählt, um N zu bestimmen, und die Bestrahlungen der einzelnen Impulse werden zum Vergleich mit der für Ti geltenden MZB addiert, falls alle einzelnen Impulsdauern größer als 10-9 s sind.
| Wellenlänge | Ti in s |
| 400 nm ≤ λ < 1 050 nm |
18 ·10-6 |
| 1 050 nm ≤ λ < 1 400 nm | 50 ·10-6 |
| 1 400 nm ≤ λ < 1 500 nm | 10-3 |
| 1 500 nm ≤ λ < 1 800 nm | 10 |
| 1 800 nm ≤ λ < 2 600 nm | 10-3 |
| 2 600 nm ≤ λ < 106nm | 10-7 |
Tabelle 4: Zeiten Ti, unterhalb deren die Impulsgruppen aufsummiert werden
Anmerkung 4:
Die Bestrahlung durch jegliche Impulsgruppe (oder Impuls-Untergruppe einer Impulsfolge), die in irgendeinem Zeitintervall ausgesandt wird, sollte die MZB für diese Zeitdauer nicht überschreiten.
Anmerkung 5:
Falls die Impulsdauer oder die Impulsintervalle veränderlich sind, kann an Stelle der Anforderung c) die Methode der Impuls-Gesamt-Einschalt-Dauer (IGED) verwendet werden. In diesem Fall ist die MZB durch die Länge der IGED bestimmt, die die Summe über alle Impulsdauern innerhalb der Einwirkungsdauer darstellt bzw. durch T2 – je nachdem was kürzer ist. Impulsen mit Impulsdauern unter Ti werden Impulsdauern von Ti zugeordnet. Treten zwei oder mehr Impulse innerhalb von Ti auf, werden diesen Impulsgruppen Impulsdauern von Ti zugeordnet. Zum Vergleich mit der MZB für die entsprechende Zeitdauer werden alle Bestrahlungen der Einzelimpulse addiert.
Dieses Verfahren ist der Anforderung c) äquivalent, falls die mittlere Bestrahlung der Impulse mit der MZB für den Einzelimpuls multipliziert mit C5 verglichen wird.
Für alle Messungen und Berechnungen der MZB-Werte ist eine geeignete Blende zu verwenden. Diese Blende ist bestimmt durch den maximalen Durchmesser einer kreisförmigen Fläche, über die die Bestrahlungsstärke oder Bestrahlung zu mitteln ist. Die Werte für die Messblenden sind in der Tabelle 5 angegeben.
Für die Bestrahlung durch wiederholt gepulste Laser im Wellenlängenbereich zwischen 1 400 nm und 106 nm wird die 1 mm-Blende für die Bestimmung der Gefährdung aus einem einzelnen Impuls verwendet; dagegen wird die 3,5 mm-Blende zur Bestimmung der maximal zulässigen Bestrahlung für Bestrahlungen länger als 3 s verwendet.
5.1 Messblende:
Die Werte von Bestrahlung oder Bestrahlungsstärke, die mit den entsprechenden Werten der MZB verglichen werden sollen, sind über eine kreisförmige Blende zu mitteln, die den Messblenden von Tabelle 5 entsprechen.
Für Bestrahlung der Augen im Wellenlängenbereich von 302,5 nm bis 4000 nm ist ein minimaler Messabstand von 100 mm zu verwenden.
