Fragen für einen Betreiber von UKP-Lasern:
- Welche Pflichten hat der Betreiber vor der Inbetriebnahme des UKP-Lasers in Deutschland?
Antwort: Die Maschine muss die Bedingungen der Maschinenrichtlinie und des Strahlenschutzgesetzes vom 20.5.21 erfüllen. - Strahlenschutz für UKP-Lasern in Deutschland
Der Betreiber der Laseranlage ist verantwortlich und hat vor der ersten Inbetriebnahme der Laseranlage die Maßnahmen zum Strahlenschutz umzusetzen, Messungen durchführen zu lassen, eventuell ein Meldeverfahren einzuleiten und die Entscheidung der Behörde abzuwarten. Zur Durchführung der Messungen ist eine zeitlich befristete Genehmigung zum Probebetrieb einzuholen.
Die laserinduzierte ionisierende Strahlung hängt von mindestens 16 sich gegenseitig beeinflussenden Parametern ab. Die ionisierende Strahlung liegt bei der Materialbearbeitung häufig im Energiebereich von 2 keV bis 15 keV. Bei den Messungen ist der Worst Case zu finden, d.h. die Parameter sind zu nutzen, die das Maximum an ionisierender Strahlung erzeugen. Bei der Strahlungsdurchgangsprüfung von Laserschutzfenstern, Spalten, Löchern, Lufteinlässen, Schlauchdurchführungen sind alle 3 Dosisleistungen Ḣ*(10), Ḣ‘(3) und Ḣ‘(0,07) zu messen.
Eine Vorausberechnung der Dosisleistung ist gegenwärtig nicht sicher möglich.
Das Strahlenschutzgesetz (StrlSchG) greift nicht, wenn die ionisierende Strahlung im Energiebereich unter 5 keV liegt. Zum Nachweis der spektralen Verteilung der vom Laser erzeugten ionisierenden Strahlung muss mit einem kalibrierten Röntgenspektrometer gemessen werden, zum Beispiel mit einem Spektro-Dosimeter SILIX lambda, siehe www.ukpl.de. Das Messgerät SILIX zeigt das Spektrum und alle 3 Dosisleistungen Ḣ*(10), Ḣ‘(3) und Ḣ‘(0,07) unmittelbar beim Messen an. Das Spektro-Dosimeter SILIX lambda ist gegenwärtig das einzig verfügbare Messgerät, das diese Eigenschaften aufweist. Welche Grundregeln sind im Strahlenschutz bei UKP-Lasern immer zu beachten?
Antwort: Sicheres Schutzgehäuse einsetzen oder Abstand zur Laserauftreffstelle vergrößern und Aufenthaltsdauer beschränken.- Wie muss das Schutzgehäuse beschaffen sein?
Antwort: Das Schutzgehäuse muss alle 3 Dosisleistungen der Röntgenstrahlung unter den gesetzlich vorgeschriebenen Grenzwert der Ortsdosisleistung von 1 µSv/h abschwächen.
Zur Bewertung der Strahlungssituation müssen alle 3 Dosisleistungen Ḣ*(10), Ḣ‘(3) und Ḣ‘(0,07) gemessen werden. Die Messwerte mit der Angabe der Messunsicherheit sind entscheidend für die Art des zu beantragenden Verfahrens (Frei von Anzeige oder Anzeigeverfahren oder Genehmigungsverfahren). Hinweis: Wenn das Röntgenspektrum die 5 keV-Grenze nicht überschreitet, ist die Laseranlage im Sinn des StrlSchG anzeigefrei. Das ist ein großer organisatorischer Vorteil und spart beständig Kosten. - Unter welchen Bedingungen entsteht Röntgenstrahlung bei der Materialbearbeitung mit dem Laser?
Antwort: Bei einer Bestrahlungsstärke im Laserfokus von > 1x10^12 W/cm² ist mit Röntgenstrahlung zu rechnen.
Bei einer schrägen Einstrahlung auf Flächen oder Durchstrahlung von Folien ist die Emissionsschwelle niedriger, d.h. unter einer Bestrahlungsstärke von 1x10^12 W/cm². - Mit welchen Messgeräten kann die Röntgenstrahlung während des Laserbetriebes gemessen werden?
Antwort: Mit sofort anzeigenden Dosimetern für gepulste Röntgenstrahlung, besser noch mit einem messenden Spektro-Dosimeter für gepulste Röntgenstrahlung. Mit den Geräten Silix lamda, Silix science und LIXmeter kann die Röntgenstrahlung innerhalb der Schutzumhausung gemessen werden. Die Geräte der Familie Silix sind gegenwärtig die einzigen Messgeräte, die alle 3 Dosisleistungsarten Ḣ*(10), Ḣ‘(3) und Ḣ‘(0,07) zur Bestimmung der Ortsdosisleistung zeitgleich messen. Damit entsteht eine hohe Messsicherheit und es wird wertvolle Versuchszeit gespart. Das Spektro-Dosimeter SILIX zeigt an, ob die 5 keV-Grenze überschritten ist. - Welche Parameter und welche Werkstoffe haben einen Einfluss auf die Emission der gepulsten Röntgenstrahlung?
Antwort: Einen Einfluss auf die Emission der Röntgenstrahlung haben folgende Parameter:
Bestrahlungsstärke im Laserfokus, Laserwellenlänge, Pulswiederholfrequenz, Pulspakete, Pulsdauer, Pulsenergie, Werkstoff, Einstrahlrichtung des Lasers, Abstrahlrichtung der Röntgenstrahlung, Fokushöhe über dem Werkstoff, Polarisation der Laserstrahlung, Scanrichtung, Scangeschwindigkeit, Abstand der Scanlinien, Gas- oder Luftströmung über der Laserstelle und weitere. - Kann die entstehende Röntgenstrahlung (Dosisleistung und Spektrum) bei der Materialbearbeitung mit dem UKP-Laser berechnet oder abgeschätzt werden?
Antwort: Nein!
Bisher gibt es noch kein sicheres Verfahren für die Vorausberechnung der Röntgenstrahlung bei Lasern. Viele Parameter beeinflussen sich gegenseitig.
Näherungen:
Beispiel 1: Eine Verdopplung der Pulswiederholfrequenz steigert die Ortsdosisleistung um den Faktor 2.
Beispiel 2: Die Verdopplung der Bestrahlungsstärke im Laserfokus verursacht eine um den Faktor 10 größere Ortsdosisleistung.
Beispiel 3: Eine Halbierung des Durchmessers des Laserstrahles im Fokus steigert die Ortsdosisleistung um den Faktor 100.
Beispiel 4: Vorpulse können die Dosisleistung steigern und höher energetische Röntgenphotonen erzeugen.
Senden Sie bitte Ihre Fragen an die E-Mail-Adresse: dittmar-transfer(at)t-online.de
Literatur:
Überwachung der Röntgenemission bei Ultrakurzpuls-Lasern
Datum der letzten Änderung: 15.04.2024