Защита от электромагнитного излучения экранирование. Электромагнитная безопасность от «НТЦ Фарадей». Министерство образования Республики Беларусь

Для экранирования электромагнитных полей применяются спе-циальные конструкции и разнообразные материалы. Специальные конструкции включают экранированные сооружения , помещения и камеры. Они могут быть стационарными, сборно-разборными и мобильными. Выполняются из стальных листов толщиной 2-3 мм и обеспечивают затухание электромагнитного поля 60-120 дБ. Для обеспечения нормальной работы они оборудуются защищенны-ми дверьми, воротами, проемами с устройствами сигнализации о плотном закрытии, разнообразными помехоподавляющими филь-трами, средствами вентиляции и кондиционирования, пожарной сигнализации, пожаротушения и дымоулавливания.

В качестве материалов для эффективного экранирования ис-пользуются металлические листы и сетки. Стальные листы тол-щиной 2-3 мм, сваренные герметичным швом, обеспечивают на-ибольший экранирующий эффект (до 100 и более дБ). Толщина стального листа выбирается исходя из прочности конструкции и возможности создания сплошного шва. При сварке переменным током толщина сплошного шва обеспечивается при толщине лис-тов 1,5-2 мм, на постоянном токе — около 1 мм, газовая сварка позволяет создать сплошной шов при толщине свариваемых лис-тов до 0,8 мм.

Однако металлические листы имеют высокую цену, а изготов-ление из них экранов и их эксплуатация требуют больших затрат. Коррозия и появляющаяся во время монтажа напряженность сва-рочных швов снижают надежность и долговечность экранов, а необходимость их периодической проверки и устранения дефектов повышают эксплуатационные расходы.

Более дешевые и удобные, но менее эффективные экраны из металлической сетки. Применяют для экранирования сетки из луженой стальной и латунной проволоки с ячейками размерами от долей (0,25) мм до единиц (3-6) мм. Экранирующие свойства сет-ки в основном определяются отражением электромагнитной волны от ее поверхности. Эффективность экрана из луженой низкоугле-родистой стальной сетки с ячейками размером 2,5-3 мм составляет на частотах Гц 55-60 дБ, а из двойной сетки с расстоянием между слоями 100 мм достигает эффективности экранов из стальных лис-тов — около 90 дБ. По соотношению радиуса г проволоки сетки и шага сетки s различают густые и редкие сетки. К густым относят-ся сетки, у которых s/r < 8, у редких — s/r > 8. Эффективность эк-ранирования редкой сетки определяется по формуле:

Для густых сеток более точный результат получается при за-мене величины ln(2nr/s) в этой формуле на 2nr/s.

Наряду с рассмотренными традиционными средствами для электромагнитного экранирования в последнее время все шире применяются фольговые и металлизированные материалы, то-копроводящие краски и клеи, радиопоглощающие строитель-ные материалы.

В качестве фольговых материалов используются фольга тол-щиной 0,01-0,08 мм, наклеиваемая на экранируемую поверхность, и фольга на непроводящей подложке, например на фольгоизоле. Фольга изготовляется из алюминия, латуни, цинка.

Металлизация различных материалов применяется для элек-тромагнитного экранирования благодаря универсальности мето-да распыления расплавленного металла струей сжатого воздуха. Движущиеся с большой скоростью распыленные частицы метал-ла ударяются о поверхность подложки, деформируются и сопри-касаются друг с другом. При этом обеспечивается прочная связь с подложкой и непрерывная проводимость покрытия. Этот метод позволяет нанести металлический слой практически на любую поверхность: плотную бумагу, ткань, дерево, стекло, пластмассу, бе-тон и др. Толщина наносимого слоя зависит от физико-химических свойств подложки. Для плотной бумаги слой металла характеризу-ется величиной не более 0,28 кг/м 2 , для ткани — 0,3 кг/м 2 , для жес-ткой подложки толщина не ограничивается. В качестве металла покрытия чаще используется цинк, реже алюминий. Алюминиевое покрытие имеет более высокий (примерно не 20 дБ) коэффициент экранирования, но оно менее технологично.

