Dienstag, 15 März 2011 15: 19

Licht und Infrarotstrahlung

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Licht und infrarote (IR) Strahlungsenergie sind zwei Formen optischer Strahlung und bilden zusammen mit ultravioletter Strahlung das optische Spektrum. Innerhalb des optischen Spektrums haben verschiedene Wellenlängen beträchtlich unterschiedliche Potentiale, biologische Wirkungen hervorzurufen, und aus diesem Grund kann das optische Spektrum weiter unterteilt werden.

Die ! sollte Wellenlängen der Strahlungsenergie zwischen 400 und 760 nm vorbehalten bleiben, die eine visuelle Reaktion auf der Netzhaut hervorrufen (CIE 1987). Licht ist der wesentliche Bestandteil der Leistung von Beleuchtungslampen, visuellen Displays und einer Vielzahl von Beleuchtungsgeräten. Abgesehen von der Bedeutung der Beleuchtung für das Sehen können einige Lichtquellen jedoch unerwünschte physiologische Reaktionen hervorrufen, wie z. Die Emission von intensivem Licht ist auch eine potenziell gefährliche Nebenwirkung einiger industrieller Prozesse, wie z. B. des Lichtbogenschweißens.

Infrarotstrahlung (IRR, Wellenlängen 760 nm bis 1 mm) kann auch ganz allgemein als bezeichnet werden Wärmestrahlung (oder ausstrahlende Hitze) und wird von jedem warmen Objekt abgegeben (heiße Motoren, geschmolzene Metalle und andere Gießereiquellen, wärmebehandelte Oberflächen, elektrische Glühlampen, Strahlungsheizungen usw.). Infrarotstrahlung wird auch von einer Vielzahl elektrischer Geräte wie Elektromotoren, Generatoren, Transformatoren und verschiedenen elektronischen Geräten emittiert.

Infrarotstrahlung ist ein beitragender Faktor bei Hitzestress. Eine hohe Umgebungstemperatur und -feuchtigkeit sowie ein geringer Grad an Luftzirkulation können in Verbindung mit Strahlungswärme zu Hitzestress mit der Möglichkeit von Hitzeschäden führen. In kühleren Umgebungen können auch unerwünschte oder schlecht konstruierte Strahlungswärmequellen unangenehm sein – eine ergonomische Überlegung.

Biologische Wirkungen

Berufsbedingte Gefahren für Auge und Haut durch sichtbare und infrarote Strahlung werden durch die Abneigung des Auges gegenüber hellem Licht und das Schmerzempfinden der Haut infolge intensiver Strahlungserwärmung begrenzt. Das Auge ist gut angepasst, um sich selbst gegen eine akute Verletzung durch optische Strahlung (aufgrund von ultravioletter, sichtbarer oder infraroter Strahlungsenergie) durch Umgebungssonnenlicht zu schützen. Es ist durch eine natürliche Abneigung gegen das Betrachten heller Lichtquellen geschützt, die es normalerweise vor Verletzungen schützt, die durch die Einwirkung von Quellen wie Sonne, Bogenlampen und Schweißlichtbögen entstehen, da diese Abneigung die Einwirkungsdauer auf einen Bruchteil (etwa zwei bis drei Minuten) begrenzt. Zehntelsekunde). IRR-reiche Quellen ohne starken visuellen Stimulus können jedoch bei chronischer Exposition für die Augenlinse gefährlich sein. Man kann sich auch dazu zwingen, in die Sonne, einen Lichtbogen oder ein Schneefeld zu starren und dadurch einen vorübergehenden (und manchmal dauerhaften) Sehverlust erleiden. In einer industriellen Umgebung, in der helles Licht tief im Sichtfeld erscheint, sind die Schutzmechanismen des Auges weniger effektiv, und Gefahrenvorkehrungen sind besonders wichtig.

