DE102008016856A1 - Strahlenschutzelement, Strahlenschutzanordnung und -verfahren - Google Patents

Strahlenschutzelement, Strahlenschutzanordnung und -verfahren Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft ein Strahlenschutzelement, eine Strahlenschutzanordnung und ein Strahlenschutzverfahren zum Schutz vor dem Austreten von Strahlen aus einem Raum, insbesondere zum Schutz vor aus einem Raum austretenden Laserstrahlen. Die Strahlenschutzelemente umfassen eine Kammer (I2; I2'''; I2''''), welche allseitig von einer durch die Strahlen (ST') perforierbaren Wand (W2; W2', W2''; W2'''; W2'''') umgeben ist. In der Kammer (I2; I2'''; I2'''') vorgesehen ist eine Erfassungseinrichtung (S1-S4; SP; S1a-S4a) zum Erfassen einer Änderung einer physikalischen Größe (STR; P'; SP) in der Kammer (I2; I2'''; I2''''), welche sich nach einer Perforation (P) der Wand (W2; W2', W2'';d zum Erzeugen eines entsprechenden Ausgangssignals (L1-L4; LSP; L1a-L4a), welches zum Einleiten einer Schutzmaßnahme außerhalb der Kammer (I2; I2'''; I2'''') verfügbar ist. Die physikalische Größe (STR; P'; SP) ist von den Strahlen (ST') verschieden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Strahlenschutzelement, eine Strahlenschutzanordnung und ein Strahlenschutzverfahren zum Schutz vor dem Austreten von Strahlen aus einem Raum, insbesondere zum Schutz vor aus einem Raum austretenden Laserstrahlen.
  • Ohne Beschränkung ihrer allgemeinen Verwendbarkeit werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrundeliegende Problematik in bezug auf Laservorrichtungen erläutert.
  • 8 ist eine schematische Darstellung einer aus der DE 10 2006 026 555 A1 bekannten Strahlenschutzanordnung.
  • In 8 bezeichnen Bezugszeichen 14a, 15a, 16a verschiedenen Strahlungsquellen innerhalb eines Teilvolumens einer Schutzwand aus zwei Platten mit einem inneren Wandelement 11 und einem äußeren Wandelement 12, welche derart angeordnet sind, dass die emittierte Strahlung auf verschiedene gegenüberliegende Sensoren 14b, 15b, 16b trifft.
  • Gemäß der Lehre der DE 10 2006 026 555 A1 wird in Abwesenheit von störender Laserstrahlung ein bestimmtes Modulationsmuster innerhalb des Teilvolumens erzeugt. Dringt nach Zerstörung des inneren Wandelements 11 störende Laserstrahlung 13 in das Teilvolumen ein, wird das Modulationsmuster angeblich erfassbar gestört, so dass bei einer elektronischen Erfassung der Störung ein Notstopp der Laseranlage ausgelöst werden kann. Wie genau die Störung des Modulationsfelds und deren Erfassung aussehen, wird in der DE 10 2006 026 555 A1 nicht offenbart.
  • Die EP 0 912 858 81 offenbart ein Wandelement für eine einen Arbeits- oder Wirkungsbereich umgebende Schutzvorrichtung ge gen Laserstrahlen einer Laserquelle, welches mehrschichtig aufgebaut ist.
  • Das erfindungsgemäße Strahlenschutzelement nach Anspruch 1, die erfindungsgemäße Strahlenschutzanordnung nach Anspruch 14 und das erfindungsgemäße Strahlenschutzverfahren nach Anspruch 19 weisen den Vorteil auf, dass sie lediglich eine passive äussere Schutzwand erfordern, wobei die aktive innere Schutzwand sehr kompakt gestaltet werden kann. Durch eine mosaikförmige Zusammensetzung der Strahlenschutzelemente können beliebige Formen von Schutzverkleidungen realisiert werden.
  • Vorteilhafterweise wird erfindungsgemäß im Gegensatz zu bekannten Lösungen nicht die einfallende störende Strahlung in der aktiven inneren Wand erfasst, sondern die Änderung einer physikalischen Größe, die von den störenden Strahlen verschieden ist bzw. nicht mit den Strahlen korreliert. Insofern handelt es sich um einen indirekten Nachweis der störenden Strahlen in den Strahlenschutzelementen.
