Laser - Schul-Physik
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Seite | 64<br />
I – 10<br />
Tätigkeiten mit künstlicher optischer Strahlung<br />
I – 10 Tätigkeiten mit künstlicher optischer Strahlung<br />
I – 10.1<br />
Begriffsbestimmungen<br />
I – 10.1.1 Optische Strahlung<br />
Optische Strahlung ist jede elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich von<br />
100 Nanometer bis 1 Millimeter. Das Spektrum der optischen Strahlung wird unterteilt in<br />
ultraviolette Strahlung, sichtbare Strahlung und Infrarotstrahlung:<br />
• Ultraviolette Strahlung ist die optische Strahlung im Wellenlängenbereich von 100 bis<br />
400 Nanometer (UV-Strahlung);<br />
• sichtbare Strahlung ist die optische Strahlung im Wellenlängenbereich von 380 bis 780<br />
Nanometer. Sichtbare <strong>Laser</strong>strahlung ist von 400 bis 700 nm definiert.<br />
• Infrarotstrahlung ist die optische Strahlung im Wellenlängenbereich von 780 Nanometer<br />
bis 1 Millimeter (IR-Strahlung)<br />
I – 10.1.2 Künstliche optische Strahlung<br />
Künstliche optische Strahlung im Sinne der Verordnung über künstliche optische<br />
Strahlung (OStrV) ist jede optische Strahlung, die von künstlichen Strahlungsquellen<br />
ausgeht. Dazu gehört auch gebündeltes Sonnenlicht.<br />
I – 10.1.3 <strong>Laser</strong>strahlung<br />
<strong>Laser</strong>strahlung ist durch einen <strong>Laser</strong> erzeugte kohärente optische Strahlung. <strong>Laser</strong> sind<br />
Geräte oder Einrichtungen zur Erzeugung und Verstärkung von kohärenter optischer<br />
Strahlung.<br />
I – 10.1.4 Inkohärente künstliche optische Strahlung<br />
Inkohärente künstliche optische Strahlung ist jede künstliche optische Strahlung außer<br />
<strong>Laser</strong>strahlung.<br />
I – 10.1.5 Expositionsgrenzwerte<br />
Expositionsgrenzwerte sind maximal zulässige Werte bei Exposition der Augen oder der<br />
Haut durch künstliche optische Strahlung. Je nach Strahlungsart sind die Expositionsgrenzwerte<br />
nach § 6 OStrV (siehe auch Anhang I und II der Richtlinie 2006/25/EG)<br />
einzuhalten und in der Gefährdungsbeurteilung zu berücksichtigen (siehe auch II –<br />
4.3.2).<br />
I – 10.2<br />
Umgang mit <strong>Laser</strong>n<br />
Für <strong>Laser</strong> gelten die Bestimmungen der Unfallverhütungsvorschrift <strong>Laser</strong>strahlung<br />
(BGV/GUV-V B2). Die schulrelevanten Bestimmungen dieser UVV sind im folgenden<br />
ausgeführt.<br />
In <strong>Schul</strong>en dürfen nur <strong>Laser</strong> der Klassen 1, 1M, 2 und 2M nach DIN EN 60 825 8 oder 3A<br />
nach DIN EN 60 825-1 bis Ausgabe März 1997 eingesetzt werden. Zur Definition der<br />
<strong>Laser</strong>klassen siehe III – 5.<br />