Es gibt mindestens fünf verschiedene Arten von Gefahren für Augen und Haut durch intensives Licht und IRR-Quellen, und Schutzmaßnahmen müssen mit dem Verständnis für jede gewählt werden. Zusätzlich zu den potenziellen Gefahren, die von ultravioletter Strahlung (UVR) einiger intensiver Lichtquellen ausgehen, sollte man die folgenden Gefahren berücksichtigen (Sliney und Wolbarsht 1980; WHO 1982):

  1. Thermische Schädigung der Netzhaut, die bei Wellenlängen von 400 nm bis 1,400 nm auftreten kann. Normalerweise geht die Gefahr dieser Art von Verletzungen nur von Lasern, einer sehr intensiven Xenonbogenquelle oder einem nuklearen Feuerball aus. Durch die lokale Verbrennung der Netzhaut entsteht ein blinder Fleck (Skotom).
  2. Photochemische Verletzung der Netzhaut durch blaues Licht (eine Gefahr, die hauptsächlich mit blauem Licht mit Wellenlängen von 400 nm bis 550 nm verbunden ist) (Ham 1989). Die Verletzung wird allgemein als „Blaulicht“-Photoretinitis bezeichnet; eine bestimmte Form dieser Verletzung wird nach ihrer Quelle benannt, solare Retinitis. Solare Retinitis wurde früher als „Sonnenfinsternisblindheit“ und damit verbundene „Netzhautverbrennung“ bezeichnet. Erst in den letzten Jahren wurde klar, dass die Photoretinitis aus einem photochemischen Schädigungsmechanismus resultiert, nachdem die Netzhaut kürzeren Wellenlängen im sichtbaren Spektrum ausgesetzt wurde, nämlich violettem und blauem Licht. Bis in die 1970er Jahre wurde angenommen, dass dies das Ergebnis eines thermischen Verletzungsmechanismus ist. Im Gegensatz zu blauem Licht ist IRA-Strahlung sehr unwirksam bei der Erzeugung von Netzhautverletzungen. (Ham 1989; Sliney und Wolbarsht 1980).
  3. Thermische Gefahren im nahen Infrarotbereich für die Linse (in Verbindung mit Wellenlängen von etwa 800 nm bis 3,000 nm) mit Potenzial für industriellen Hitzekatarakt. Die durchschnittliche Hornhautbelastung durch Infrarotstrahlung im Sonnenlicht liegt in der Größenordnung von 10 W/m2. Zum Vergleich: Glas- und Stahlarbeiter, die Infrarotstrahlung in der Größenordnung von 0.8 bis 4 kW/m ausgesetzt waren2 täglich für 10 bis 15 Jahre haben Berichten zufolge Linsentrübungen entwickelt (Sliney und Wolbarsht 1980). Diese Spektralbänder umfassen IRA und IRB (siehe Abbildung 1). Die Richtlinie der American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH) für die IRA-Exposition des vorderen Augenabschnitts ist eine zeitgewichtete Gesamtbestrahlungsstärke von 100 W/m2 für Expositionsdauern über 1,000 s (16.7 min) (ACGIH 1992 und 1995).
  4. Thermische Schädigung der Horn- und Bindehaut (bei Wellenlängen von ca. 1,400 nm bis 1 mm). Diese Art der Verletzung ist fast ausschließlich auf die Exposition gegenüber Laserstrahlung beschränkt.
  5. Thermische Verletzung der Haut. Dies ist bei herkömmlichen Quellen selten, kann aber über das gesamte optische Spektrum auftreten.

