Экранирующие материалы от электромагнитного излучения. Экранирование магнитного поля

Экранирующие материалы предназначены для экранирования помещений/зданий (лабораторий, комнат, медицинских кабинетов, домов и т.д.) от воздействия электромагнитных излучений (полей) в широком диапазоне частот. Экранирующие материалы представлены широкой номенклатурой и включают в себя:

Краски (ослабление до 40 дБ);
Пленки (ослабление до 32 дБ);
Ткани (ослабление до 60 дБ);
Сетки и пластины (ослабление до 80 дБ);
Покрытия;
Одежда;
Дополнительные приспособления для защиты от ЭМИ.

Экранирование магнитного поля

В большей степени встречаются постоянные и переменные низкочастотные поля. Высокочастотные магнитные поля из-за своей специфики имеют крайне быстрое затухание в пространстве, поэтому, зачастую не рассматриваются, как объект помех или негативного воздействия.

Существует небольшое количество материалов, способных экранировать магнитные поля . Меньшей степенью блокирования обладают ферромагнетики и электротехнические стали, в большей - пермаллои, мю-металлы и материалы из аморфных сплавов. Последние имеют высокий коэффициент магнитной проницаемости, за счет чего магнитная составляющая несет большие потери при прохождении через материал.

В каталоге нашей компании представлено три модификации материалов, экранирующих магнитные поля (как постоянные, так и переменные). Два из них отечественного производства и один - немецкого. Отечественный товар представлен аморфным сплавом, собранным в ленты из 3 см в полотно шириной 50 см, немецкий - мю-металл, имеющий ширину полотна 60 см. На товар представлены не полные характеристики в связи с отсутствием требуемого оборудования и нежеланием ряда исследовательских институтов сотрудничать в данном направлении. Помимо магнитной составляющей, все три материала хорошо блокируют низкочастотную электрическую и высокочастотные ЭМИ (более 55 дБ).

Принцип работы материала состоит в том, что силовые линии поля замыкаются в самом материале и практически не распространяются за пределы проводника. Кстати, из лент аморфного сплава изготавливают сердечники высокоточных трансформаторов тока.

Экранирование низкочастотной электрической составляющей и высокочастотных ЭМИ

С данной задачей справляются все материалы, представленные в каталоге. Коэффициент ослабления сильно зависит от типа материала и может колебаться от 20дБ до 100дБ.

Сетки медные и из нержавеющей стали

Представлены отечественными и импортными материалами. Отечественные поставляются по специальному заказу под брендом НЕОКИП и включают в себя медные сетки и сетки из нержавеющей стали определенной марки. Ячейка медной сетки составляет 0,56х0,56мм, ячека сетки из нержавеющей стали может иметь ячейку от 0,25 до 2 мм и ширину от 1 до 1,5 метров. Толщина проволоки зависит от ширины ячейки. Чем шире ячейка, тем толще проволока. Качество экранирующих сеток подтверждены независимыми испытаниями, на основании которых выданы протоколы испытаний на тестируемую продукцию.

Пленки на окна

Представлены с различным светопропусканием и коэффициентом пропускания.

EDF50-150 - пленка на окна со светопропусканием 50% и ослаблением на частоте 1 ГГц - около 20 дБ. Самая низкая цена у данной модели;
RDF62 - светопропускание 62%, ослабление на частоте 1 ГГц - 19 дБ;
RDF72 - светопропускание 70%, ослабление на частоте 1 ГГц - 32 дБ.

Экранирующая ткань и покрытия

Имеет в своем ассортименте широкий спектр и представлена тюлями, плотными тканями для одежды и для технических целей. На сайте компании представлены только лучшие материалы мировых производителей, которые зарекомендовали себя с лучшей стороны как в промышленности, так и быту. Качество защитных свойств подтверждены независимыми испытаниями, по итогам которых имеются протоколы испытаний продукции. Практически все защитные ткани построены по принципу вплетения в основное волокно токопроводных нитей различной толщины и состава. Токопроводные элементы могут изготавливаться из специализированной нержавеющей стали или из меди и серебра, или из всех компонентов.

Тюли предназначены для защиты от электромагнитных излучений широкого диапазона и применяются в качестве завес на окнах, дверных проемах и различных конструкциях. Имеют в большинстве случаев белый или бежевый цвет. Ширина материала составляет от 1,3 до 3 метров. Отпускаются в погонных метрах.

Ткани для одежды имеют плотную структуру. В зависимости от типа ткани и применяемого в них металла, имеют различные тактильные ощущения. Эластичная Silver-Elastic и деликатная Wear мягко прилегают к телу и могут использоваться в качестве основы нижнего белья или одежды первого слоя. Ткань Steel Gray имеет более грубую структуру и при прикосновении к чувствительной коже, можно почувствовать покалывания, как от шерстяного свитера. Ткань Steel Twin или Silver Twin может использоваться как подкладочная ткань или внешний слой одежды, так как является самой толстой и грубой.

Технические ткани имеют максимальный коэффициент ослабления, который достигает 100 дБ (HNG80, HNG100). Могут применяться в качестве экранирующих основ для штор, палаток, чехлов, настенных покрытий и т.д.

