Skærmenet fra elektromagnetisk stråling. Måder at beskytte informatiseringsobjekter mod informationslækage gennem tekniske kanaler: afskærmning

Elektromagnetisk afskærmning forstås som et sæt foranstaltninger, der begrænser området for udbredelse af elektromagnetiske bølger (signaler). Dette er nødvendigt for:

• at sikre beskyttelse af mennesker mod uacceptabelt menneskelige legeme niveau af elektromagnetisk påvirkning;
• udelukkelse af negativ gensidig indflydelse (oprettelse af industriel radiointerferens) af forskellige sende- og modtagende radioelektroniske enheder;
• beskyttelse af information i lokalerne og tekniske kanaler mod uautoriseret fjernelse;
• at sikre et gunstigt elektromagnetisk miljø omkring drift af elektriske installationer og mikroovne.

elektromagnetisk skjold

Et elektromagnetisk skjold er en metalkappe, der bruges til at udelukke påvirkning af afskærmet udstyr på andre enheder og mennesker. Ved at omgive kilden til et vekslende elektromagnetisk felt med en sådan skal, er det muligt at udelukke indflydelsen af ​​denne kilde på enheder placeret uden for skallen.

Jo højere frekvens og tykkelse af skærmvæggene, jo højere skærmeffekt.

En effektiv afskærmningseffekt opnås når vægtykkelse, som er lig med bølgelængden i skærmmaterialet. Dette forklares ved, at i det øjeblik, hvor bølgen trænger ind i det ledende halvrum, svækkes feltet med en e2p-fold. Med andre ord, på sådan en afstand er bølgen faktisk fuldstændig dæmpet. I praksis menes det, at dæmpningen sker allerede i en afstand, der er to til tre gange mindre end længden.

Vedrørende frekvenser, så falder indtrængningsdybden (bølgelængden) af det elektromagnetiske felt i lederen, når den øges.

Til afskærmning af højfrekvente felter (radiofrekvens) er det ikke nødvendigt at bruge afskærmninger fremstillet af ferromagnetiske materialer, som er uønskede på grund af det faktum, at deres magnetiske permeabilitet afhænger af magnetfeltstyrken og hysteresefænomenet. Som regel bruges i dette tilfælde godt ledende materialer til afskærmning, for eksempel kobber eller aluminium.

I tilfælde af industriel frekvens (50 Hz) er kobberskærmen allerede ineffektiv, bortset fra det tilfælde, hvor tykkelsen af ​​skærmvæggene er betydelig. Dette forklares med bølgelængden ved denne frekvens i kobber, som er omkring 6 cm. Og her er det allerede tilrådeligt at vælge et ferromagnetisk materiale til afskærmning, som på grund af sin høje magnetiske permeabilitet vil give meget hurtigere dæmpning af den elektromagnetiske bølge end kobber.

Der er hel og delvis elektromagnetisk afskærmning.

Skærmen kan bestå af et solidt homogent metal eller være flerlagskonstruktion. En flerlagsskærm er lavet for at undgå effekten af ​​mætning. Samtidig er det ønskeligt, at hvert efterfølgende lag med hensyn til den afskærmede stråling har en begyndelsesværdi af magnetisk permeabilitet, der er større end det foregående.

Ved elektromagnetisk afskærmning går noget af energien i afskærmningen tabt. I denne henseende vælges skærmens materiale og dimensioner under dens udvikling baseret på de tilladte tab introduceret af skærmen i det afskærmede kredsløb.

Rumafskærmning

Under afskærmning af lokaler forstå lokaliseringen af ​​det elektromagnetiske felt i nogle privat værelse eller dele af lokalerne for mere eller mindre fuld udgivelse resten af ​​miljøet fra dette felt. Takket være dette er både mennesker beskyttet mod virkningerne af elektromagnetiske felter, og radioelektroniske enheder er beskyttet mod eksterne felter. Derudover er de iboende strålinger fra disse enheder lokaliseret, hvilket forhindrer dem i at dukke op i det omgivende rum.

Ved at afskærme de lokaler, hvor modtagelse, transmission og behandling af fortrolige data finder sted, er det muligt at reducere niveauerne af elektromagnetisk stråling til de angivne værdier, hvilket igen gør det næsten umuligt for uautoriseret fjernelse af disse oplysninger.

Hvert år kommer der flere og flere afskærmningsmaterialer på markedet. Men ikke alle af dem har høj kvalitet og de deklarerede afskærmningsegenskaber.

I artiklen vil jeg forsøge at tale om en række primere eller malinger, der ikke indeholder metal.

En fordel ved ikke-metalliske screening primere/maling er deres lavere markedspris i forhold til deres metalmodstykker. Lave omkostninger opnås på grund af tilstedeværelsen i databasen forskellige former ledende kulstof (sod, grafit osv.). Jeg tror, ​​at nogle læsere har prøvet at svigte mig før elektricitet til grafitstangen af ​​en blyant og observeret i praksis elektriske egenskaber af dette materiale. I maling erstatter denne grafit og andre materialer metallet, hvilket blokerer for elektromagnetisk stråling.

På markedet kan du møde en række producenter fra Tyskland, USA, Rusland og Kina, som forsikrer, at de har et fremragende produkt. Men er det virkelig sådan?

For at skabe et objektivt billede forsøger vores virksomhed at købe produkter fra forskellige producenter og kontrollere dem på det samme udstyr ved hjælp af samme teknik i et givet frekvensområde. Derudover udfører Measuring Systems and Technologies LLC selvstændig udvikling beskyttende belægning, som er planlagt til at blive brugt i fremtiden under importsubstitutionsprogrammet.