Die Bedeutung von Wellenlänge und Belichtungszeit

Thermische Verletzungen (1) und (4) oben sind im Allgemeinen auf sehr kurze Expositionsdauern beschränkt, und Augenschutz ist darauf ausgelegt, diese akuten Verletzungen zu verhindern. Allerdings können bei niedrigen Dosisleistungen, verteilt über den gesamten Arbeitstag, photochemische Schädigungen, wie sie oben unter (2) genannt sind, auftreten. Das Produkt aus Dosisleistung und Expositionsdauer ergibt immer die Dosis (die Dosis bestimmt den Grad der photochemischen Gefährdung). Wie bei jedem photochemischen Verletzungsmechanismus muss man das Aktionsspektrum berücksichtigen, das die relative Wirksamkeit verschiedener Wellenlängen bei der Hervorrufung eines photobiologischen Effekts beschreibt. Zum Beispiel erreicht das Wirkungsspektrum für photochemische Netzhautverletzungen bei etwa 440 nm seinen Höhepunkt (Ham 1989). Die meisten photochemischen Effekte sind auf einen sehr engen Wellenlängenbereich beschränkt; wohingegen ein thermischer Effekt bei jeder Wellenlänge im Spektrum auftreten kann. Daher muss ein Augenschutz für diese spezifischen Wirkungen nur ein relativ schmales Spektralband blockieren, um wirksam zu sein. Normalerweise muss im Augenschutz für eine breitbandige Quelle mehr als ein Spektralband gefiltert werden.

Quellen optischer Strahlung

Sonnenlicht

Die größte berufliche Exposition gegenüber optischer Strahlung ergibt sich aus der Exposition von im Freien Beschäftigten gegenüber Sonnenstrahlen. Das Sonnenspektrum erstreckt sich von der stratosphärischen Ozonschichtgrenze von etwa 290–295 nm im ultravioletten Band bis mindestens 5,000 nm (5 μm) im infraroten Band. Die Sonneneinstrahlung kann bis zu 1 kW/m erreichen2 während der Sommermonate. Je nach Umgebungstemperatur und Luftfeuchtigkeit kann es zu Hitzestress kommen.

Künstliche Quellen

Zu den bedeutendsten künstlichen Quellen der Exposition des Menschen gegenüber optischer Strahlung gehören:

  1. Schweißen und Schneiden. Schweißer und ihre Mitarbeiter sind typischerweise nicht nur intensiver UV-Strahlung ausgesetzt, sondern auch intensiver sichtbarer und IR-Strahlung, die von dem Lichtbogen emittiert wird. In seltenen Fällen haben diese Quellen eine akute Verletzung der Netzhaut des Auges verursacht. Augenschutz ist für diese Umgebungen obligatorisch.
  2. Metallindustrie und Gießereien. Die bedeutendste Quelle sichtbarer und infraroter Strahlung sind geschmolzene und heiße Metalloberflächen in der Stahl- und Aluminiumindustrie und in Gießereien. Die Arbeiterexposition liegt typischerweise im Bereich von 0.5 bis 1.2 kW/m2.
  3. Bogenlampen. Viele industrielle und kommerzielle Prozesse, wie z. B. solche mit photochemischen Härtungslampen, geben intensives, kurzwelliges sichtbares (blaues) Licht sowie UV- und IR-Strahlung ab. Während die Wahrscheinlichkeit einer schädlichen Exposition aufgrund der Abschirmung gering ist, kann es in einigen Fällen zu einer versehentlichen Exposition kommen.
  4. Infrarotlampen. Diese Lampen emittieren überwiegend im IRA-Bereich und werden im Allgemeinen für Wärmebehandlung, Lacktrocknung und verwandte Anwendungen verwendet. Diese Lampen stellen keine signifikante Expositionsgefahr für Menschen dar, da das Unbehagen, das bei der Exposition entsteht, die Exposition auf ein sicheres Niveau begrenzt.
  5. Medizinische Behandlung. Infrarotlampen werden in der physikalischen Medizin für vielfältige diagnostische und therapeutische Zwecke eingesetzt. Die Belastung des Patienten ist je nach Art der Behandlung sehr unterschiedlich, und IR-Lampen erfordern einen sorgfältigen Umgang mit den Mitarbeitern.
  6. Allgemeine Beleuchtung. Leuchtstofflampen emittieren sehr wenig Infrarot und sind im Allgemeinen nicht hell genug, um eine potenzielle Gefahr für das Auge darzustellen. Wolfram- und Wolfram-Halogen-Glühlampen geben einen großen Teil ihrer Strahlungsenergie im Infraroten ab. Darüber hinaus kann das von Wolfram-Halogenlampen emittierte blaue Licht eine Gefahr für die Netzhaut darstellen, wenn eine Person auf den Glühfaden starrt. Glücklicherweise verhindert die Abneigung des Auges gegenüber hellem Licht auch auf kurze Distanz akute Verletzungen. Das Anbringen von Wärmefiltern aus Glas über diesen Lampen sollte diese Gefahr minimieren/eliminieren.
  7. Optische Projektoren und andere Geräte. Intensive Lichtquellen werden in Suchscheinwerfern, Filmprojektoren und anderen Lichtstrahl-Kollimationsgeräten verwendet. Diese können bei direktem Strahl aus sehr geringen Entfernungen eine Gefahr für die Netzhaut darstellen.

