DE2016452C3 - Schutzmittel gegen Laserstrahlung - Google Patents
Schutzmittel gegen LaserstrahlungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Schutzmittel gegen kontinuierliche und gepulste Laserstrahlung.
Laseranordnungen emittieren im Gegensatz zu allen bisher bekannten Energiequellen die gesamte Leistung
innerhalb eines sehr kleinen Öffnungswinkels. Durch Fokussierung der kohärenten Strahlung mit Hilfe
geeigneter optischer Vorrichtungen kann die Leistungsdichte darüberhinaus erhöht werden und es wurden
bereits Leistungsdichten erreicht, die um den Faktor 108
größer sind, als die mit der Sonnenstrahlung maximal erreichbaren Leistungsdichten. Laser sind deshalb
neben der Nachrichtentechnik für die Bearbeitung von Feststoffen, z. B. zum Schweißen, Schneiden, Bohren
u. dgl. interessant geworden.
Die Leistungsdichten von Laserstrahlen von mehr als 107 W/cm2 ermöglichen begrenzte Bereich von Werkstücken
auf so hohe Temperaturen zu erhitzen, daß der Stoff explosionsartig verdampft. Wegen der hohen
Leistungsdichte ist es andererseits schwierig, Menschen, Werkzeuge, Apparaturen u. dgl. gegen unbeabsichtigte
oder auch beabsichtigte Laserbestrahlung zu schützen. Die bekanntgewordenen Schutzmittel gegen Laserstrahlung
sind aus hochschmelzenden Metallen oder keramischen Stoffen bestehende starre Wände, die
wegen ihres großen Gewichtes schwer zu handhaben sind und sich zum Schutz von beweglichen Objekten
nicht eignen.
Der vorliegenden Eriindung liegt die Aufgabe zugrunde, Menschen, Werkzeuge, Apparaturen u. dgl.
mit nichtstarren, gewichtsmäßig leichten Anordnungen gegen Laserbestrahlung zu schützen. Wirkungsvolle
Schutzmittel gegen Laserbestrahlungen sind nach der Erfindung aus flexiblen Graphitfolien bestehende
Schirme und Anzüge. Die überraschende Wirkung von erfindungsgemäßen Schutzmitteln beruht vermutlich
darauf, daß als Folge der Anisotropie von Graphitfolien — die Wärmeleitfähigkeit bei Zimmertemperatur
beträgt in der Folienebene 10 bis 20 W/sec grd, senkrecht zu Folienebene weniger als 0,1 W/ to
see grd — im Brennfleck des Laserstrahls übertragene Energie vorzugsweise parallel zur Folienfläche abgeleitet
wird, wodurch die Energiedichte nicht mehr ausreicht, Kohlenstoff zu verdampfen.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind auf Werkstücke flexible Graphitfolien, die Ausnehmungen
aufweisen, als Masken angeordnet, so daß nur die Werkstückteile unterhalb von Ausnehmungen durch
Laserbestrahlung abgetragen werden. Die flexiblen Graphitfolien bestehen nach der Erfindung aus bindemittellos
verpreßtem expandiertem Graphit, der nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung durch
eingelagerte Graphitfasern oder -gewebe verstärkt ist.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß Schutzmittel nach der Erfin
dung durch einfaches Biegen den Formen der zu schützenden Gegenstände anzupassen sind und der
Schutz von bewegten Gegenständen und Menschen durch gewichtsmäßig leichte Schirme oder Anzüge
möglich ist. Durch erfindungsgemäße Masken wird bei der Bearbeitung von Werkstücken mit Laserstrahlung
vor allem die zur Einrichtung der Laseranordnung erforderliche Zeit vermindert.
Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft beschrieben.
Naturgraphit mit einer mittleren Teilchengröße von 0,1 mm wurde nach einer Behandlung mit Salpetersäure
durch kurzzeitiges Erhitzen auf etwa 800° expandiert und dann ohne Zusatz von Bindemitteln auf einem
Walzwerk zu Folien, deren Stärke 0,1 bis 5 mm betrug, gepreßt. Die flexiblen Folien wurden zu rechteckigen
Schirmen zugeschnitten und mit Laserlicht bestrahlt. Mit einem kontinuierlichen Kohlendioxid-Laser, dessen
Leistung 100 W und dessen Brennfleckdurchmesser etwa 1 mm betrugen, waren zur Durchbohrung einer
0,1 mm starken Folie ca. 3 see erforderlich. Folien mit einer Stärke von 2 mm konnten mit dieser Laser-Anordnung
nicht durchlöchert werden.
Weitere Folien wurden mit einem Rubin-Laser, dessen Impuls-Leistung 4OkW betrug, bestrahlt. Während
zum Durchlöchern einer 2 mm starken Folie 3 bis 5 Impulse erforderlich waren, gelang es nicht, in Folien
mit einer Stärke von 5 mm Löcher herzustellen. Die Folien wiesen nach der Bestrahlung lediglich kleinere,
blasenartige Wölbungen an der Oberfläche auf.
Eine 5 mm starke Folie wurde dann mit einer feinen Nadel durchbohrt, auf einem Lagerstein aus Rubin
angeordnet und mit der gleichen Leistung erneut bestrahlt. Dabei verdampfte der Rubin in Verlängerung
der Bohrung, wodurch ein glatter, dem Bohrungsdurchmesser entsprechender Durchbruch entstand.
Zum Schutz von größeren Werkstücken und Apparaturen erwies es sich als vorteilhaft, die erfindungsgemäßen
Folien durch Graphitfasern oder Graphitgewebe mechanisch zu verstärken. Zur Herstellung von
verstärkten Folien nach der Erfindung werden auf mit Kunstharzen, z. B. Furanharz oder Phenolformaldehydharzen,
beschichtete Graphitfasern oder -geweben expandierte Graphite ein- oder vorzugsweise zweiseitig
gewalzt oder gepreßt.
Claims (4)
1.Schutzmittel gegen Laserstrahlung, gekennzeichnet durch aus flexiblen Graphitfolien
bestehende Schirme und Anzüge.
2. Schutzmittel gegen Laserstrahlung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Ausnehmungen
aufweisende flexible Graphitfolien auf zu bearbeitenden Werkstücken angeordnet sind.
3. Schutzmittel gegen Laserstrahlung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß flexible
Graphitfolien aus bindemittellos verpreßten expandierten Graphiten bestehen.
4. Schutzmittel gegen Laserstrahlung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß flexible
Graphitfolien mit Graphitfasern oder -geweben verstärkt sind.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19702016452 DE2016452C3 (de) | 1970-04-07 | Schutzmittel gegen Laserstrahlung | |
| FR7104288A FR2092012B1 (de) | 1970-04-07 | 1971-02-09 | |
| US00123589A US3720836A (en) | 1970-04-07 | 1971-03-12 | Protection from laser radiation |
| GB25564/71A GB1279589A (en) | 1970-04-07 | 1971-04-19 | Laser radiation protection means |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19702016452 DE2016452C3 (de) | 1970-04-07 | Schutzmittel gegen Laserstrahlung |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2016452A1 DE2016452A1 (de) | 1971-10-28 |
| DE2016452B2 DE2016452B2 (de) | 1977-05-18 |
| DE2016452C3 true DE2016452C3 (de) | 1977-12-29 |
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