Экранирование стен от электромагнитных излучений. Экранирующие материалы

Выбор материала экрана проводится исходя из обеспечения требуемой эффективности экранирования в заданном диапазоне частот при определенных ограничениях. Эти ограничения связаны с массогабаритными характеристиками экрана, его влиянием на экранируемый объект, с механической прочностью и устойчивостью экрана против коррозии, с технологичностью его конструкции и т. д.

Металлические материалы, применяемые для экранирования, изготавливаются в виде листов, сеток и фольги (сталь, медь, алюминий, цинк, латунь). Все эти материалы удовлетворяют требованию устойчивости против коррозии при использовании соответствующих защитных покрытий.

Наиболее технологичными являются конструкции экранов из стали, так как при их изготовлении и монтаже можно широко использовать сварку. Толщина стали выбирается исходя из назначения конструкции экрана и условий его сборки, а также из возможности обеспечения сплошных сварных швов при изготовлении.

Сетчатые экраны проще в изготовлении, удобны для сборки и эксплуатации, обеспечивают облегченный тепловой режим радиоэлектронной аппаратуры. Для защиты от коррозии сетки целесообразно покрывать антикоррозийным лаком. К недостаткам сетчатых экранов следует отнести невысокую механическую прочность и меньшую эффективность экранирования по сравнению с листовыми экранами.

Экраны, изготавливаемые из фольги, имеют толщину 0,01- 0,05 мм. Монтаж экранов из фольги достаточно прост, крепление фольги к основе экрана проводится чаще всего с помощью клея. Ряд предприятий промышленности выпускает экранирующую фольгу из металлов с высокой магнитной проницаемостью. Из нее вырезают ленту соответствующих размеров, предусмотрев широкие участки перекрытия, и осторожно придают экрану соответствующую форму. Экраны и прокладки из такой фольги можно получать штамповкой.

Материалы-диэлектрики также используются в качестве основы для создания экранов. Сами по себе диэлектрики не могут экранировать электромагнитные поля. Поэтому они чаще всего встречаются в сочетании либо с проводящими включениями, либо с дополнительными металлическими элементами и конструкциями.

Экраны из композиционных материалов представляют собой сложные образования, содержащие в своей основе проводящие или полупроводящие включения, в которых связующим звеном выступают аморфные диэлектрики - полимеры, в совокупности образующие упорядоченные цепочечные плоские или объемные структуры. Такие композиции характеризуются относительной диэлектрической проницаемостью порядка 2-11 и удельной проводимостью порядка 1- 1000 .

На практике для улучшения экранирующих свойств диэлектрических экранов без существенного изменения их массы и конструкционных характеристик применяют проводящее покрытие экранов напылением металлов в виде тонких пленок или склеивание проводящей фольгой. С помощью вакуумного напыления можно нанести слой алюминия толщиной 4-5 мкм.

Нанесение медных, никелевых или серебряных покрытий с толщиной слоя от 50 до 75 мкм обеспечивает эффективность экранирования 30-60 дБ.

С помощью химического осаждения на медь можно наносить никель; такое покрытие обеспечивает эффективность экранирования 55-110 дБ.

Качество наносимого слоя металла должно соответствовать физико-химическим свойствам материала подложки, его прочностным и деформационным характеристикам. Наиболее распространенным покрытием является цинк. Цинковое покрытие технологично, обеспечивает достаточно высокую эффективность экранирования и хорошую механическую прочность.

В общем случае при прочих равных условиях эффективность экранирования металлизированным слоем ниже, чем сплошным металлическим листом. Это объясняется отличием химического состава покрытия от структуры исходного металла, в результате чего проводимость покрытия обычно меньше проводимости самого металла.

Металлизация поверхности может применяться для экранирования отдельных отсеков радиоэлектронной аппаратуры при наличии неметаллических несущих конструкций, пластмассовых корпусов аппаратуры и т. д. К металлизированным поверхностям могут быть припаяны контакты для заземления и подключения других цепей.

Для улучшения защитных свойств диэлектрических экранов наряду с применением проводящих покрытий используют армирование диэлектрических экранов тонкой металлической сеткой или проволочной канителью.

Стекла с токопроводящим покрытием должны обеспечивать требуемую эффективность экранирования при ухудшении их оптических характеристик не ниже заданных граничных значений. Электрические и оптические свойства стекол с токопроводящим покрытием зависят от природы окислов, составляющих пленку, условий и методов ее нанесения и свойств самого стекла. При условии сохранения прозрачности стекол с потерями не более 20% и обеспечения достаточной электропроводности толщина пленки покрытия может колебаться в широких пределах. Наибольшее распространение получили пленки на основе оксида олова, оксида индия - олова и золота, так как они обеспечивают наибольшую механическую прочность, химически устойчивы и плотно соединяются со стеклянной подложкой.

Стекла с токопроводящим покрытием в основном используются в смотровых окнах и шкальных системах радиоэлектронной аппаратуры, а также в экранированных камерах при необходимости обеспечения в них освещенности. Выпускаемые промышленностью стекла с токопроводящим покрытием имеют поверхностное сопротивление не менее 6 Ом при ухудшении прозрачности не более чем на 20%. Эффективность экранирования у таких стекол в радиодиапазоне составляет около 30 дБ.

Специальные ткани содержат в своей структуре металлические нити, наличие которых приводит к отражению электромагнитных волн. Например, ткань типа РТ изготавливается из капроновых нитей, скрученных с посеребренной медной проволокой диметром 30- 50 мкм. В ткани артикула 4381 нитка свита с эмалированным проводом ПЭЛ-0,06. Число металлических ниток может составлять 30x30, 20x20, 10x10 и 6x6 на 1 см". Такие ткани предназначены для защиты от электромагнитного поля в диапазоне сверхвысоких частот. Они могут также быть использованы для изготовления специальных костюмов для индивидуальной биологической защиты.

