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.
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 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.
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.
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.
Для улучшения защитных свойств диэлектрических экранов наряду с применением проводящих покрытий используют армирование диэлектрических экранов тонкой металлической сеткой.
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.
5.16. Средства защиты от электромагнитного излучения Электромагнитное экранирование
Электромагнитным экраном называют инженерную конструкцию, предназначенную для ослабления или полного задержания (отражения) электромагнитных излучений, формируемых внешними источниками излучения.
Действие электромагнитного экрана как линейной системы определяется несколькими характеристиками, основной из которых является эффективность экранирования и выражается следующей формулой:
Э = Е / Е э или Э = Н / Н э ,
где Е э и Н э – напряженности электрического и магнитного полей, в какой-либо точке экранного пространства при наличии экрана и при его отсутствии.
Часто эффективность экранирования выражают в децибелах (дБ):
Э дБ = 20 lg ∙ Э .
Эффективность экранирования рассчитывают исходя из требований норм уровней облучения людей. По найденному значению эффективности экранирования определяют материал и геометрические размеры экрана.
Эффективность экрана существенно зависит от характера источника поля. В свободном пространстве при r >> / 2П , где r – расстояние от источника; – длина волны (так называемая дальняя зона).
Е и Н – практически синфазы, и в этом случае говорят об электромагнитном экранировании. При r << /2П имеет место так называемая «ближняя зона», в которой Е и Н оказываются почти в квадратуре и поля в зависимости от источника рассматриваются как квазиэлектрические и квазимагнитостатические.
Экранирование электромагнитного поля
При нормальном падении плоской электромагнитной волны на однородный плоский экран, изготовленный из металла, эффективность экранирования определяется следующим образом:
,
где Z g – модуль импенданса (общее сопротивление: магнитное+электромагнитное+электрическое) воздушного диэлектрика, Ом, определяемый по данным табл. 5.40;
r – расстояние от источника до рабочего места, м;
Q – удельная проводимость материала экрана, см/м;
d – толщина экрана;
=
– глубина проникновения поля в экран,
м;
М о – 1,257∙10 -6 Гн/м;
М – относительная магнитная проницаемость материала экрана;
f – частота поля, Гц (табл. 5.41).
Таблица 5.40. Модуль импеданса воздушного диэлектрика
Таблица 5.41. Электрические экранирующие характеристики материалов
|
Материал |
Удельная проводимость Q 10 7 , см/м |
Относительная магнитная проницаемость, М |
|
Медь отожженная | ||
|
Медь холодокатанная | ||
|
Алюминий | ||
|
Алюминиевые сплавы | ||
|
Сталь нержавеющая | ||
|
Сталь автомобильная | ||
|
Пермаллой |
при
В
области высоких частот эффективность
экранирования магнитными металлами
любого из рассматриваемых видов полей
оказывается выше эффективности
экранирования немагнитными металлами.
Вместе с тем применение магнитных
металлов приводит к большим электрическим
потерям в экранируемой цепи.
При расчете эффективности экранирования экранов сферической и цилиндрической форм, расположенных в дальней и ближней зонах, пользуются приведенными соотношениями; модули импендансов Z q воздушного диэлектрика представлены в табл. 5.42.
Таблица 5.42. Модули импендансов (сопротивлений) для различных полей
|
Сферический экран радиусом Rm |
Цилиндрический экран |
|
|
Электромагнитное | ||
|
Магнитное |
240
П 2 Rm/ |
240П 2 |
|
Электрические |
60
|
60 |
При расчете экранных конструкций произвольной формы можно пользоваться формулами экранирования плоского, сферического и цилиндрического экранов, приводя исходные геометрические конструкции с некоторыми допущениями к эквивалентным экранам идеальной формы.
Экран, имеющий форму прямоугольного параллепипеда с квадратным основанием, при расчетах следует заменять цилиндрическими. При этом диаметр цилиндра принимается равным стороне квадрата. Экран в виде камеры соразмерными сторонами следует заменять эквивалентным шаровым экраном с радиусом
,
где V – объем камеры, м 3 .