  • Die Erfindung ist somit gänzlich unabhängig von der Wellenlänge der schädigenden störenden Strahlen. Die Strahlenschutzelemente können somit unter anderem für sämtliche Laserarten bzw. andere Strahlenarten eingesetzt werden.
  • Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee besteht in einer kontinuierlichen Überprüfung der mechanischen Unversehrtheit einer Mehrzahl von Strahlenschutzelementen, welche auf der Innenseite der passiven inneren Schutzwand vorgesehen sind, und zwar vorzugsweise lückenlos und formschlüssig flächendeckend. Eine Schutzmaßnahme lässt sich unmittelbar dann einleiten, wenn die Unversehrtheit der innen liegenden Strahlenschutzelemente nicht mehr gegeben ist. Die Verletzung der Strahlenschutzelemente kann durch von der Strahlungsquelle induzierte mechanische Schäden, aber auch durch andere mechanische Schäden (z. B. Beschädigung durch Roboter o. ä.) hervor gerufen werden. Der Spektralbereich der Strahlungsquelle ist bei der erfindungsgemäßen Strahlenschutzanordnung irrelevant, da die physikalische Größe, deren Änderung in der Kammer des Strahlenschutzelements erfasst wird, von den Strahlen verschieden ist bzw. nicht mit den Strahlen korreliert.
  • Die durch die Strahlenschutzelemente gebildete aktive innere Schutzwand auf der Innenseite der passiven äusseren Schutzwand dient lediglich dazu, ein Ausgangssignal innerhalb einer bestimmten kurzen Reaktionszeit zu erzeugen, auf welches ansprechend eine Steuereinrichtung eine Schutzmaßnahme, beispielsweise das Abschalten der Strahlungsquelle, auslöst.
  • Erfindungsgemäß werden somit die Anforderungen an die Standzeit der passiven äußeren Wand reduziert. Es wird davon ausgegangen, dass die störende schädigende Strahlung auf die passive äußere Wand treffen kann und darf, aber dass die Strahlenschutzanordnung ausschaltet, bevor die passive äußere Wand durchbrochen ist.
  • Daher ist die passive äußere Schutzwand vorzugsweise derart zu gestalten, dass sie der direkten Beaufschlagung mit der schädigenden Strahlung oder anderen mechanischen Einflüssen, wie zum Beispiel durch Roboter, ein bestimmtes Zeitintervall lang standhält (vgl. DIN Zwischenraum EN, Zwischenraum 60825: 1–4), das länger ist als eine Reaktionszeit bzw. Ansprechzeit zum Auslösen der Schutzmaßnahme.
  • Neben dem in der EP 0 912 858 B1 beschriebenen Mehrkammersystem sind bei der vorliegenden Erfindung auch einfache Wandsysteme aus Polykarbonat oder Perspex (Handelsname Plexiglas oder Lexan) für die passive äußere Schutzwand verwendbar. Diese sind vorzugsweise mit feuerfestem Material gefüllt, das eine gute Temperaturwechselwirkung bei hoher Wärmeleitung aufweist. Solche Materialien sind in aller Regel Keramiken, z. B. Tone mit hohem Al2O3- und Glasgehalten, oder metalli sche Werkstoffe in Platten, z. B. Aluminium, Kupfer oder Stahl, oder ein Sandwich aus verschiedenen dieser Materialen. Die Dicke der passiven äußeren Schutzwand und insbesondere ihre Herstellungskosten lassen sich durch den Einsatz dieser Materialien senken, da eine höhere Standzeit bei geringerem Materialeinsatz erzielbar ist.