Токопроводящие к/мскисоздаются на основе диэлектрического пленкообразующего материала с добавлением в него проводящих компонентов, пластификатора и отвердителя. В качестве токопроводящих составляющих используются графит, сажа, коллоидное серебро, окиси металлов, порошковая медь, алюминий.

Электропроводный клей создается на основе эпоксидной смолы, заполняемой металлическими порошками (железо, кобальт, никель и др.). Электропроводный клей обладает высокой прочностью на отрыв, удельной электропроводностью, химической стойкостью к влаге и различным агрессивным средам, обеспечивает незначительную усадку после отвердения.

Электропроводный клей применяется наряду с пайкой, сваркой и болтовым соединением, а также в целях электромагнитного экранирования. Заполнение щелей и малых отверстий, установка экрана на несущей конструкции, крепление различных элементов экранов - эти и другие операции могут быть успешно выполнены с помощью электропроводного клея. Эффективность экранирования, обеспечиваемая с применением эпоксидного клея, составляет 50-65 дБ.

Радиопоглощающие материалы могут применяться в качестве покрытий различных поверхностей с целью уменьшения отражения от этих поверхностей электромагнитных волн. Принцип действия таких материалов заключается в том, что падающая на них электромагнитная волна преобразуется внутри их структуры в другие виды энергии. При этом имеют место явления рассеяния, поглощения, интерференции, а в ряде покрытий и дифракции электромагнитных волн. В зависимости от свойств радиопоглощающие материалы - покрытия могут быть широкодиапазонными и узкодиапазонными.

Структуру широкодиапазонных радиопоглощающих материалов образуют частицы ферромагнетика, введенные в слой изоляционного материала из немагнитного диэлектрика (пенополистирола, каучука, кремнийорганической пены и т. п.). Узкодиапазонные покрытия изготавливают из различных пластмасс и каучука. Чтобы такие покрытия обладали поглощающими свойствами, в их состав вводят ферромагнетики с примесями сажи или порошка графита в качестве поглотителя.

Радиопоглощающие материалы, используемые в качестве покрытий, могут быть однослойными, многослойными с переменными от слоя к слою параметрами, а также структурно неоднородными, т. е. с включением в состав материала различного рода структур, например дифракционных решеток.

Эффективность таких материалов достаточно высока. Коэффициент отражения большинства современных радиопоглощающнх покрытий не превышает единиц процентов.

Радиопоглощающие материалы находят применение для создания безэховых камер. Такие камеры создаются путем оклейки стен помещений, в которых должны проводиться радиоизмерения, радиопоглощающими материалами (покрытиями). В результате создаются условия для проведения испытаний, приближающиеся к условиям свободного пространства.

Радиопоглощающие строительные материалы находят применение для строительства специальных сооружений, например монтажно-испытательных корпусов, в которых осуществляется сборка и испытание объектов, работающих с излучением электромагнитных волн в открытое пространство.

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники»

Кафедра Защиты информации

РЕФЕРАТ

На тему:

«Экранирование электромагнитных полей, узлов радиоэлектронной аппаратуры и их соединений. Материалы для экранов»

Рассмотрим процесс экранирования электромагнитного поля при падении плоской волны на бесконечно протяженную металлическую пластину толщиной d, находящуюся в воздухе (рис. 34). В этом случае на границе раздела двух сред с различными электрофизическими характеристиками (воздух-металл и металл-воздух) волна претерпевает отражение и преломление, а в толще экрана, ввиду его проводящих свойств, происходит частичное поглощение энергии электромагнитного поля. Таким образом, электромагнитная волна при взаимодействии с экраном отражается от его поверхности, частично проникает в стенку экрана, претерпевает поглощение в материале экрана, многократно отражается от стенок экрана и, в конечном счете, частично проникает в экранируемую область. В результате общая эффективность экранирования (величина потерь энергии электромагнитной волны) металлической пластиной определяется суммой потерь за счет поглощения (затухания) энергии в толще материала А погл, отражения энергии от границ раздела внешняя среда-металл и металл-экранируемая область А отр и многократных внутренних отражений в стенках экрана А мотр:

Глубина проникновения d определяется как величина, обратная коэффициенту затухания и зависит от частоты: чем больше частота, тем меньше глубина проникновения. В СВЧ диапазоне глубина проникновения d в металлах имеет малую величину и тем меньше, чем больше проводимость металла и его магнитная проницаемость.

Таким образом, потери на поглощение растут пропорционально толщине экрана, магнитной проницаемости и удельной проводимости его материала, а также частоте электромагнитного поля.

Потери на отражение на границе раздела двух сред связаны с различными значениями полных характеристических сопротивлений этих сред. При прохождении волны через экран она встречает на своем пути две границы раздела - воздух-металл и металл-воздух.

Хотя электрическое и магнитное поля отражаются от каждой границы по-разному, суммарный эффект после прохождения обеих границ одинаков для обеих составляющих поля. При этом наибольшее отражение при входе волны в экран (на первой границе раздела) испытывает электрическая составляющая поля, а при выходе из экрана (на второй границе раздела) наибольшее отражение испытывает магнитная составляющая поля. Для металлических экранов потери на отражение определяются выражением:

(4)

Откуда следует, что потери на отражение велики у экрана, изготовленного из материала с высокой проводимостью и малой магнитной проницаемостью.