Vurderingsmetoden er som følger:

• Vurdering af kvaliteten af ​​materialet i flydende tilstand, visuelt;
• Evaluering af kvaliteten af ​​materialet i fast tilstand, visuelt;
• Evaluering af materialet for afskærmningsegenskaber i den koaksiale vej;
• Vurdering af prisen på en kvadratmeter malet overflade.

Vi bruger ikke vurderingen af ​​styrkeparametre og kemiske laboratorieanalyser af produkter på grund af det faktum, at de fleste af prøverne i de ovennævnte faser ikke består kontrollen af ​​den deklarerede kvalitet.

I denne artikel vil vi give et eksempel på primere fra Tyskland, Rusland (producenten er beliggende i St. Petersborg), vores egen prototype og en prøve fra Kina.

Prøve nr. 1 (Kina)

Vi modtog prøven 3 måneder efter ordren. Jern dåse, klukkende væske indeni, meget lidt information om beskrivelsen af ​​produktet. Afskærmningsegenskaber er deklareret med en ukendt frekvens i niveauet 80-90%. . Ved åbning af krukken slap en meget skarp lugt ud. Efter fuldstændig blanding opnåedes et ret homogent, relativt flydende stof. På den anden dag efter påføring af materialet på overfladen begyndte primeren at eksfoliere.

Omkostningerne ved materialet var 4000 rubler for en 5 liters spand. Med de angivne 4-8 kvadratmeter pr. 1 liter, viser det sig 100-200 rubler pr. kvadratmeter. Meget godt. Men der er simpelthen ingen afskærmende egenskaber. Der er ingen kvalitet. Derfor overvejer vi ikke maling yderligere.

Prøve nr. 2 (egen prototype)

Den udviklede prøve har en flydende ensartet struktur efter kort blanding. Påfør 1 liter på et område på 6-8 kvadratmeter. Ligger jævnt, vedhæftningen er god, eksfolierer ikke under tørreprocessen. Stærkt snavset, når du læner dig.

Maksimale afskærmningsegenskaber og elektrisk ledningsevne opnås på den tredje dag efter påføring. Den har en dårligere strømledningsevne sammenlignet med den tyske modpart, men bedre end den kinesiske og russiske BV-1 og lignende afskærmningsegenskaber med produkterne fra Yshield GmbH. Afskærmningsfaktoren var 23,8…27,8 dB i frekvensområdet 100MHz…7GHz.

Materialeomkostningerne er højere end, snart dette øjeblik ikke indgår i selskabets portefølje. Materialet bliver forbedret.

Prøve nr. 3 (screeningsprimer BV-1)

Efter langvarig blanding har den en meget tyk struktur. Der er klumper op til 1 centimeter i diameter (selv efter omrøring). På emballagen står der " BEVÆGELSE FORSIGTIG FØR BRUG". Hvordan man "flytter", hvor man "flytter" vides ikke. Måske er det derfor, der forblev klumper i BV-1-afskærmningsprimeren (på grund af forkert "bevægelse")?

En dag efter påføring, Belægningen er begyndt at skalle af.. Til bunddække givet materiale vil bestemt ikke passe.

Med hensyn til afskærmningsegenskaber svarer primeren absolut ikke til de deklarerede egenskaber !!!

Test blev udført på det samme udstyr (i virksomheden LLC NPP Radiostream. Metoder og udstyr i slutningen af ​​artiklen).

I frekvensområdet 100 MHz ... 7 GHz var dæmpningskoefficienten faktisk i korridoren på 4,2 ... 7 dB. Erklæret dæmpning af producenten 27 ... 37 dB. Almindeligt armeret betonvæg 15 cm tyk har en dæmpningskoefficient for elektromagnetiske felter på 10 ... 20 dB (ved en frekvens på 1 GHz). I testrapporten (), leveret af producenten, er der en række uoverensstemmelser, som rejser yderligere tvivl om produktets kvalitet og testlaboratoriets kompetence.

1. Hvis man ser godt efter, blandt testudstyr der er en signalgenerator SMT 02. I beskrivelsen specifikationer generator, er den øvre driftsfrekvens begrænset til 1,5 GHz, og protokollen indeholder målefrekvenser på 1,8 GHz, 2,1 GHz og 2,4 GHz. Der sker noget magi.
2. Lad os gå videre. Hvorfor er den log-periodiske antenne HyperLOG 7025 (ikke inkluderet i statens register over måleinstrumenter) og hornantennen SAS 571 (sandsynligvis heller ikke i statens register over SI) angivet på listen over udstyr? I diagrammet og i målingerne deltager disse antenner ikke.
3. Vis mig nu ADI-2-antennerne. Jeg fandt ingen information om eksistensen af ​​disse antenner på internettet.

Hvad angår omkostningerne. Alt er fint. De angivne omkostninger er 1350 rubler per 1 kg primer. Prisen på 1 m2 på bekostning angivet af producenten vil være 203 ... 405 rubler.

Resultat: fuldstændig spild af penge. Screeningsprimer BV-1 (fremstillet i St. Petersborg) er praktisk talt ikke screening. De angivne parametre er højst sandsynligt forfalskede. Kvaliteten af ​​malingen som belægning lader meget tilbage at ønske.

Råd: for lidt mere kontanter det er bedre at bruge et metalnet eller maling fra en anden producent og ikke have dæmpning af RF-felter på niveau med murstensvægge.

For så vidt angår certifikater, kan overensstemmelseserklæringen eller overensstemmelsesattesten ganske enkelt bestilles, uden at noget materiale sendes til prøvningslaboratoriet. Dette gøres elementært.