Негерметические экраны. Эффективность экранирования замкнутого экрана может быть сколь угодно высокой при соответствующем выборе материала и его толщины. Однако на практике экраны не бывают полностью сплошным из-за наличия крышек, швов, разъемов, смотровых окон и т.д., образующих дополнительные каналы проникновения электромагнитного поля. Эффективность негерметичного экрана определяется:
Э = Э з ∙ Э отв / (Э з + Э отв),
где Э з – эффективность замкнутого экрана из того же материала с той же толщиной стенок и той же формы, что и реальный экран;
Э отв = 0,25 (S экр /S оэ) 3/2 – эффективность экрана такой же формы, с теми же отверстиями и щелями и с той же толщиной, что и реальный экран, но изготовленный из идеально проводящего материала;
S экр и S оэ – полная площадь поверхности экрана и эквивалентная площадь отверстия, м 2 ;
S оэ = S о ∙a (в/а);
S 0 – фактическая площадь отверстия, м 2 ;
а∙ (в/а) – функция отношения размеров отверстия.
в/а – соответственно больший или меньший размеры отверстий, м, причем предполагается, что вихревые токи в экране протекают в направлении размера (а ). Если число отверстий n больше одного, то эффективность экранирования определяется из выражения:
,
где Э n – эффективности экранирования, определение для экрана с каждым отверстием в отдельности.
Если в экране n -е количество одинаковых отверстий, то эффективность экранирования определяется как
Э = Э з ∙Э отв /(Э з + Э отв).
10 -3 1 10 10 2 10 3 10 4
Рис. 5.22. Функции отношения размеров отверстия экрана
Материалы для электромагнитных экранов
Для металлических листов расчет эффективности экранирования производится по приведенным формулам. Преимуществами проволочных сеток по сравнению со сплошными металлическими листами являются:
– снижение массогабаритных параметров;
– улучшенный теплообмен экранированной камеры с внешней средой;
– возможность визуального наблюдения за индикаторами установок.
Эффективность плоского экрана из сетки рассчитывается следующим образом:
Э с
=
/2S; 
,
где D – диаметр проволоки, м;
S – шаг сетки;
R = 1/ ПQ (0,5D ) 2 – сопротивление 1 м одной проволоки постоянному току, Ом;
Q – удельная проводимость материала проволоки, см/м;
(и)
= D/(
);
а
(и)
= В(и) = и/(2
при и >50;
а
(и)
= 0,25(и
)b(и)
= и 2
при 50 < и > 6
a(и) = 0,233 и +1; b(и) = 0,35 и при и < 6
Для сетчатых экранов справедливо следующее положение:
– с увеличением частоты уменьшается эффективность экранирования сеток;
– эффективность экранирования медной сеткой при прочих равных условиях выше, чем стальной, особенно для частот до 1 МГц;
– для частот ниже 50 кГц более эффективны редкая сетка из толстой проволоки, для более высоких частот – густая сетка из более тонкой проволоки.
Эффективность экранирования сплошного экрана с отверстиями, затянутыми сеткой, можно приближенно рассчитать по следующей формуле:
Э с
= Э
,
где Э – эффективность экранирования, определенная по формуле для экрана с отверстиями;
N – число ячеек сетки, уменьшающееся на площади отверстия.
Если установленная на отверстии сетка не обеспечивает требуемой эффективности экранирования, а заменить её более густой сеткой невозможно, то имеет смысл применять двухслойные сетки. В этом случае вычисленное значение эффективности экранирования Э с дополнительно умножается на
Э с = 4ПД 12 / ,
где Д 12 – расстояние между слоями сетки, м;
– длина волны.
Радиозащитное стекло применяется для изготовления смотровых отверстий и очков как средство индивидуальной защиты.
Эластичные экраны представляют собой либо материалы из фольги, наклеенной на ткань, либо радиозащитные ткани, либо специальные поглощающие материалы (резина, поролон). Применяются для изготовления эластичных экранов, халатов и фартуков как средств индивидуальной защиты (табл. 5.43, 5.44).
Таблица 5.43. Экранирующие свойства некоторых строительных материалов
|
Материал |
Ослабление, дБ |
||
|
Фольга алюминиевая |
ГОСТ 618-73 |
(30 МГц-40ГГц) |
|
|
Фольга медная |
ГОСТ 5635-75 |
(30 МГц-40 ГГц) |
|
|
Радиозащитное стекло |
ТУ 21-54-41-76 |
(30 МГц -30 ГГц) |
|
|
Ткань Х/Б с микропроводом |
ОСТ 17-28-70 |
(30 МГц- 30 ГГц) |
|
|
Ткань металлизированная «Восход» |
(10 кГц–30 ГГц) |
||
|
Ткань полиамидная с вплетенной проволокой |
ТУ 6-0,6- С202-90 |
(300 кГц – 30МГц) |
Таблица 5.44. Экранирующие свойства некоторых строительных материалов, дБ
Защитные мероприятия
Мероприятия по защите биологических объектов от ЭМП подразделяют на организационные; инженерно-технические; медико-профилактические и лечебные.