Потери на многократные отражения в стенках экрана связаны с волновыми процессами в толще экрана и в основном определяются отражением от его границ. Для электрических полей почти вся энергия падающей волны отражается от первой границы (воздух-металл) и только небольшая ее часть проникает в экран. Поэтому многократными отражениями внутри экрана для электрических полей можно пренебречь.

Для магнитных полей большая часть падающей волны проходит в экран, в основном отражаясь только на второй границе (металл-воздух), тем самым, создавая предпосылки к многократным отражениям между стенками экрана. Корректирующий коэффициент А мотр многократного отражения для магнитных полей в экране с толщиной стенки d при глубине проникновения d равен:

(5)

Величина А мотр имеет отрицательное значение, т.е. многократные отражения в толще экрана ухудшают эффективность экранирования. С уменьшением эффективности можно не считаться в случаях, когда на данной частоте выполняется условие d>d, но им нельзя пренебрегать при применении тонких экранов, когда толщина экрана меньше глубины проникновения.

Экранирование высокочастотных катушек и контуров

При экранировании высокочастотных катушек и контуров аппаратуры необходимо учитывать не только эффективность экранирования соответствующего экрана, но и возможность ухудшения основных электрических параметров экранируемых элементов уменьшение индуктивности, увеличение сопротивления и собственной емкости. Вносимые экраном потери возрастают с увеличением удельного сопротивления материала экрана и с уменьшением расстояния между экраном экранируемой катушкой. В тех случаях, когда эквивалентное затухание контура определяется в основном затуханием катушки и необходимо иметь малое затухание, следует в качестве материала экрана применять немагнитные металлы (медь, латунь, алюминий), а размеры экрана выбирать по возможности большими.

При конструировании экранов следует располагать стыки, швы, щели в экране в направлении вихревых токов, определяющих эффективность экранирования. Экранирование электрического поля обеспечивается при наличии хорошего электрического контакта экрана с корпусом аппаратуры.

Экранирование низкочастотных трансформаторов и дросселей

В трансформаторах питания и низкочастотных трансформаторах, а также в дросселях питания основной рабочий магнитный поток проходит по магнитопроводу. Только небольшая его часть в виде потока рассеяния выходит за пределы магнитопровода, замыкаясь в окружающем пространстве. Магнитный поток рассеяния является причиной нежелательных наводок. Потенциально источниками наиболее интенсивных магнитных полей являются дроссели фильтров питания. Интенсивность полей рассеяния у всех типов трансформаторов растет с увеличением мощности, уменьшением сечения магнитопровода и высоты катушек, а также с ухудшением магнитных свойств магнитопровода.

Улучшение качества магнитопровода, достигаемое применением материалов с высокой относительной магнитной проницаемостью и уменьшением воздушных зазоров, приводит к уменьшению уровней нежелательных наводок.

Эффективное снижение уровней магнитных полей рассеяния трансформаторов и дросселей достигается экранированием. В диапазоне 50-4000 Гц эффективно действует экран из пермаллоя и других специальных сортов ферромагнитных материалов с высокой магнитной проницаемостью и малым удельным сопротивлением. Экранирующая коробка не должна плотно прилегать к сердечнику трансформатора. При зазоре примерно в 3 мм эффективность экранирования увеличивается на 15 дБ.

Контактные соединения и устройства экранов

При конструировании составных экранов, а также контактных элементов, предназначенных для соединения экранов, крышек, панелей, кронштейнов к общему корпусу или шасси аппаратуры, необходимо обеспечивать выполнение требований:

Электрическое сопротивление контактов должно быть минимальным и стабильным;

Контактные соединения должны иметь высокую коррозионную стойкость, длительный срок службы.

По своему назначению контактные соединения могут быть неразборными (неразъемными), разборными (разъемными), скользящими и т.д.

Неразъемные контактные соединения предназначены для постоянного соединения частей и элементов экрана. Эти соединения обычно бывают сварными или паяными. В контактных соединениях, осуществляемых сваркой (сплошные сварные швы), практически не происходит увеличения электрического сопротивления в месте сварки по сравнению с сопротивлением сплошного металла.

При пайке металлов припой, соединяясь с основными металлами, связывает их механически и электрически. Большое значение для качества паяного соединения имеет выбор припоя и зазора между металлами. Качество сварки и пайки после очистки должно тщательно проверяться с целью обнаружения несваренных или непропаянных поверхностей, прожогов и других дефектов. Неразъемное контактное соединение может быть выполнено и несварным, при осуществлении неразъемного контакта с помощью винтов, болтов, заклепок с определенным шагом образуются физически неоднородные стыки между соединяемыми поверхностями. В этих случаях между стыкуемыми поверхностями неизбежно существуют неровности, создающие щели, в результате чего эффективность экранирования ухудшается.

При механическом креплении элементов экрана эффективность экранирования повышается за счет более частого расположения крепежных деталей. Для уменьшения рассеяния отверстия в стационарных соединениях заделываются проводящей пастой.

Надежная работа разъемных контактных соединений обеспечивается их конструкцией, тщательностью изготовления, правильным выбором покрытий материалов и контактным нажатием. При значительных нажатиях контакты сравнительно хорошо обеспечивают малое сопротивление в месте контакта, а при слабых нажатиях даже покрытия из благородных металлов и большие контактные поверхности не гарантируют сохранения этого сопротивления в пределах требуемых значений.

В разъемных контактных соединениях для повышения эффективности экранирования аппаратуры следует применять электромагнитные уплотняющие прокладки, которые должны обеспечивать электрогерметичность соединения. Прокладки используют для уплотнения плохо пригнанных соединений.

