Laserschutz – warum ist er so wichtig?

Elektromagnetische Strahlung ist als natürliches Phänomen fast in allen Bereichen des täglichen Lebens zu finden. Einige bekannte Beispiele sind Wärmestrahlung, Röntgenstrahlung sowie durch radioaktiven Zerfall hervorgerufene γ‑Quanten. Elektromagnetische Strahlung entsteht aber auch künstlich an Sendemasten z.B. für Mobilfunk oder Fernsehen. Gerade die physikalischen Eigenschaften optischer Strahlung sind entscheidend dafür, warum ein gezielter Laserschutz notwendig ist. Denn diese physikalischen Merkmale bestimmen maßgeblich, wie Laserstrahlung entsteht, sich ausbreitet und auf das menschliche Auge wirkt.

Mit folgenden Kriterien lässt sich die Beschaffenheit von optischer Strahlung beschreiben:

• Ähnlich wie Schall breitet sich optische Strahlung wellenförmig aus und wird durch die Bewegung von Ladungen zueinander hervorgerufen.
• Im Unterschied zu Schall benötigt die elektromagnetische Strahlung kein Medium um sich auszubreiten.
• Wie jedes andere Licht besteht Laserstrahlung auch aus elektromagnetischen Wellen.
• Sobald sich elektromagnetische Strahlung in einem Bereich bewegt, der für das menschliche Auge sichtbar ist, nehmen wir diese als Licht wahr.

Um zu verstehen, wie Laserstrahlen mit dem sichtbaren Spektralbereich zusammenhängen, lohnt es sich, elektromagnetisches Licht im Wellenspektrum einzuordnen.

• Erkennbares Licht setzt sich aus elektromagnetischer Strahlung zusammen, bei der sich die  Wellenlängen im Bereich von etwa 380 nm bis 780 nm (nm = Nanometer = ein Milliardstel Meter) bewegen.
• Diese erkennbare Lichtstrahlung bezeichnet man als das sichtbare Spektrum, welches in seiner Gesamtheit als weißes Licht erscheint.
• Sobald weißes Licht auf ein optisch dispersives Element (z.B. ein Prisma) fällt, sind durch die Lichtbrechung die Farben des Spektrums für das menschliche Auge wahrnehmbar.
• Dieses reicht vom kurzwelligem violetten Licht über Blau, Grün, Gelb, bis hin zum langwelligen roten Licht.
• Am langwelligen Rotbereich des Spektrums schließen sich die Infrarot- und am kurzwelligen Blaubereich die Ultraviolettwellen an. An diesem Punkt kommt die Laserstrahlung ins Spiel.
• Der Begriff Laserlicht beschreibt jedoch einen wesentlich größeren Bereich des elektromagnetischen Spektrums, der sich von 150 nm bis zu 1 mm, also vom harten UV- bis hin zum infraroten „Licht“, erstreckt.
• Nachdem Laserstrahlung weit über den sichtbaren Bereich hinausreicht und nicht immer eindeutig erkennbar ist, besteht ein erhöhtes Risiko für Augenschäden. Deshalb ist ein geeigneter Laserschutz notwendig.

Es ist möglich, dass leistungsstarke Laser das Licht so stark bündeln, dass intensive Leistungsdichten (= Leistung pro Fläche) entstehen. Diese sind dann hoch genug, um Metalle zu schneiden oder Keramik zu verdampfen. Im Medizinbereich entfernen Ärzte mit Laserstrahlung z.B. Tattoos oder schneiden Gewebe .

• Diese Anwendungen zeigen beispielhaft die Möglichkeiten des kontrollierten Einsatzes hochenergetischer Laserstrahlung.
• Die Kraft dieser Strahlung macht allerdings auch deutlich, dass bei der Arbeit mit diesem Licht ein umfassender Schutz vor Laserstrahlung erforderlich ist.
• Ein großes Gefahrenpotenzial liegt dagegen in der unbeabsichtigten, zufälligen Bestrahlung des Menschen.
• Dabei ist besonders für die Augen ein Laserstrahlenschutz essenziell, da diese wesentlich empfindlicher auf intensives, rotes Licht reagieren.
• Bereits bei einem Blick in einen Laserstrahl mit geringer Leistung besteht die Gefahr, irreversibel zu erblinden.