<strong>Laser</strong> der Klassen 1M, 2, 2M und 3A dürfen nur unter Verschluss aufbewahrt werden.<br />
Vor Aufbau und Durchführung von Experimenten mit <strong>Laser</strong>n der Klasse 1M, 2, 2M und 3A<br />
sind die beteiligten und die beobachtenden Schülerinnen und Schüler über die<br />
Gefährdung der Augen durch das <strong>Laser</strong>licht zu unterrichten. Diese <strong>Laser</strong> dürfen nur unter<br />
Aufsicht der Lehrerin oder des Lehrers betrieben werden.<br />
8 Der Umgang mit <strong>Laser</strong>n in der <strong>Schul</strong>e ist grundsätzlich in § 15 der UVV <strong>Laser</strong>strahlung (GUV-V B2) geregelt, die DIN EN<br />
60 825 wurde berücksichtigt,
I – 10 Tätigkeiten mit künstlicher optischer Strahlung Seite | 65<br />
Der Versuchsbereich, in dem mit <strong>Laser</strong>n der Klassen 1M, 2, 2M und 3A experimentiert<br />
wird, ist während des Betriebs mit einem <strong>Laser</strong>warnschild 9 zu kennzeichnen.<br />
Der <strong>Laser</strong>bereich von Versuchsaufbauten ist durch Abgrenzung gegen unbeabsichtigtes<br />
Betreten zu sichern.<br />
Aufbau und Durchführung von Experimenten mit <strong>Laser</strong>n der Klasse 1M, 2 10 , 2M und 3A<br />
sind so zu gestalten, dass der Blick in den direkten <strong>Laser</strong>strahl bzw. in den reflektierten<br />
Strahl vermieden wird, z. B. durch Abschirmung.<br />
Beim Einsatz der <strong>Laser</strong> der Klassen 1M, 2M und 3A darf der Strahlenquerschnitt nicht<br />
verkleinert werden, d. h. sie dürfen nicht mit optisch sammelnden Komponenten (z. B.<br />
Lupen, Sammellinsen) verwendet werden.<br />
I – 10.3<br />
Gefährdungsbeurteilung<br />
Vor Aufnahme einer Tätigkeit mit künstlicher optischer Strahlung ist eine<br />
Gefährdungsbeurteilung durchzuführen (siehe auch I – 0). Entsprechend dem Ergebnis<br />
der Gefährdungsbeurteilung hat die <strong>Schul</strong>leiterin oder der <strong>Schul</strong>leiter die erforderlichen<br />
Schutzmaßnahmen nach dem Stand der Technik festzulegen (siehe I – 0). Die<br />
Gefährdungsbeurteilung ist regelmäßig zu überprüfen und gegebenenfalls zu<br />
aktualisieren. Diese Forderung gilt insbesondere bei maßgeblichen Veränderungen der<br />
Arbeitsbedingungen. Die entsprechenden Schutzmaßnahmen sind gegebenenfalls<br />
anzupassen.<br />
9<br />
Warnung vor <strong>Laser</strong>strahlen W 10<br />
UVV Sicherheits- und Gesundheitsschutzkennzeichnung<br />
am Arbeitsplatz (GUV-V A8 bisher GUV 0.7)<br />
Abb. 8:<br />
10 Gaslaser der Klasse 2 sind im Dauerstrichbetrieb i.d.R. auf 1 mW begrenzt. Ausnahme sind gepulste <strong>Laser</strong>, hier müssen alle<br />
entsprechenden Kriterien (Einzelimpulsleistung, reduzierte Impulsenergie und die mittlere Leistung eingehalten sein; z. B.<br />
P(EI) 5 mW, T EI 1 µs; Impulsfolge F =5 HZ; P mittel < 0,1 mW.
