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Laserschutzfilter

Da Laserstrahlung auf grund der physikalischen Eigenschaften, wie gute Strahlqualität und gute Fokussierbarkeit (räumliche Kohärenz), in erster Linie für die Augen ein hohes Gefahrenpotenzial darstellt, werden spezielle optische Filter (Laserschutzfilter) benötigt, die das „normale“ Licht durchlassen, für das Laserlicht aber eine Sperrfunktion besitzen. Da jeder Laser, abhängig von seinem aktiven Medium, immer eine oder mehrere spezifische Wellenlängen emittiert, benötigt man Filter, die an Wellenlänge und Leistung der jeweiligen Strahlquelle angepasst sind.

Durch eine Laserschutzbrille oder ein Laserschutzfenster werden aus dem Spektrum einzelne Wellenlängen oder -bereiche herausgefiltert. Wird dabei Licht aus dem sichtbaren Bereich geblockt, führt dies unmittelbar auch zu einer Veränderung der Wahrnehmung der Umgebung. Zum einen wird durch die optische Dichte des Laserschutzfilters (niedrige Transmission) die Umgebung dunkler, zum anderen verändert das Fehlen einzelner Wellenlängen oder -bereiche die Farbsicht des Anwenders.

Daher ist die sorgfältige Auswahl des Laserschutzfilters bzw. der Filtertechnologie in Übereinstimmung mit den berechneten Schutzstufen und den Erfordernissen der jeweiligen Anwendung eine herausfordernde Aufgabe. Die wichtigsten physikalischen Eigenschaften eines Laserschutzfilter sind:

Optische Dichte

Die Optische Dichte (OD oder D(λ)) als Basisparameter bezeichnet die Abschwächung von Licht, das einen optischen Filter durchstrahlt. Je höher der Zahlenwert, desto größer ist die Abschwächung. Zur Berechnung der OD wird der dekadische Logarithmus vom Verhältnis der transmittierten Leistung Pt zur eingestrahlten Leistung Pi gebildet.

Einfach ausgedrückt zeigt die optische Dichte an, um wie viele Kommastellen sich die Transmission bei der jeweiligen Wellenlänge verschiebt. Dabei kann eine bestimmte optische Dichte auf zwei unterschiedlichen Wegen erreicht werden – mit Hilfe von Absorption oder Reflexion. Für den Schutz der Augen entscheidend ist aber, dass die optische Dichte auch beim Auftreffen von Laserstrahlung auf den Filter erhalten bleibt. Diese Forderung erscheint trivial, jedoch bleibt die optische Dichte durch Wechselwirkungseffekte zwischen Filtermaterial und Laserstrahlung unter Lasereinwirkung nicht beliebig lange in ursprünglicher Höhe erhalten.

Tageslichttransmission VLT

Das Maß für die Lichtabschwächung eines Filters mit der Transmission tF(λ) im sichtbaren Bereich ist durch die so genannte VLT, die Tageslichttransmission oder den Lichttransmissionsgrad (Abkürzung: tV) definiert. Die VLT (tV) wird bezogen auf die Normlichtart D65 (siehe ISO/CIE10526:1991 und CIE10527:1991) bestimmt und mit der spektralen Empfindlichkeit des Auges für das Tagsehen (V(λ)) gewichtet.

Laservision VLT, Filter

Ist der bei dieser Betrachtung entstehende VLT-Wert kleiner als 20%, sollte am Arbeitsplatz eine zusätzliche Beleuchtung verwendet werden (EN207). Bei niedriger VLT und schlechter Beleuchtung kann davon ausgegangen werden, dass sich das Auge auf das so genannte Nachtsehen einstellt. Hierdurch wird die Farbwahrnehmung vermindert und die spektrale Empfindlichkeit für das Auge VN(λ) verschiebt sich in den kürzeren Wellenlängenbereich. Für solche Filter wird häufig ein zusätzlicher VLT-Wert für das Nachtsehen angegeben.

Farbsicht

Das Auge passt sich an die jeweilige Helligkeitssituation an und die Gesamthelligkeit kann durch eine zusätzliche Beleuchtung normalerweise problemlos ausgeglichen werden. Ein wesentlicher Aspekt bei der Auswahl eines Filters ist aber unbedingt auch die Farbsicht durch das Filter. Da ggf. einzelne Farben gar nicht mehr erkennbar sind, muss bei der Auswahl eines Filters oder Laserschutzfensters unbedingt berücksichtigt werden, dass dieser Effekt auch Warnlampen oder Displays betrifft. Im medizinischen Bereich ist dadurch z.B. die Fähigkeit einschränkt, farbig markierte Instrumente oder Blutgefäße zu unterscheiden.

Laservision veranschaulicht die Farbsicht mit Hilfe eines speziellen Diagramms (Beispiel: Laserschutzfilter P1E07) auf Basis der EN 172 (Signallichterkennung). Diese Norm definiert in Abhängigkeit von der VLT des Filters die Mindesttransmission des Laserschutzfilters bei den vier Grundfarben rot, grün, blau und gelb um die Anforderung der Signallichterkennung zu erfüllen. Dieser Grenzwert wird im Diagramm durch die rote gestrichelte Linie dargestellt. Die tatsächlich erreichten Transmissionswerte des Filters sind bei jeder Achse angegeben. Je größer die hellblaue Fläche und je symmetrischer die Form, desto besser ist die Helligkeit und die Farbwahrnehmung des Laserschutzfilters.
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