Prøve nr. 4 (afskærmende maling / primer HSF54. Oprindelsesland - Tyskland)

Malingens egenskaber i flydende og tørret tilstand efterlader et godt indtryk. Let at blande, ret flydende. Hvis du rører ved en tør overflade, kan du blive meget snavset med grafit. Har høj stabilitet.

Ifølge afskærmningsegenskaberne svarer det ikke til de angivne. De faktiske parametre er lavere end angivet, men de har et ret godt niveau. Forskelle i afskærmningsfaktorer kan skyldes forskellige måleteknikker. Frekvensresponsen er ret lineær. I frekvensområdet 100 MHz ... 7 GHz har den en dæmpningskoefficient på 26 ... 28 dB.

Omkostningerne er ret høje. 1 liter koster 5000 ... 5500 rubler. I 5 l spande viser det sig billigere (24.500 rubler). Prisen for 1 kvadratmeter vil svinge i intervallet 700 ... 820 rubler.

Nederste linje: i øjeblikket den eneste afskærmende grunder/maling uden metalkomponenter, som ikke har nogen sidestykke på markedet i pris/kvalitetssegmentet. Konkurrerer nemt i givet parameter med specialiserede masker af rustfrit stål og kobber (På grund af anvendelsen af ​​et minimum installationsarbejde til påføring af maling på forskellige overflader. Nettet skal splejses, sømmes til overfladen, pudses osv.).

Testmetode

TEST OBJEKTER.

• Testobjekterne var malingsprøver, der giver elektrisk ledningsevne, når de påføres et papirsubstrat. Malingen blev leveret af Measuring Systems and Technologies LLC.
• Prøveforberedelse og påføringsteknologi: Rystning blev udført før coating, uden ultralydsbehandling. Efter ensidig belægning blev prøverne opbevaret i mindst 2 dage under normale (ifølge GOST) betingelser.
• Som grundlag for prøver af afskærmningsmaterialer blev følgende brugt:
• skrivepapir (standard, tæthed op til 80 g/m2), ensidet belægning.

FORMÅLET MED TESTEN.

Evaluering af graden af ​​afskærmning (transmissionskoefficient for elektromagnetisk stråling K prox) i frekvensområdet: 100 MHz - 7 GHz af papir- og stofprøver behandlet med testmalingen.

TESTMETODER

Målinger i frekvensområdet 100 MHz ... 7 GHz blev udført på et laboratoriestander, baseret på Obzor-804/1 komplekse transmissionskoefficientmåler, koblet med et computersystem til optagelse og behandling af signaler. Prøverne blev anbragt i en koaksial målecelle med et tværsnit på 16/6,95 mm, matchet med den koaksiale målesti og tændt i dæmpnings- (transmissions-) måletilstand. Stien sikrer udbredelsen af ​​TEM-tilstandsbølgen. Før målinger blev der udført en fuld to-ports kalibrering af en tom målecelle. Prøverne blev lavet på en sådan måde, at de gav elektrisk kontakt mellem de centrale og ydre ledere langs hele omkredsen.

For at bekræfte oplysningerne om afskærmningsegenskaberne kan vi sende testrapporterne udført i laboratoriet hos LLC NPP Radiostream (på anmodning).

Træk dine egne konklusioner.

På nuværende tidspunkt har gode afskærmningsmalinger en økonomisk fordel i forhold til rustfrit stål og kobber afskærmningsnet.

Den næste artikel vil sammenligne screeningsplastre.

Valget af skærmmateriale er baseret på at give den nødvendige skærmeffektivitet i et givet frekvensområde under visse begrænsninger. Disse begrænsninger er relateret til skærmens vægt og størrelsesegenskaber, dens virkning på det afskærmede objekt, skærmens mekaniske styrke og korrosionsbestandighed, fremstillingsevnen af ​​dens design osv.

Metalliske materialer, der bruges til afskærmning, er lavet i form af plader, masker og folier (stål, kobber, aluminium, zink, messing). Alle disse materialer opfylder kravene til korrosionsbestandighed, når de anvendes med passende beskyttende belægninger.

De mest teknologisk avancerede er design af stålskærme, da svejsning kan bruges i vid udstrækning i deres fremstilling og installation. Tykkelsen af ​​stålet er valgt baseret på formålet med skærmdesignet og betingelserne for dets samling, samt på muligheden for at levere kontinuerlige svejsninger under fremstillingen.

Mesh-skærme er nemmere at fremstille, nemme at samle og betjene, giver lette termiske forhold til elektronisk udstyr. For at beskytte mod korrosion er det tilrådeligt at dække nettet med en anti-korrosionslak. Ulemperne ved mesh-skærme omfatter lav mekanisk styrke og lavere afskærmningseffektivitet sammenlignet med pladeskærme.

Skærme lavet af folie har en tykkelse på 0,01-0,05 mm. Installationen af ​​folieskærme er ret enkel; folien er oftest fastgjort til bunden af ​​skærmen med lim. En række industrivirksomheder producerer afskærmningsfolier lavet af metaller med høj magnetisk permeabilitet. Et tape af passende dimensioner skæres fra det, hvilket giver brede områder med overlap, og skærmen er omhyggeligt formet til den passende form. Sigter og pakninger fra sådan folie kan fås ved stempling.

Dielektriske materialer bruges også som grundlag for at skabe skærme. Dielektriske stoffer i sig selv kan ikke skærme elektromagnetiske felter. Derfor findes de oftest i kombination med enten ledende indeslutninger eller med yderligere metalelementer og designs.

Skærme fra kompositmaterialer er komplekse formationer indeholdende grundlæggende ledende eller halvledende indeslutninger, hvori link amorfe dielektrika virker - polymerer, som tilsammen danner ordnede kæde flade eller bulk strukturer. Sådanne sammensætninger er karakteriseret ved en relativ permittivitet i størrelsesordenen 2-11 og en specifik ledningsevne i størrelsesordenen 1-1000.