  • In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des jeweiligen Gegenstandes der Erfindung.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist die Erfassungseinrichtung ein oder mehrere Strahlungssensoren auf, welche zum Erfassen einer Intensitätsänderung von Referenzstrahlen eingerichtet sind, welche in dem Raum von einer Referenzstrahlungsquelle erzeugbar sind.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist auf der Innenseite der perforierbaren Wand eine Reflexionsbeschichtung zum Reflektieren der Referenzstrahlen vorgesehen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Wand im unperforierten Zustand strahlungsdicht bezüglich der Referenzstrahlen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Referenzstrahlung breitbandiges Licht ist.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist die Erfassungseinrichtung einen oder mehrere Drucksensoren auf, welche zum Erfassen einer Druckänderung in der Kammer eingerichtet sind, wobei die Druckänderung durch Perforieren einer unter Überdruck stehenden Referenzkammer durch die in die Kammer eindringenden Strahlen auslösbar ist.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist die perforierbare Wand ein oder mehrere Druckausgleichslöcher auf. Dies ermöglich einen abrupten Druckabbau.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist die Erfassungseinrichtung einen oder mehrere Dehnungssensoren auf, welche zum Erfassen einer Dehnungsänderung einer in der Kammer befindlichen eingespannten Membran eingerichtet sind, wobei die Dehnungsänderung durch Perforieren der Membran durch die in die Kammer eindringenden Strahlen auslösbar ist.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist auf der Aussenseite der perforierbaren Wand eine Absorptionsbeschichtung zum Absorbieren der Strahlen vorgesehen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung besteht die perforierbare Wand aus einem folienartigen Material, insbesondere einem Kunststoffmaterial, besteht.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist die perforierbare Wand eine flache polyedrische Form mit einer im wesentlichen zueinander parallel angeordneten Vorderseite und Rückseite und entsprechenden Kanten auf.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist das Ausgangssignal an der Rückseite verfügbar. Somit kann beispielsweise eine Kabelverlegung zwischen passiver und aktiver Schutzwand erfolgen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind die Kanten geneigt oder gestuft. Das Versehen der Strahlungsschutzelemente mit geneigten oder gestuften Kanten ermöglicht eine überlappende formschlüssige Anordnung, durch die sicher gestellt werden kann, dass die aus den Strahlenschutzelementen bestehende innere aktive Schutzwand nicht von der Strahlung umgangen werden kann, also die Strahlung mindestens ein Strahlenschutzelement perforiert.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1a eine schematische Querschnittsansicht einer Strahlenschutzanordnung bestehend aus einer Vielzahl von Strahlenschutzelementen gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 1b eine Draufsicht auf eine Wand der Strahlenschutzanordnung nach 1;
  • 2a–c schematische Darstellungen eines Strahlenschutzelements gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und zwar 2a im Querschnitt QS, 2b in Rückseitenansicht und 2c in Vorderseitenansicht;
  • 3 ein Blockdiagramm zur Erläuterung der elektrischen Verschaltung der Strahlenschutzelemente der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 4 eine schematische Darstellung eines Strahlenschutzelements gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 5 eine schematische Darstellung eines Strahlenschutzelements gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 6a–c schematische Darstellungen eines Strahlenschutzelements gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und zwar 6a im Querschnitt QS, 6b in Rückseitenansicht und 6c in Vorderseitenansicht;
  • 7a–c schematische Darstellungen eines Strahlenschutzelements gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und zwar 7a im Querschnitt QS, 7b in Rückseitenansicht und 7c in Vorderseitenansicht; und
  • 8 eine schematische Darstellung einer aus der DE 10 2006 026 555 A1 bekannten Strahlenschutzanordnung.
  • In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Bestandteile.
  • 1a ist eine schematische Querschnittsansicht einer Strahlenschutzanordnung bestehend aus einer Vielzahl von Strahlenschutzelementen gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 1b eine Draufsicht auf eine Wand der Strahlenschutzanordnung nach 1.
