Electromagnetic shielding
विद्युत इंजीनियरिंग में, विद्युत चुम्बकीय परिरक्षण प्रवाहकीय या चुंबकीय सामग्री से बने अवरोधों के साथ एक स्थान में विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र (ई. एम. एफ.) को कम करने या पुनर्निर्देशित करने का अभ्यास है। यह आम तौर पर बाड़ों पर, अपने आसपास के विद्युत उपकरणों को अलग करने के लिए, और तारों को उस वातावरण से अलग करने के लिए लागू किया जाता है जिसके माध्यम से तार चलता है। विद्युत चुम्बकीय परिरक्षण जो रेडियो आवृत्ति (आर. एफ.) विद्युत चुम्बकीय विकिरण को अवरुद्ध करता है, उसे आर. एफ. परिरक्षण के रूप में भी जाना जाता है। ई. एम. एफ. परिरक्षण विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप को कम करने का काम करता है। परिरक्षण रेडियो तरंगों, विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों और स्थिरविद्युत क्षेत्रों के युग्मन को कम कर सकता है। विद्युतस्थैतिक क्षेत्रों को अवरुद्ध करने के लिए उपयोग किए जाने वाले एक प्रवाहकीय आवरण को फैराडे पिंजरे के रूप में भी जाना जाता है। कमी की मात्रा बहुत हद तक उपयोग की जाने वाली सामग्री, इसकी मोटाई, परिरक्षित आयतन के आकार और रुचि के क्षेत्रों की आवृत्ति और एक ढाल में छेद के आकार, आकार और अभिविन्यास पर निर्भर करती है। विद्युत चुम्बकीय परिरक्षण के लिए उपयोग की जाने वाली विशिष्ट सामग्रियों में धातु की पतली परत, शीट धातु, धातु स्क्रीन और धातु फोम शामिल हैं। परिरक्षण के लिए आम शीट धातुओं में तांबा, पीतल, निकल, चांदी, इस्पात और टिन शामिल हैं। परिरक्षण प्रभावशीलता, अर्थात, एक ढाल कितनी अच्छी तरह से विद्युत चुम्बकीय विकिरण को प्रतिबिंबित करती है या अवशोषित करती है/दबाती है, धातु के भौतिक गुणों से प्रभावित होती है। इनमें चालकता, सोल्डरेबिलिटी, पारगम्यता, मोटाई और वजन शामिल हो सकते हैं। धातु के गुण सामग्री के चयन में एक महत्वपूर्ण विचार है। उदाहरण के लिए, विद्युत रूप से प्रमुख तरंगें तांबे, चांदी और पीतल जैसी अत्यधिक प्रवाहकीय धातुओं द्वारा परावर्तित होती हैं, जबकि चुंबकीय रूप से प्रमुख तरंगें स्टील या स्टेनलेस स्टील जैसी कम प्रवाहकीय धातु द्वारा अवशोषित/दबा दी जाती हैं। इसके अलावा, ढाल या जाल में कोई भी छेद विकिरण की तरंग दैर्ध्य से काफी छोटा होना चाहिए जिसे बाहर रखा जा रहा है, या घेराव प्रभावी रूप से एक अखंड संचालन सतह का अनुमान नहीं लगाएगा। एक अन्य आम तौर पर उपयोग की जाने वाली परिरक्षण विधि, विशेष रूप से प्लास्टिक के बाड़ों में रखे गए इलेक्ट्रॉनिक सामानों के साथ, बाड़ के अंदर एक धातु की स्याही या इसी तरह की सामग्री के साथ कोट करना है। स्याही में बहुत छोटे कणों के रूप में एक उपयुक्त धातु, आमतौर पर तांबे या निकल से भरी एक वाहक सामग्री होती है। इसे बाड़े पर छिड़का जाता है और एक बार सूखने के बाद, धातु की एक निरंतर प्रवाहकीय परत का उत्पादन होता है, जिसे विद्युत रूप से उपकरण के चेसिस ग्राउंड से जोड़ा जा सकता है, इस प्रकार प्रभावी परिरक्षण प्रदान करता है। विद्युत चुम्बकीय परिरक्षण एक क्षेत्र में विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र को प्रवाहकीय या चुंबकीय सामग्री के साथ अवरोधित करके कम करने की प्रक्रिया है। कॉपर का उपयोग रेडियो आवृत्ति (आर. एफ.) परिरक्षण के लिए किया जाता है क्योंकि यह रेडियो और अन्य विद्युत चुम्बकीय तरंगों को अवशोषित करता है। उचित रूप से डिज़ाइन किए गए और निर्मित आर. एफ. परिरक्षण घेरे कंप्यूटर और विद्युत स्विचिंग कमरे से लेकर अस्पताल के सी. ए. टी.