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Manche Laser können ionisierende Strahlung erzeugen. Welche Strahlenschutzregeln gelten bei deren Einsatz?

Warum hat sich die SSK mit dem Thema befasst?

Laseranlagen erreichen immer höhere Bestrahlungsstärken. Bei der Wechselwirkung hochintensiver Laserstrahlung mit Materie kann ungewollt ionisierende Strahlung entstehen. Beim Betrieb solcher Anlagen muss der Schutz vor optischer und ionisierender Strahlung gewährleistet sein.

Welche Fragen werden behandelt?

• Wie kommt es zur Entstehung von LIS (laserinduzierter ionisierender Strahlung)?
• Wo werden solche LIS erzeugenden Laseranlagen eingesetzt? Welche Maßnahmen schützen vor LIS?
• Wann ist ein anzeige- und genehmigungsfreier Betrieb von LIS erzeugenden Laseranlagen möglich?

Was sind die Kernaussagen der SSK zu diesem Thema?

• Bei allen LIS-erzeugenden Laseranlagen ist die beste technische Schutzmaßnahme eine vollständige Umschließung mit einem ausreichend strahlungsschwächenden Schutzgehäuse. Die Entwicklung von Referenzfeldern, die der LIS weitestgehend entsprechen, soll vorangetrieben werden.

• Strahlenschutzaspekte bei Laseranlagen sollten in die internationale Normung eingebracht werden.

• Das Auftreten von LIS bei der Anwendung von Laserbestrahlung am Menschen soll im Hinblick auf die sich daraus ergebenden strahlenschutzrelevanten Konsequenzen wissenschaftlich untersucht werden.

• Beim anzeige- und genehmigungsfreien Betrieb von Laseranlagen ist zwischen nicht vollständig umschlossenen und vollständig umschlossenen Laseranlagen zu unterscheiden. Es wird die Erarbeitung von Kriterien empfohlen, die nicht auf die Ortsdosisleistung bezogen und in der Praxis möglichst effektiv einsetzbar sind.

Abstract

Mit dem wissenschaftlich-technischen Fortschritt bei der Entwicklung von Lasern mit immer höherer mittlerer Leistung wuchsen in den letzten Jahren auch ihre Verbreitung und Anwendungsbereiche in der Industrie und Medizin immer weiter an. Bei der Wechselwirkung von hoch intensiver Laserstrahlung mit Materie kann allerdings ionisierende Strahlung (Laserinduzierte Ionisierende Strahlung = LIS) entstehen.

LIS kann insbesondere beim Betrieb von Ultrakurzpuls-Lasern (UKP-Lasern) mit Laseranlagen erzeugt werden – die für die LIS-Erzeugung erforderliche hohe Bestrahlungsstärke wird in sehr kurzen Pulsen und durch räumliche Fokussierung des Laserlichtes erreicht. Daher ist es nötig, den Betrieb von Laseranlagen nicht nur in Bezug auf den optischen Laserschutz, sondern auch unter strahlenschutzrechtlichen Gesichtspunkten zur ionisierenden Strahlung zu betrachten.

Breiten Einsatz finden potenziell LIS erzeugende Lasersysteme zum Beispiel in der industriellen Materialbearbeitung, beim Funktionalisieren und Strukturieren von Oberflächen oder beim Bohren, Schneiden, Drehen und Schweißen von verschiedenen Festkörpern. Sie werden aber auch in der Medizin direkt am Menschen (zum Beispiel in der Ophthalmologie, Dentaltechnik und Dermatologie) angewendet. In der Forschung werden UKP-Laser beispielsweise in der zeitaufgelösten Spektroskopie, der Untersuchung von atmosphärischen Prozessen sowie der Beschleunigung von Teilchen und der bewussten Erzeugung von Röntgenstrahlung eingesetzt.

Das vorliegende Beratungsergebnis beantwortet die Fragen des Beratungsauftrages und beschränkt sich auf die unbeabsichtigte Erzeugung von LIS. Laseranlagen, die gezielt LIS erzeugen, werden nicht betrachtet, da die strahlenschutzrechtliche Einordnung als Anlage zur Erzeugung ionisierender Strahlung gemäß § 5 Absatz 2 Strahlenschutzgesetz (StrlSchG 2017) bei diesen Anwendungen bekannt ist.

Von besonderer praktischer Relevanz ist ein genehmigungs- und anzeigefreier Betrieb von Laseranlagen. Die aktuelle Gesetzgebung hat dazu nach Anlage 3 Teil C Satz 2 Strahlenschutzverordnung (StrlSchV 2018) eine Regelung auf der Basis der beiden Kriterien Bestrahlungsstärke im Fokus des Laserstrahls und Ortsdosisleistung durch LIS getroffen. Die SSK hat sich auch mit diesem Thema befasst und das Ergebnis inkludiert.