  • In 1a beschreibt Bezugszeichen R einen Raum, in dem mit einer Laser-Strahlungsquelle L durch Laserstrahlen ST ein Werkstück W bearbeitet wird. Der Raum R ist allseitig umgeben von einer passiven äußeren Schutzwand 5, welche bei diesem Beispiel aus einer Tonkeramik besteht. Die Dicke der äußeren passiven Wand 5 beträgt beispielsweise 10 cm. Auf der Innenseite der passiven äußeren Schutzwand 5 aufgeklebt durch eine Klebeschicht 35 ist eine Mehrzahl von Strahlenschutzelementen E1, E2, E3, E4, ..., E16, die die Form von flachen Würfeln aufweisen und eine aktive innere Wand 3 bilden. Mit anderen Worten sind die Vorderseite und die Rückseite der Strahlen schutzelemente E1 bis E16 wesentlich größer als ihre Kantenflächen. Die Strahlenschutzelemente E1 bis E16 sind, wie in 1b für die Wand 31 gezeigt, lückenlos und formschlüssig aufgeklebt. In analoger Weise sind die Strahlenschutzelemente auf den anderen drei Wänden 32, 33 und 34 vorgesehen.
  • Wie 1a entnehmbar, kann es vorkommen, dass die Lasertrahlen ST, welche auf das Werkstück W gerichtet sein sollen, durch eine Fehljustierung der Laser-Strahlungsquelle L als Strahlen ST' auf ein Strahlenschutzelement, hier beispielsweise Strahlenschutzelement E2, auf der inneren aktiven Wand 3 gerichtet werden, so dass das Strahlenschutzelement auf seiner Innenseite eine Perforation P erfährt.
  • In 1a bezeichnet weiterhin Bezugszeichen SE eine Referenzstrahlungsquelle, welche Strahlen STR von breitbandigem sichtbarem Licht emittiert. Die Strahlenschutzelemente E1 bis E16 bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind derart ausgelegt, dass in Abwesenheit der Perforation, als bei intaktem Zustand, keine Strahlen STR der Referenzstrahlungsquelle SE in die Strahlenschutzelemente eindringen.
  • Liegt hingegen die Perforation P eines Strahlenschutzelements, hier beispielsweise des Strahlenschutzelements E2, im Falle einer Störung vor, so dringen die Strahlen STR der Referenzstrahlungsquelle ins Innere des betreffenden Strahlenschutzelements, hier E2, ein und lösen dort eine Lichterfassung aus, welche zur sofortigen Abschaltung der Laser-Strahlungsquelle L als Schutzmaßnahme führt. Die Auslösezeit für diese Abschaltung ist dabei wesentlich geringer als die Haltezeit bzw. Standzeit der passiven äußeren Schutzwand 5. Rein geometrisch sollte bemerkt werden, dass die Strahlenschutzelemente eine wesentlich geringere Dicke, beispielsweise nur einige Zentimeter, aufweisen können, als die passive äußere Schutzwand 5.
  • Der Aufbau der Strahlenschutzelemente gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf 2a bis c erläutert werden, welche schematische Darstellungen eines Strahlenschutzelements gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind, und zwar 2a im Querschnitt QS (vgl. 1a), 2b in Rückseitenansicht und 2c in Vorderseitenansicht.
  • Gemäß 2a weist das Strahlenschutzelement E2 in 1a, b eine innere Kammer I2 auf, welche allseitig von einer durch die Strahlen ST der Laser-Strahlungsquelle L perforierbaren Wand W2 umgeben ist. Beispielsweise ist das Wandmaterial eine dünne Kunststofffolie, welche derart formbeständig ist, dass die Strahlenschutzelemente E1 bis E16 ihre flache würfelförmige Form vor und nach dem Anbringen auf der passiven äußeren Schutzwand 5 beibehalten können.
  • In der Kammer I2 vorgesehen sind vier Strahlungssensoren S1, S2, S3, S4, welche zum Erfassen einer Intensitätsänderung der Referenzstrahlen STR, hier Lichtstrahlen, der Referenzstrahlungsquelle SE bei Auftreten einer Perforation P in der Wand W2 eingerichtet sind.