Die einzelnen Wellenzüge der Strahlung eines Lasers stehen zueinander in einer festen Orts- und Zeitbeziehung. Hieraus ergeben sich für Laserstrahlen folgende Eigenschaften:

• Räumliche Kohärenz: Die Lichtwellen eines Lasers schwingen geordnet und gleichphasig, wodurch sich der Strahl sehr präzise bündeln lässt.
• Geringe Divergenz: Laserstrahlen breiten sich nur minimal aus und bleiben über große Entfernungen stark konzentriert.
• Monochromatie: Laserlicht besteht nahezu aus einer einzigen Wellenlänge, was zu einer besonders reinen und intensiven Strahlung führt.

Hierunter versteht man also, dass sich ein kollimierter Laserstrahl auch über sehr lange Strecken annähernd parallel ausbreitet und die Leistung, die auf eine Fläche, z.B. das Auge trifft, ist nahezu unabhängig vom Abstand zur Strahlquelle selbst. Diese physikalischen Verhaltensweisen zeigen, warum beim Einsatz von Infrarotlicht im Vergleich zu gewöhnlichem, weißem Licht Laser-Sicherheitsmaßnahmen einzuhalten sind:

• Zum Beispiel ist der Lichtfleck eines Laserpointers stets etwa gleich groß wie der Lichtstrahl, unabhängig vom Abstand zur Wand.
• Im Vergleich dazu strahlt eine thermische Lichtquelle, wie z.B. eine Glühlampe, Licht eines breiten Wellenlängenspektrums ab und hat auch hinsichtlich der Ausbreitung keine Vorzugsrichtung.
• Allein durch die Abstrahlung der Glühlampe in alle Raumwinkel nimmt die optische Leistung, die in das Auge treffen kann, mit zunehmendem Abstand ab.
• Durch die Ausbreitung der thermischen Lichtstrahlen nimmt die Lichtenergie so stark ab, dass bei herkömmlichen, weißen Lichtstrahlen kein Laserschutz notwendig ist.

Weshalb beim Umgang mit Infrarotstrahlung ein Lasersicherheitskonzept notwendig ist, zeigt die Gefahr der konzentrierten Bündelung. Neben der auftreffenden Energie bzw. Lichtmenge ist die sehr gute Fokussierbarkeit des kohärenten IR-Laserlichts zu betrachten:

• Während die Glühlampe auf der Netzhaut des Auges ein etwa 100 μm großes Bild erzeugt, wird das Laserlicht auf einem Brennfleck von nur wenigen Mikrometern (~10 μm) konzentriert.
• Physikalisch ausgedrückt emittiert eine Glühbirne inkohärentes Licht.
• Die Lichtleistung des Lasers, die ins Auge trifft, konzentriert sich somit auf eine wesentlich kleinere Fläche.
• Die dadurch entstehende Leistungsdichte (Leistung pro Fläche) von künstlicher optischer Strahlung ist so hoch, um Gewebe sowie Materialien, die sich in diesem Brennpunkt befindet, sehr schnell aufzuheizen und zu zerstören.
• Die Stelle des schärfsten Sehens des Auges auf der Netzhaut – der gelbe Fleck (Fovea) – ist allerdings ebenfalls nur wenige Mikrometer groß, so dass man ohne umfassenden Laserschutz bereits durch einen einzigen Laserimpuls erblinden kann.
• Um dieses Risiko einzudämmen ist es wichtig, Schutzmaßnahmen bei Laserstrahlung einzuhalten und Schutzbrillen mit IR-Schutz (Infrarotfilter) zu tragen.

Bei einer optischen Leistung von 1W und einem Abstand von 1m zwischen Lichtquelle und Auge ist die auf die Pupille (Ø 7mm) auftreffende Leistung eines dünnen Laserstrahls im Vergleich zum Licht einer Glühlampe um den Faktor 100.000 größer.

Seit 2004 gehört laservision zu 100% zur uvex safety group und ergänzt deren Programm für den Arbeitsschutz mit innovativen Laserschutzprodukten. Neben Laserschutzbrillen zählen dazu z.B. auch Laserschutzfilter und -fenster sowie die Produktfamilie an großflächigem Laserschutz für die unterschiedlichsten Anwendungen. Mit laservision USA bedient laservision seit 2006 auch erfolgreich den amerikanischen Markt, Kanada und Teile Asiens. Die Zielgruppe von laservision umfasst Hersteller und Anwender von Lasertechnologien aus allen Bereichen wie Industrie, Medizin, Forschung oder Militär.

Der Anspruch der Marke laservision ist es, für alle Laser weltweit den besten und normgerechten Laserschutz zu bieten. 

Quelle: https://www.uvex-laservision.de/