屏蔽材料简介

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屏蔽材料
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在设计阶段采取电子兼容措施,可以采取结构 与电路相结合的技术措施.采取这种方法通常 能在正式产品完成之前电子网
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引言
随着现代电气、电子技术的发展及广泛应 用,在电气系统及电子产品中,电磁环境越来越复 杂,电磁污染越来越严重.目前,电磁兼容设计已 成为电子产品设计中的一项关键技术.
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(3)影响电磁屏蔽的几个因素
• 一般除了低频磁场外,大部分金属材料可以提供 100dB以上的屏蔽效能.但在实际的情况中,常见的 是金属做成的屏蔽体并没有如此高的屏蔽效能,甚 至没有屏蔽效能.为了提高机箱的屏蔽效能,应弄 清以下几个因素:
1):静电屏蔽不等于电磁屏蔽:在静电中,只要将 屏蔽体接地,就能够有效地屏蔽静电场.而电磁屏 蔽却与屏蔽体接地与否无关.
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第二节、需要屏蔽的器件及屏蔽的发展史
需要进行屏蔽的典型元器件有

变压器、电动机、簧片式继电器、电源、放大器、
真空管、光电倍增管、电杆、磁控管、扩音器、仪表、
扬声器、记录磁头、电缆、晶体管、电波滤波器等。
电杆
光电倍增管
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电磁屏蔽的发展史
电磁干扰是人们早就发现的电磁现象,它几乎和电磁效应的现 象同时被发现,1981年英国科学家发表“论干扰”的文章,标
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(1)薄膜型的透明屏蔽材料
• 掺广泛S的n 透的明I导n2O电3薄薄膜膜(及IT屏O)蔽是材目料前。研究和应用最 • ITO 膜是一种性能优良的透明导电材料, 它对可
见光范围透明, 而且又有低的电阻率,并与玻璃等 载体有较的附着力、良好的耐磨性及化学稳定性。
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• 制备的 ITO 薄膜, 电阻率可达 5.10-4Ω·cm, 可见光的透射率可达 90%。众多的文献[58]表明,Sn 掺杂的浓度直接影响膜的光学性 能及电学性能, 当 Sn 的掺杂量为 10%( 摩 尔分数)时, ITO 薄膜具有最优的光电性能。
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3) 磁屏蔽
磁屏蔽是防止低频的磁 场感应,屏蔽较困难,通常 采用高导磁率和低电阻率的 金属材料构成具有一定厚度 的壳体,以便将磁力线限制 在磁阻小的屏蔽体内部,防 止磁场的扩散,这就是磁屏 蔽的基本原理。
磁屏蔽现象
与电磁屏蔽类似,在磁屏蔽时,屏蔽体是否接
地不影响屏蔽效能,实际结构为了防止静电感应, 屏蔽体一般都接机壳(安全接地)。
柔性ITO导电膜(防划伤TIO导电膜 )
ITO导电屏蔽薄膜
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为了进一步降低电阻率, Hultake A 等人在 ITO 中加人少量银, 研究表明采用这种办法可以降 低后续处理的温度并能得到高性能的透明导电 薄膜。
• 在 ITO 中, 掺 Sn 之后构成的 In2O3∶Sn n 型半导体的禁带宽度比纯 In2O3加宽了。它的 电阻率介于10-3~10-4Ω·cm 之间, 可见光 透射率达 85%以上。
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• 在 AZO 薄膜中分别掺杂 Cr 和 Co, 研究发现薄膜的抗 蚀性提高, 并且同样能获得低的电阻率[14]。ZnO 基薄 膜是目前研究的热门课题, 国内外众多的学者都在进行 这方面的研究工作。由于 ITO 薄膜中主要使用昂贵的 铟金属, 随着 ITO薄膜用量的不断增加, 其成本也不断 上升, 因而 AZO薄膜将会成为 ITO 薄膜的替代品。
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第一节、屏蔽的基本分类
1)静电屏蔽
静电屏蔽防止静电耦合 干扰,是指对静电场的屏蔽, 即利用低电阻率导体材料做成 容器,把电力线限制在容器内 部,也可以使外部电力线进不 到容器内部。在静电屏蔽时, 屏蔽导体必须接地,屏蔽体和 接地线都是具有良好导电性能