Эффективность экранирования металлизированной цинком поверхности оценивается по эмпирической формуле:

S MeT = 97 + 51gd 0 -201gf,

где d 0 — количество распыленного металла, кг/м 2 , f— частота поля, Мгц.

Из металлизированных материалов наиболее широко приме-няются металлизированные ткани и пленки (стекла). Ткани ме-таллизируются как путем вплетения в нее металлизированных или металлических нитей пряжи, так и путем нанесения на поверх-ность ткани слоя металла. При этом у тканей сохраняются не толь-ко ее первоначальные свойства (гибкость, воздухопроницаемость, легкость) и внешний вид, но появляются дополнительные стой-кость к агрессивным средам и противопожарная устойчивость. Ткань можно сшивать, склеивать и даже паять. Эффективность эк-ранирования металлизированных тканей в высокочастотном диа-пазоне (сотни МГц) достигает 50-70 дБ. Их применяют для экра-нирования стен и оконных проемов (в виде штор), корпусов про-дукции, антенных отражателей, чехлов на объекты радиолокаци-онного наблюдения.

Электрические и оптические свойства стекол с токопроводящим покрытием зависят от состава токопроводящей пленки, ее тол-щины, методов ее нанесения и свойств стекла. Допустимые сни-жение прозрачности пленки не более 20% и электропроводность обеспечиваются при толщине пленки 5-3000 нм. Наибольшее рас-пространение получили пленки из окиси олова.

Стекла с токопроводящими покрытиями имеют поверхностное электрическое сопротивление порядка 5-10 Ом при незначительном (не более 20%) ухудшении прозрачности. Токопроводящие пленки, наклеиваемые на стекла окон, позволяют повысить экра-нирующий эффект окон без ухудшения их внешнего вида и про-зрачности на 18-22 дБ на частотах в сотни МГц и на 35-40 дБ на частотах единицы ГГц. В зависимости от вида напыляемого на пленку металла они имеют золотистый (медное напыление) или се-ребристый (алюминиевое напыление) цвет.

Токопроводящие краски создаются путем ввода в краски то-копроводящих материалов: коллоидного серебра, графита, сажи, оксидов металла, порошковой меди и алюминия и других метал-лов. Наилучшие результаты обеспечивает краска, у которой в ка-честве токопроводящего пигмента применяется ацетиленовая сажа и графит. Например, краска, представляющая композицию лака 9-32 и 300% карандашного графита, имеет поверхностное сопро-тивление 7-7,6 Ома при толщине покрытия 0,15-0,17 мм и сопро-тивление 5-6 Ом при толщине покрытия 0,2-0,21 мм.

Тркопроводящие краски в силу худшей электропроводности и малой толщины обеспечивают меньшую по сравнению с металли-зированными тканями экранирующую эффективность, но не ме-нее 30 дБ в широком диапазоне частот. Но из-за простоты нанесе-ния на поверхность эмали широко применяются для:

Экранирования ограждений (стен, потолков, дверей);

Защиты контактных поверхностей от окисления;

Окрашивания внутренней поверхности корпусов аппаратуры;

Проведения профилактических и ремонтных работ, в том числе для заделки щелей, отверстий, выводов труб из стен, для улуч-шения контакта между металлизированными пленками и ме-таллическими экранами стен.

Электропроводные клеи применяются вместо пайки и болто-вых соединений элементов электромагнитных экранов, а также для заполнения щелей и малых отверстий в них. Основу электропровод-ного клея составляет смесь эпоксидной смолы и тонкодисперсных порошков железа, кобальта или никеля. Про прочности до 500 кг/ см 2 такой клей имеет низкую удельную электропроводность.