Краска, грунтовка

Является крайне интересным направлением, так как достигается экранирующий эффект близкий к сеткам. За счет простоты нанесения на поверхность без дополнительных работ, позволяют получить минимальную стоимость по факту завершения работ по экранированию помещений. Сетку необходимо резать, стыковать, закреплять на поверхностях, штукатурить и т.д. Краску достаточно нанести на поверхность, заземлить и, по желанию, нанести финишное покрытие поверх самой краски. В настоящий момент компания поставляет модификацию немецкой экранирующей грунтовки HSF54. HSF54 является самой универсальной грунтовкой среди остальных. Одним из важных преимуществ HSF54 является ее морозостойкость. В настоящее время проходят разработки собственной экранирующей краски, которая по предварительным результатам, не уступает зарубежным аналогам.

Одежда

Экранирующая одежда представлена небольшим ассортиментом, так как в большинстве случаев требуется индивидуальный пошив. Наилучшим, но и самым дорогостоящим вариантом будет использование экранирующей одежды из ткани Silver Elastic. Одежда из этой ткани может растягиваться до 2 раз, за счет чего практически невозможно промахнуться с размером. В экранирующей одежде больше всего нуждается персонал, обслуживающий мощные электротехнические установки или антенно-фидерные устройства источников радиоизлучений, чувствительные к ЭМП людей, людей, имеющих кардиостимуляторы.

Компания ООО "Измерительные Системы и Технологии" помимо поставок материала, осуществляет пошив и сборку специализированных палаток и пространств, защищающих от электромагнитных излучений персонал или высокочувствительное оборудование.

Защита от электромагнитных излучений в последнее время набирает свои обороты, так как ранее данному вопросу практически не уделялось никакого внимания. В России до конца 80-х годов шла активная научная деятельность в области воздействия ЭМП на организм человека, разрабатывались новые жесткие нормативы СанПин, давались рекомендации. К концу 90-х активно стали развиваться системы сотовой связи. Только в 2013 году ученые со всего мира стали получать результаты исследований по влиянию электромагнитных излучений сотовой связи на организм человека и стали "по тихому" делаться выводы, что ЭМП длительного воздействия представляют явную угрозу для человека. Но за счет мощного лоббирования операторами сотовой связи во всем мире, голос ученых никто не слышит. Сотрудники нашей компании будут постепенно публиковать результаты экспериментов исследований ученых. Следите за новыми записями в блоге компании.

Посмотрим, откуда возникает электромагнитное излучение в квартирах, домах, укажем простейшие методы борьбы с напастью. Пользующиеся радиооняней, знают: излучение дозированное — пишут буклеты дилеров. Нужно внимательно оценивать расстояние до малыша. Напомним, плотность излучения падает обратно пропорционально кубу дистанции. Параметр намного важнее, нежели мощность. Посмотрим, что говорят документы про виды и нормы электромагнитного излучения.

Электромагнитные излучения: источники и причины

Знаете, почему для связи используются избранные длины волн? Лакомые участки электромагнитного излучения забирают военные, государство. Условия распространения неоднородные. Допустим, сонары работают на длинах волн 20 метров. Связные частоты быстро гасятся водой.

Почему микроволновые печи, сотовые телефоны, Wi-Fi используют строго определенные участки спектра? Волны затухают в тумане. Платим, чтобы послания быстро поглощались средой, водой, организмом, содержащим 60 — 65% воды.

Пока держим рукой трубку телефона, наберемся электромагнитной энергии. Принцип действия микроволновой печи. Решили провести эксперимент: нашли в магазине бесконтактную отвертку-индикатор со световой, звуковой сигнализацией, исследовали домашнюю печь СВЧ. Проделали следующее:

Типичный мастер исследования

Магнетрон выключается на малую мощность, завышенные режимы избегали использовать. Излучение было минимальным, меньше модель СВЧ-печи не выставляет.
В первой части опыта микроволновка подключена к розетке, снабжена защитным заземлением, оформленным по европейским стандартам. Видно, сверху спускается кабель-канал, допускается стандартами.
Во второй части опыта использован удлинитель, лишенный лепестков заземления. Получилось нарушение технологии европейских стандартов. Смотрите результат, вызванный электромагнитным излучением.

Напоминаем, бесконтактная отвертка-индикатор внутри корпуса содержит активные усилительные элементы, работающие от простенькой батарейки. Принимает слабые сигналы внешних источников. Принцип действия напоминает советскую отвёртку-индикатор. Фаза находится прикосновением к токонесущей части. Однако активная усилительная часть вводит немалые коррективы:

Благодаря высокой чувствительности, щуп бесконтактной отвертки-индикатора работает, подражая приемной антенне.
Чутко реагирует на диапазон 50 Гц в силу предназначения. При контактном способе регистрируется наличие фазы всегда, на дистанции засекается только электромагнитное излучение, образуемое движением тока. Провод без нагрузки сигнала не даст.
Отвертка-индикатор демонстрирует 2-3 диапазона чувствительности (см. фото). В нашем случае использован максимальный для пущей наглядности.