|
Wellenlängenbereich
nm |
Blendendurchmesser für
|
|||||||
|
Auge
mm |
Haut
mm |
|||||||
|
180 bis 400
|
1
|
3,5
|
||||||
|
≥ 400 bis 1400
|
7
|
3,5
|
||||||
|
≥ 1400 bis 105
|
|
3,5
|
||||||
|
≥ 105 bis 106
|
11
|
11
|
||||||
Tabelle 5: Blendendurchmesser für die Messung der Bestrahlungsstärke und der Bestrahlung durch Laser
5.2 Empfangswinkel:
| a) |
Fotochemische MZB-Werte für die Netzhaut:
Ist die Winkelausdehnung α der Quelle größer als der angegebene Grenzempfangswinkel γp, sollte der Empfangswinkel nicht größer als die Werte sein, die für γp festgelegt sind. Ist die Winkelausdehnung α der Quelle kleiner als der angegebene Grenzempfangswinkel γp, muss der Empfangswinkel die betrachtete Quelle voll erfassen, braucht im Übrigen aber nicht genau definiert zu sein, d.h. der Empfangswinkel braucht nicht auf γp beschränkt zu sein. Anmerkung:
Ist bei Messungen an einzelnen kleinen Quellen α < γp, dann braucht nicht mit einem bestimmten, genau definierten Empfangswinkel gemessen zu werden. Um einen genau definierten Empfangswinkel zu erhalten, kann der Empfangswinkel entweder durch Abbildung der Quelle auf eine Feldblende oder durch eine Abblendung der Quelle festgelegt werden. |
||||||
| b) | Alle anderen Grenzwerte: Für die Messung von Strahlung, die mit anderen MZB-Werten als denen für die fotochemische Gefährdung der Netzhaut verglichen werden soll, muss der Empfangswinkel die betrachtete Quelle voll erfassen (d.h. der Empfangswinkel muss mindestens so groß sein wie die Winkelausdehnung α der Quelle). Ist jedoch im Wellenlängenbereich von 302,5 nm bis 4 000 nm α > αmax, darf der Grenzempfangswinkel für die MZB-Werte, die sich auf die thermische Gefährdung beziehen, nicht größer als αmax (0,1 rad) sein. In dem Wellenlängenbereich von 400 nm bis 1 400 nm muss für die MZB-Werte, die sich auf die thermische Gefährdung beziehen, der Empfangswinkel für die Bewertung einer scheinbaren Quelle, die aus mehreren Punkten besteht, im Bereich αmin < α ≤ αmax liegen. |
Messungen an richtungsveränderlicher Laserstrahlung haben mit einer stillstehenden Messblende mit 7 mm Durchmesser zu erfolgen (die entstehende zeitliche Änderung der aufgenommenen Strahlung soll als Impuls oder als Impulsfolge betrachtet werden).
Für den Wellenlängenbereich von 100 nm bis 180 nm sind noch keine speziellen Werte für die maximal zulässige Bestrahlung festgelegt. Bis zu einer solchen Festlegung sind die MZB-Werte für die Wellenlänge 180 nm zu verwenden.
| a | Für Korrekturfaktoren und Einheiten siehe Tabelle 8 |
| b | Die MZB für Einwirkungsdauern unter 10-9 und für Wellenlängen unter 400 nm sowie größer als 1 400 nm wurden abgeleitet, indem die äquivalente Bestrahlungsstärke aus den MZB-Werten, die für 10-9 s gelten, berechnet wurde. Die MZB für Einwirkungsdauern unter 10-13 s sind der äquivalenten Bestrahlungsstärke gleichzusetzen, die für die MZB bei 10-13 s gelten. |
| c | Der Winkel γp ist der Grenzempfangswinkel für das Messinstrument. |