I praksis, for at forbedre dielektriske skærmes afskærmningsegenskaber uden en væsentlig ændring i deres masse og strukturelle egenskaber, anvendes ledende belægning af skærme ved at sputtere metaller i form af tynde film eller limning med ledende folie. Via vakuumaflejring du kan påføre et lag aluminium med en tykkelse på 4-5 mikron.

Anvendelsen af ​​kobber-, nikkel- eller sølvbelægninger med en lagtykkelse på 50 til 75 mikron giver en afskærmningseffektivitet på 30-60 dB.

Kobber kan galvaniseres med nikkel; denne belægning giver en afskærmningseffektivitet på 55-110 dB.

Kvaliteten af ​​det aflejrede metallag skal svare til substratmaterialets fysisk-kemiske egenskaber, dets styrke og deformationsegenskaber. Den mest almindelige belægning er zink. Zinkbelægning er teknologisk avanceret, giver en tilstrækkelig høj afskærmningseffektivitet og god mekanisk styrke.

I det generelle tilfælde, alt andet lige, er afskærmningseffektiviteten af ​​et metalliseret lag lavere end for et fast lag. metalplader. Dette skyldes forskellen kemisk sammensætning belægninger fra ophavsmetallets struktur, som et resultat af hvilke belægningens ledningsevne normalt er mindre end ledningsevnen af ​​selve metallet.

Overflademetallisering kan bruges til at afskærme individuelle rum af elektronisk udstyr i nærværelse af ikke-metalliske bærende strukturer, plastkasser af udstyr osv. Kontakter til jording og tilslutning af andre kredsløb kan loddes til metalliserede overflader.

For at forbedre de beskyttende egenskaber af dielektriske skærme, sammen med brugen af ​​ledende belægninger, anvendes forstærkning af dielektriske skærme med et tyndt metalnet eller wire gimp.

Briller med en ledende belægning skal give den nødvendige afskærmningseffektivitet med en forringelse af deres optiske egenskaber, der ikke er under de specificerede grænseværdier. De elektriske og optiske egenskaber af glas med en ledende belægning afhænger af arten af ​​de oxider, der udgør filmen, betingelserne og metoderne for dens aflejring og egenskaberne af glasset selv. Forudsat at gennemsigtigheden af ​​glas opretholdes med et tab på ikke mere end 20% og tilstrækkelig elektrisk ledningsevne er sikret, kan tykkelsen af ​​belægningsfilmen variere over et bredt område. Film baseret på tinoxid, indium-tinoxid og guld er de mest udbredte, da de giver den største mekaniske styrke, er kemisk stabile og klæber tæt til glassubstratet.

Briller med en ledende belægning bruges hovedsageligt til visningsvinduer og skalasystemer af radioelektronisk udstyr såvel som i afskærmede kamre, hvis det er nødvendigt at give belysning i dem. Industrielt fremstillede glas med en ledende belægning har en overflademodstand på mindst 6 ohm med en forringelse af gennemsigtigheden på ikke mere end 20%. Afskærmningseffektiviteten af ​​sådanne briller i radioområdet er omkring 30 dB.

Specielle stoffer indeholder metaltråde i deres struktur, hvis tilstedeværelse fører til refleksion af elektromagnetiske bølger. For eksempel er stof af RT-typen lavet af nylontråde snoet med sølvbelagt kobbertråd med en diameter på 30-50 mikron. I stoffet i artikel 4381 er tråden snoet med emaljeret tråd PEL-0.06. Antallet af metalliske tråde kan være 30x30, 20x20, 10x10 og 6x6 per 1 cm. Sådanne stoffer er designet til at beskytte mod elektromagnetiske felter i mikrobølgefrekvensområdet. De kan også bruges til at lave specielle dragter til personlig biologisk beskyttelse.

Ledende film er skabt på basis af et dielektrisk filmdannende materiale med tilsætning af ledende komponenter, en blødgører og en hærder. Grafit, carbon black, kolloid sølv, metaloxider, pulveriseret kobber og aluminium bruges som ledende komponenter.

Ledende klæbemiddel er skabt på basis af epoxyharpiks fyldt med metalpulver (jern, kobolt, nikkel osv.). Elektrisk ledende klæbemiddel har høj skrælningsstyrke, elektrisk ledningsevne, kemisk modstandsdygtighed over for fugt og forskellige aggressive miljøer og giver let krympning efter hærdning.

Elektrisk ledende klæbemiddel bruges sammen med lodning, svejsning og boltning samt til elektromagnetiske afskærmningsformål. Udfyldning af huller og små huller, montering af skærmen på bærende konstruktion, fastgørelse forskellige elementer skærme - disse og andre operationer kan med succes udføres ved hjælp af elektrisk ledende klæbemiddel. Afskærmningseffektiviteten opnået med epoxylim er 50-65 dB.

Radarabsorberende materialer kan bruges som belægninger forskellige overflader for at reducere refleksionen af ​​elektromagnetiske bølger fra disse overflader. Funktionsprincippet for sådanne materialer er, at den elektromagnetiske bølge, der falder på dem, omdannes inde i deres struktur til andre typer energi. I dette tilfælde finder fænomenerne spredning, absorption, interferens og i en række belægninger og diffraktion af elektromagnetiske bølger sted. Afhængigt af egenskaberne af radioabsorberende materialer - kan belægninger være bredbåndede og smalbåndede.

