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X-ray emission hazards from ultrashort pulsed laser material processing in an industrial setting

  • Interactions between ultrashort laser pulses with intensities larger than 10^13 W/cm^2 and solids during material processing can lead to the emission of X-rays with photon energies above 5 keV, causing radiation hazards to operators. A framework for inspecting X-ray emission hazards during laser material processing has yet to be developed. One requirement for conducting radiation protection inspections is using a reference scenario, i.e., laser settings and process parameters that will lead to an almost constant and high level of X-ray emissions. To study the feasibility of setting up a reference scenario in practice, ambient dose rates and photon energies were measured using traceable measurement equipment in an industrial setting at SCHOTT AG. Ultrashort pulsed (USP) lasers with a maximum average power of 220 W provided the opportunity to measure X-ray emissions at laser peak intensities of up to 3.3 × 10^15 W/cm^2 at pulse durations of ~1 ps. The results indicate that increasing theInteractions between ultrashort laser pulses with intensities larger than 10^13 W/cm^2 and solids during material processing can lead to the emission of X-rays with photon energies above 5 keV, causing radiation hazards to operators. A framework for inspecting X-ray emission hazards during laser material processing has yet to be developed. One requirement for conducting radiation protection inspections is using a reference scenario, i.e., laser settings and process parameters that will lead to an almost constant and high level of X-ray emissions. To study the feasibility of setting up a reference scenario in practice, ambient dose rates and photon energies were measured using traceable measurement equipment in an industrial setting at SCHOTT AG. Ultrashort pulsed (USP) lasers with a maximum average power of 220 W provided the opportunity to measure X-ray emissions at laser peak intensities of up to 3.3 × 10^15 W/cm^2 at pulse durations of ~1 ps. The results indicate that increasing the laser peak intensity is insufficient to generate high dose rates. The investigations were affected by various constraints which prevented measuring high ambient dose rates. In this work, a list of issues which may be encountered when performing measurements at USP-laser machines in industrial settings is identified.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:U. StolzenbergORCiD, M. Schmitt RahnerORCiD, B. Pullner, Herbert LegallORCiD, Jörn BonseORCiD, M. Kluge, A. Ortner, B. Hoppe, Jörg KrügerORCiD
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Materials
Jahr der Erstveröffentlichung:2021
Organisationseinheit der BAM:6 Materialchemie
6 Materialchemie / 6.2 Material- und Oberflächentechnologien
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:MDPI
Verlagsort:Basel
Jahrgang/Band:14
Aufsatznummer:7163
Erste Seite:1
Letzte Seite:17
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Industrial applications; Protection housing; Radiation protection; Ultrashort pulsed laser; X-ray emission hazards
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
DOI:10.3390/ma14237163
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-538632
ISSN:1996-1944
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:01.12.2021
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:20.12.2021
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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