Кнопка установки чувствительности

Результаты опыта потрясающие, действие электромагнитного излучения представлено снимками:

Делайте выводы. Влияние на человека излучения 2,4 ГГц давно доказано (оспорено судом, права исследователя восстановлены следующей инстанцией), длина волны печи СВЧ та самая, энергия столь велика (без заземления), что вызывает срабатывание индикатора на значительном расстоянии. Потрудитесь прокладывать электрику, как предписывают стандарты. Розетки следует оборудовать лепестками заземления, чтобы корпус техники подавлял воздействие электромагнитных излучений, служа экраном.

Внешние и внутренние электромагнитные поля

Думаете, надлежащее заземление спасает на 100% против электромагнитных излучений? Нивелирует львиную долю. Отверткой-индикатором помахайте близ провода под током, увидите прежнюю индикацию. Ошибка? Вовсе нет – провод не экранированный, послужит антенной. На расстоянии 5 – 10 см (зависит от силы тока) прослеживаются негативные эффекты электромагнитных излучений. Вывод: устраняя влияние электромагнитного излучения, не располагайте розетки и сети проводки вблизи мест отдыха, кроватей, стульев, старайтесь находиться подальше.

Излучение электромагнитных волн можно практически полностью подавить экраном. К примеру, выбирайте кабель с оплеткой, чаще люди ставят в дом вместо пластикового гофра металлический. Оболочку заземляют. Поясняем истоки мероприятий. Заземленный металлический гофр образует сплошной экран. Сопротивление до шины контура не должно превышать 10 Ом. Меньше — лучше.

Линии напряженности магнитного поля

Излучение бессильно проникнуть на территорию квартиры. Не менее важно защититься против внешних полей. Каких? Сотовая связь, телевидение. Внутри корпуса корабля телефон неспособен ловить электромагнитное излучение, нутро танкера гораздо безопаснее городского парка. Защитить квартиру поможет враг – сотовый телефон. Послужит индикатором качества проведенных работ. Допустим, протестировать микроволновую печь несложно так:

Внутрь помещается сотовый телефон.
Производится вызов.
Сигнал проходит — электромагнитное излучение телефона свободно проходит экран.

Хуже, если действует обратная связь. Понятно, вызов пройдет, вызванный большой силой передатчиков вышки, если удается слабому телефону достучаться сети, гораздо хуже. Понятно, у антенн неодинаковая чувствительность, поможет оценивать степень экранирования: ловит старый телефон – плохо, ловит новый – лучше. Разумеется, можно использовать шкалу на дисплее (одна полоса, две), сравнивая источники электромагнитного излучения по силе.

Быстро поймете. Допустим, измеритель регистрирует электромагнитное поле, когда дверка печи СВЧ прикрыта, вилка в правильно заземленной розетке. Сопротивление стали высокое. Требуется тщательнее заземлить прибор. На общем фоне правильно подключенная микроволновая печь создаст гораздо меньшее электромагнитное излучение, нежели в отсутствие специальных мер.

Главным источником помех, перекрывающих значительный спектр, считается домашний персональный компьютер. Монитор, системный блок непременно включаются с заземлением. Кстати, отверткой-индикатором легко измерить степень вредоносности дисплея: щуп реагирует на частоту кадровой развертки (60 Гц). Аналогично тому, как действовали с микроволновой печью, желающие могут испытать на электромагнитные излучения системный блок, включая в штатный сетевой фильтр, старенький удлинитель без заземления.

Квартирные виды электромагнитных излучений исчерпываются сказанным. Подразумеваем, Wi-Fi-модемы относятся к персональным компьютерам, в обязанности входит излучение электромагнитных волн. Вещи нужно держать подальше: на балконе, в соседней комнате, для коммутации с антенной пользоваться проводной связью через экранированный кабель радиодиапазона (волновое сопротивление 50 Ом). Экран, как многие догадались, заземлен. Измерение сопротивления должно укладываться относительно шины контура в размер 10 Ом. Вправду сказать, по большей части условие выполняется, экран чаще медный.

Согласно общепринятым нормам, алюминиевая фольга сажается на дренажный заземлённый провод. Иначе произойдёт подобное нашему опыту с микроволновой печью в первой части. При проведении тестов обратите внимание, не все диапазоны, частоты оценим одним инструментом. Отвертка-индикатор отзывается на частоту 50 Гц, для работы с которой сконструирована. Телефон будет показывать результаты на своей волне 1,5-2 ГГц. Микроволновая печь, сети Wi-Fi работают на 2,4 ГГц.

Правильно делаем экран защиты от электромагнитных волн

В каждом случае хороший экран обеспечит отличный результат, блокируя электромагнитные излучения. Просто замер проводим соответствующим инструментом. Помните: короткие волны изолировать сложнее. Для примера возьмите зеркало. Выступает экраном диапазона световых электромагнитных волн. Совершенно сплошное, на радаре кругового обзора рефлектор выполнен сетчатый.

Короткие волны распространяются по поверхности металла, длинные проникают в толщу. Для экранирования электромагнитного излучения спектра 50 Гц применяются толстые листы стали, для кабелей Wi-Fi хватает тонкого слоя фольги. Излучение промышленной сети может быть остановлено решетом, для СВЧ ход не пройдёт. Основная причина, по которой сотовые телефоны продолжают работать внутри микроволновых печей. Решетка понемногу фильтрует колебания (просачиваются по поверхности в районе мелких отверстий), ситуация становится хуже, если дверца не заземлена петлями.