III – 5 Künstliche optische Strahlung Seite | 217<br />
III – 4<br />
Umgang mit radioaktiven Stoffen und <strong>Schul</strong>röntgeneinrichtungen<br />
Beim Umgang mit radioaktiven Stoffen und <strong>Schul</strong>röntgeneinrichtungen muss der<br />
Strahlenschutz an der <strong>Schul</strong>e organisiert werden. Zur Orientierung dienen die im Anhang<br />
„Strahlenschutz“ vorliegenden Formulare.<br />
III – 5<br />
Künstliche optische Strahlung<br />
<strong>Laser</strong><br />
Die Einstufung und Kennzeichnung der <strong>Laser</strong> erfolgt in <strong>Laser</strong>klassen gemäß der Norm<br />
DIN EN 60 825-1.(Ausgabe März 1997 bzw. Oktober 2003). Die neue Norm DIN EN 60<br />
825-1 (VDE 0837 Teil 1), Ausgabe Oktober 2003, enthält eine geänderte Klassifizierung<br />
mit den Klassen 1, 1M, 2, 2M, 3R, 3B und 4. Dabei bleiben die Klassen 1, 2, 3B und 4<br />
gegenüber der bisherigen Norm DIN EN 60825-1 Ausgabe März 1997 weitgehend<br />
unverändert. Neu sind die Klassen 1M und 2M statt der bisherigen Klasse 3A und die<br />
Klasse 3R als Unterklasse der bisherigen Klasse 3B. Zurzeit gibt es <strong>Laser</strong>, die nach der<br />
bisherigen DIN EN 60 825-1 (VDE 0837 Teil 1) Ausgabe März 1997 in die <strong>Laser</strong>klassen 1,<br />
2, 3A, 3B und 4 klassifiziert wurden und zunehmend neue <strong>Laser</strong>, die nach der DIN EN 60<br />
825-1 (VDE 0837 Teil 1) Ausgabe Oktober 2003 in die <strong>Laser</strong>klassen 1, 1M, 2, 2M, 3R, 3B<br />
und 4 klassifiziert werden. Spätestens seit 1. Januar 2004 müssen jedoch <strong>Laser</strong>-<br />
Einrichtungen, die neu in Verkehr gebracht werden, nach der aktuell gültigen Norm DIN<br />
EN 60 825-1 (VDE 0837 Teil 1) klassifiziert werden. Eine Pflicht zur Klassifizierung nach<br />
den neuen <strong>Laser</strong>klassen für vorhandene <strong>Laser</strong>einrichtungen und solche, die bis zum 31.<br />
Dezember 2003 in Betrieb genommen worden sind, besteht nicht.<br />
Im Folgenden sind die Definitionen aller <strong>Laser</strong>klassen aufgeführt:<br />
Klasse 1:<br />
Die zugängliche <strong>Laser</strong>strahlung ist unter vernünftigerweise vorhersehbaren Bedingungen<br />
ungefährlich.<br />
Anmerkung:<br />
Die „vernünftigerweise vorhersehbaren Bedingungen“ sind beim bestimmungsgemäßen<br />
Betrieb eingehalten.<br />
Bei <strong>Laser</strong>einrichtungen der Klasse 1 können im oberen Leistungsbereich z. B. Blendung,<br />
Beeinträchtigung des Farbsehens und Belästigungen nicht ausgeschlossen werden.<br />
Klasse 1M:<br />
Die zugängliche <strong>Laser</strong>strahlung liegt im Wellenlängenbereich von 302,5 nm bis 4 000 nm.<br />
Die zugängliche <strong>Laser</strong>strahlung ist für das Auge ungefährlich, solange der Strahlquerschnitt<br />
nicht durch optische Instrumente, z. B. Lupen, Linsen, Teleskope verkleinert wird.<br />
Anmerkung:<br />
Sofern keine optischen Instrumente verwendet werden, die den Strahlquerschnitt<br />
verkleinern, besteht bei <strong>Laser</strong>einrichtungen der Klasse 1M eine vergleichbare Gefährdung<br />
wie bei <strong>Laser</strong>einrichtungen der Klasse 1.<br />
Bei Einsatz optisch sammelnder Instrumente können vergleichbare Gefährdungen wie bei<br />
Klasse 3R oder 3B auftreten.<br />
Klasse 2:<br />
Die zugängliche <strong>Laser</strong>strahlung liegt im sichtbaren Spektralbereich (400 nm bis 700 nm).<br />
Sie ist bei kurzzeitiger Einwirkungsdauer (bis 0,25 s) auch für das Auge ungefährlich.<br />