  • Um die Auftreffwahrscheinlichkeit der Referenzstrahlen STR auf die Strahlungssensoren S1 bis S4 zu erhöhen, ist die Innenseite der Wand W2 mit einer Reflexionsbeschichtung, z. B. aus Silber, versehen. Wie aus 2b ersichtlich, sind entsprechende Leitungen L1 bis L4 mit den Strahlungssensoren S1 bis S4 verbunden, welche durch die Rückseite RS des Strahlenschutzelements E2 durch lichtdichte Durchführungen D1–D4 nach außerhalb der Kammer I2 geleitet sind. Obwohl die Leitungen L1 bis L4 in 2b als Einzelleitungen gezeichnet sind, können diese Leitungen selbstverständlich auch als Flachbandkabel o. ä. vorgesehen werden.
  • Wie in 2c dargestellt, sind die Strahlenschutzelemente E1–E16 entweder allseitig oder zumindest auf ihrer Vorderseite VS mit einer Absorptionsbeschichtung AB versehen, welche gewährleistet, dass störende Strahlen ST' der Laser-Strahlungsquelle L eine unmittelbare sofortige Zerstörung der Wand W2 quasi ohne jegliche Verzögerung bewirken, um so die Auslösezeit zu minimieren. Die Absorptionsbeschichtung AB kann beispielsweise eine schwarze Färbung sein, welche verhindert, dass die Strahlen ST' unnötigerweise in den Raum R zurückgestreut werden.
  • Weiter mit Bezug auf 1a liefert die Referenzstrahlungsquelle SE ein Signal SEC im Falle der Funktionsuntüchtigkeit der Referenzstrahlungsquelle SE, z. B. über eine nicht dargestellte Leitung.
  • Zusätzlich vorgesehen ist auch ein Transmissionssensor TR, welcher die Atmosphäre im Raum R auf ihre Licht-Transmissionsfähigkeit hin überprüft und ein Funktionsuntüchtigkeitssignal SET liefert, z. B. über eine nicht dargestellte Leitung, falls die Licht-Transmissionsfähigkeit unterhalb eines vorbestimmten Werts liefert, also das Erreichen der Strahlenschutzelemente E1 bis E16 durch die Referenzstrahlen STR der Referenzstrahlungsquelle SE unmöglich macht. Eine derartige Funktionsuntüchtigkeit durch mangelnde Transmissionsfähigkeit im Raum R kann beispielsweise im Brandfall oder bei hoher Rauchentwicklung auftreten.
  • 3 ist ein Blockdiagramm zur Erläuterung der elektrischen Verschaltung der Strahlenschutzelemente der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • In 3 bezeichnet Bezugszeichen ECU eine Steuereinrichtung, welche die Ausgangssignale auf den Leitungen L1 bis L4 der Strahlenschutzelemente E1 bis E16, ... gemäß 1 empfängt. Weiterhin empfängt die Steuereinrichtung ECU das Funk tionsunfähigkeitssignal SEC der Referenzspannungsquelle SE und das Funktionsuntüchtigkeitssignal SET des Transmissionssensors TR.
  • Durch einen Vergleich dieser Signale L1 bis L4, ..., SET, SEC mit entsprechenden Sollpegeln erzeugt die Steuereinrichtung ECU ein Signal SIG zum Ausschalten der Laser-Strahlungsquelle L, falls diesen Signalen entnehmbar ist, dass ein Strahlenschutzelement perforiert ist bzw. eine Funktionsuntüchtigkeit der Referenzstrahlungsquelle SE oder eine Transmissionsunfähigkeit des Raums R vorliegt.
  • 4 ist eine schematische Darstellung eines Strahlenschutzelements gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Bei der Ausführungsform gemäß 4 sind zwei Strahlenschutzelemente E1', E2' dargestellt, welche im Gegensatz zu den Strahlenschutzelementen E1, E2 gemäß 1 geneigte Kanten P1', P2' aufweisen. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die störende Strahlung SE' die Strahlenschutzelemente E1', E2' nicht durch einen dazwischenliegenden Spalt umgehen kann und zumindest eine Wand W1', W2' der zwei Strahlenschutzelemente E1', E2' perforieren muss.
  • 5 ist eine schematische Darstellung eines Strahlenschutzelements gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Bei der dritten Ausführungsform gemäß 5 sind zwei Strahlenschutzelemente E1'', E2'' gezeigt, welche zu perforierende Wände W1'' bzw. W2'' aufweisen, wobei die Kanten P1'', P2'' gestuft sind, wobei sich derselbe Effekt erzielen lässt wie bei der zweiten Ausführungsform gemäß 4.