 

Messung von Quelleigenschaften

Das wichtigste Merkmal jeder optischen Quelle ist ihre spektrale Leistungsverteilung. Diese wird mit einem Spektroradiometer gemessen, das aus einer geeigneten Eingangsoptik, einem Monochromator und einem Photodetektor besteht.

In vielen praktischen Situationen wird ein optisches Breitbandradiometer verwendet, um einen gegebenen Spektralbereich auszuwählen. Sowohl für die sichtbare Beleuchtung als auch für Sicherheitszwecke wird die Spektralempfindlichkeit des Instruments so zugeschnitten, dass sie einer biologischen Spektralempfindlichkeit folgt; Beispielsweise sind Luxmeter auf die photopische (visuelle) Reaktion des Auges ausgerichtet. Abgesehen von UVR-Gefahrenmessgeräten ist die Messung und Gefahrenanalyse von intensiven Lichtquellen und Infrarotquellen normalerweise zu komplex für Routine-Arbeitsschutzspezialisten. Bei der Standardisierung der Sicherheitskategorien von Lampen werden Fortschritte erzielt, so dass keine Messungen durch den Benutzer erforderlich sind, um potenzielle Gefahren zu ermitteln.

Expositionsgrenzwerte für den Menschen

Aus der Kenntnis der optischen Parameter des menschlichen Auges und der Strahldichte einer Lichtquelle lassen sich Bestrahlungsstärken (Dosisleistungen) an der Netzhaut berechnen. Die Bestrahlung der vorderen Strukturen des menschlichen Auges mit Infrarotstrahlung kann ebenfalls von Interesse sein, und es sollte ferner berücksichtigt werden, dass die relative Position der Lichtquelle und der Grad des Lidschlusses die richtige Berechnung einer Augenbelichtung stark beeinflussen können Dosis. Bei Aufnahmen mit ultraviolettem und kurzwelligem Licht ist auch die spektrale Verteilung der Lichtquelle wichtig.

Eine Reihe nationaler und internationaler Gruppen hat Arbeitsplatzgrenzwerte (ELs) für optische Strahlung empfohlen (ACGIH 1992 und 1994; Sliney 1992). Obwohl die meisten dieser Gruppen ELs für UV- und Laserstrahlung empfohlen haben, hat nur eine Gruppe ELs für sichtbare Strahlung (dh Licht) empfohlen, nämlich die ACGIH, eine auf dem Gebiet der Arbeitsmedizin bekannte Agentur. Der ACGIH bezeichnet seine ELs als Schwellenwerte oder TLVs, und da diese jährlich herausgegeben werden, besteht die Möglichkeit einer jährlichen Überarbeitung (ACGIH 1992 und 1995). Sie basieren zum großen Teil auf Daten zu Augenverletzungen aus Tierversuchen und auf Daten von Netzhautverletzungen beim Menschen, die durch Sonneneinstrahlung und Lichtbogenschweißen verursacht wurden. TLVs basieren außerdem auf der zugrunde liegenden Annahme, dass die Exposition gegenüber sichtbarer Strahlungsenergie im Freien normalerweise nicht gefährlich für das Auge ist, außer in sehr ungewöhnlichen Umgebungen wie Schneefeldern und Wüsten oder wenn man die Augen tatsächlich auf die Sonne richtet.