Strukturen af ​​radioabsorberende materialer med bred rækkevidde er dannet af ferromagnetpartikler, der indføres i laget isolerende materiale fra et ikke-magnetisk dielektrikum (polystyrenskum, gummi, silikoneskum osv.). Smalbåndsbelægninger er lavet af en række forskellige plastik og gummi. For at sådanne belægninger skal have absorberende egenskaber, indføres ferromagneter i deres sammensætning med urenheder af sod eller grafitpulver som absorberende middel.

Radarabsorberende materialer, der anvendes som belægninger, kan være enkeltlags, flerlags med parametre, der varierer fra lag til lag, såvel som strukturelt heterogene, dvs. med inddragelse i materialets sammensætning forskellige slags strukturer, såsom diffraktionsgitre.

Effektiviteten af ​​sådanne materialer er ret høj. Refleksionskoefficienten for de fleste moderne radioabsorberende belægninger overstiger ikke et par procent.

Radioabsorberende materialer bruges til at skabe ekkofrie kamre. Sådanne kamre skabes ved at klæbe væggene i de rum, hvor radiomålinger skal udføres, med radioabsorberende materialer (coatings). Som et resultat skabes betingelser for testning, der nærmer sig betingelserne for ledig plads.

radarabsorberende Byggematerialer bruges til konstruktion af specielle strukturer, for eksempel montage- og testbygninger, hvor montering og testning af genstande, der opererer med emission af elektromagnetiske bølger i åbent rum, udføres.

Undervisningsministeriet i Republikken Belarus

Uddannelsesinstitution "Belarusian State University of Informatics and Radioelectronics"

Institut for informationssikkerhed

HISTORIE

Om emnet:

"Afskærmning af elektromagnetiske felter, enheder af radio-elektronisk udstyr og deres forbindelser. Skærmmaterialer»

Lad os overveje processen med at afskærme et elektromagnetisk felt, når en plan bølge falder på en uendeligt forlænget metalplade med tykkelse d, som er i luften (fig. 34). I dette tilfælde, ved grænsefladen mellem to medier med forskellige elektrofysiske egenskaber (luft-metal og metal-luft), gennemgår bølgen refleksion og brydning, og i tykkelsen af ​​skærmen, på grund af dens ledende egenskaber, energien af ​​den elektromagnetiske felt er delvist absorberet. Når den interagerer med skærmen, reflekteres en elektromagnetisk bølge fra dens overflade, trænger delvist ind i skærmvæggen, undergår absorption i skærmmaterialet, reflekteres gentagne gange fra skærmens vægge og trænger i sidste ende delvist ind i det afskærmede område. Som et resultat heraf er den samlede afskærmningseffektivitet (mængden af ​​energitab af den elektromagnetiske bølge) metal plade er bestemt af summen af ​​tab som følge af absorption (dæmpning) af energi i tykkelsen af ​​materialet A absorberer, refleksionen af ​​energi fra grænsefladen mellem det ydre medium-metal og det metalafskærmede område A neg og flere interne refleksioner i skærmens vægge A motor:

Indtrængningsdybden d defineres som den reciproke af dæmpningskoefficienten og afhænger af frekvensen: Jo højere frekvensen er, jo mindre indtrængningsdybden. I mikrobølgeområdet har indtrængningsdybden d i metaller en lille værdi, og jo mindre, jo større er metallets ledningsevne og dets magnetiske permeabilitet.

Absorptionstabene stiger således i forhold til tykkelsen af ​​skærmen, den magnetiske permeabilitet og specifikke ledningsevne af dets materiale samt frekvensen af ​​det elektromagnetiske felt.

Refleksionstabet ved grænsefladen mellem to medier er relateret til de forskellige værdier af de samlede karakteristiske impedanser for disse medier. Når en bølge passerer gennem skærmen, møder den to grænseflader på sin vej - luft-metal og metal-luft.

Selvom elektrisk og magnetfelt reflekteres forskelligt fra hver grænse, er den samlede effekt efter at have passeret begge grænser den samme for begge dele af feltet. I dette tilfælde oplever den elektriske komponent af feltet den største refleksion, når bølgen kommer ind i skærmen (ved den første grænseflade), og når den forlader skærmen (ved den anden grænseflade), oplever den magnetiske komponent af feltet den største refleksion . For metalskærme bestemmes refleksionstabet af udtrykket:

(4)

Heraf følger, at refleksionstabet er høje for en skærm fremstillet af et materiale med høj ledningsevne og lav magnetisk permeabilitet.

Tab på grund af flere refleksioner i skærmvæggene er forbundet med bølgeprocesser i skærmens tykkelse og bestemmes hovedsageligt af refleksion fra dens grænser. For elektriske felter reflekteres næsten al energien fra den indfaldende bølge fra den første grænseflade (luft-metal), og kun en lille del af den trænger gennem skærmen. Derfor kan flere refleksioner inde i skærmen for elektriske felter negligeres.

For magnetiske felter passerer det meste af den indfaldende bølge ind i skærmen og reflekterer hovedsageligt kun ved den anden grænse (metal-luft), hvorved der skabes forudsætninger for flere refleksioner mellem skærmens vægge. Korrektionsfaktoren A for multiple refleksioner for magnetiske felter i en skærm med en vægtykkelse d ved en indtrængningsdybde d er:

(5)

Værdien en motor har negativ betydning, dvs. flere refleksioner i skjoldets tykkelse forringer skærmningseffektiviteten. Effektivitetens fald kan ses bort fra i tilfælde, hvor betingelsen d>d er opfyldt ved en given frekvens, men den kan ikke negligeres ved anvendelse af tynde skærme, når skærmtykkelsen er mindre end indtrængningsdybden.