  • Es sollte erwähnt bleiben, dass neben der in 5 gezeigten Stufung, auch eine nutförmige Stufung bzw. mehrfache nutförmige bzw. mehrfach treppenförmige Stufung o. ä. zum Gewährleisten einer Fugendichtigkeit vorgesehen werden kann.
  • 6a–c sind schematische Darstellungen eines Strahlenschutzelements gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und zwar 6a im Querschnitt QS, 6b in Rückseitenansicht und 6c in Vorderseitenansicht.
  • In 6 bezeichnet Bezugszeichen E2''' ein Strahlenschutzelement, welches eine Wand W2''' aufweist, in der Druckausgleichsöffnungen O1 bis O18 vorgesehen sind. In der Kammer I2''' des Strahlenschutzelements E2''' vorgesehen ist ein Drucksensor SP, welcher einen Druck P' in der Kammer I2''' erfasst und ein entsprechendes Drucksignal über eine Leitung LSP nach außerhalb der Kammer I2''' auf deren Rückseite RS''' liefert. Innerhalb der Kammer I2''' befindet sich eine Referenzkammer AI, in der ein Überdruck P herrscht, beispielsweise in Form eines Airbag.
  • Dieser Airbag AI kann Luft oder Edelgas unter Überdruck P enthalten und aus einem elastischen Material gefertigt sein. Er kann durch Eindringen der Strahlung ST' in die Kammer I2''' perforiert werden, wonach eine abrupte Druckänderung auftritt, welche durch den Drucksensor SP erfasst werden kann und als Ausgangssignal LSP an die Steuereinrichtung ECU geliefert werden kann, welche analog zur Beschreibung gemäß 3 darauf ansprechend eine entsprechende Schutzmaßnahme über das Signal SIG einleitet, beispielsweise ein Ausschalten der Laser-Strahlungsvorrichtung L.
  • Die Druckausgleichsöffnungen O1 bis O18 gewährleisten, dass diese Druckänderung schnell und ohne Verzögerung auftreten kann, so dass die Reaktionszeit gering ist.
  • 7a–c sind schematische Darstellungen eines Strahlenschutzelements gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und zwar 7a im Querschnitt QS, 7b in Rückseitenansicht und 7c in Vorderseitenansicht.
  • Bei der fünften Ausführungsform gemäß 7a bis c bezeichnet Bezugszeichen E2'''' ein Strahlenschutzelement mit einer Wand W2'''', welche eine Kammer I2'''' allseitig umschließt. Über Einspannungen V1, V2, V3, V4 eingespannt in der Kammer I2'''' ist eine Membran MB, welche unter einer Spannung SP steht. In Verbindung mit der Oberfläche der Membran SP sind Dehnungssensoren S1a bis S4a vorgesehen, welche zum Erfassen einer Dehnungsänderung der eingespannten Membran MB eingerichtet sind, welche durch Perforieren der Membran MB durch die in die Kammer I2'''' eindringenden Strahlen ST' auslösbar ist. Entsprechende Signalleitungen L1a bis L4a sind zu Durchgängen Dia bis D4a auf die Rückseite RS'''' des Strahlenschutzelements E2'''' geführt, von wo sie an die Steuereinrichtung ECU analog zur Beschreibung gemäß 3 geleitet werden können.
  • Es sollte bemerkt werden, dass die Membran MB aus Kunststoff bzw. Glas bzw. einem anderen Material bestehen kann, welcher sich leicht durch die eindringende störende Strahlung ST' zerstören lässt.
  • Obwohl die vorliegenden Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern vielfältig modifizierbar.
  • Es sollte in diesem Zusammenhang erwähnt werden, dass die Form der Strahlenschutzelemente nur beispielhaft gewählt ist und mannigfaltig variiert werden kann, z. B. wabenförmig, dreiecksförmig, trapezförmig, usw.