Что делать? Попробуйте использовать фольгу. Обратите внимание, клеить внутри запрещено. Присутствует небольшой шанс возникновения разряда ионизацией воздуха. Неприятное явление, фольга сгорит. Если клеить вещь лишь снаружи, потрудитесь обеспечить надежный контакт со сталью дверцы. Экранирование СВЧ печи избегаем назвать легкой задачей. Достойная цель — обезопасить семью. М икроволновки полезны, удобны быстро разогреть пищу.

Хорев Анатолий Анатольевич,
доктор технических наук, профессор
Национальный исследовательский университет «МИЗТ», г.Москва

Способы защиты объектов информатизации от утечки информации по техническим каналам: экранирование

В статье рассмотрены вопросы, связанные с защитой объектов информатизации от утечки информации по техническим каналам путем использования средств электромагнитного экранирования.

1. Экранирование как способ уменьшения уровня побочных электромагнитных излучений

Одним из наиболее опасных технических каналов утечки информации на объектах информатизации является канал утечки информации, возникающий вследствие побочных электромагнитных излучений (ПЭМИ) технических средств обработки информации (ТСОИ). Такой канал утечки информации часто называют электромагнитным .

В области защиты информации под побочным электромагнитным излучением обычно понимается нежелательное радиоизлучение, возникающие в результате нелинейных процессов в электронной аппаратуре.

В зарубежной литературе вместо термина ПЭМИ используются термины compromising emanations» (компрометирующие излучения) или TEMPEST (сокращение от «transient electromagnetic pulse emanation standard» - стандарт на электромагнитные импульсные излучения, вызванные переходными процессами в электронной аппаратуре).

Функционирование любого технического средства обработки информации связано с протеканием по его токоведущим элементам электрических токов и образованием разности потенциалов между различными точками его электрической схемы, которые порождают магнитные и электрические поля .

Узлы и элементы электронной аппаратуры, в которых имеют место большие напряжения и протекают малые токи, создают в ближней зоне электромагнитные поля с преобладанием электрической составляющей. Преимущественное влияние электрических полей на элементы электронной аппаратуры наблюдается и в тех случаях, когда эти элементы малочувствительны к магнитной составляющей электромагнитного поля.

Узлы и элементы электронной аппаратуры, в которых протекают большие токи и имеют место малые перепады напряжения, создают в ближней зоне электромагнитные поля с преобладанием магнитной составляющей. Преимущественное влияние магнитных полей на аппаратуру наблюдается также в случае, если рассматриваемое устройство малочувствительно к электрической составляющей поля или последняя много меньше магнитной за счёт свойств излучателя.

Побочные электромагнитные излучения возникают также при «протекании» информативных сигналов по соединительным линиям ТСОИ.

Эффективным методом снижения уровня ПЭМИ является экранирование их источников.

Для оценки эффективности экранирования электрической или магнитной составляющей электромагнитного поля вводят понятие коэффициента экранирования (ослабления)

A E =20lg(E o /E A); (1)

A H =20lg(H o /H A), (2)

А Е - коэффициент экранирования (ослабления) по электрической составляющей электромагнитного поля, дБ,
А н - коэффициент экранирования (ослабления) по магнитной составляющей электромагнитного поля, дБ,
Е 0 - напряжённость электрической составляющей электромагнитного поля в точке измерения в отсутствии экрана, В/м, Е А - напряжённость электрической составляющей электромагнитного поля в точке измерения при наличии экрана, В/м, Н 0 - напряжённость магнитной составляющей электромагнитного поля в точке измерения в отсутствии экрана,А/м,
Н А - напряжённость электрической составляющей электромагнитного поля в точке измерения при наличии экрана, А/м.

Различают следующие способы экранирования: электростатическое, магнитостатическое и электромагнитное .

Электростатическое и магнитостатическое экранирование основаны на замыкании экраном (обладающим в первом случае высокой электропроводностью, а во втором магнитопроводностью) соответственно электрического и магнитного полей.

Электростатическое экранирование по существу сводится к замыканию электростатического поля на поверхность металлического экрана и отводу электрических зарядов на землю (на корпус прибора). Заземление электростатического экрана является необходимым элементом при реализации электростатического экранирования.

Применение металлических экранов позволяет полностью устранить влияние электростатического поля. При использовании диэлектрических экранов, плотно прилегающих к экранируемому элементу, можно ослабить поле источника наводки в ε раз, где ε - относительная диэлектрическая проницаемость материала экрана .

Основной задачей экранирования электрических полей является снижение ёмкости связи между экранируемыми элементами конструкции. Следовательно, эффективность экранирования определяется в основном отношением ёмкостей связи между источником и рецептором наводки до и после установки заземлённого экрана. Поэтому любые действия, приводящие к снижению ёмкости связи, увеличивают эффективность экранирования.