Надежный электрический контакт между двумя и более металлическими поверхностями обеспечивается с помощью токопроводящих смол. Например, эпоксидные смолы с серебряным наполнителем заменяют пайку. Если соединяемые поверхности сжаты, но между ними имеется щель, то ее можно заполнить такой токопроводящей смолой. С помощью заполнения на основе токопроводящих смол уплотняют защитные электромагнитные экраны, улучшают экранирующие свойства корпусов радиоэлектронной аппаратуры, ремонтируют электромагнитные прокладки и т.д.

Малое электрическое сопротивление контакта между трущимися поверхностями обеспечивается с помощью токопроводящей смазки, например, на основе серебряно-силиконового масла без углеродистого наполнения. Смазка сохраняет высокие электрические и механические свойства в широких диапазонах температуры и влажности, устойчива к химическим воздействиям. Смазка обладает высокой влагостойкостью и хорошими антикоррозийными свойствами.

Выбор материала экрана проводится исхода из обеспечения требуемой эффективности экранирования в заданном диапазоне частот при определенных ограничениях. Эти ограничения связаны с массогабаритными характерными экрана, его влиянием на экранируемый объект, с механической прочностью и устойчивостью экрана против коррозии, с технологичностью его конструкции и т.д.

Металлические материалы

Применяются для экранирования, изготавливаются в виде листов, сеток и фольги (сталь, медь, алюминий, цинк, латунь). Все эти материалы удовлетворяют требованию устойчивости против коррозии при использовании соответствующих защитных покрытий.

Сетчатые экраны проще в изготовлении, удобны для сборки и эксплуатации, обеспечивают облегченный тепловой режим радиоэлектронной температуры. Для защиты от коррозии сетки целесообразно покрывать антикоррозийным лаком. К недостаткам сетчатых экранов следует отнести невысокую механическую прочность и меньшую эффективность экранирования по сравнению с листовыми экранами.

Монтаж экранов из фольги достаточно прост, крепление фольги к основе экрана проводится чаще всего с помощью клея.

Диэлектрики

Сами по себе диэлектрики не могут экранировать электромагнитные поля. Поэтому они чаще всего встречаются в сочетании либо с проводящими включениями, либо с дополнительными металлическими элементами и конструкциями.

На практике для улучшения экранирующих свойств диэлектрических экранов без существенного изменения их массы и конструкционных характеристик применяют проводящее покрытие экранов напылением металлов в виде тонких пленок или оклеивание проводящей фольгой.

Если у сетки размер ячейки , то сетчатый экран по своим защитным свойствам близок к однородному металлическому экрану, но с несколько меньшим значением удельной проводимости материала экрана.

Стекла с токопроводящим покрытием

Должны обеспечивать требуемую эффективность экранирования при ухудшении их оптических характеристик не ниже заданных граничных значений. Электрические и оптические свойства стекол с токопроводящим покрытием зависят от природы окислов, составляющих пленку, условий и методов ее нанесения и свойств самого стекла. Наибольшее распространение получили пленки на основе оксида олова, оксида индия - олова и золота, так как они обеспечивают наибольшую механическую прочность, химически устойчивы и плотно соединяются со стеклянной подложкой.

Специальные ткани

Токопроводящие краски

Создаются на основе диэлектрического пленкообразующего материала с добавлением в него проводящих компонентов, пластификатора и отвердителя. В качестве токопроводящих составляющих используются графит, сажа, коллоидное серебро, окиси металлов, порошковая медь, алюминий.

Электропроводный клей

Создается на основе эпоксидной смолы, заполняемой металлическими порошками (железо, кобальт, никель и др.). Электропроводный клей обладает высокой прочностью на отрыв, высокой удельной электропроводностью, химической стойкостью к влаге и различным агрессивным средам, обеспечивает незначительную усадку после отвердения. Электропроводный клей применяется наряду с пайкой, сваркой и болтовым соединением, а также в целях электромагнитного экранирования.

Радиопоглощающие материалы

Могут применяться в качестве покрытий различных поверхностей с целью уменьшения отражения от этих поверхностей электромагнитных волн. Принцип действия таких материалов заключается в том, что падающая на них электромагнитная волна преобразуется внутри их структуры в другие виды энергии. При этом имеют место явления рассеяния, поглощения, интерференции, а в ряде покрытий и дифракции электромагнитных волн. В зависимости от свойств радиопоглощающие материалы - покрытия могут быть широкодиапазонными и узкодиапазонными.

Структуру широкодиапазонных радиопоглощающих материалов образуют частицы ферромагнетика, введенные в слой изоляционного материала из немагнитного диэлектрика. Узкодиапазонные покрытия изготавливают из различных пластмасс и каучука. Чтобы такие покрытия обладали поглощающими свойствами, в их состав вводят ферромагнетики с примесями сажи или порошка графита в качестве поглотителя.

Радиопоглощающие материалы, используемые в качестве покрытий, могут быть однослойными, многослойными с переменными от слоя к слою параметрами, а также структурно неоднородными, т.е. с включением в состав материала различного рода структур, например дифракционных решеток.

Эффективность таких материалов достаточно высока. Коэффициент отражения большинства современных радиопоглощающих покрытий не превышает единиц процентов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ярочкин В.И. Информационная безопасность: Учеб. для ВУЗов. Изд. 2. Минск: Академический проект, 2005. – 544 с.

2. Бузов Г.А., Калинин С.В., Кондратьев А.В. Защита от утечки информации по техническим каналам: Учеб. пособие для подготовки экспертов системы Гостехкомиссии России. М.: Горячая линия - Телеком, 2005. – 416 с.