-स्कैन और एम. आर. आई. सुविधाओं तक अधिकांश आर. एफ. परिरक्षण आवश्यकताओं को पूरा करते हैं। ई. एम. आई. (विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप) परिरक्षण में बहुत रुचि है और अधिक कुशल आर. एफ./माइक्रोवेव-अवशोषित सामग्री (एम. ए. एम.) प्राप्त करने के लिए फेराइट, पॉलिमर और 2डी सामग्री से बने कई नए प्रकार के नैनोकंपोजिट विकसित किए जा रहे हैं। ई. एम. आई. परिरक्षण अक्सर तांबे के विद्युत-रहित लेप द्वारा प्राप्त किया जाता है क्योंकि अधिकांश लोकप्रिय प्लास्टिक गैर-प्रवाहकीय या विशेष प्रवाहकीय पेंट द्वारा होते हैं। अनुप्रयोगों का एक उदाहरण एक परिरक्षित केबल है, जिसमें एक आंतरिक कोर कंडक्टर के चारों ओर एक तार जाल के रूप में विद्युत चुम्बकीय परिरक्षण होता है। परिरक्षण कोर कंडक्टर से किसी भी संकेत के निकलने में बाधा डालता है, और कोर कंडक्टर में संकेतों को जोड़ने से भी रोकता है। कुछ तारों में दो अलग-अलग समाक्षीय पर्दे होते हैं, एक दोनों सिरों पर जुड़ा होता है, दूसरा केवल एक छोर पर, ताकि विद्युत चुम्बकीय और विद्युतस्थैतिक दोनों क्षेत्रों की सुरक्षा को अधिकतम किया जा सके। माइक्रोवेव ओवन के दरवाजे में खिड़की में एक पर्दा बनाया जाता है। माइक्रोवेव्स (12 सेमी की तरंग दैर्ध्य के साथ) के दृष्टिकोण से यह स्क्रीन ओवन के धातु आवास द्वारा बनाए गए फैराडे पिंजरे को समाप्त करती है। 400 एनएम और 700 एनएम के बीच की तरंग दैर्ध्य के साथ दृश्य प्रकाश, स्क्रीन छेद के माध्यम से आसानी से गुजरता है। आर. एफ. परिरक्षण का उपयोग बायोमेट्रिक पासपोर्ट जैसे विभिन्न उपकरणों में एम्बेडेड आर. एफ. आई. डी. चिप्स पर संग्रहीत डेटा तक पहुंच को रोकने के लिए भी किया जाता है। नाटो कीबोर्ड उत्सर्जन की निष्क्रिय निगरानी को रोकने के लिए कंप्यूटर और कीबोर्ड के लिए विद्युत चुम्बकीय परिरक्षण को निर्दिष्ट करता है जो पासवर्ड को पकड़ने की अनुमति देगा; उपभोक्ता कीबोर्ड मुख्य रूप से निषेधात्मक लागत के कारण इस सुरक्षा की पेशकश नहीं करते हैं। आरएफ परिरक्षण का उपयोग एएम, एफएम, टीवी, आपातकालीन सेवाओं, प्रेषण, पेजर, ईएसएमआर, सेलुलर और पीसीएस सहित हस्तक्षेप करने वाले संकेतों से सुरक्षा प्रदान करने के लिए चिकित्सा और प्रयोगशाला उपकरणों की सुरक्षा के लिए भी किया जाता है। इसका उपयोग एएम, एफएम या टीवी प्रसारण सुविधाओं में उपकरणों की सुरक्षा के लिए भी किया जा सकता है। विद्युत चुम्बकीय परिरक्षण के व्यावहारिक उपयोग का एक और उदाहरण रक्षा अनुप्रयोग होंगे। जैसे-जैसे प्रौद्योगिकी में सुधार होता है, वैसे-वैसे विभिन्न प्रकार के नापाक विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप की संवेदनशीलता भी बढ़ती जाती है। एक ग्राउंडेड कंडक्टिव बैरियर के अंदर एक केबल को घेरने का विचार इन जोखिमों को कम कर सकता है। यह कैसे काम करता है विद्युत चुम्बकीय विकिरण में युग्मित विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र होते हैं। विद्युत क्षेत्र चालक के भीतर आवेश वाहक (अर्थात इलेक्ट्रॉन) पर बल उत्पन्न करता है। जैसे ही एक आदर्श चालक की सतह पर एक विद्युत क्षेत्र लगाया जाता है, यह एक धारा को प्रेरित करता है जो चालक के अंदर आवेश के विस्थापन का कारण बनता है जो अंदर लागू क्षेत्र को रद्द कर देता है, जिस बिंदु पर धारा रुक जाती है। अधिक व्याख्या के लिए फैराडे केज देखें। इसी तरह, अलग-अलग चुंबकीय क्षेत्र एड्डी धाराएँ उत्पन्न करते हैं जो लागू चुंबकीय क्षेत्र को रद्द करने का कार्य करते हैं। (चालक स्थिर चुंबकीय क्षेत्रों के प्रति प्रतिक्रिया नहीं करता है जब तक कि चालक चुंबकीय क्षेत्र के सापेक्ष गति नहीं कर रहा है।) परिणाम यह है कि विद्युत चुम्बकीय विकिरण चालक की सतह से परावर्तित होता हैः आंतरिक क्षेत्र अंदर रहते हैं, और बाहरी क्षेत्र बाहर रहते हैं। कई कारक वास्तविक आर. एफ. शील्ड की सुरक्षा क्षमता को सीमित करने का काम करते हैं। एक यह है कि चालक के विद्युत प्रतिरोध के कारण, उत्तेजित क्षेत्र आपतित क्षेत्र को पूरी तरह से रद्द नहीं करता है। इसके अलावा, अधिकांश कंडक्टर कम आवृत्ति वाले चुंबकीय क्षेत्रों के लिए एक लौह चुम्बकीय प्रतिक्रिया प्रदर्शित करते हैं, ताकि ऐसे क्षेत्र कंडक्टर द्वारा पूरी तरह से क्षीण न हों। ढाल में कोई भी छेद उनके चारों ओर धारा को प्रवाहित करने के लिए मजबूर करता है, ताकि छेद से गुजरने वाले क्षेत्र विरोधी विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों को उत्तेजित न करें। ये प्रभाव ढाल की क्षेत्र-प्रतिबिंबित करने की क्षमता को कम कर देते हैं। उच्च आवृत्ति विद्युत चुम्बकीय विकिरण के मामले में, उपर्युक्त समायोजन में बहुत कम समय लगता है, फिर भी ऐसी कोई भी विकिरण ऊर्जा, जहां तक यह परावर्तित नहीं होती है, त्वचा द्वारा अवशोषित की जाती है (जब तक कि यह बेहद पतली न हो), इसलिए इस मामले में दोनों के अंदर कोई विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र नहीं है। यह त्वचा प्रभाव नामक एक बड़ी घटना का एक पहलू है। जिस गहराई तक विकिरण ढाल में प्रवेश कर सकता है, उसका एक माप तथाकथित त्वचा की गहराई है। चुंबकीय परिरक्षण उपकरण के लिए कभी-कभी बाहरी चुंबकीय क्षेत्रों से अलगाव की आवश्यकता होती है। स्थिर या धीरे-धीरे बदलते चुंबकीय क्षेत्रों (लगभग 100 किलोहर्ट्ज़ से कम) के लिए ऊपर वर्णित फैराडे परिरक्षण अप्रभावी है। इन मामलों में उच्च चुंबकीय पारगम्यता धातु मिश्र धातुओं से बने ढालों का उपयोग किया जा सकता है, जैसे कि पर्मेलॉय और म्यू-मेटल की चादरें या नैनोक्रिस्टलाइन अनाज संरचना फेरोमैग्नेटिक धातु कोटिंग्स के साथ। ये पदार्थ विद्युत परिरक्षण की तरह चुंबकीय क्षेत्र को अवरुद्ध नहीं करते हैं, बल्कि क्षेत्र को अपने भीतर खींचते हैं, जो परिरक्षित आयतन के आसपास चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं के लिए एक मार्ग प्रदान करते हैं। इस प्रकार चुंबकीय ढाल के लिए सबसे अच्छा आकार ढाल की मात्रा के चारों ओर एक बंद पात्र है। इस प्रकार के परिरक्षण की प्रभावशीलता सामग्री की पारगम्यता पर निर्भर करती है, जो आम तौर पर बहुत कम चुंबकीय क्षेत्र की ताकत और उच्च क्षेत्र की ताकत