的金属材料。
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2)电磁屏蔽
磁场屏蔽材料
emi屏蔽材料
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屏蔽材料的定义
屏蔽材料是用来阻止或者减小电磁能量 传播、实现电磁兼容的金属板(网)、金属盒 (箔)、金属罩及各种特种合金材料的统称。
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目 录
1
屏蔽的基本分类
2
需要屏蔽的器件及屏蔽发展史
3
屏蔽的理论基础
4
几种典型的屏蔽材料
5
测量屏蔽效能的方法简介
6
屏蔽设计
电磁屏蔽是防止高频电磁波干扰,用 于抑制噪声源和敏感设备距离较远时通过 电磁场耦合产生的干扰。
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在电磁屏蔽时,屏蔽体本身可以不 接地,但为了避免发生静电耦合,所以 电磁屏蔽导体一般也做接地处理。
电磁屏蔽必须同时屏蔽电场和磁场,通 常采用低电阻率的导体材料。空间电磁波在 射入到金属体表面时会产生反射损耗和吸收 损耗,使电磁能量被大大衰减,从而达到屏 蔽的目的。
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(2)屏蔽效能
• 屏蔽体对辐射干扰的抑制能力用屏蔽效能SE(shieldinge -ffeetiveness)来度量.屏蔽效能是没有屏蔽体时,从辐射干
扰干屏源扰蔽传源体输传对到输电空到磁间空波某间的个同衰位一减置个程位度P的置.场由P强的于E场屏1(强蔽H1E体)2与(通H加1常)人的能屏比将蔽值电体,磁它后波表,衰征辐减了射到 原来的1/l000000一1/100,因此通常用分则dB)来表示.表达式为
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2):保持屏蔽体的 导电连续性,减 小开口与缝隙: 电磁屏蔽的关键 是保证屏蔽体的 导电连续性,即 整个屏蔽体必须 是一个完整的、 连续的导电体. 但一个实用的机 箱上总会有很多 开口和不同部分 结合的缝隙等. 箱体电磁兼容性 设计主要内容就 是如何妥善处理 这些开口与缝隙.
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一般情况下,材料的导电性越好,屏蔽效果越好; 随着频率升高,电磁波穿透力增强,屏蔽效果下降 。
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(3)电磁兼容三要素及抑制方法
电磁兼容三要素:
干扰源、藕合途径(传导性藕合与辐射性祸合) 及敏感设备组成电磁兼容三要素,缺一不可.
电磁兼容的抑制方法: 抑制干扰源、切断削弱干扰祸合、减小敏 感设备的敏感度.
志着研究干扰问题的开始。
1989年英国邮电部门研究了通信中的干扰问题,使干扰问题的 研究开始走向工程化和产业化。
现代化电子设备将不可避免地受到比以前的设备更为严重、复 杂的杂散磁场的不良影响,即我们常说的电磁干扰(EMI),美 国联邦通讯委员会在1990 年和欧盟在1992 提出了对商业数码 产品的有关规章,这些规章要求各个公司确保它们的产 品符合 严格的磁化系数和发射准则。符合这些规章的产品称为具有电 磁兼容性EMC(Electromagnetic Compatibility)。
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电磁屏蔽是屏蔽辐射干扰源的远区场,即同时屏 蔽电场和磁场的一种措施.电磁屏蔽的实质是减弱由 某些辐射源所产生的某个区(不包含这些源)内的电 磁场效应,有效地控制电磁波从某一区域向另一区域 辐射而产生的危害。其作用原理是采用低电阻的导 体材料,由于导体材料对电磁能流具有反射和引导作 用,在导体材料内部产生与源电磁场相反的电流和磁 极化,从而减弱源电磁场的辐射效果。
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第三节、屏蔽的理论基础
(1)屏蔽的原理
电屏蔽的实质是减小2个设备间电场感应的影 响。电屏蔽的原理是在保证良好接地的条件下,将 干扰源所产生的干扰终止于由良导体制成的屏蔽体. 因此,接地良好及选择良导体做为屏蔽体是电屏蔽 能否起作用的2个关键因素.
磁屏蔽的原理是由屏蔽体对干扰电磁场提供 低磁阻的磁通路,从而对干扰磁场进行分流,因而 选择钢、铝、铜等高磁导率材料和设计盒、壳等 封闭壳体成为磁屏蔽的2个关键因素.
