Einführung

Wellenlänge und Spektrum

Unter optischer Strahlung versteht man die elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich von 100 nm bis 1 mm. Das Spektrum der optischen Strahlung wird unterteilt in ultraviolette, sichtbare und infrarote Strahlung.

Kohärente und inkohärente Strahlung

Weiterhin wird zwischen der kohärenten und inkohärenten Strahlung unterschieden. Lichtwellen sind kohärent, wenn sie von einer Lichtquelle mit gleicher Wellenlänge und Schwingungsart ausgesandt werden. Laser erzeugen kohärente Strahlung. Bei inkohärenter Strahlung sind diese Voraussetzungen nicht erfüllt. Typische inkohärente Strahlungsquellen sind zum Beispiel Sonne, Glühlampen, Leuchtstofflampen.

Die optische Strahlung wird in folgende Bereiche eingeteilt:

**Tabelle 7.5-1.** Einteilung der optischen Strahlung
Optische Strahlung	Wellenlänge
ultraviolette Strahlung	100 nm bis 400 nm
sichtbare Strahlung	380 nm bis 780 nm
Infrarotstrahlung	780 nm bis 1 mm

Abb. 7.5-1 Spektralbereiche der optischen Strahlung

Abbildung 7.5-1. Spektralbereiche der optischen Stahlung.

Art der Gefährdungen und deren Wirkungen

Schäden an Haut und Auge

Durch optische Strahlung können Schädigungen an Haut und Auge hervorgerufen werden. Das Ausmaß der Schädigungen ist von den Parametern Wellenlänge, Expositionsdauer und Betriebsart (kontinuierlich oder gepulst) abhängig.

UV-Strahlung

Die ultraviolette Strahlung hat die höchste Quantenenergie. Sie wird aufgeteilt in UV-A, UV-B (starke biologische Wirkung) und UV C (tödlich für Bakterien und so weiter). Unterschieden werden akute und langfristige Wirkungen. Erstere verursachen Hautrötungen, Bindehaut- und Hornhautentzündungen, letztere können zu vorzeitiger Hautalterung, Hautkrebs (Basaliom, Spinaliom, malignes Melanom) und zur Trübung der Augenlinse (grauer Star) führen.

Sichtbare Strahlung und nahe Infrarotstrahlung

Die sichtbare Strahlung (380 ≤ λ ≤ 780 nm) und Strahlung aus dem nahen Infrarotbereich (λ ≤ 1400 nm) können bis zur Netzhaut vordringen und sind daher für die Augensicherheit relevant (ausreichende Helligkeit, Vermeidung von Blendung und so weiter). Hier können in Abhängigkeit von Wellenlänge und Einwirkungsdauer photochemische und thermische Schädigungen entstehen. Eine akute Gefährdung bis hin zum Verlust des Augenlichtes besteht beim ungeschützten Blick in die Sonne. Bei langjähriger Einwirkung von Infrarotstrahlung kann eine Trübung der Augenlinse (grauer Star) auftreten.

Wärmestrahlung

Strahlung aus dem langwelligen Infrarotbereich (1400 nm ≤ λ ≤ 1 mm) nennt man Wärmestrahlung. Sie kann Hautverbrennungen sowie thermische Belastungen des Organismus verursachen.

Laserstrahlung

Laserstrahlung ist eine kohärente Strahlung, die meist bei einer diskreten Wellenlänge im ultravioletten, im sichtbaren oder im infraroten Spektralbereich emittiert wird.

Die Schädigungsmöglichkeiten sind die gleichen wie bei nichtkohärenter ultravioletter, sichtbarer und infraroter Strahlung. Durch die starke Bündelung entsteht jedoch eine wesentlich höhere Strahlungsintensität und damit ein weitaus höheres Gefährdungspotential.

Für die Augensicherheit ist der sichtbare Bereich (380 ≤ λ ≤ 780 nm) und der nahe Infrarotbereich (λ ≤ 1400 nm) von besonderer Bedeutung. Hier wird die Strahlung durch die Linse des Auges fokussiert. Die Bestrahlungsstärke kann bis zu 500.000-fach im Auftreffpunkt auf der Netzhaut verstärkt werden.

Gepulste Laserstrahlung erfordert eine besondere Gefährdungssanalyse [1], [2].

Grenzwerte, Beurteilungskriterien

UV-Strahlung, sichtbare Strahlung, Infrarotstrahlung

Die Wirkungsfunktionen für akute Schädigungen sind gut bekannt. Aufgrund der starken Abhängigkeit von der Wellenlänge ist eine genaue Messung nur mit größerem Aufwand möglich.

Verordnung zu künstlicher optischer Strahlung (OStrV)

Am 27. Juli 2010 ist die Verordnung zum Schutz der Beschäftigten vor Gefährdungen durch künstliche optische Strahlung (Arbeitsschutzverordnung zu künstlicher optischer Strahlung - OStrV) in Kraft getreten. Mit der Verordnung wurde die EU-Richtlinie "Künstliche optische Strahlung" (Richtlinie 2006/25/EG) in nationales Recht umgesetzt. Durch sie sind verbindliche Grenzwerte für inkohärente und kohärente Strahlung (Laserstrahlung) für den Schutz der Arbeitnehmer gegenüber künstlicher optischer Strahlung festgelegt. Die Grenzwerte beruhen auf den Empfehlungen von IRPA/INIRC und ICNIRP [3], [4].