Для повышения экранирующей способности потолков, стен, полов помещений применяются ферритодиэлектрические облицовочные материалы , поглощающие электромагнитные поля. Этот поглотитель представляет собой панель из склеенных метал-лической подложки, ферритового и диэлектрического материалов. Ферритодиэлектрический поглотитель электромагнитных волн экологически чист, имеет стабильные радиотехнические характе-ристики в широком диапазоне частот, обеспечивает коэффициент отражения -12-(-40) дБ в диапазоне частот 0,03-40 ГГц, устойчив к воздействию огня.

Путем добавки в бетон строительных конструкций токопроводящих материалов удается также повысить экранирующие свойс-тва стен и перекрытий зданий.

Металлизированные ткани и пленки, фольговый материал, токопроводящие эмали эффективно экранируют слабые побочные электромагнитные излучения и наводки, но их экранирующая спо-собность недостаточна для энергетической скрытности более мощ-ных сигналов, например излучений передатчиков закладных уст-ройств, не говоря уже об излучениях настраиваемых или испытуе-мых в исследовательских лабораториях создаваемых излучающих радиоэлектронных средств.

Для гарантированного ослабления опасных сигналов при жес-тких требованиях к уровню безопасности информации источни-ки излучений размещают в экранированных помещениях (экран-ных комнатах), ограждения которых покрыты стальными листа-ми или металлическими сетками. Размеры экранированного поме-щения выбирают из его назначения и стоимости экранирования. Существуют экранированные вычислительные центры площадью в многие десятки м 2 , но обычно экранные комнаты для проведе-ния измерений радиоизлучающих блоков и антенн имеют неболь-шую площадь в 6-8 м 2 при высоте 2,5-3 м. Металлические листы или полотнища сетки, покрывающие стены, потолок и пол, долж-ны быть прочно, с малым электрическим сопротивлением, соеди-нены между собой по периметру. Для сплошных экранов это со-единение обеспечивается сваркой или пайкой, для сетчатых экра-нов должен быть обеспечен точечной сваркой или пайкой хороший электрический контакт между полотнищами не реже чем через 10-15 мм.

Двери должны быть также экранированы. При их закрывании необходимо обеспечить надежный электрический контакт с метал-лическими листами или сеткой стен по всему периметру дверей. Для этого применяют пружинную гребенку из фосфористой брон-зы, которую укрепляют по внутреннему периметру дверной рамы. При наличии в экранной комнате окон последние должны быть затянуты одним или двумя слоями сетки, расстояние между сло-ями двойной сетки не менее 50 см. Слои сетки должны иметь хо-роший электрический контакт с экраном стен по всему периметру оконной рамы. Экран, изготовленный из луженой низкоуглеродис-той стальной сетки с ячейкой размером 2,5-3 мм, уменьшает уро-вень излучений на 55-60 дБ, а из такой же двойной (с расстоянием между наружной и внутренней сетками 100 мм) приблизительно на 90 дБ. Сетки для обеспечения возможности мытья стекол удоб-нее делать съемными, а металлическое обрамление съемной час-ти должно иметь пружинящие контакты в виде гребенки из фос-фористой бронзы.

При проведении работ по тщательному экранированию подоб-ных помещений необходимо одновременно обеспечить нормаль-ные условия для работающего в нем человека, прежде всего, вен-тиляцию воздуха и освещение. Это тем более важно, так как у че-ловека в экранной комнате может ухудшиться самочувствие из-за экранирования магнитного поля Земли.

Для эффективного электромагнитного экранирования венти-ляционные отверстия на частотах менее 1000 МГц закрывают со-товыми экранами с прямоугольными, круглыми, шестигранными ячейками. Для обеспечения эффективного электромагнитного эк-ранирования необходимо, чтобы размеры ячеек экрана не превы-шали 0,1 длины волны поля. Но на высоких частотах размеры яче-ек могут быть столь малыми, что ухудшится вентиляция через них воздуха. Поэтому на частотах выше 1000 МГц применяют специ-альные электромагнитные ловушки в виде конструкции из погло-щающих электромагнитные поля материалов, вставляемой в вен-тиляционные отверстия.