Bewertung der optischen Strahlungssicherheit

Da eine umfassende Gefährdungsbeurteilung komplexe Messungen der spektralen Bestrahlungsstärke und Strahldichte der Quelle und manchmal auch sehr spezialisierte Instrumente und Berechnungen erfordert, wird sie selten vor Ort von Industriehygienikern und Sicherheitsingenieuren durchgeführt. Stattdessen wird die einzusetzende Augenschutzausrüstung durch Sicherheitsvorschriften in gefährlichen Umgebungen vorgeschrieben. Forschungsstudien bewerteten eine breite Palette von Lichtbögen, Lasern und Wärmequellen, um umfassende Empfehlungen für praktische, einfacher anzuwendende Sicherheitsstandards zu entwickeln.

Schutzmaßnahmen

Die berufliche Exposition gegenüber sichtbarer und IR-Strahlung ist selten gefährlich und in der Regel von Vorteil. Einige Quellen geben jedoch eine beträchtliche Menge an sichtbarer Strahlung ab, und in diesem Fall wird die natürliche Abneigungsreaktion hervorgerufen, sodass die Wahrscheinlichkeit einer versehentlichen Überbelichtung der Augen gering ist. Andererseits ist eine unbeabsichtigte Exposition bei künstlichen Quellen, die nur Strahlung im nahen Infrarot emittieren, sehr wahrscheinlich. Zu den Maßnahmen, die ergriffen werden können, um die unnötige Exposition des Personals gegenüber IR-Strahlung zu minimieren, gehören die ordnungsgemäße Konstruktion des verwendeten optischen Systems, das Tragen geeigneter Schutzbrillen oder Gesichtsvisiere, die Beschränkung des Zugangs auf Personen, die direkt mit der Arbeit befasst sind, und die Sicherstellung, dass die Arbeitnehmer sich dessen bewusst sind die potenziellen Gefahren, die mit der Exposition gegenüber intensiven sichtbaren und IR-Strahlungsquellen verbunden sind. Wartungspersonal, das Bogenlampen auswechselt, muss angemessen geschult sein, um eine gefährliche Exposition auszuschließen. Es ist nicht hinnehmbar, dass Arbeiter Hautrötungen oder Photokeratitis erleiden. Wenn diese Bedingungen auftreten, sollten die Arbeitspraktiken überprüft und Maßnahmen ergriffen werden, um sicherzustellen, dass eine übermäßige Exposition in Zukunft unwahrscheinlich wird. Schwangere Operateure sind im Hinblick auf die Unversehrtheit ihrer Schwangerschaft keinem besonderen Risiko durch optische Strahlung ausgesetzt.

Design und Standards für Augenschutz

Die Entwicklung von Schutzbrillen zum Schweißen und für andere Tätigkeiten, die Quellen industrieller optischer Strahlung darstellen (z. B. Gießereiarbeiten, Stahl- und Glasherstellung), begann zu Beginn dieses Jahrhunderts mit der Entwicklung von Crooke-Glas. Später entwickelte Augenschutzstandards folgten dem allgemeinen Prinzip, dass, da Infrarot- und Ultraviolettstrahlung zum Sehen nicht benötigt werden, diese Spektralbänder so gut wie möglich durch derzeit verfügbare Glasmaterialien blockiert werden sollten.

Die empirischen Standards für Augenschutzausrüstungen wurden in den 1970er Jahren getestet und zeigten, dass große Sicherheitsfaktoren für Infrarot- und Ultraviolettstrahlung enthalten waren, als die Transmissionsfaktoren mit aktuellen Arbeitsplatzgrenzwerten verglichen wurden, während die Schutzfaktoren für blaues Licht gerade ausreichend waren. Die Anforderungen einiger Standards wurden daher angepasst.