Photobiologische Sicherheit

Anforderungen zur photobiologischen Sicherheit von Lampenn Lampensystemen und LED sind in der DIN EN 62471 und Festlegungen zur Messung und Beurteilung von personenbezogenen Expositionen gegenüber inkohärenter optischer Strahlung in den Normen DIN EN 14255, Teil 1 bis Teil 4, enthalten.

Regelwerk zur Laserstrahlung

Laserstrahlung ist im Geltungsbereich der OStrV eingeschlossen. Für die Erstellung der Technischen Regeln zur Konkretisierung der OStrV ist es hilfreich, dass für Laserstrahlung bereits ein umfangreiches nationales und internationales Regelwerk besteht. Wichtige Forderungen für den Schutz von Beschäftigten vor gesundheitsgefährdender Laserstrahlung enthält die BG-Vorschrift BGV B2 "Laserstrahlung" . Weitere wichtige Bestimmungen sind in der DIN EN 60825-1 "Strahlungssicherheit von Lasereinrichtungen, Klassifizierung von Anlagen, Anforderungen, Benutzer-Richtlinien" festgelegt. Im "Handbuch Laser-Strahlenschutz" [1] und in der VDE-Schriftenreihe "Schutz vor optischer Strahlung" [2] werden Sicherheitsfragen umfassend behandelt.

Arbeitsschutzmaßnahmen

Anforderungsgerechte Gestaltung von Arbeitssystemen

Die Merkformel zur Langzeitwirkung von ultravioletter Strahlung heißt: "Die Haut vergisst keine einzige Bestrahlung." Die kumulierende Wirkung ist in einer eher sonnenhungrigen Gesellschaft ein besorgniserregendes Faktum.

Der UV-Wirkungsbetrag aus dem Berufsleben sollte daher nach Möglichkeit minimiert werden. Bestehen für Arbeitnehmer im Freien infolge des Wettergeschehens Unfall- und Gesundheitsgefahren, so hat der Arbeitgeber nach Arbeitsstättenverordnung geeignete Maßnahmen am Arbeitsplatz vorzusehen, geeignete organisatorische Schutzmaßnahmen zu treffen oder erforderlichenfalls persönliche Schutzausrüstungen zur Verfügung zu stellen. Geeignete Schutzmaßnahmen sind in den Schriften [2], [5], [6] beschrieben.

Einsatz sicherer Arbeitsmittel

Voraussetzung für eine sichere Arbeit ist, dass die eingesetzten Bauteile, Geräte, Maschinen und Komponenten beziehungsweise Anlagen im Sinne des Strahlenschutzes sicher sind. Dies wird dadurch erreicht, dass sie die genormten sicherheitstechnischen Eigenschaften beziehungsweise Anforderungen erfüllen.

Ist eine Einhaltung der Grenzwerte nicht möglich, sind nach Möglichkeit die Abstände zur Quelle zu vergrößern, die Einsatzzeiten zu verkürzen und gegebenenfalls persönliche Schutzausrüstungen (Schutzkleidung, Schutzbrillen) anzuwenden.

Die Norm EN 12198-1 "Sicherheit von Maschinen; Bewertung und Verminderung des Risikos der von Maschinen emittierten Strahlung" ergänzt im Teil 1 "Allgemeine Prinzipien" die allgemeinen Anforderungen der EG-Maschinenrichtlinie und enthält unter anderem ein Verfahren zur Bewertung des Risikos, das von der Strahlenemission von Maschinen ausgeht.

Laserklassen/Risikogruppen

Um eine Orientierung über die Gefährdung zu erhalten, werden Klasseneinteilungen vorgenommen, denen abgestufte sicherheitstechnische und betriebsorganisatorische Maßnahmen zugeordnet werden. Zum Beispiel wird gefordert, dass Lasereinrichtungen entsprechend ihrer Abstrahlung deklariert werden. Dadurch lassen sich auch Messungen oder Berechnungen auf ein Mindestmaß reduzieren.

Inkohärente optische Strahlungsquellen werden nach DIN EN 62471 in Risikogruppen eingeteilt. Je höher die Gruppe, desto höher ist die potenzielle Gefährdung, die von der Quelle ausgeht.

Kennzeichnung und Zutrittsbeschränkung von Räumen ist bei intensiver Strahlung zu fordern. Sicherheitsklassen lassen sich selbst für höhere Gefährdungsgrade relativ leicht festlegen, wenn die Strahlung als gerichteter Strahl (Laser, andere optische Quellen) nur einen bestimmten Raumbereich überstreicht.

Laserschutzbeauftragter

Für das sichere Betreiben Lasereinrichtungen mit hohem Gefährdungspotential (Laserklassen 3R, 3B und 4) ist ein Laserschutzbeauftragter nach OStrV zu bestellen.