Zusätzliche Strahlungsanteile außerhalb des Wellenlängenbereiches von 400 nm bis 700<br />
nm erfüllen die Bedingungen für Klasse 1.<br />
Anmerkung:<br />
Bei <strong>Laser</strong>einrichtungen der Klasse 2 ist das Auge bei zufälliger, kurzzeitiger Einwirkung<br />
der <strong>Laser</strong>strahlung, d. h. bei Einwirkungsdauer bis 0,25 s nicht gefährdet. <strong>Laser</strong>einrichtungen<br />
der Klasse 2 dürfen deshalb ohne weitere Schutzmaßnahmen eingesetzt<br />
werden, wenn sichergestellt ist, dass weder ein absichtliches Hineinschauen für die<br />
Anwendung über längere Zeit als 0,25 s, noch wiederholtes Hineinschauen in die
Seite | 218<br />
III – 5 Künstliche optische Strahlung<br />
<strong>Laser</strong>strahlung bzw. spiegelnd reflektierte <strong>Laser</strong>strahlung erforderlich ist. Von dem<br />
Vorhandensein des Lidschlussreflexes oder von anderen Abwendungsreaktionen zum<br />
Schutz der Augen darf in der Regel nicht ausgegangen werden.<br />
Daher sollte man, falls <strong>Laser</strong>strahlung der Klasse 2 ins Auge trifft, bewusst die Augen<br />
schließen und sich sofort abwenden. (siehe auch BGI 5092) Für kontinuierlich strahlende<br />
<strong>Laser</strong> der Klasse 2 beträgt der Grenzwert der zugänglichen Strahlung (GZS) Pgrenz = 1<br />
mW (bei C 6 = 1).<br />
Klasse 2M:<br />
Die zugängliche <strong>Laser</strong>strahlung liegt im sichtbaren Spektralbereich von 400 nm bis 700<br />
nm. Sie ist bei kurzzeitiger Einwirkungsdauer (bis 0,25 s) für das Auge ungefährlich,<br />
solange der Strahlquerschnitt nicht durch optische Instrumente, z. B. Lupen, Linsen,<br />
Teleskope, verkleinert wird. Zusätzliche Strahlungsanteile außerhalb des Wellenlängenbereiches<br />
von 400 nm bis 700 nm erfüllen die Bedingungen für Klasse 1M.<br />
Anmerkung:<br />
Sofern keine optischen Instrumente verwendet werden, die den Strahlquerschnitt<br />
verkleinern, besteht bei <strong>Laser</strong>einrichtungen der Klasse 2M eine vergleichbare Gefährdung<br />
wie bei <strong>Laser</strong>einrichtungen der Klasse 2.<br />
Bei Einsatz optisch sammelnder Instrumente können vergleichbare Gefährdungen wie bei<br />
Klasse 3R oder 3B auftreten.<br />
Klasse 3A:<br />
Die zugängliche <strong>Laser</strong>strahlung wird für das Auge gefährlich, wenn der Strahlquerschnitt<br />
durch optische Instrumente, z. B. Lupen, Linsen, Teleskope, verkleinert wird. Ist dies<br />
nicht der Fall, ist die ausgesandte <strong>Laser</strong>strahlung im sichtbaren Spektralbereich (400 nm<br />
bis 700 nm) bei kurzzeitiger Einwirkungsdauer (bis 0,25 s), in den anderen<br />
Spektralbereichen auch bei Langzeitbestrahlung, ungefährlich.<br />
Anmerkung:<br />
Bei <strong>Laser</strong>einrichtungen der Klasse 3A handelt es sich um <strong>Laser</strong>, die nach der Norm/DIN<br />
EN 60825-1:1997 oder früher klassifiziert worden sind. <strong>Laser</strong>einrichtungen der Klasse 3A,<br />
die nur im sichtbaren Wellenlängenbereich emittieren, können behandelt werden wie<br />
solche der Klasse 2M. <strong>Laser</strong>einrichtungen der Klasse 3A, die nur im nicht sichtbaren<br />
Spektralbereich emittieren, können behandelt werden wie solche der Klasse 1M. Sofern<br />
keine optischen Instrumente verwendet werden, die den Strahlquerschnitt verkleinern,<br />
besteht bei <strong>Laser</strong>einrichtungen der Klasse 3A, die nur im sichtbaren Spektralbereich<br />