• ZnO 薄膜相对来讲是最近几年才开始引起大家注 意的, 目前这个系列的薄膜性能最好的是掺铝的 AZO薄膜, 主要考虑其原料丰富、成本低廉, 是一 种具有良好商业前景的透明导电薄膜。Chang J F 等采用磁控溅射法制备的 AZO 薄膜, 电阻率最低 可以达到 6.24×10-4Ω·cm, 可见光透射率大于 80%。
3):穿过屏蔽体的电缆危害最大:实际机箱屏 蔽效能降低的一个主要原因是穿过屏蔽机 箱的电缆.机箱上总会有电缆的进出,至少会 有一条电源电缆.这些电缆极大地影响屏蔽 体,使屏蔽体的屏蔽效能降低数十分贝.妥善 处理这些电缆是屏蔽设讨一中的重要内容 之一
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第四节、几种典型的屏蔽材料
薄膜型的透明屏蔽材料研究比较早, 主要有 In2O3基薄膜、SnO2基薄膜和 ZnO 基薄膜 铅基复合核屏蔽材料:B/Pb复合核屏蔽材料 、铅硼聚乙烯屏蔽材料、新型B4C/Pb复合屏 蔽材料 其它几种主要类型的屏蔽复合材料有屏蔽混 凝土、硼钢、Al- B4C复合材料、PVC-PE复合 材料等。
• 复旦大学 Meng Y 等采用传统的反应蒸发法在 350 ℃的玻璃基体上制备出了一种新的高质量的 In2O3基 透明导电薄膜 IMO( In2O3∶Mo), 它的电阻率可达到 1.7×10-4Ω·cm, 可见光的透射率大于80%。
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• SnO2基薄膜是应用最早的透明导电薄膜, 早期就是在玻璃 上镀一层 SnO2薄膜, 但纯的 SnO2薄膜性能不如掺杂后的 SnO2基薄膜, 掺杂效果最好的是 ATO(掺锑)和 FTO(掺氟)。 Ma Honglei 等采用 APCVD 法制备的 FTO 薄膜电阻率可 达 5×10-4Ω·cm, 可见光区透射率达到 90%以上。 Shanthi S等采用喷射热分解法制得了电阻率为 9×104Ω·cm, 可见光区透射率达80%以上的 ATO 薄膜。
电磁兼容问题考虑得越早,问题越简单,解 决问题所需要的成本越低,在产品的设计方案 中就要考虑电磁兼容措施.在产品设计过程中 应仔细预测各种可能发生的电磁兼容问题,
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电磁屏蔽是解决电磁兼容问题的最重要手 段之一,是抑制辐射干扰的最有效手段.大部分电 磁兼容问题都可以通过电磁屏蔽来解决.用电磁 屏蔽的方法来解决电磁兼容问题的最大好处是 它不会影响电路的正常工作,因此不需要对电路 做任何修改。
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睡觉与地球磁场方向 一致,即“南北”方 向(头北脚南)为好 。 地球的磁力线由北极经地球表面而进入南极。人 体睡眠时的生物电流通道与地球磁力线方向相互垂直, 那么地球磁场的磁力就成为人体生物电流的强大阻力。 可是人体要为恢复正常运行达到新的平衡状态,就得 消耗大量热能,用来提高代谢能力。
电场屏蔽”能:SE=20lg(l E1 l/l E2 l), 磁场屏蔽效能:SE=20lg(l H1 l/l H2 l), 民用设备所需的屏蔽效能:35一65dB, 军用设备所需的屏蔽效能:60一loodB.
明确了所需的屏蔽效能,就可以确定具体的屏蔽结构以及 选取所需的屏蔽材料.
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根据Schelkunoff电磁屏蔽理论,金属材料 的电磁屏蔽效果为电磁波的反射损耗、电磁波 的吸收损耗与电磁波在屏蔽材料内部多次反射 过程中的损耗三者之和银、铜、铝等是极好的 电导体,相对电导率αr大,电磁屏蔽效果以反射 损耗为主;而铁和铁镍合金等属于高磁导率材料 ,相对磁导率μr大,电磁屏蔽衰减以吸收损耗为 主。
AZO在600nm时的SEM图片
AZO玻璃
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(2)铅基复合核屏蔽材料
• 防辐射屏蔽材料一般要防止的是α、β、γ、X射线 和中子流。但是,由于α、β射线穿透能力弱,易被 吸收,甚至很小厚度的防护材料也能完全挡住它们, 因此表面防护材料本身就可防护,从防护的角度来 看,可以忽略。因此,防辐射屏蔽材料最重要的是考 虑对γ射线和中子射线的屏蔽。同时还要注意到, 在传统的核反应堆结构中铅及铅合金材料通常是 做成板状即铅板等结构,这就要求核屏蔽材料在具 有基本屏蔽功能的基础上还要具有一定的结构强 度。
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若是睡觉方向为“东西”向,机体从外 界得不到足够的能量补充,而磁场的磁力又得 不到及时排,除所消耗的热量又以热的形态萦绕于 周身,导致体温升高,则气血运行就会出现失常,产生病
态,通常呈现出头昏、烦躁、失眠、颈椎酸疼等症状。
若采用“南北”睡向,人体内的细胞电流方向 即可与地球磁力线方向成平行状态,人体内的生物 大分子排列则为定向排列,这样,气血运行便可通 畅,代谢降低,能量消耗锐减,睡眠中的慢波、快 波即能协调进行,加深睡眠深度,从而可以提高睡 眠质量,有利于身心健康。
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