3. Деднев М.А. Защита информации в банковском деле и электронном бизнесе. М.: Кудиц-образ, 2004. – 512 с.

4. Конеев И.Р. Информационная безопасность предприятия. СПб.: БХВ‑Петербург, 2003. – 752 с.

Электромагнитное экранирование – способ снижения интенсивности электромагнитных волн до заданного уровня с помощью специального материалов, оборудования и технологических решений. Снижение интенсивности поля необходимо для защиты людей или техники от влияния электромагнитного излучения либо для предотвращения нежелательной утечки информации, которая может переноситься электромагнитным излучением.

Экранирование обеспечивается созданием специальных экранов, от которых излучение может отражаться, в которых оно может поглощаться или рассеиваться, либо комбинацией этих способов. Экраны образуют замкнутые объемы, которые охватывают или объект защиты от излучения, либо объект, излучение от которого должно быть подавлено. Кроме того, необходимы специальные решения для ввода в электромагнитный экран или вывода наружу различных линий инженерных или информационных коммуникаций.

Экранирование от ЭМИ – защита людей, техники, информации

Во всех странах законодательно задается допустимый уровень излучения, которому может подвергаться человек без опасения за его здоровье. Применение экранов позволяет снизить потенциально опасные для здоровья уровни излучения до безопасных.

Под воздействием интенсивных полей наблюдаются сбои в работе электроники. Помехи, создаваемые мощными полями, могут вывести из строя интегральные микросхемы и полупроводниковые элементы.

Становится возможным несанкционированный доступ к конфиденциальной информации. Интенсивное излучение позволяет задействовать специальные дистанционные устройства, считывающие данные в процессе работы компьютера. Непроизвольным передатчиком секретной информации может стать любой электронный гаджет, например, смартфон.

Преграду электромагнитному полю создает экран с высокой магнитной или электрической проводимостью, оборудованный вокруг защищаемого пространства или полости. В требуемых случаях экранируют источник излучения, чтобы предотвратить его распространение.

Правильно оборудованный защитный экран позволяет:

ограничить негативное воздействие на электронные и радиотехнические устройства;
организовать безопасное рабочее место для обслуживающего персонала;
исключить несанкционированное проникновение к конфиденциальной информации.

Прежде чем использовать тот или иной метод защиты экранированием, необходимо обследование объекта специалистами для создания проекта.

В ряде случаев необходимо исследовать объект с помощью специального оборудования.

В процессе исследования анализируются частотные параметры ЭМИ, измеряется его уровень в разных точках. Поручив эту процедуру специалистам «НТЦ Фарадей», заказчик получает инструментально точные результаты и квалифицированные рекомендации по организации эффективного экранирования.

От чего зависит эффективность экранирования

Уровень экранирования определяется показателем коэффициента экранирования. Коэффициент экранирования – отношение величин интенсивности электромагнитного поля до экрана и за экраном.

На эффективность действия экрана в совокупности влияют несколько факторов:

частотный диапазон электромагнитных полей;
степень электропроводимости используемых материалов;
показатель магнитной проницаемости материалов;
габариты и расположение экрана.

Все эти факторы необходимо учитывать при разработке проекта экранирования для каждого конкретного объекта.

Зависимость экранирования от частотного диапазона

Экранирование полей высокочастотного диапазона основано на отражении и поглощении электромагнитной волны при переходе из одной среды в другую. Электромагнитная волна, взаимодействуя с экраном, частично отражается его поверхностью, частично поглощается материалом экрана. Эти процессы приводят к потере энергии, ослаблению и затуханию волны.

При экранировании низкочастотных полей (так называемые магнитные поля) используют свойства так называемых магнитомягких материалов.

Для экранирования высокочастотных полей основное требование – высокая электропроводность материала экрана и отсутствие отверстий, щелей, плохого контакта элементов экрана. Даже небольшое отверстие при короткой длине волны превращается в так называемую щелевую антенну, в итоге пропускающую излучение через экран.

Элементы и сырье для экранирования

В производстве защитных экранов используются разнообразные материалы. Средством экранирования могут служить листовая медь, алюминий, сталь или фольга, а также современные специализированные ткани и сетки. Чем выше удельная проводимость материала экрана, тем эффективнее экранирование. Конкретное значение защитных способностей экрана зависит от конфигурации и объема помещения, площади оконных и дверных проемов, материала стен.

Сырьем для изготовления экранирующих конструкций и приспособлений служат:

стальные и медные пластины — для сооружения корпусов, камер, внутренней облицовки помещений;
тонкая фольга из мягкомагнитных сплавов – защита аппаратуры;
металлические ленты и оплетки – экранирование кабелей;
металлизированные шланги – защита кабельных жгутов;
металлические соты – для организации экранов с воздухопроницаемыми свойствами;
тонкая проволочная сетка – экранирование оконных проемов.

Надежное и качественное экранирование помещений и оборудования невозможно обеспечить без тщательного уплотнения оконных и дверных проемов, строительных стыков, всевозможных щелей и отверстий. В этих целях используются специальные материалы, которые в достаточной степени обладают такими качествами, как:

проводимость;
формуемость;
устойчивость к ЭМП разной интенсивности;
низкий уровень контактного сопротивления.

Данным требованиям соответствуют уплотнители, выполненные на основе силиконового каучука. Используются в экранах виде трубок, пластинок, кольцевидных шнуров.

Электромагнитная безопасность от «НТЦ Фарадей»

Создание условий для электромагнитной безопасности помещений, особенно в отношении защиты информации необходимо предусматривать на стадии проектных разработок. , используемые компанией «НТЦ Фарадей», позволяют выполнять качественное электромагнитное экранирование, как на стадии возведения объекта, так и уже существующих помещений, которые изначально не предназначались под специальное использование.