К организационным мероприятиям относят:
● периодический контроль облучения;
● рациональное размещение источников и приемников излучения (территориальный разнос);
● ограничение времени пребывания в зоне ЭМП;
● предупредительные надписи и знаки.
Например, при пользовании радиотелефоном рекомендуется:
● ограничивать время пользования радиотелефоном (лучше пользоваться проводным телефоном);
● пользоваться телефоном в неэкранированных помещениях и на открытых площадках;
● плотно охватывать трубку рукой;
● попеременно прикладывать трубку к ушам;
● иметь зазор между ухом и трубкой (при качественной связи).
Для снижения вредных воздействий питающих проводов в жилых домах и бытового электрооборудования необходимо соблюдать следующие рекомендации:
– не находиться рядом с длинными проводами под напряжением;
– избегать свивания проводов в кольца, поскольку это увеличивает интенсивность излучения (эффект магнитного диполя);
– не оставлять вилку в розетке при выключенном приборе, поскольку в данном случае питающий провод становится дополнительным источником электрического поля;
– не размещать электроприборы в углах железобетонных комнат – в данном случае уровень излучения значительно возрастает (угловой отражатель), это особенно относится к телевизорам и ПЭВМ.
К инженерно-техническим мероприятиям относятся уменьшение мощности излучения непосредственно в источнике или электромагнитное экранирование. Экраны могут размещать вблизи источника (кожухи, сетки), на трассе распространения (экранированные помещения, лесонасаждения), вблизи защищаемого человека (средство индивидуальной защиты – очки, фартуки, халаты). Иногда необходимо совместное применение организованных и технических мероприятий.
Например, для снижения воздействия электростатических полей рекомендуется:
использовать мониторы ПЭВМ с антистатическим покрытием экрана либо с заземленными защитными экранами – фильтрами;
выдерживать расстояние до телевизора с экраном диагональю до 36 см не менее метра и не менее 2 м с экраном свыше 51 см;
проводить влажную уборку в жилых помещениях;
использовать антистатические аэрозоли и бытовые ионизаторы воздуха.
Медико-профилактические и лечебные мероприятия предполагают:
гигиенические и терапевтические мероприятия по лечению пострадавших от электромагнитного воздействия;
временный и постоянный перевод на другую работу отдельных категорий граждан (женщин в период беременности и кормления);
просветительскую работу среды населения о возможных биологических эффектах электромагнитных воздействий и действующих стандартах, методах защиты.
С развитием приборостроения возникла необходимость создания экранирующих материалов и конструкций, которые защищают комнату, персонал и аппаратуру от электромагнитного излучения в разном диапазоне частот. Выбор материала зависит от сферы его применения, особенностей помещения и т.д.
Виды экранирующих материалов
На сегодняшний день разработаны следующие виды экранирующих материалов:
- Сетки . Они изготавливаются из меди и используются для защиты от электромагнитных волн и предотвращения утечки информации. Экраны из тканой сетки не препятствуют поступлению света в помещение и обеспечивают хорошую вентиляцию. Они имеют малый вес, легко собираются и демонтируются, характеризуются высокой эффективностью и долговечностью. Единственный недостаток сетки – низкий показатель стойкости к механическим воздействиям. Выпускается два вида сетки – редкая и мелкая.
- Пластины . Они представляют собой стальные листы толщиной до 3 мм и обеспечивают максимальную защиту от излучений. Несмотря на достаточно высокую стоимость изготовления и эксплуатации, экраны из пластин широко применяются для экранирования стен, дверей и ворот. Недостатками экранирующих пластин являются подверженность коррозии и напряженность сварочных швов, поэтому они менее надежны и долговечны, чем сетка, и требуют регулярной проверки и своевременного устранения дефектов.
- Краски и грунтовки . В их состав входит тонкопроводной углерод (сажа, графит и т.п.), заменяющий металл, поэтому краски и грунтовки стоят на порядок дешевле. Они применяются в промышленных, медицинских, общественных, образовательных и жилых помещениях для защиты людей и приборов от излучений, и предотвращения возможности перехвата секретной информации. Среди преимуществ красок можно перечислить влагостойкость, воздухопроницаемость, универсальность, стойкость к химическим и механическим воздействиям, хороший уровень адгезии к разным поверхностям (гипсокартону, штукатурке, бетону), эстетичность.