Экранирующее действие металлического листа существенно зависит от качества соединения экрана с корпусом прибора и частей экрана друг с другом. Особенно важно не иметь соединительных проводов между частями экрана и корпусом.

В диапазонах метровых и более коротких длин волн соединительные проводники длиной в несколько сантиметров могут резко ухудшить эффективность экранирования. На ещё более коротких волнах дециметрового и сантиметрового диапазонов соединительные проводники и шины между экранами недопустимы. Для получения высокой эффективности экранирования электрического поля здесь необходимо применять непосредственное сплошное соединение отдельных частей экрана друг с другом .

Узкие щели и отверстия в металлическом экране, размеры которых малы по сравнению с длиной волны, практически не ухудшают экранирование электрического поля.

На частотах свыше 1 ГГц с увеличением частоты эффективность экранирования снижается.

Основные требования, которые предъявляются к электрическим экранам, можно сформулировать следующим образом :

конструкция экрана должна выбираться такой, чтобы силовые линии электрического поля замыкались на стенки экрана, не выходя за его пределы;
в области низких частот при глубине проникновения (δ) больше толщины(d), то есть при δ > d, эффективность электростатического экранирования практически определяется качеством электрического контакта металлического экрана с корпусом устройства и мало зависит от материала экрана и его толщины;
в области высоких частот при δ > d эффективность экрана, работающего в электромагнитном режиме, определяется его толщиной, проводимостью и магнитной проницаемостью.

Магнитостатическое экранирование используется при необходимости подавить наводки на низких частотах от 0 до 3 -10 кГц .

Основные требования, предъявляемые к магнитостатическим экранам, можно свести к следующим :

магнитная проницаемость μ α материала экрана должна быть возможно более высокой. Для изготовления экранов желательно применять магнитомягкие материалы с высокой магнитной проницаемостью (например, пермаллой);
увеличение толщины стенок экрана приводит к повышению эффективности экранирования, однако при этом следует принимать во внимание возможные конструктивные ограничения по массе и габаритам экрана;
стыки, разрезы и швы в экране должны размещаться параллельно линиям магнитной индукции магнитного поля, их число должно быть минимальным;
заземление экрана не влияет на эффективность магнитостатического экранирования.

Эффективность магнитостатического экранирования повышается при применении многослойных экранов.

Экранирование высокочастотного магнитного поля основано на использовании магнитной индукции, создающей в экране переменные индукционные вихревые токи (токи Фуко). Магнитное поле этих токов внутри экрана будет направлено навстречу возбуждающему полю, а за его пределами - в ту же сторону, что и возбуждающее поле. Результирующее поле оказывается ослабленным внутри экрана и усиленным вне его. Вихревые токи в экране распределяются неравномерно по его сечению (толщине). Это называется явлением поверхностного эффекта, сущность которого заключается в том, что переменное магнитное поле ослабевает по мере проникновения в глубь металла, так как внутренние слои экранируются вихревыми токами, циркулирующими в поверхностных слоях .

Благодаря поверхностному эффекту плотность вихревых токов и напряжённость переменного магнитного поля по мере углубления в металл падают по экспоненциальному закону.

Эффективность магнитного экранирования зависит от частоты и электрических свойств материала экрана. Чем ниже частота, тем слабее действует экран, тем большей толщины приходится его делать для достижения одного и того же экранирующего эффекта. Для высоких частот, начиная с диапазона средних волн, экран из любого металла толщиной 0,5-1,5 мм действует весьма эффективно. При выборе толщины и материала экрана следует учитывать механическую прочность, жёсткость, стойкость против коррозии, удобство стыковки отдельных деталей и осуществления между ними переходных контактов с малым сопротивлением, удобство пайки, сварки и пр. .

Для частот выше 10 МГц медная и, тем более, серебряная плёнка толщиной более 0,1 мм даёт значительный экранирующий эффект. Поэтому на частотах выше 10 МГц вполне допустимо применение экранов из фольги-рованного гетинакса или другого изоляционного материала с нанесённым на него медным или серебряным покрытием .

При экранировании магнитного поля заземление экрана не изменяет величины возбуждаемых в экране токов и, следовательно, на эффективность магнитного экранирования не влияет.

На высоких частотах применяется исключительно электромагнитное экранирование. Действие электромагнитного экрана основано на том, что высокочастотное электромагнитное поле ослабляется им же созданным (благодаря образующимся в толще экрана вихревым токам) полем обратного направления.

2. Экранирующие материалы

Выбор материала экрана проводится исходя из обеспечения требуемой эффективностиэкранирования в заданном диапазоне частот при определённых ограничениях. Эти ограничения связаны с массогабаритными характеристиками экрана, его влиянием на экранируемый объект, с механической прочностью и устойчивостью экрана против коррозии, с технологичностью его конструкции и т.д.