  • Auch sind die angeführten Materialien nur beispielhaft gewählt. Die innere aktive Wand wurde in den obigen Beispielen als lückenlos und flächendeckend beschrieben. Selbstverständlich ist es bei eingeschränkter Bewegungsfreiheit der Strahlungsquelle möglich, diese aktive innere Wand auf lediglich die gefährdeten Bereiche zu beschränken.
  • Obwohl die obigen Beispiele in Bezug auf Laserstrahlen beschrieben wurden, sind sie prinzipiell auch auf andere Strahlen, wie z. B. Partikelstrahlen oder Elektronenstrahlen usw. anwendbar.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102006026555 A1 [0003, 0005, 0005, 0038]
    • - EP 091285881 [0006]
    • - EP 0912858 B1 [0014]

Claims (20)

  1. Strahlenschutzelement zum Schutz vor dem Austreten von Strahlen (ST') einer Strahlungsquelle (L), insbesondere einer Laserstrahlungsquelle, aus einem Raum (R) mit: einer Kammer (I2; I2'''; I2''''), welche allseitig von einer durch die Strahlen (ST') perforierbaren Wand (W2; W2', W2''; W2'''; W2'''') umgeben ist; einer in der Kammer (I2; I2'''; I2'''') vorgesehenen Erfassungseinrichtung (S1–S4; SP; S1a–S4a) zum Erfassen einer Änderung einer physikalischen Grösse (STR; P'; SP) in der Kammer (I2; I2'''; I2''''), welche sich nach einer Perforation (P) der Wand (W2; W2', W2''; W2'''; W2'''') durch die Strahlen (ST') ergibt und zum Erzeugen eines entsprechenden Ausgangssignals (L1–L4; LSP; L1a–L4a), welches zum Einleiten einer Schutzmassnahme ausserhalb der Kammer (I2; I2'''; I2'''') verfügbar ist; wobei die physikalischen Grösse (STR; P'; SP) von den Strahlen (ST') verschieden ist.
  2. Strahlenschutzelement nach Anspruch 1, wobei die Erfassungseinrichtung (S1–S4; SP; S1–S4a) ein oder mehrere Strahlungssensoren (S1–S4) aufweist, welche zum Erfassen einer Intensitätsänderung von Referenzstrahlen (STR) eingerichtet sind, welche in dem Raum (R) von einer Referenzstrahlungsquelle (SE) erzeugbar sind.
  3. Strahlenschutzelement nach Anspruch 2, wobei auf der Innenseite der perforierbaren Wand (W2; W2', W2''; W2'''; W2'''') eine Reflexionsbeschichtung (RB) zum Reflektieren der Referenzstrahlen (STR) vorgesehen ist.
  4. Strahlenschutzelement nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Wand (W2; W2', W2''; W2'''; W2'''') im unperforierten Zustand strahlungsdicht bezüglich der Referenzstrahlen (STR) ist.
  5. Strahlenschutzelement nach Anspruch 2, 3 oder 4, wobei die Referenzstrahlung (STR) breitbandiges Licht ist.
  6. Strahlenschutzelement nach Anspruch 1, wobei die Erfassungseinrichtung (S1–S4; SP; S1a–S4a) einen oder mehrere Drucksensoren (SP) aufweist, welche zum Erfassen einer Druckänderung in der Kammer (I2; I2'''; I2'''') eingerichtet sind, und wobei die Druckänderung durch Perforieren einer unter Überdruck (P) stehenden Referenzkammer (AI) durch die in die Kammer (I2; I2'''; I2'''') eindringenden Strahlen (ST') auslösbar ist.
  7. Strahlenschutzelement nach Anspruch 1, wobei die perforierbare Wand (W2; W2', W2''; W2'''; W2'''') ein oder mehrere Druckausgleichslöcher (O1–O18) aufweist.
  8. Strahlenschutzelement nach Anspruch 1, wobei die Erfassungseinrichtung (S1–S4; SP; S1a–S4a) einen oder mehrere Dehnungssensoren (S1a–S4a) aufweist, welche zum Erfassen einer Dehnungsänderung einer in der Kammer (I2; I2'''; I2'''') befindlichen eingespannten Membran (MB) eingerichtet sind, und wobei die Dehnungsänderung durch Perforieren der Membran (MB) durch die in die Kammer (I2; I2'''; I2'''') eindringenden Strahlen (ST') auslösbar ist.