Afskærmning af højfrekvente spoler og kredsløb

Ved afskærmning af højfrekvente spoler og udstyrskredsløb er det nødvendigt ikke kun at tage højde for afskærmningseffektiviteten af ​​det tilsvarende skjold, men også muligheden for forringelse af hovedafskærmningen. elektriske parametre skærmede elementer falder i induktans, stigning i modstand og selvkapacitans. Tabene indført af skærmen stiger med en stigning i skærmmaterialets resistivitet og med et fald i afstanden mellem skærmen og den skærmede spole. I tilfælde, hvor den ækvivalente dæmpning af kredsløbet hovedsageligt bestemmes af spolens dæmpning, og det er nødvendigt at have lav dæmpning, bør der anvendes ikke-magnetiske metaller (kobber, messing, aluminium) som skærmmateriale og skærmens dimensioner skal vælges så stort som muligt.

Ved udformning af skærme bør samlinger, sømme, slidser i skærmen placeres i retning af hvirvelstrømme, som bestemmer skærmningseffektiviteten. Afskærmning elektrisk felt er sikret, hvis der er god elektrisk kontakt mellem skærmen og udstyrets krop.

Afskærmning af lavfrekvente transformere og drosler

I krafttransformatorer og lavfrekvente transformere, såvel som i strømdrosler, passerer den primære arbejdsmagnetiske flux gennem det magnetiske kredsløb. Kun en lille del af det i form af en spredningsflux går ud over grænserne for det magnetiske kredsløb og lukker i det omgivende rum. Den omstrejfende magnetiske flux er årsagen til uønskede pickupper. Potentielle kilder til de mest intense magnetiske felter er strømfilterdrosler. Intensiteten af ​​strøfelter i alle typer transformatorer stiger med en stigning i effekt, et fald i det magnetiske kredsløbs tværsnit og spolernes højde samt med en forringelse af magnetkredsløbets magnetiske egenskaber.

Forbedring af kvaliteten af ​​den magnetiske kerne, opnået ved at bruge materialer med en høj relativ magnetisk permeabilitet og reducere luftspalter, fører til et fald i niveauet af uønsket interferens.

En effektiv reduktion af niveauerne af magnetiske felter i transformere og drosler opnås ved afskærmning. I området 50-4000 Hz er en skærm lavet af permalloy og andre specielle kvaliteter af ferromagnetiske materialer med høj magnetisk permeabilitet og lav resistivitet effektiv. Afskærmningsboksen må ikke passe tæt til transformatorkernen. Med et mellemrum på ca. 3 mm øges afskærmningseffektiviteten med 15 dB.

Kontaktforbindelser og skærmenheder

Ved design af kompositskærme samt kontaktelementer designet til at forbinde skærme, dæksler, paneler, beslag til en fælles krop eller chassis af udstyr, er det nødvendigt at sikre, at følgende krav er opfyldt:

Kontakternes elektriske modstand skal være minimal og stabil;

Kontaktforbindelser skal have høj korrosionsbestandighed, lang levetid.

I henhold til deres formål kan kontaktforbindelser være ikke-adskillelige (et stykke), sammenklappelige (aftagelige), glidende osv.

Permanente kontaktforbindelser er designet til permanent forbindelse af skærmdele og elementer. Disse forbindelser er normalt svejset eller loddet. I kontaktsamlinger udført ved svejsning (faste svejsninger) er der praktisk talt ingen stigning i elektrisk modstand på svejsestedet sammenlignet med modstanden af ​​solidt metal.

Ved lodning af metaller binder loddemetal, der forbinder med uædle metaller, dem mekanisk og elektrisk. Stor betydning for kvaliteten af ​​loddeforbindelsen har den et valg af loddemetal og et mellemrum mellem metallerne. Kvaliteten af ​​svejsning og lodning efter rengøring bør kontrolleres omhyggeligt for at opdage u-svejsede eller uloddede overflader, forbrændinger og andre defekter. En integreret kontaktforbindelse kan også udføres u-svejset, når en integreret kontakt er lavet ved hjælp af skruer, bolte, nitter med en vis stigning, dannes der fysisk inhomogene samlinger mellem de overflader, der skal samles. I disse tilfælde vil der uundgåeligt forekomme ujævne overflader mellem de overflader, der skal samles, hvilket skaber mellemrum, som et resultat af, at afskærmningseffektiviteten forringes.

Med mekanisk fastgørelse af skærmelementerne øges afskærmningseffektiviteten på grund af den hyppigere placering af fastgørelseselementer. For at reducere spredning tætnes huller i faste forbindelser med ledende pasta.

Pålidelig drift af aftagelige kontaktforbindelser sikres ved deres design, omhyggelige fremstilling, det rigtige valg belægningsmaterialer og kontaktpresning. Ved betydelige tryk giver kontakterne relativt godt lav modstand ved kontaktpunktet, og med svage tryk garanterer selv ædelmetalbelægninger og store kontaktflader ikke, at denne modstand forbliver inden for de krævede værdier.

I aftagelige kontaktforbindelser bør der for at øge udstyrets afskærmningseffektivitet anvendes elektromagnetiske tætningspakninger, som skal sikre forbindelsens elektriske tæthed. Pakninger bruges til at tætne dårligtsiddende samlinger.

Pålidelig elektrisk kontakt mellem to eller flere metaloverflader forsynet med ledende harpikser. For eksempel erstatter sølvfyldte epoxier lodning. Hvis overfladerne, der skal sammenføjes, er komprimeret, men der er et mellemrum mellem dem, kan det fyldes med en sådan ledende harpiks. Ved hjælp af fyldning baseret på ledende harpikser forsegles beskyttende elektromagnetiske skærme, afskærmningsegenskaberne af radio-elektroniske udstyrskasser forbedres, elektromagnetiske pakninger repareres mv.

lille elektrisk modstand kontakt mellem friktionsfladerne er tilvejebragt af et ledende smøremiddel, for eksempel baseret på sølv-silikoneolie uden kulstofindhold. Fedtet bevarer høje elektriske og mekaniske egenskaber i brede sortimenter temperatur og fugtighed, modstandsdygtig over for kemiske påvirkninger. Fedtet har høj fugtbestandighed og gode anti-korrosionsegenskaber.