Специалисты компании разработают и реализуют уникальный проект экранов любой сложности по заказу и техзаданию заказчика:

цельносварные камеры и сборно-разборные камеры с требуемыми заказчику размерами;
экранирующие ворота и двери;
экраны-фильтры для оптоволокна;
специализированные стекла для отдельного наблюдения;
защитные материалы по линии ЭМС;
электрические фильтры (силовые и сигнальные);
вентиляционные фильтры.

Выполняется тестирование и постоянная техническая поддержка в процессе эксплуатации защитных систем электромагнитного экранирования.

Экранирующие материалы предназначены для экранирования помещений/зданий (лабораторий, комнат, медицинских кабинетов, домов и т.д.) от воздействия электромагнитных излучений (полей) в широком диапазоне частот. Экранирующие материалы представлены широкой номенклатурой и включают в себя:

Краски (ослабление до 40 дБ);
Пленки (ослабление до 32 дБ);
Ткани (ослабление до 60 дБ);
Сетки и пластины (ослабление до 80 дБ);
Покрытия;
Одежда;
Дополнительные приспособления для защиты от ЭМИ.

Экранирование магнитного поля

В большей степени встречаются постоянные и переменные низкочастотные поля. Высокочастотные магнитные поля из-за своей специфики имеют крайне быстрое затухание в пространстве, поэтому, зачастую не рассматриваются, как объект помех или негативного воздействия.

Существует небольшое количество материалов, способных экранировать магнитные поля . Меньшей степенью блокирования обладают ферромагнетики и электротехнические стали, в большей - пермаллои, мю-металлы и материалы из аморфных сплавов. Последние имеют высокий коэффициент магнитной проницаемости, за счет чего магнитная составляющая несет большие потери при прохождении через материал.

В каталоге нашей компании представлено три модификации материалов, экранирующих магнитные поля (как постоянные, так и переменные). Два из них отечественного производства и один - немецкого. Отечественный товар представлен аморфным сплавом, собранным в ленты из 3 см в полотно шириной 50 см, немецкий - мю-металл, имеющий ширину полотна 60 см. На товар представлены не полные характеристики в связи с отсутствием требуемого оборудования и нежеланием ряда исследовательских институтов сотрудничать в данном направлении. Помимо магнитной составляющей, все три материала хорошо блокируют низкочастотную электрическую и высокочастотные ЭМИ (более 55 дБ).

Принцип работы материала состоит в том, что силовые линии поля замыкаются в самом материале и практически не распространяются за пределы проводника. Кстати, из лент аморфного сплава изготавливают сердечники высокоточных трансформаторов тока.

Экранирование низкочастотной электрической составляющей и высокочастотных ЭМИ

С данной задачей справляются все материалы, представленные в каталоге. Коэффициент ослабления сильно зависит от типа материала и может колебаться от 20дБ до 100дБ.

Сетки медные и из нержавеющей стали

Представлены отечественными и импортными материалами. Отечественные поставляются по специальному заказу под брендом НЕОКИП и включают в себя медные сетки и сетки из нержавеющей стали определенной марки. Ячейка медной сетки составляет 0,56х0,56мм, ячека сетки из нержавеющей стали может иметь ячейку от 0,25 до 2 мм и ширину от 1 до 1,5 метров. Толщина проволоки зависит от ширины ячейки. Чем шире ячейка, тем толще проволока. Качество экранирующих сеток подтверждены независимыми испытаниями, на основании которых выданы протоколы испытаний на тестируемую продукцию.

Пленки на окна

Представлены с различным светопропусканием и коэффициентом пропускания.

EDF50-150 - пленка на окна со светопропусканием 50% и ослаблением на частоте 1 ГГц - около 20 дБ. Самая низкая цена у данной модели;
RDF62 - светопропускание 62%, ослабление на частоте 1 ГГц - 19 дБ;
RDF72 - светопропускание 70%, ослабление на частоте 1 ГГц - 32 дБ.

Экранирующая ткань и покрытия

Имеет в своем ассортименте широкий спектр и представлена тюлями, плотными тканями для одежды и для технических целей. На сайте компании представлены только лучшие материалы мировых производителей, которые зарекомендовали себя с лучшей стороны как в промышленности, так и быту. Качество защитных свойств подтверждены независимыми испытаниями, по итогам которых имеются протоколы испытаний продукции. Практически все защитные ткани построены по принципу вплетения в основное волокно токопроводных нитей различной толщины и состава. Токопроводные элементы могут изготавливаться из специализированной нержавеющей стали или из меди и серебра, или из всех компонентов.

Тюли предназначены для защиты от электромагнитных излучений широкого диапазона и применяются в качестве завес на окнах, дверных проемах и различных конструкциях. Имеют в большинстве случаев белый или бежевый цвет. Ширина материала составляет от 1,3 до 3 метров. Отпускаются в погонных метрах.

Ткани для одежды имеют плотную структуру. В зависимости от типа ткани и применяемого в них металла, имеют различные тактильные ощущения. Эластичная Silver-Elastic и деликатная Wear мягко прилегают к телу и могут использоваться в качестве основы нижнего белья или одежды первого слоя. Ткань Steel Gray имеет более грубую структуру и при прикосновении к чувствительной коже, можно почувствовать покалывания, как от шерстяного свитера. Ткань Steel Twin или Silver Twin может использоваться как подкладочная ткань или внешний слой одежды, так как является самой толстой и грубой.