emittieren, eine vergleichbare Gefährdung wie bei <strong>Laser</strong>einrichtungen der Klasse 2. Bei<br />
<strong>Laser</strong>einrichtungen der Klasse 3A, die nur im nicht sichtbaren Spektralbereich emittieren,<br />
besteht eine vergleichbare Gefährdung wie bei <strong>Laser</strong>einrichtungen der Klasse 1.<br />
Klasse 3R:<br />
Die zugängliche <strong>Laser</strong>strahlung liegt im Wellenlängenbereich von 302,5 nm bis 10 6 nm<br />
und ist gefährlich für das Auge. Die Leistung bzw. die Energie beträgt maximal das<br />
Fünffache des Grenzwertes der zugänglichen Strahlung der Klasse 2 im Wellenlängenbereich<br />
von 400 nm bis 700 nm und das Fünffache des Grenzwertes der Klasse 1<br />
für andere Wellenlängen.<br />
Anmerkung:<br />
<strong>Laser</strong>einrichtungen der Klasse 3R sind für das Auge potenziell gefährlich wie<br />
<strong>Laser</strong>einrichtungen der Klasse 3B. Das Risiko eines Augenschadens wird dadurch<br />
verringert, dass der Grenzwert der zugänglichen Strahlung (GZS) im sichtbaren<br />
Wellenlängenbereich auf das Fünffache des Grenzwertes der zugänglichen Strahlung<br />
(GZS) für Klasse 2, in den übrigen Wellenlängenbereichen auf das Fünffache des<br />
Grenzwertes der zugänglichen Strahlung (GZS) für Klasse 1 begrenzt ist.<br />
Für kontinuierlich strahlende <strong>Laser</strong> der Klasse 3R beträgt der Grenzwert der zugänglichen<br />
Strahlung (GZS) Pgrenz = 5 mW (bei C 6 = 1) im Wellenlängenbereich 400 nm bis 700<br />
nm.<br />
Klasse 3B:<br />
Die zugängliche <strong>Laser</strong>strahlung ist gefährlich für das Auge, häufig auch für die Haut.
III – 5 Künstliche optische Strahlung Seite | 219<br />
Anmerkung:<br />
Das direkte Blicken in den Strahl bei <strong>Laser</strong>n der Klasse 3B ist gefährlich. Ein Strahlbündel<br />
kann üblicherweise sicher über einen idealeren diffusen Reflektor betrachtet werden,<br />
wenn folgende Bedingungen gleichzeitig erfüllt sind:<br />
• Der minimale Beobachtungsabstand zwischen diffusem Reflektor und Hornhaut des<br />
Auges beträgt 13 cm,<br />
• die maximale Beobachtungsdauer beträgt 10 s,<br />
• keine gerichteten Strahlanteile können ins Auge treffen.<br />
• Bei vielen Diffusoren ist mit gerichteten Strahlanteilen zu rechnen. Eine Gefährdung<br />
der Haut durch die zugängliche <strong>Laser</strong>strahlung besteht bei <strong>Laser</strong>einrichtungen der<br />
Klasse 3B, wenn die Werte der maximal zulässigen Bestrahlung (MZB) der Haut nach<br />
Anhang 2 überschritten werden.<br />
Klasse 4:<br />
Die zugängliche <strong>Laser</strong>strahlung ist sehr gefährlich für das Auge und gefährlich für die<br />
Haut. Auch diffus gestreute Strahlung kann gefährlich sein. Die <strong>Laser</strong>strahlung kann<br />
Brand- und Explosionsgefahr verursachen.<br />
Anmerkung:<br />
<strong>Laser</strong>einrichtungen der Klasse 4 sind Hochleistungslaser, deren Ausgangsleistungen bzw.<br />
-energien die Grenzwerte der zugänglichen Strahlung (GZS) für Klasse 3B übertreffen.<br />
Die <strong>Laser</strong>strahlung von <strong>Laser</strong>einrichtungen der Klasse 4 ist so intensiv, dass bei jeglicher<br />
Art von Exposition der Augen oder der Haut mit Schädigungen zu rechnen ist. Außerdem<br />
muss bei der Anwendung von <strong>Laser</strong>einrichtungen der Klasse 4 immer geprüft werden, ob<br />
ausreichende Maßnahmen gegen Brand- und Explosionsgefahren getroffen sind; siehe<br />
auch §§ 10 und 16.