Udvælgelsen af ​​skærmmaterialet er baseret på at sikre den nødvendige skærmeffektivitet i et givet frekvensområde under visse begrænsninger. Disse begrænsninger er relateret til skærmens vægt og størrelsesegenskaber, dens virkning på det afskærmede objekt, skærmens mekaniske styrke og modstandsdygtighed mod korrosion, fremstillingsevnen af ​​dens design osv.

metal materialer

De bruges til afskærmning, lavet i form af plader, masker og folier (stål, kobber, aluminium, zink, messing). Alle disse materialer opfylder kravene til korrosionsbestandighed, når de anvendes med passende beskyttende belægninger.

De mest teknologisk avancerede er design af stålskærme, da svejsning kan bruges i vid udstrækning i deres fremstilling og installation. Tykkelsen af ​​stålet er valgt baseret på formålet med skærmdesignet og betingelserne for dets samling, samt på muligheden for at levere kontinuerlige svejsninger under fremstillingen.

Mesh-skærme er nemmere at fremstille, nemme at samle og betjene, giver et lettere termisk regime af elektronisk temperatur. For at beskytte mod korrosion er det tilrådeligt at dække nettet med en anti-korrosionslak. Ulemperne ved mesh-skærme omfatter lav mekanisk styrke og lavere afskærmningseffektivitet sammenlignet med pladeskærme.

Installationen af ​​folieskærme er ret enkel; folien er oftest fastgjort til bunden af ​​skærmen med lim.

Dielektrik

Dielektrik kan i sig selv ikke skærme elektromagnetiske felter. Derfor findes de oftest i kombination med enten ledende indeslutninger eller yderligere metalelementer og strukturer.

Skærme fremstillet af kompositmaterialer er komplekse formationer, der indeholder ledende eller halvledende indeslutninger i deres basis, hvor amorfe dielektriske polymerer fungerer som et forbindelsesled, som tilsammen danner ordnede kæde-flade eller bulkstrukturer.

I praksis, for at forbedre dielektriske skærmes afskærmningsegenskaber uden en væsentlig ændring i deres masse og strukturelle egenskaber, anvendes ledende belægning af skærme ved at sputtere metaller i form af tynde film eller indsætte med ledende folie.

For at forbedre de beskyttende egenskaber af dielektriske skærme, sammen med brugen af ​​ledende belægninger, anvendes forstærkning af dielektriske skærme med et tyndt metalnet.

Hvis masken har en cellestørrelse, så er masken tæt på homogen i sine beskyttende egenskaber metalskærm, men med en noget lavere værdi af skærmmaterialets specifikke ledningsevne.

Glas med ledende belægning

De skal give den nødvendige afskærmningseffektivitet med en forringelse af deres optiske egenskaber, der ikke er lavere end de specificerede grænseværdier. De elektriske og optiske egenskaber af glas med en ledende belægning afhænger af arten af ​​de oxider, der udgør filmen, betingelserne og metoderne for dens aflejring og egenskaberne af glasset selv. Film baseret på tinoxid, indium-tinoxid og guld er de mest udbredte, da de giver den største mekaniske styrke, er kemisk stabile og klæber tæt til glassubstratet.

Særlige stoffer

Ledende maling

De er skabt på basis af et dielektrisk filmdannende materiale med tilsætning af ledende komponenter, en blødgører og en hærder. Grafit, carbon black, kolloid sølv, metaloxider, pulveriseret kobber og aluminium bruges som ledende komponenter.

Ledende klæbemiddel

Det er skabt på basis af epoxyharpiks fyldt med metalpulver (jern, kobolt, nikkel osv.). Ledende klæbemiddel har høj skrælningsstyrke, høj elektrisk ledningsevne, kemisk modstandsdygtighed over for fugt og forskellige aggressive miljøer, giver let krympning efter hærdning. Elektrisk ledende klæbemiddel bruges sammen med lodning, svejsning og boltning samt til elektromagnetiske afskærmningsformål.

Radarabsorberende materialer

De kan bruges som belægninger på forskellige overflader for at reducere refleksionen af ​​elektromagnetiske bølger fra disse overflader. Funktionsprincippet for sådanne materialer er, at den elektromagnetiske bølge, der falder på dem, omdannes inde i deres struktur til andre typer energi. I dette tilfælde finder fænomenerne spredning, absorption, interferens og i en række belægninger og diffraktion af elektromagnetiske bølger sted. Afhængigt af egenskaberne af radioabsorberende materialer - kan belægninger være bredbåndede og smalbåndede.

Strukturen af ​​radioabsorberende materialer med bred rækkevidde er dannet af ferromagnetpartikler, der indføres i et lag af isolerende materiale fra et ikke-magnetisk dielektrikum. Smalbåndsbelægninger er lavet af en række forskellige plastik og gummi. For at sådanne belægninger skal have absorberende egenskaber, indføres ferromagneter i deres sammensætning med urenheder af sod eller grafitpulver som absorberende middel.

Radarabsorberende materialer anvendt som belægninger kan være enkeltlags, flerlags med parametre, der varierer fra lag til lag, samt strukturelt inhomogene, dvs. med inddragelse i sammensætningen af ​​materialet af forskellige slags strukturer, for eksempel diffraktionsgitre.