Ткани. Есть два способа металлизации ткани – нанесение тонкого слоя металла на ее поверхность и вплетение металлизированных либо металлических нитей. Оба способа позволяют сохранить первоначальные свойства материала – гибкость, легкость, воздухопроницаемость. При этом ткань не теряет эстетичный внешний вид и приобретает дополнительные характеристики – стойкость к воздействию огня и агрессивных химикатов. Защитные конструкции из ткани (одежда для персонала, шторы, чехлы на аппаратуру для радиолокационного наблюдения) изготавливаются путем сшивания, склеивания или спаивания.
- Фольговые материалы . Алюминиевая, цинковая или латунная фольга предназначена для наклеивания на экранируемую поверхность. Выпускается также фольга на подложке из непроводящего материала (плотная бумага, пластмасса, стекло, древесина, ткань). Для ее изготовления расплавленный металл распыляется по поверхности подложки с помощью струи сжатого воздуха.
- Клеи . В их состав входят эпоксидная смола, мелкодисперсные порошки никеля, кобальта или железа. Такие клеи применяются при сооружении электромагнитных экранов для пайки болтовых соединений или заполнения небольших отверстий и щелей.
- Облицовочные панели . Это листы, состоящие из металлической подложки и наклеенных на нее диэлектрического и ферритового материалов. Они используются для экранирования внутренних стен, потолков и полов лабораторий, медицинских учреждений, помещений коммерческой и военной направленности.
- Стекла . Токопроводящая пленка, наклеенная на стекло, обеспечивает высокий уровень экранирования и практически не ухудшает оптических свойств стекла. В зависимости от металла, напыляемого на пленку (алюминий или медь), она будет иметь серебристый или золотистый оттенок. Экранирующие стекла используются при изготовлении окон и дверей.
Правила экранирования помещений
Размер экранированной комнаты зависит от ее назначения. При проведении работ необходимо соблюдать следующие правила:
- Соединение металлических сеток или листов по периметру должно быть достаточно прочным.
- Листовые экраны соединяются непрерывной пайкой или сваркой.
- Сетчатые экраны соединяются точечной пайкой или сваркой с интервалом не менее 15 мм.
- При экранировании дверей нужно обеспечить надежный электрический контакт с сеткой или металлическими панелями стен по всему периметру двери.
- Расстояние между слоями экранирующей сетки, установленной на окнах, должно составлять не менее 50 см.
- В экранированном помещении следует обеспечить хорошее освещение и вентиляцию.
- Вентиляционные отверстия закрываются сотовыми экранами (на частотах меньше 1000 МГц) или оснащаются электромагнитными ловушками (на частотах свыше 1000 МГц).
Если вас интересуют материалы и компоненты для экранирования от ЭМИ, то подробнее о них вы можете узнать на этом сайте
Представить себе жизнь современного человека без электроприборов или гаджетов невозможно. А ведь именно они являются источником электромагнитного излучения. Постоянное пребывание под их воздействием негативно отражается на здоровье и самочувствии человека. Первой под влияние попадает нервная система. У людей наблюдается раздражительность, хроническая утомляемость, снижается качество сна, ухудшается внимание и память. Затем происходят нарушения в иммунной и эндокринной системах, половой сфере. Поэтому важна защита от электромагнитного излучения в квартире, офисе, на производстве.
Как защитить себя от излучения дома
Существуют определенные правила, которые защитят человека при излучении, которое исходит от бытовых приборов и оргтехники.
Общие правила при эксплуатации техники:
- Соблюдение безопасного расстояния до источника излучения. Чем больше интенсивность излучения, тем дальше должен располагаться излучатель. Расстояние, безопасное для взрослого, опасно для ребенка.
- Максимальное ограничение воздействия. Если человек не может полностью исключить влияние электромагнитного поля, нужно хотя бы кратковременно остановить его воздействие. Необязательно находиться у работающей микроволновой печи или духового шкафа, можно во время приготовления отойти на безопасное расстояние.
- Отключение от сети. Если нет необходимости в работе техники и приборов, их нужно отключить от питания. Не нужно оставлять в розетке зарядные устройства, бытовую технику, ноутбук, работающий в спящем режиме.
- Обеспечение безопасности сна. Не рекомендуется класть мобильный телефон рядом с подушкой, использовать электрическое одеяло на протяжении всей ночи.