Таблица 1. Коэффициенты экранирования электромагнитного поля некоторых материалов

Наименование материала	Толщина, мм	Коэффициент экранирования, дБ
Листовая сталь СТ-3, ГОСТ 19903-74
Фольга алюминиевая, ГОСТ 618-73
Фольга медная, ГОСТ 5638-75
Сетка стальная тканая, ГОСТ 5336-73
Радиозащитное стекло с одно- или с двухсторонним полупроводниковым покрытием, ТУ 21-54-41-73
Ткань хлопчатобумажная с наноструктурным ферромагнитным микропроводом
Ткань трикотажная (полиамид + проволока), ТУ 6-06-С202-90
Ткань металлизированная «Восход»	Толщина напыления 4-6 мкм	4. Николаенко Ю.С. Противодействие радиотехнической разведке // Системы безопасности, связи и телекоммуникаций. - 1995. - № 6. - С. 12 - 15. 5. Рабочая станция ЕС1855.М.02. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.niievm.by/products/ec1855_m_02.htm . 6. СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы. «Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ)». [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.vrednost.ru/224218055.php . 7. Технические методы и средства защиты информации / Ю.Н. Максимов, В.Г. Сонников, В.Г. Петров и др. - СПб.: «Издательство Полигон», 2000. - 320 с. 8. Хорев А.А. Техническая защита информации: учеб. пособие для студентов вузов. В 3 т. Т. 1. Технические каналы утечки информации. - М.: НПЦ «Аналитика», 2008. - 436 с. 9. Экранированные сооружения. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www .elfilter. ru/levadnyi/kamers.htm. 10. Экранирующие материалы для защиты от электромагнитных излучений и решения проблем электромагнитной совместимости. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://ckbrm.ru/index.php?products=64 11. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств и непреднамеренные помехи. В 3-х вып. Вып 2. Внутрисистемные помехи и методы их уменьшения: Сокращ. пер. с англ./Под ред. А.И.Саприга. - М.: Сов. Радио, 1978. - 272 с.

А.И. Ольшанский

Современные способы защиты от электромагнитных полей.

Перспективные экранирующие материалы класса «Новафор».

ООО «ЛАОТЭК», АНО «Городской медико-социальный Центр».

Коды государственного рубрикатора научно-технической информации (ГРНТИ) статьи: 76.33.33 Коммунальная гигиена и гигиена окружающей среды. 86.33 Охрана труда по источникам опасности и методам защиты. 87.55.33 Электрические и магнитные поля и излучения. Исследование полей и излучений. Методы и средства борьбы.

Обзор

Экранирование электромагнитных полей (ЭМП) является актуальной задачей защиты здоровья, информационной безопасности, электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии жилых помещений, защиты помещений для серверов и/или электронного оборудования.

Быстрое развитие телевидения и радиосвязи, мобильной сотовой связи, Интернета - вызывает все большее "загрязнение" окружающей среды. Весомый вклад вносят также бытовые электроприборы, электротранспорт и, безусловно, компьютеры. Наведенные электромагнитные поля все чаще вызывают сбои в работе ИТ-оборудования, влияют на качество связи,. Одновременно с этим, существует реальная возможность, с помощью специальной аппаратуры используя побочные электромагнитные излучения и наводки (т.н. ПЕМИН ) электронных приборов, снимать конфиденциальную информацию с серверов, вмешиваться в работу информационных систем, прослушивать переговоры или уничтожать данные на электронных носителях умышленно, а также по неосторожности.

Единственным физически обоснованным и надежным способом защиты от данных видов угроз является специальное экранирование компьютерных помещений или установка электронной техники в экранированные кабины. При кажущейся внешней простоте, данное решение позволяет, при учете особенностей распространения радиоволн и квалифицированном исполнении экраносооружения, добиться существенного ослабления фонового сигнала. Защитное экранирование помещений позволяет, кроме того, исключить вредное влияние на человека сильных электромагнитных полей от различных радиопередающих устройств и других средств электромагнитного излучения.

Мы углубленно изучаем новые научно-практические способы существенного ослабления воздействия электромагнитных полей, создаваемых какими-либо источниками, как на человека, так и на радиоэлектронные приборы. Традиционно для создания электромагнитного экрана или экранированного объема чаще применяются материалы в виде стальных, медных, алюминиевых листов, фольги. В последние годы применяются более современные гибкие композитные материалы в виде сетки, ткани или пленки. Например, запатентованные нами универсальные композитные материалы класса «Новафор» .

Экранирование технических средств обработки информации и помещений, в которых происходит прием, передача и обработка конфиденциальной информации, позволяет снизить уровни электромагнитных излучений до заданных величин.

Мы разрабатываем полный диапазон специального оборудования, такого как экранированные двери и окна , комнатные экраны и сборно-разборные экранированные кабины , электрические фильтры , фильтры сигнализации , вентиляционные фильтры , а также экранирующие материалы по линии ЭМС .

Данная тема весьма многоплановая, но, прежде всего, экранирование ЭМИ - это основа экологической безопасности и одно из самых действенных средств пассивной защиты объекта от утечки информации по техническим каналам.

Применение качественных электромагнитных экранов, например, на основе композиционного материала класса Новафор позволяет решать задачи эффективной защиты по электрической и магнитной составляющим поля объектов обработки, приема-передачи конфиденциальной информации; отдельных технических средств и компонентов вычислительной техники; приемной и радиопередающей техники; технических средств (ТС), имеющих повышенные уровни электромагнитных излучений; ТС, к которым предъявляются жесткие требования по уровням взаимных помех; ТС, создающих проблемы электромагнитной совместимости и проблемы индустриальных помех; задачи защиты персонала от повышенного уровня электромагнитных полей; задачи обеспечения надлежащей экологической обстановки вокруг работающих электроустановок и СВЧ-устройств и т.д.