Schutz vor ultravioletter und infraroter Strahlung

Eine Reihe spezialisierter UV-Lampen werden in der Industrie zur Fluoreszenzdetektion und zur Photohärtung von Tinten, Kunststoffharzen, Dentalpolymeren usw. verwendet. Obwohl UVA-Quellen normalerweise ein geringes Risiko darstellen, können diese Quellen entweder Spuren von gefährlichem UVB enthalten oder ein Blendungsproblem darstellen (durch Fluoreszenz der Augenlinse). UV-Filterlinsen aus Glas oder Kunststoff mit sehr hohen Dämpfungsfaktoren sind weit verbreitet, um vor dem gesamten UV-Spektrum zu schützen. Ein leichter gelblicher Farbton kann erkennbar sein, wenn Schutz bis 400 nm gewährt wird. Bei dieser Art von Brillen (und bei industriellen Sonnenbrillen) ist es von größter Bedeutung, das periphere Sichtfeld zu schützen. Seitenschutz oder umlaufende Konstruktionen sind wichtig, um gegen die Fokussierung temporaler, schräger Strahlen in den nasalen äquatorialen Bereich der Linse zu schützen, wo häufig kortikaler Katarakt seinen Ursprung hat.

Nahezu alle Glas- und Kunststofflinsenmaterialien blockieren ultraviolette Strahlung unter 300 nm und Infrarotstrahlung bei Wellenlängen über 3,000 nm (3 μm), und bei einigen Lasern und optischen Quellen bieten gewöhnliche schlagfeste, durchsichtige Schutzbrillen guten Schutz (z. klare Polycarbonatgläser blockieren effektiv Wellenlängen von mehr als 3 μm). Es müssen jedoch Absorber wie Metalloxide in Glas oder organische Farbstoffe in Kunststoffen hinzugefügt werden, um UV bis etwa 380–400 nm und Infrarot über 780 nm bis 3 μm zu eliminieren. Je nach Material kann dies entweder einfach oder sehr schwierig oder teuer sein, und die Stabilität des Absorbers kann etwas variieren. Filter, die den ANSI Z87.1-Standard des American National Standards Institute erfüllen, müssen in jedem kritischen Spektralband die entsprechenden Dämpfungsfaktoren aufweisen.

Schutz in verschiedenen Branchen

Feuer bekämpfen

Feuerwehrleute können intensiver Nahinfrarotstrahlung ausgesetzt sein, und neben dem äußerst wichtigen Kopf- und Gesichtsschutz werden häufig IRR-Dämpfungsfilter vorgeschrieben. Auch hier ist der Aufprallschutz wichtig.

Brillen für die Gießerei- und Glasindustrie

Brillen und Schutzbrillen, die zum Schutz der Augen vor Infrarotstrahlung bestimmt sind, haben im Allgemeinen eine leicht grünliche Tönung, obwohl die Tönung dunkler sein kann, wenn ein gewisser Komfort gegen sichtbare Strahlung gewünscht wird. Solche Augenschützer sollten nicht mit den blauen Linsen verwechselt werden, die bei Stahl- und Gießereiarbeiten verwendet werden, wo das Ziel darin besteht, die Temperatur der Schmelze visuell zu überprüfen; Diese blaue Brille bietet keinen Schutz und sollte nur kurz getragen werden.

Schweiß-

Filtereigenschaften für Infrarot- und Ultraviolettstrahlung können Glasfiltern leicht durch Zusätze wie Eisenoxid verliehen werden, aber der Grad der streng sichtbaren Abschwächung bestimmt dies Farbnummer, was ein logarithmischer Ausdruck der Dämpfung ist. Normalerweise wird beim Gasschweißen (wozu eine Schutzbrille erforderlich ist) eine Schutzstufe von 3 bis 4 verwendet, beim Lichtbogenschweißen und Plasmalichtbogenschweißen eine Schutzstufe von 10 bis 14 (hier ist ein Helmschutz erforderlich). Als Faustregel gilt, dass, wenn der Schweißer den Lichtbogen bequem zu sehen findet, eine angemessene Dämpfung gegen Gefahren für die Augen bereitgestellt wird. Vorgesetzte, Schweißerhelfer und andere Personen im Arbeitsbereich können Filter mit einer relativ niedrigen Schattierungszahl (z. B. 3 bis 4) zum Schutz vor Photokeratitis („Lichtbogenauge“ oder „Schweißerblitz“) benötigen. In den letzten Jahren ist eine neue Art von Schweißerfilter, der selbstverdunkelnde Filter, auf der Bildfläche erschienen. Unabhängig von der Art des Filters sollte er die Standards ANSI Z87.1 und Z49.1 für feste Schweißfilter erfüllen, die für dunkle Tönung spezifiziert sind (Buhr und Sutter 1989; CIE 1987).