Messung

Messungen vor Ort sind in jedem Fall schwierig und verlangen große Erfahrung.

Hinweise zur Messstrategie optischer Strahlung sowie Messprotokolle können nachfolgend entnommen werden.

Vorschriften, Regelwerk, Literatur

Gesetze, Verordnungen

Vorschriften und Informationen der Berufsgenossenschaften

Weitere Regeln der Technik

DIN EN 60825-1:2008-05 Sicherheit von Laser-Einrichtungen : Klassifizierung von Anlagen, Anforderungen und Benutzer-Richtlinien
DIN EN 14255-1:2005-06 Messung und Beurteilung von personenbezogenen Expositionen gegenüber inkohärenter optischer Strahlung - Teil 1: Von künstlichen Quellen am Arbeitsplatz emittierte ultraviolette Strahlung
DIN EN 14255-2:2006-03 Messung und Beurteilung von personenbezogenen Expositionen gegenüber inkohärenter optischer Strahlung - Teil 2: Sichtbare und infrarote Strahlung künstlicher Quellen am Arbeitsplatz
DIN EN 14255-3:2008-06 Messung und Beurteilung von personenbezogenen Expositionen gegenüber inkohärenter optischer Strahlung - Teil 3: Von der Sonne emittierte UV-Strahlung
DIN EN 14255-4:2007-02 Messung und Beurteilung von personenbezogenen Expositionen gegenüber inkohärenter optischer Strahlung - Teil 4: Terminologie und Größen für Messungen von UV-, sichtbaren und IR-Strahlungs-Expositionen
DIN EN 62471:2009-03 Photobiologische Sicherheit von Lampen und Lampensystemen
DIN EN 12198-1:2008-11 Sicherheit von Maschinen : Bewertung und Verminderung des Risikos der von Maschinen emittierten Strahlung : Allgemeine Leitsätze
DIN EN 207:2010-04 Persönlicher Augenschutz - Filter und Augenschutzgeräte gegen Laserstrahlung (Laserschutzbrillen)
DIN EN 208:2010-04 Persönlicher Augenschutz - Augenschutzgeräte Justierarbeiten an Lasern und Laseraufbauten (Laser-Justierbrillen)
Laser-Spezifikation, April 2010 : Technische Spezifikation zu Lasern als bzw. in Verbraucherprodukte(n), 22. April 2010

Literatur

[1] Sutter, E.; Schreiber, P.; Ott, G.:
Handbuch Laser-Strahlenschutz
Berlin: Springer 1989
ISBN: 978-354050-315-6
[2] Sutter, E.:
Schutz vor optischer Strahlung.
Berlin: VDE-Verl. 3. Aufl. 2008
[3] IRPA / INIRC:
Guidelines on limits of exposure to ultraviolet radiation of wavelengths between 180 nm and 400 nm (incoherent optical radiation)
Health physics 56 (1989), 6, 971 972; 49 (1985), 8, 331-340
[4] ICNIRP:
Guidelines on limits of exposure to broad-band incoherent optical radiation (0.38 to 3 µm)
Health physics 73 (1997), 3, 539-554
[5] Fachverband für Strahlenschutz e. V.:
Leitfaden "Nichtionisierende Strahlung"
Sichtbare und infrarote Strahlung 2005-03-AKNIR
[6] Schreiber, P.; Ott, G.:
Schutz vor ultravioletter Strahlung
2. Auflage Bremerhaven: Wirtschaftsverlag NW 1985.
Schriftenreihe der Bundesanstalt für Arbeitsschutz: Sonderschrift, S 14

Internetangebote/Links

Textbausteine für Prüflisten und Formblätter

Prüffragen

Ist sichergestellt, dass Geräte die Laserstrahlung erzeugen oder bei denen infrarote oder ultraviolette Strahlung auftreten, nur entsprechend der Betriebsanweisung des Herstellers verwendet werden?
Werden die Geräte, die optische Strahlung erzeugen, regelmäßig sicherheitstechnisch überprüft?
Gibt es Arbeitsanweisungen für Tätigkeiten mit Geräten oder Stoffen, die Strahlung erzeugen?
Wurde geprüft, ob die Einwirkzeit der optischen Strahlung verringert werden kann?

festgestellte Gefährdungen/Mängel

Laserstrahlung
Infrarot-Wärmestrahlung
UV-Strahlung
Gerät nicht sicherheitstechnisch überprüft
Anweisungen zur sicheren Ausführung der Tätigkeiten fehlen
Schutzmaßnahmen entsprechen nicht der Betriebsanweisung/Arbeitsanweisung
Ausführung der Tätigkeit entspricht nicht der Betriebsanweisung/Arbeitsanweisung

Maßnahmen

Gerät sicherheitstechnisch überprüfen
Arbeitsanweisung erstellen
Einwirkungszeit der Strahlung/Wellen verringern
Gefahrenbereich kennzeichnen
über Betriebsanweisung und Arbeitsanweisung unterweisen

Sections

Benutzerspezifische Werkzeuge

Optische Strahlung