Потребность в применении качественных электромагнитных экранов возникает практически во всех отраслях промышленности и у большого количества субъектов производственно-хозяйственного комплекса. В области информационной безопасности также существуют задачи, связанные с экранированием ЭМИ.

Так как защита информации от утечки - проблема, требующая постоянного внимания и своевременного качественного разрешения независимо от формы собственности предприятия или финансового и социального положения человека, на страницах специализированных изданий ей уделяется особое внимание. Однако большинство авторов статей, касаясь средств защиты информации от утечки по техническим каналам (средств защиты технических средств обработки закрытой информации, а также помещений, в которых обрабатывается такая информация), рассматривает исключительно активные методы защиты, которые заключаются в сокрытии информативных сигналов за счет шумовой или заградительной помехи с помощью генераторов шума или постановщиков помех.

В связи с бурным развитием в мире новейших технологий и производств технических средств различного назначения, включая средства приема-передачи и обработки информации, активные технические средства защиты информации быстро устаревают. При этом более мощная современная техника не может не наносить урон здоровью своих пользователей.

В сложившихся условиях нам представляется наиболее эффективным, долговечным, экологически чистым и абсолютно безвредным для пользователей использование новых отечественных пассивных средств защиты информации от утечки по техническим каналам, а именно - экранирование электромагнитных излучений, создание систем экранирования помещений, в которых обрабатывается закрытая информация, и систем экранирования технических средств обработки закрытой информации и их компонентов.

Так, например, экранирование помещений, в которых присутствуют элементы телекоммуникационных сетей, системы информационного обеспечения, контроля и управления, отдельные технические средства, а также помещений, используемых для приема, обработки и передачи конфиденциальной информации, позволит:

Защитить объект от несанкционированного съема информации по радиоканалу, каналу ПЭМИН, электроакустическому каналу;

Усилить защиту объекта от специально организованных, с применением различных технических средств, каналов утечки информации;

Устранить выход за пределы помещения информативных электромагнитных излучений и наводок излучающих компонентов оргтехники, оборудования и интерьера помещения;

Защитить находящихся в помещении пользователей, оргтехнику, радиоэлектронное оборудование от поражающего воздействия оружия направленной энергии.

Обеспечить биологическую защиту находящихся в помещении пользователей от воздействия повышенного уровня электромагнитных полей и направленных электромагнитных излучений;

Многозначность и сложность задач, существующих в области информационной безопасности, требуют применения многофункциональных качественных экранированных объемов и конструкций, предназначенных для работы в широком диапазоне частот с высоким коэффициентом экранирования и предусматривающих различные варианты использования.

Для производства таких экранированных объемов разработаны новые высокоэффективные радиоэкранирующие материалы: легкие, гибкие, удобные в монтаже. В том числе и материалы класса «Новафор». Из них могут изготавливаться рулонные гибкие экраны; рулонные тканые экраны; рулонные магнитные экраны; плитные оптически прозрачные экраны; гибкие оптически прозрачные экраны; рулонные экраны для защиты кабелей; экраны для защиты элементов ПК и РЭП.

Например, вес 1 кв.м. мягких электромагнитных экранов - от 0,2 кг; толщина мягкого электромагнитного экрана -от 0,8 мм. Вес 1 кв.м. рулонного оптически прозрачного экрана - от 0,5 кг; толщина рулонного оптически прозрачного экрана - от 0,7 мм, а коэффициент светопропускания - не менее 80%.

Плитные конструкционные оптически прозрачные экраны могут быть созданы на базе стекла (коэффициент светопропускания - не менее 75, коэффициент экранирования не менее 30 дБ в диапазоне частот - 30 МГц - 40 ГГц. Вес - не более 18 кг/ кв.м.).

Подобные материалы позволяют создавать эксклюзивные электромагнитные экраны для обеспечения потребностей любой из отраслей промышленности и производить многофункциональные высокоэффективные в широком диапазоне частот (от 50 Гц до 100 ГГц и более) мобильные экранированные объемы, такие как :

Портативные экранированные камеры;

Мобильные экранированные объемы и элементы;

Быстроразворачиваемые экранированные рабочие модули;

Оптически прозрачные экранированные модули и др.

Область применения экранированных помещений, объемов и конструкций велика. Благодаря появлению мобильных экранированных объемов стала возможной защита от повышенного уровня электромагнитных излучений любых технических средств и объектов, включая временно занимаемые (арендуемые) помещения; у пользователей появилась возможность самостоятельно оборудовать техническое средство, требующее защиты; быстро разворачивать экранированные укрытия как на открытой площадке, так и внутри помещения.

Более того, универсальные мобильные экранированные объемы могут изготавливаться в соответствии с техническими и габаритными требованиями конкретного заказчика.