Технические ткани имеют максимальный коэффициент ослабления, который достигает 100 дБ (HNG80, HNG100). Могут применяться в качестве экранирующих основ для штор, палаток, чехлов, настенных покрытий и т.д.

Краска, грунтовка

Является крайне интересным направлением, так как достигается экранирующий эффект близкий к сеткам. За счет простоты нанесения на поверхность без дополнительных работ, позволяют получить минимальную стоимость по факту завершения работ по экранированию помещений. Сетку необходимо резать, стыковать, закреплять на поверхностях, штукатурить и т.д. Краску достаточно нанести на поверхность, заземлить и, по желанию, нанести финишное покрытие поверх самой краски. В настоящий момент компания поставляет модификацию немецкой экранирующей грунтовки HSF54. HSF54 является самой универсальной грунтовкой среди остальных. Одним из важных преимуществ HSF54 является ее морозостойкость. В настоящее время проходят разработки собственной экранирующей краски, которая по предварительным результатам, не уступает зарубежным аналогам.

Одежда

Экранирующая одежда представлена небольшим ассортиментом, так как в большинстве случаев требуется индивидуальный пошив. Наилучшим, но и самым дорогостоящим вариантом будет использование экранирующей одежды из ткани Silver Elastic. Одежда из этой ткани может растягиваться до 2 раз, за счет чего практически невозможно промахнуться с размером. В экранирующей одежде больше всего нуждается персонал, обслуживающий мощные электротехнические установки или антенно-фидерные устройства источников радиоизлучений, чувствительные к ЭМП людей, людей, имеющих кардиостимуляторы.

Компания ООО "Измерительные Системы и Технологии" помимо поставок материала, осуществляет пошив и сборку специализированных палаток и пространств, защищающих от электромагнитных излучений персонал или высокочувствительное оборудование.

Защита от электромагнитных излучений в последнее время набирает свои обороты, так как ранее данному вопросу практически не уделялось никакого внимания. В России до конца 80-х годов шла активная научная деятельность в области воздействия ЭМП на организм человека, разрабатывались новые жесткие нормативы СанПин, давались рекомендации. К концу 90-х активно стали развиваться системы сотовой связи. Только в 2013 году ученые со всего мира стали получать результаты исследований по влиянию электромагнитных излучений сотовой связи на организм человека и стали "по тихому" делаться выводы, что ЭМП длительного воздействия представляют явную угрозу для человека. Но за счет мощного лоббирования операторами сотовой связи во всем мире, голос ученых никто не слышит. Сотрудники нашей компании будут постепенно публиковать результаты экспериментов исследований ученых. Следите за новыми записями в блоге компании.

Посмотрим, откуда возникает электромагнитное излучение в квартирах, домах, укажем простейшие методы борьбы с напастью. Пользующиеся радиооняней, знают: излучение дозированное — пишут буклеты дилеров. Нужно внимательно оценивать расстояние до малыша. Напомним, плотность излучения падает обратно пропорционально кубу дистанции. Параметр намного важнее, нежели мощность. Посмотрим, что говорят документы про виды и нормы электромагнитного излучения.

Электромагнитные излучения: источники и причины

Знаете, почему для связи используются избранные длины волн? Лакомые участки электромагнитного излучения забирают военные, государство. Условия распространения неоднородные. Допустим, сонары работают на длинах волн 20 метров. Связные частоты быстро гасятся водой.

Почему микроволновые печи, сотовые телефоны, Wi-Fi используют строго определенные участки спектра? Волны затухают в тумане. Платим, чтобы послания быстро поглощались средой, водой, организмом, содержащим 60 — 65% воды.

Пока держим рукой трубку телефона, наберемся электромагнитной энергии. Принцип действия микроволновой печи. Решили провести эксперимент: нашли в магазине бесконтактную отвертку-индикатор со световой, звуковой сигнализацией, исследовали домашнюю печь СВЧ. Проделали следующее:

Типичный мастер исследования

Магнетрон выключается на малую мощность, завышенные режимы избегали использовать. Излучение было минимальным, меньше модель СВЧ-печи не выставляет.
В первой части опыта микроволновка подключена к розетке, снабжена защитным заземлением, оформленным по европейским стандартам. Видно, сверху спускается кабель-канал, допускается стандартами.
Во второй части опыта использован удлинитель, лишенный лепестков заземления. Получилось нарушение технологии европейских стандартов. Смотрите результат, вызванный электромагнитным излучением.

Напоминаем, бесконтактная отвертка-индикатор внутри корпуса содержит активные усилительные элементы, работающие от простенькой батарейки. Принимает слабые сигналы внешних источников. Принцип действия напоминает советскую отвёртку-индикатор. Фаза находится прикосновением к токонесущей части. Однако активная усилительная часть вводит немалые коррективы:

Благодаря высокой чувствительности, щуп бесконтактной отвертки-индикатора работает, подражая приемной антенне.
Чутко реагирует на диапазон 50 Гц в силу предназначения. При контактном способе регистрируется наличие фазы всегда, на дистанции засекается только электромагнитное излучение, образуемое движением тока. Провод без нагрузки сигнала не даст.
Отвертка-индикатор демонстрирует 2-3 диапазона чувствительности (см. фото). В нашем случае использован максимальный для пущей наглядности.

Кнопка установки чувствительности

Результаты опыта потрясающие, действие электромагнитного излучения представлено снимками:

Делайте выводы. Влияние на человека излучения 2,4 ГГц давно доказано (оспорено судом, права исследователя восстановлены следующей инстанцией), длина волны печи СВЧ та самая, энергия столь велика (без заземления), что вызывает срабатывание индикатора на значительном расстоянии. Потрудитесь прокладывать электрику, как предписывают стандарты. Розетки следует оборудовать лепестками заземления, чтобы корпус техники подавлял воздействие электромагнитных излучений, служа экраном.