  9. Strahlenschutzelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei auf der Aussenseite der perforierbaren Wand (W2; W2', W2''; W2'''; W2'''') eine Absorptionsbeschichtung (AB) zum Absorbieren der Strahlen (ST') vorgesehen ist.
  10. Strahlenschutzelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die perforierbare Wand (W2; W2', W2''; W2'''; W2'''') aus einem folienartigen Material, insbesondere einem Kunststoffmaterial, besteht.
  11. Strahlenschutzelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die perforierbare Wand (W2; W2', W2''; W2'''; W2'''') eine flache polyedrische Form mit einer im wesentlichen zueinander parallel angeordneten Vorderseite (VS; VS'''; VS'''') und Rückseite (RS; RS'''; RS'''') und entsprechenden Kanten (P1', P2'; P1'', P2'') aufweist.
  12. Strahlenschutzelement nach Anspruch 11, wobei das Ausgangssignal (L1–L4; LSP; L1a–L4a) an der Rückseite (RS; RS'''; RS'''') verfügbar ist.
  13. Strahlenschutzelement nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Kanten (P1', P2'; P1'', P2'') geneigt oder gestuft sind.
  14. Strahlenschutzanordnung zum Schutz vor dem Austreten von Strahlen (ST') einer Strahlungsquelle (L), insbesondere einer Laserstrahlungsquelle, aus einem Raum (R) mit: einer passiven Schutzwand (5), welche den Raum (R) umgibt; einer Mehrzahl von Strahlenschutzelementen (E1–E16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche auf der Innenseite der passiven Schutzwand (5) angeordnet sind; und einer Steuereinrichtung (ECU), welche eingerichtet ist, ansprechend auf die Ausgangssignale (L1–L4; LSP; L1a–L4a) der. Mehrzahl von Strahlenschutzelementen (E1–E16) die Schutzmassnahme auszulösen.
  15. Strahlenschutzanordnung nach Anspruch 14, wobei in dem Raum (R) eine Überwachungseinrichtung (TR) zum Überwachen ei ner Funktionsunfähigkeit der Strahlenschutzelemente (E1–E16) und zum Liefern eines entsprechenden Funktionsunfähigkeitssignals (SEC; SET) vorgesehen ist, und wobei die Steuereinrichtung (ECU) eingerichtet ist, ansprechend auf das Funktionsunfähigkeitssignals (SEC; SET) die Schutzmassnahme auszulösen.
  16. Strahlenschutzanordnung nach Anspruch 14 oder 15, wobei eine Ansprechzeit zum Auslösen der Schutzmassnahme wesentlich geringer ist als eine Haltezeit der passiven Schutzwand (5) für die Strahlen (ST').
  17. Strahlenschutzanordnung nach Anspruch 14, 15 oder 16, wobei die Schutzmassnahme ein Abschalten der Strahlungsquelle (L) umfasst.
  18. Strahlenschutzanordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei die Strahlenschutzelemente (E1–E16) lückenlos und formschlüssig auf der Innenseite der passiven Schutzwand (5) angeordnet sind.
  19. Strahlenschutzverfahren zum Schutz vor dem Austreten von Strahlen (ST') einer Strahlungsquelle (L), insbesondere einer Laserstrahlungsquelle, aus einem Raum (R) mit den Schritten: Vorsehen einer passiven Schutzwand (5), welche den Raum (R) umgibt; Anbringen einer Mehrzahl von Strahlenschutzelementen (E1–E16) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 auf der Innenseite der passiven Schutzwand (5); Auslösen einer Schutzmassnahme ansprechend auf die Ausgangssignale (L1–L4; LSP; L1a–L4a) der Mehrzahl von Strahlenschutzelementen (E1–E16).
  20. Strahlenschutzverfahren nach Anspruch 19, wobei die Strahlenschutzelemente (E1–E16) auf die Innenseite der passiven Schutzwand (5) geklebt werden.
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