Selbstverdunkelnde Schweißfilter

Der selbstverdunkelnde Schweißfilter, dessen Schattierungszahl mit der Intensität der auf ihn auftreffenden optischen Strahlung zunimmt, stellt einen wichtigen Fortschritt für Schweißer dar, um effizienter und ergonomischer Schweißnähte mit gleichbleibend hoher Qualität herzustellen. Früher musste der Schweißer den Helm oder Filter jedes Mal absenken und anheben, wenn ein Lichtbogen gezündet und gelöscht wurde. Der Schweißer musste kurz vor dem Zünden des Lichtbogens „blind“ arbeiten. Darüber hinaus wird der Helm üblicherweise mit einem scharfen Einrasten des Halses und des Kopfes abgesenkt und angehoben, was zu Nackenverspannungen oder ernsthafteren Verletzungen führen kann. Angesichts dieses unbequemen und umständlichen Verfahrens zünden einige Schweißer den Lichtbogen häufig mit einem herkömmlichen Helm in angehobener Position, was zu Photokeratitis führt. Unter normalen Umgebungslichtbedingungen kann ein Schweißer, der einen Helm mit automatischem Verdunklungsfilter trägt, mit aufgesetztem Augenschutz gut genug sehen, um Aufgaben wie das Ausrichten der zu schweißenden Teile, das präzise Positionieren der Schweißausrüstung und das Zünden des Lichtbogens auszuführen. Bei den typischsten Helmdesigns erkennen Lichtsensoren den Lichtbogen praktisch sofort, wenn er auftritt, und weisen eine elektronische Antriebseinheit an, einen Flüssigkristallfilter von einem hellen Farbton auf einen vorgewählten dunklen Farbton umzuschalten, wodurch die Notwendigkeit für das Umständliche und Gefährliche entfällt Manöver, die mit Fixed-Shade-Filtern geübt werden.

Häufig wird die Frage gestellt, ob sich bei selbstverdunkelnden Filtern versteckte Sicherheitsprobleme ergeben können. Können beispielsweise am Arbeitsplatz erlebte Nachbilder („Blitzblindheit“) zu einer dauerhaften Beeinträchtigung des Sehvermögens führen? Bieten die neuen Filtertypen wirklich einen gleichwertigen oder besseren Schutz als herkömmliche Festfilter? Obwohl man die zweite Frage bejahen kann, muss klar sein, dass nicht alle automatischen Verdunklungsfilter gleichwertig sind. Filterreaktionsgeschwindigkeiten, die Werte der hellen und dunklen Farbtöne, die bei einer bestimmten Beleuchtungsstärke erreicht werden, und das Gewicht jeder Einheit können von einem Gerätemuster zum anderen variieren. Die Temperaturabhängigkeit der Geräteleistung, die Schwankung des Verschattungsgrades bei elektrischer Batteriedegradation, die „Ruhezustandsverschattung“ und andere technische Faktoren variieren je nach Herstellerdesign. Diese Überlegungen werden in neuen Standards berücksichtigt.