Экранирование как защита от излучения
Защита от электромагнитных полей и излучений должна быть повсеместной. Мощные волновые колебания способны передаваться через стены.
Регулярное интенсивное излучение приводит у взрослых к гипертонии, у детей к онкологическим заболеваниям (особенно крови), заметно снижает защитные силы маленького организма.
Создать абсолютно безопасное пространство в квартире невозможно. Но можно применить такие способы защиты, которые сведут к минимуму воздействие электромагнитных волн.
Экранирование – это блокировка излучения на определенной пространственной площади. Типы волн и их нейтрализация с помощью экранирования:
- КВЧ (крайне высокой частоты) – влияют на память, работу сердца.
- СВЧ (сверх высокой частоты) – нарушают ритм работы мозга, сердечно-сосудистой системы, воздействуют на психику.
- УВЧ (ультра высокой частоты) – провоцируют развитие рака, способны проникать глубоко в ткань и нарушать работу внутренних органов.
- Рентгеновские лучи – поражают мозговые оболочки, разрушают клетки.
Электромагнитная волна, попадая на экран, взаимодействует с ним. Часть излучения отражается от его поверхности, частично поглощается. Попадая внутрь, многократно отражается от стенок экрана, теряет много энергии и в итоге ослабевает, теряет свое действие.
Защитить себя в домашних условиях можно с помощью экранирующих материалов. Они практичные, доступные для применения. Используя их, можно сохранить здоровье всей семьи.
Виды экранирующих материалов
Выбор материала определяется его назначением. Он должен соответствовать требованиям, которые обеспечат эффективность защиты от электромагнитного поля в заданном диапазоне волн.
Экранирующая сетка
Экранирующая сетка – вид строительного материала для монтажа в стены, электростатический экран. Ее изготовляют из нержавеющей стали, меди, латуни и монтируют в стяжку пола, шпатлевку, штукатурку.
Преимущества:
- являются нейтрализатором излучения любого диапазона;
- легкие по весу;
- обеспечивают беспрепятственное проникновение воздуха, света;
- простота производства.
Сетку можно использовать как напольное покрытие, защищающее от электромагнитного излучения. Ее можно скрыть под линолеумом, ламинатом, ковролином. При перепадах температуры не меняет своих свойств. Экранирующую сетку применяют для защиты окон. Для этого шьют специальные шторы. Особенно актуально это в летний период, когда окна постоянно открыты. Материал безопасен для всех возрастов, гипоаллергенный, поэтому его можно использовать в детской комнате.
Экраны на основе рассеивающей среды – состоят из микроструктурных рассеивающих объектов. Их применяют в системах жидкокристаллических дисплеев.
Экранирующая ткань – предназначена для пошива одежды с защитой от излучения, постельного белья, штор. Она состоит из хлопка (40%), полиэстера (30%), нержавеющей стали (30%). Ткань можно стирать на деликатном режиме и гладить при минимальном нагреве утюга. Нельзя отбеливать и подвергать химчистке.
Фольга для экранирования – выпускается в виде ленты. Она водонепроницаема, устойчива при низких и высоких температурах к воздействию прямых солнечных лучей. Применяется для предотвращения опасности излучения от мобильного телефона и компьютера, принтера, плазменного телевизора, ксерокса, трансформатора, электрогитары.
Электропроводный клей – средство для защиты от магнитного излучения. Производится на основе смолы и заполняется металлическими частицами (железо, никель, кобальт). Очень прочный, стойкий к агрессивным средам, повышенной влажности.
Защитные краски – предназначены для защиты стен, пола, потолка. Они подходят для разных поверхностей – гипсокартон, бетон, кирпич, камень. Наносятся обычным валиком для покраски. Краски устойчивы к коррозии, независимо от влажности и срока службы.
Экранирующая одежда – индивидуальное средство защиты (головные уборы, рубашки, леггинсы). Она защищает от волн разных диапазонов. Одежда отличается высоким качеством, эстетичностью, удобна в носке и уходе. Ткани, из которых изготовляются изделия, содержат металл (медь, серебро).
К основным методам защиты и контроля здоровья в домашних условиях относятся ограничение источника излучения, нахождение на безопасном расстоянии, использование отражающих и поглощающих экранов, использование средств индивидуальной защиты. Экраны защищают стены, проемы, перекрытия и другие элементы, которые попадают под воздействие электромагнитных волн.
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.