Величины затухания радиосигнала в экранированном помеще-ния в зависимости от конструкции экрана указаны в табл. 24.1.

Вопросы для самопроверки

1.Требования к средствам защиты информации от утечки через побочные электромагнитные излучения и наводки.

2.Типы средств для подавления опасных сигналов акустоэлектрических преобразователей.

3.Что представляют собой специальные конструкции для экрани-рования полей?

4.Какие материалы используются для экранирования электромаг-нитных полей?

5.Достоинства и недостатки пленок, красок и клея, применяемых для электромагнитного экранирования.

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.

Рецепты читателей 16.12.2014

Жизнь современного человека сложно представить без мобильных телефонов, компьютеров, стиральных машин, СВЧ-печей и других достижений технического прогресса. Экономя время и силы, блага цивилизации подвергают наш организм серьезной опасности, являясь источниками электромагнитного излучения.

Электромагнитные волны имеют способность проникать сквозь стены, буквально пронизывая наше жизненное пространство. Такое воздействие может спровоцировать у человека развитие синдрома хронической усталости, гипертонию, вызвать образование злокачественных опухолей. Особенно пагубно электромагнитное излучение сказывается на здоровье детей.

Полностью избежать влияния электромагнитных волн практически невозможно, но свести к минимуму данный вид угроз помогут экранирующие материалы . Простые в применении, легкие, практически прозрачные, они станут незаметными защитниками на страже здоровья Вашей семьи.

Надежно защитить помещение как изнутри, так и снаружи от источников высокочастотных электромагнитных излучений от трансформаторов, ЛЭП, силовых кабелей, можно с помощью экранирующих панелей . Они отражают все виды излучений мощных низкочастотных магнитных полей, высокочастотных РЧ-полей, электрических и электростатических полей.

В качестве строительных материалов — для монтажа в стены и даже в бетон можно использовать экранирующая сетку. Прочная (изготовлена из нержавеющей стали), и в тоже время гибкая, она обладает достаточной эффективностью экранирования во всем диапазоне радиочастот.

Экранирующее полотно можно скрыть под обоями, под ковром или в напольном покрытии. Оно выполнено из высококачественных материалов меди и полиэстера, благодаря чему мало весит, обладает воздухопроницаемостью, не гниет, не теряет своих свойств при окрашивании и температурном воздействии.

Защитить окна позволят сшитые из тканей с металлизированными нитями шторы и занавески, использование которых особенно актуально летом, когда приходится часто открывать окна. Экранирующая ткань обладает антисептическими свойствами и гипоаллергенна, что позволяет использовать ее в детских комнатах, к примеру, в качестве полога для кроватки.

При помощи экранирующей фольги Вы сможете защитить от всех видов электромагнитного излучения небольшие предметы провода, кейсы, мониторы, компьютеры. Фольга хорошо сгибается и режется обычными ножницами. Для удобства в наличии есть самоклеящаяся версия.

Тыква – это настоящий кладезь пользы. Многие врачи советуют употреблять тыкву при заболеваниях сердца. Этот овощ помогает ускорить кровообращение и улучшить работу сосудов.

Овощи и фрукты с яркой оранжевой мякотью часто становятся объектами наблюдения аллергологов. Разумно ли включать в противопоказания тыквенный сок? Почему полезные свойства тыквенного сока подвергаются сомнению?

В период лактации многие женщины часто спрашивают, можно ли кормящей маме употреблять чернику. Поскольку ягода является гипоаллергенным продуктом черника не приносит вреда ребенку.

Рацион беременной женщины должен включать в себя много овощей и фруктов. Но, врачи рекомендуют употреблять только местные. Можно ли беременным хурму? Сколько ее нужно есть, чтобы не навредить себе? И другие полезные факты о хурме.

Знаете ли вы как продлить жизнь мандаринам в домашних условиях, чтобы они были привлекательны не только внешне, но и внутренне? Для этого нужно знать правила как хранить мандарины и соответственно их придерживаться;

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.

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