Da alle Systeme eine angemessene Filterdämpfung bieten, ist die wichtigste Eigenschaft, die von den Herstellern automatisch verdunkelnder Filter angegeben wird, die Geschwindigkeit der Filterumschaltung. Aktuelle automatische Verdunklungsfilter variieren in der Schaltgeschwindigkeit von einer Zehntelsekunde bis zu schneller als 1/10,000stel Sekunde. Buhr und Sutter (1989) haben ein Mittel angegeben, um die maximale Umschaltzeit anzugeben, aber ihre Formulierung variiert relativ zum zeitlichen Verlauf des Umschaltens. Die Schaltgeschwindigkeit ist entscheidend, da sie den besten Hinweis auf das äußerst wichtige (aber nicht spezifizierte) Maß dafür gibt, wie viel Licht in das Auge eintritt, wenn der Lichtbogen gezündet wird, im Vergleich zu dem Licht, das von einem festen Filter mit derselben Arbeitsschattierungsnummer eingelassen wird . Wenn zu viel Licht bei jedem Wechsel während des Tages in das Auge gelangt, erzeugt die akkumulierte Lichtenergiedosis eine „vorübergehende Anpassung“ und Beschwerden über „Augenbelastung“ und andere Probleme. (Transiente Anpassung ist das visuelle Erlebnis, das durch plötzliche Änderungen der Lichtumgebung verursacht wird und durch Unbehagen, Blendungsgefühl und vorübergehenden Verlust des Detailsehens gekennzeichnet sein kann.) Aktuelle Produkte mit Schaltgeschwindigkeiten in der Größenordnung von zehn Millisekunden bietet einen besseren Schutz vor Photoretinitis. Die kürzeste Schaltzeit – in der Größenordnung von 0.1 ms – hat jedoch den Vorteil, transiente Anpassungseffekte zu reduzieren (Eriksen 1985; Sliney 1992).

Dem Schweißer stehen neben umfangreichen Laborprüfungen einfache Kontrollprüfungen zur Verfügung. Man könnte dem Schweißer vorschlagen, dass er oder sie sich einfach eine Seite mit detailliertem Druck durch eine Reihe von automatisch verdunkelnden Filtern ansieht. Dies gibt einen Hinweis auf die optische Qualität jedes Filters. Als nächstes kann der Schweißer aufgefordert werden, zu versuchen, einen Lichtbogen zu zünden, während er ihn durch jeden Filter beobachtet, der zum Kauf in Betracht gezogen wird. Glücklicherweise kann man sich darauf verlassen, dass ein für Sehzwecke angenehmes Licht nicht gefährlich ist. Die Wirksamkeit der UV- und IR-Filterung sollte im Datenblatt des Herstellers überprüft werden, um sicherzustellen, dass unnötige Banden herausgefiltert werden. Ein paar wiederholte Zündungen des Lichtbogens sollten dem Schweißer ein Gefühl dafür geben, ob durch die vorübergehende Anpassung Unbehagen empfunden wird, obwohl ein eintägiger Versuch am besten wäre.

Die Schattierungszahl eines selbstverdunkelnden Filters im Ruhe- oder Ausfallzustand (ein Ausfallzustand tritt auf, wenn die Batterie ausfällt) sollte einen 100%igen Schutz für die Augen des Schweißers für mindestens eine bis mehrere Sekunden bieten. Einige Hersteller verwenden einen dunklen Zustand als „Aus“-Position und andere verwenden eine Zwischenschattierung zwischen den dunklen und den hellen Schattierungszuständen. In jedem Fall sollte die Durchlässigkeit des Filters im Ruhezustand deutlich niedriger sein als die Durchlässigkeit im hellen Schatten, um eine Netzhautgefährdung auszuschließen. In jedem Fall sollte das Gerät dem Benutzer eine klare und deutliche Anzeige darüber geben, wann der Filter abgeschaltet ist oder wenn ein Systemausfall auftritt. Dadurch wird sichergestellt, dass der Schweißer im Voraus gewarnt wird, falls der Filter nicht eingeschaltet ist oder nicht ordnungsgemäß funktioniert, bevor mit dem Schweißen begonnen wird. Andere Merkmale, wie Akkulaufzeit oder Leistung unter extremen Temperaturbedingungen, können für bestimmte Benutzer von Bedeutung sein.

Schlussfolgerungen

Obwohl die technischen Spezifikationen für Geräte, die das Auge vor optischen Strahlungsquellen schützen, etwas komplex erscheinen können, gibt es Sicherheitsnormen, die Schattierungsnummern spezifizieren, und diese Normen bieten einen konservativen Sicherheitsfaktor für den Träger.

 

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