Внешние и внутренние электромагнитные поля

Думаете, надлежащее заземление спасает на 100% против электромагнитных излучений? Нивелирует львиную долю. Отверткой-индикатором помахайте близ провода под током, увидите прежнюю индикацию. Ошибка? Вовсе нет – провод не экранированный, послужит антенной. На расстоянии 5 – 10 см (зависит от силы тока) прослеживаются негативные эффекты электромагнитных излучений. Вывод: устраняя влияние электромагнитного излучения, не располагайте розетки и сети проводки вблизи мест отдыха, кроватей, стульев, старайтесь находиться подальше.

Излучение электромагнитных волн можно практически полностью подавить экраном. К примеру, выбирайте кабель с оплеткой, чаще люди ставят в дом вместо пластикового гофра металлический. Оболочку заземляют. Поясняем истоки мероприятий. Заземленный металлический гофр образует сплошной экран. Сопротивление до шины контура не должно превышать 10 Ом. Меньше — лучше.

Линии напряженности магнитного поля

Излучение бессильно проникнуть на территорию квартиры. Не менее важно защититься против внешних полей. Каких? Сотовая связь, телевидение. Внутри корпуса корабля телефон неспособен ловить электромагнитное излучение, нутро танкера гораздо безопаснее городского парка. Защитить квартиру поможет враг – сотовый телефон. Послужит индикатором качества проведенных работ. Допустим, протестировать микроволновую печь несложно так:

Внутрь помещается сотовый телефон.
Производится вызов.
Сигнал проходит — электромагнитное излучение телефона свободно проходит экран.

Хуже, если действует обратная связь. Понятно, вызов пройдет, вызванный большой силой передатчиков вышки, если удается слабому телефону достучаться сети, гораздо хуже. Понятно, у антенн неодинаковая чувствительность, поможет оценивать степень экранирования: ловит старый телефон – плохо, ловит новый – лучше. Разумеется, можно использовать шкалу на дисплее (одна полоса, две), сравнивая источники электромагнитного излучения по силе.

Быстро поймете. Допустим, измеритель регистрирует электромагнитное поле, когда дверка печи СВЧ прикрыта, вилка в правильно заземленной розетке. Сопротивление стали высокое. Требуется тщательнее заземлить прибор. На общем фоне правильно подключенная микроволновая печь создаст гораздо меньшее электромагнитное излучение, нежели в отсутствие специальных мер.

Главным источником помех, перекрывающих значительный спектр, считается домашний персональный компьютер. Монитор, системный блок непременно включаются с заземлением. Кстати, отверткой-индикатором легко измерить степень вредоносности дисплея: щуп реагирует на частоту кадровой развертки (60 Гц). Аналогично тому, как действовали с микроволновой печью, желающие могут испытать на электромагнитные излучения системный блок, включая в штатный сетевой фильтр, старенький удлинитель без заземления.

Квартирные виды электромагнитных излучений исчерпываются сказанным. Подразумеваем, Wi-Fi-модемы относятся к персональным компьютерам, в обязанности входит излучение электромагнитных волн. Вещи нужно держать подальше: на балконе, в соседней комнате, для коммутации с антенной пользоваться проводной связью через экранированный кабель радиодиапазона (волновое сопротивление 50 Ом). Экран, как многие догадались, заземлен. Измерение сопротивления должно укладываться относительно шины контура в размер 10 Ом. Вправду сказать, по большей части условие выполняется, экран чаще медный.

Согласно общепринятым нормам, алюминиевая фольга сажается на дренажный заземлённый провод. Иначе произойдёт подобное нашему опыту с микроволновой печью в первой части. При проведении тестов обратите внимание, не все диапазоны, частоты оценим одним инструментом. Отвертка-индикатор отзывается на частоту 50 Гц, для работы с которой сконструирована. Телефон будет показывать результаты на своей волне 1,5-2 ГГц. Микроволновая печь, сети Wi-Fi работают на 2,4 ГГц.

Правильно делаем экран защиты от электромагнитных волн

В каждом случае хороший экран обеспечит отличный результат, блокируя электромагнитные излучения. Просто замер проводим соответствующим инструментом. Помните: короткие волны изолировать сложнее. Для примера возьмите зеркало. Выступает экраном диапазона световых электромагнитных волн. Совершенно сплошное, на радаре кругового обзора рефлектор выполнен сетчатый.

Короткие волны распространяются по поверхности металла, длинные проникают в толщу. Для экранирования электромагнитного излучения спектра 50 Гц применяются толстые листы стали, для кабелей Wi-Fi хватает тонкого слоя фольги. Излучение промышленной сети может быть остановлено решетом, для СВЧ ход не пройдёт. Основная причина, по которой сотовые телефоны продолжают работать внутри микроволновых печей. Решетка понемногу фильтрует колебания (просачиваются по поверхности в районе мелких отверстий), ситуация становится хуже, если дверца не заземлена петлями.

Что делать? Попробуйте использовать фольгу. Обратите внимание, клеить внутри запрещено. Присутствует небольшой шанс возникновения разряда ионизацией воздуха. Неприятное явление, фольга сгорит. Если клеить вещь лишь снаружи, потрудитесь обеспечить надежный контакт со сталью дверцы. Экранирование СВЧ печи избегаем назвать легкой задачей. Достойная цель — обезопасить семью. М икроволновки полезны, удобны быстро разогреть пищу.