दोनों पर गिरती है जहां सामग्री संतृप्त हो जाती है। इसलिए, कम अवशिष्ट क्षेत्रों को प्राप्त करने के लिए, चुंबकीय ढाल में अक्सर कई बाड़ होते हैं, एक दूसरे के अंदर, जिनमें से प्रत्येक क्रमिक रूप से इसके अंदर के क्षेत्र को कम करता है। परिरक्षक सतहों के भीतर प्रवेश छेद उनके प्रदर्शन को काफी कम कर सकते हैं। निष्क्रिय परिरक्षण की उपरोक्त सीमाओं के कारण, स्थिर या कम आवृत्ति वाले क्षेत्रों के साथ उपयोग किया जाने वाला एक विकल्प सक्रिय परिरक्षण है, जिसमें विद्युत चुंबक द्वारा बनाया गया क्षेत्र एक आयतन के भीतर परिवेशी क्षेत्र को रद्द कर देता है। सोलेनोइड्स और हेल्महोल्ट्ज़ कॉइल कॉइल के प्रकार हैं जिनका उपयोग इस उद्देश्य के लिए किया जा सकता है, साथ ही चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग के लिए कॉइल डिज़ाइन में उपयोग की जाने वाली विधियों का उपयोग करके डिज़ाइन किए गए अधिक जटिल तार पैटर्न हैं। सक्रिय शील्ड को निष्क्रिय शील्ड के साथ विद्युत चुम्बकीय युग्मन के लिए भी डिज़ाइन किया जा सकता है, जिसे हाइब्रिड शील्डिंग कहा जाता है, ताकि निष्क्रिय शील्ड से ब्रॉडबैंड शील्डिंग हो और सक्रिय प्रणाली का उपयोग करके विशिष्ट घटकों को अतिरिक्त रद्द किया जा सके। इसके अतिरिक्त, अतिचालक पदार्थ मेसनर प्रभाव के माध्यम से चुंबकीय क्षेत्रों को बाहर निकाल सकते हैं। गणितीय मॉडल मान लीजिए कि हमारे पास आंतरिक त्रिज्या और बाहरी त्रिज्या के साथ सापेक्ष पारगम्यता के साथ एक (रैखिक और समस्थानिक) डायमैग्नेटिक सामग्री का एक गोलाकार खोल है। हम फिर इस वस्तु को एक स्थिर चुंबकीय क्षेत्र में रखते हैंः चूंकि डायमैग्नेटिक सामग्री की सीमाओं पर संभावित बाध्य धाराओं को छोड़कर इस समस्या में कोई धारा नहीं है, इसलिए हम एक चुंबकीय स्केलर क्षमता को परिभाषित कर सकते हैं जो लाप्लास के समीकरण को संतुष्ट करती हैः जहां इस विशेष समस्या में अजीमुथल समरूपता है ताकि हम लिख सकें कि गोलाकार निर्देशांक में लाप्लास के समीकरण का समाधान हैः सीमाओं पर सीमा स्थितियों का मिलान करने के बाद (जहां एक इकाई सदिश है जो 1 से 2 तरफ की ओर इशारा करने वाली सतह के लिए सामान्य है), तो हम पाते हैं कि ध्यान दें कि यह गुणांक उचित रूप से उस सीमा में 1 (कोई परिरक्षण नहीं) पर जाता है। इस सीमा में कि यह गुणांक 0 (सही परिरक्षण) तक जाता है। कब, तब क्षीणन गुणांक सरल रूप लेता हैः जो दर्शाता है कि चुंबकीय क्षेत्र कम हो जाता है जैसे विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप विद्युत चुम्बकीय विकिरण और स्वास्थ्य विकिरण आयनीकरण विकिरण संरक्षण म्यू-मेटल एमआरआई आरएफ परिरक्षण पर्मेलॉय इलेक्ट्रिक फील्ड स्क्रीनिंग फैराडे केज एनीकोइक चैम्बर प्लाज्मा विंडो संदर्भ बाहरी लिंक म्यू मेटल पर्मेलॉय सामग्री म्यू मेटल शील्डिंग्स के बारे में सभी अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (मार्कंडिस, जर्मनी द्वारा अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न) चुंबकीय पारगम्यता क्लेमसन वाहन इलेक्ट्रॉनिक्स प्रयोगशालाः चिकित्सा उत्पादों के लिए परिरक्षण प्रभावशीलता कैलकुलेटर परिरक्षण मुद्दे (पीडीएफ)-ईटीएस-लिंडग्रेन पेपर व्यावहारिक विद्युत चुम्बकीय परिरक्षण ट्यूटोरियल