| d | Wellenlängenbereich zwischen 400 nm und 600 nm gelten zweierlei Grenzwerte, und die Bestrahlung darf keinen der geltenden MZB-Werte überschreiten. Normalerweise gelten die MZB-Werte für fotochemische Netzhautgefährdung für Einwirkungsdauern über 10 s; der MZB-Wert von 100 · C3 J · m-2 für fotochemische Gefährdung ist jedoch für Wellenlängen zwischen 400 nm und 484 nm und für Größen scheinbarer Quellen zwischen 1,5 mrad und 82 mrad bei Einwirkungsdauern über 1 s zu verwenden. |
Tabelle 6a: Maximal zulässige Bestrahlung (MZB) der Hornhaut bei direkter Bestrahlung durch Laserstrahlungabc (Einwirkungsdauer von 10-13 s bis 10 s)
| a | Für Korrekturfaktoren und Einheiten siehe Tabelle 8 |
| b | Die MZB für Einwirkungsdauern unter 10-9 und für Wellenlängen unter 400 nm sowie größer als 1 400 nm wurden abgeleitet, indem die äquivalente Bestrahlungsstärke aus den MZB-Werten, die für 10-9 s gelten, berechnet wurde. Die MZB für Einwirkungsdauern unter 10-13 s sind der äquivalenten Bestrahlungsstärke gleichzusetzen, die für die MZB bei 10-13 s gelten. |
| c | Der Winkel γp ist der Grenzempfangswinkel für das Messinstrument. |
| d | Wellenlängenbereich zwischen 400 nm und 600 nm gelten zweierlei Grenzwerte, und die Bestrahlung darf keinen der geltenden MZB-Werte überschreiten. Normalerweise gelten die MZB-Werte für fotochemische Netzhautgefährdung für Einwirkungsdauern über 10 s; der MZB-Wert von 100 · C3 J · m-2 für fotochemische Gefährdung ist jedoch für Wellenlängen zwischen 400 nm und 484 nm und für Größen scheinbarer Quellen zwischen 1,5 mrad und 82 mrad bei Einwirkungsdauern über 1 s zu verwenden. |
Tabelle 6b: Maximal zulässige Bestrahlung (MZB) der Hornhaut bei direkter Bestrahlung durch Laserstrahlungabc (Einwirkungsdauer von 10 s bis 3 ·104 s)
| 1) | Für Korrekturfaktoren und Einheiten siehe Tabelle 8. |
| 2) |
Es gibt nur wenig Erfahrung über die Wirkung bei Einwirkungsdauern unter 10-9 s. Die MZB-Werte für diese Einwirkungsdauern wurden abgeleitet von der Bestrahlung bei 10-9. |
| 3) | Für bestrahlte Hautflächen größer als 0,1 m² wird der MZB-Wert auf 100 W· m-2 verringert. Zwischen 0,01 m² und 0,1 m² verändert sich der MZB-Wert umgekehrt proportional zur bestrahlten Haufläche. |
Tabelle 7: Maximal zulässige Bestrahlung (MZB) für die Einwirkung von Laserstrahlung auf die Haut 1), 2), 3)
| Parameter | Spektralbereich nm | ||||||||||
| C1 = 5,6 ·103 t0,25 |
302,5 bis 400 | ||||||||||
| T1 = 100,8 (λ-295) ·10-15s |
302,5 bis 315 | ||||||||||
| C2 = 100,2 (λ-295) |
302,5 bis 315 | ||||||||||
| T2 = 10 ·10[(α–1,5mrad)/98,5] s * |
400 bis 1400 | ||||||||||
| C3 = 1,0 |
400 bis 450 | ||||||||||
| C3 = 100,02 (λ-450) |
450 bis 600 | ||||||||||
| C4 = 100,002 (λ-700) |
700 bis 1050 | ||||||||||
| C4 = 5 |
1050 bis 1400 | ||||||||||
| C5 = N- ¼ ** |
400 bis 106 | ||||||||||
| C6 = 1 für α ≤ αmin *** | 400 bis 1400 | ||||||||||
| C6 = α /αmin für αmin < α ≤ αmax *** |
400 bis 1400 | ||||||||||
| C6 = αmax /αmim= 66,7 für α > αmax ****/*** |
400 bis 1400 | ||||||||||
| C7 =1 |
700 bis 1150 | ||||||||||
| C7 = 100,018 (λ-1150) |
1150 bis 1200 | ||||||||||
| C7 = 8 | 1200 bis 1400 | ||||||||||
|
|||||||||||
Tabelle 8: Definition der Parameter
Anmerkungen zu den Tabellen 6 und 7