Effektiviteten af ​​sådanne materialer er ret høj. Refleksionskoefficienten for de fleste moderne radioabsorberende belægninger overstiger ikke et par procent.

LITTERATUR

1. Yarochkin V.I. Informationssikkerhed: Proc. for universiteter. Ed. 2. Minsk: Akademisk projekt, 2005. - 544 s.

2. Buzov G.A., Kalinin S.V., Kondratiev A.V. Beskyttelse mod informationslækage gennem tekniske kanaler: Proc. manual til uddannelse af eksperter fra Statens Tekniske Kommission i Rusland. M.: Hot line- Telecom, 2005. - 416 s.

3. Dednev M.A. Informationssikkerhed i bank og e-business. M.: Kudits-obraz, 2004. - 512 s.

4. Koneev I.R. Virksomhedens informationssikkerhed. St. Petersborg: BHV-Petersburg, 2003. - 752 s.

Med udviklingen af ​​instrumentering blev det nødvendigt at skabe afskærmende materialer og strukturer, der beskytter rummet, personalet og udstyret mod elektromagnetisk stråling i forskellige frekvensområder. Valget af materiale afhænger af omfanget af dets anvendelse, rummets egenskaber osv.

Typer af afskærmningsmaterialer

Til dato er følgende typer afskærmningsmaterialer blevet udviklet:

• Gitter. De er lavet af kobber og bruges til at beskytte mod elektromagnetiske bølger og forhindre informationslækage. Skærme fra vævet mesh ikke forstyrre lysstrømmen ind i rummet og give god ventilation. De er lette i vægt, nemme at samle og afmontere og er kendetegnet ved høj effektivitet og holdbarhed. Den eneste ulempe ved gitteret er en lav indikator for modstand mod mekanisk belastning. Der er to typer mesh - sjældne og fine.
• plader. De repræsenterer stålplader op til 3 mm tyk og giver maksimal strålingsbeskyttelse. På trods af de relativt høje omkostninger ved fremstilling og drift, er pladeskærme meget brugt til afskærmning af vægge, døre og porte. Ulemperne ved afskærmningsplader er modtagelighed for korrosion og spænding svejsesømme Derfor er de mindre pålidelige og holdbare end mesh og kræver regelmæssig inspektion og rettidig eliminering af defekter.
• Maling og primere. De omfatter fint ledende kulstof (sod, grafit osv.), der erstatter metal, så maling og primere er meget billigere. De bruges i industrielle, medicinske, offentlige, uddannelsesmæssige og boligområder for at beskytte mennesker og enheder mod stråling og for at forhindre muligheden for at opsnappe klassificerede oplysninger. Blandt fordelene ved maling kan man nævne fugtbestandighed, åndbarhed, alsidighed, modstandsdygtighed over for kemisk og mekanisk stress, godt niveau vedhæftning til forskellige overflader(gipsvæg, gips, beton), æstetik.

Stoffer. Der er to måder at metallisere et stof på - påføring af et tyndt lag metal på dets overflade og sammenvævning af metalliserede eller metalliske tråde. Begge metoder giver dig mulighed for at bevare materialets originale egenskaber - fleksibilitet, lethed, åndbarhed. Samtidig mister stoffet ikke sin æstetik udseende og får yderligere egenskaber - modstand mod brand og aggressive kemikalier. Beskyttende strukturer stof (tøj til personale, gardiner, overtræk til udstyr til radarovervågning) fremstilles ved syning, limning eller lodning.

• folie materialer. Aluminium-, zink- eller messingfolie er beregnet til at klæbe til den afskærmede overflade. Folie fremstilles også på et underlag lavet af ikke-ledende materiale (tykt papir, plast, glas, træ, stof). Til dets fremstilling sprøjtes smeltet metal på overfladen af ​​substratet ved hjælp af en stråle af trykluft.

• Klæbemidler. De omfatter epoxyharpiks, fine pulvere af nikkel, kobolt eller jern. Disse klæbemidler bruges i konstruktionen elektromagnetiske skærme til lodning af boltesamlinger eller udfyldning af små huller og sprækker.
• Beklædningspaneler. Disse er plader bestående af et metalsubstrat og dielektriske og ferritmaterialer limet på det. De bruges til afskærmning indvendige vægge, lofter og gulve i laboratorier, medicinske institutioner, kommercielle og militære lokaler.
• glas. En ledende film limet til glasset giver højt niveau afskærmning og forringer praktisk talt ikke glassets optiske egenskaber. Afhængigt af metal aflejret på filmen (aluminium eller kobber), vil den have en sølv eller gylden nuance. Afskærmningsglas bruges til fremstilling af vinduer og døre.

Regler for rumafskærmning

Størrelsen af ​​et afskærmet rum afhænger af dets formål. Ved udførelse af arbejde skal følgende regler overholdes:

• Forbindelse metalmasker eller ark rundt om omkredsen skal være stærke nok.
• Pladeskærme forbindes ved kontinuerlig lodning eller svejsning.
• Netskærme forbindes ved punktlodning eller svejsning med intervaller på mindst 15 mm.
• Ved afskærmning af døre er det nødvendigt at sikre pålidelig elektrisk kontakt med nettet eller metalpaneler vægge omkring dørens omkreds.
• Afstanden mellem lagene af afskærmningsnettet installeret på vinduerne skal være mindst 50 cm.
• I et afskærmet rum skal du sørge for god belysning og ventilation.
• Ventilationsåbninger er dækket af honeycomb-skærme (ved frekvenser under 1000 MHz) eller udstyret med elektromagnetiske fælder (ved frekvenser over 1000 MHz).

Hvis du er interesseret i EMI-afskærmningsmaterialer og -komponenter, kan du lære mere om dem på denne hjemmeside.