Если говорить об эффективной защите серверных помещений в офисах, решение таких задач требует обеспечение специализированной комплексного экранирования, как в других случаях, в соответствии со специальными требованиями и нормативами документами *:

Раньше для экранирования от электромагнитных излучений помещений, например, для размещения серверов, электронного оборудования и т.д., - изготавливали стальные панели толщиной 1,2-2,0 мм. Панели соединялись между собой контактной сваркой, а затем проваривались сплошным швом. Для предотвращения коррозии металла панели окрашивали с обеих сторон. Так, например,была разработана экранированная кабина типа "Гарант" , на которую было полученоТУ У31.6-24248667-004:2008. Несмотряна её дороговизну , конструкция кабины позволяет осуществлять ее монтаж в помещении без применения сварки, что позволяет, при необходимости, разобрать и перевезти ее на другой объект, где собрать заново. Такие кабины являлись приемлемым решением для защиты серверов в отделениях банков и фирм, в том числе и в тех, которые расположены в арендованных помещениях.

Следует отметить, что независимо от выбора материалов, система вентиляции экрансооружений имеет входной и выходной каналы. Эффективность электромагнитного экранирования достигается при помощи сотовых отверстий (волноводных фильтров). Система воздухообмена осуществляется кондиционером, внутренний блок которого должен размещаться вне помещения и путем воздуховодов осуществляется охлаждение воздуха. В экран помещения воздуховоды подсоединяются через диэлектрическую вставку и волноводный фильтр. Все линии электропитания, пожарной и охранной сигнализации фильтруются, разводка по помещению осуществляется в трубах или экранированной оплетке. Все линии локальной сети заводятся в металлических трубах, на концах труб устанавливаются специальные фильтры с радиопоглощающим материалом. Силовые и информационные вводы в помещение осуществляются через специальные фильтры.

Измерения затухания ПЕМИН (аттестация экрансооружений) производится после монтажа и по итогам обычно выдается протокол измерений и паспорт помещения.

Одним из путей проникновения электромагнитных помех во вторичные цепи является наличие емкостной и/или индуктивной связей между цепями. Ослабление связи достигается экранированием электромагнитных полей. Для ослабления электрического поля обычно используются конструкции из высокопроводящих материалов. Ослабление магнитного поля производят с помощью экранов из ферромагнитных материалов. Высокочастотные поля экранируют ферромагнитными материалами, либо высокопроводящими немагнитными материалами.

Как правило, такие материалы являются достаточно дорогими, поэтомуэкранирование помещений является дорогостоящим решением .

В последнее время появились композиционные материалы, которые могут быть эффективным и достаточно дешевым решением.

Настоящая работа посвящена исследованию экранирования с помощью прототипа композиционного материала «Новафор» на базе известного резистивного композита «ЭКОМ» .

1. Прототип

Прототипом являлся композиционный материал «ЭКОМ », который составляется из трех мелкодиспергированных компонентов: графит, окись железа, корунд и одного жидкого компонента: ортофосфорная кислота. Для усиления подавления ЭМП в материале желательно иметь более высокую электропроводность и магнитную проницаемость. С этой целью необходимо добавить компоненты, имеющие высокие магнитную проницаемость и электропроводность. При этом просто добавление графита неэффективно, т.к. сопровождается уменьшением механической прочности материала. Было предложено добавление железной руды на основе Fe 3 O 4 , SiO 2 , Al 2 O 3 в качестве магнитного компонента (~20) и графита, в качестве электропроводного элемента. При этом механическая прочность обеспечивалась дополнительными технологическими операциями: плитки из базового материала перемалывались, к перемолу добавляли графит и ортофосфорную кислоту . Было получено, что ослабление электрического поля довольно значительно.

2. Эксперимент

Методика измерений с помощью устройства "Защита" была аналогичной изложенной в . Результаты представлены в таблице 1.

Толщина, мм	Удельное сопр., мОм.м.	Ослабление магнитного поля, дБ на частоте, МГц	Ослабление электрического поля, дБ на частоте, МГц

3. Аналитика

Анализируя полученные данные можно заметить, что появилось ослабление магнитного поля в области низких частот. Это указывает, в том числе, на ферромагнитные свойства композиции. Конкретное значение магнитной проницаемости трудно определить из этих данных. Оценку проще сделать, используя известное выражение для расчета эффективной проводимости матричных композиционных материалов .

где V m -объемная доля руды, А - характеризует форму частиц, А=1.5 для сфер, А=3 для частичек нерегулярной формы с минимальной поверхностью, А=4 для пластинок и чешуек различной формы. Pm - максимально возможная объемная доля фазы, характеризующая укладку и форму частиц. Здесь матрицей являются неферромагнитные компоненты материала, а руда является наполнителем. Ее объемное содержание, например, для самого лучшего образца 125 составляло примерно 0.5. Для этого случая эффективная магнитная проницаемость композита, согласно (1), должна составлять примерно 3.

Нарастание коэффициента затухания магнитного поля и ослабление коэффициента затухания электрического поля с ростом частоты вполне очевидно, это связано с переходом из электростатического и магнитостатического режимов в электромагнитный режим экранирования. Действительно, самые высокие коэффициенты затухания в области высоких частот имеют образцы с меньшим удельным сопротивлением и с меньшей глубиной скин-слоя. А в экспериментах с самым высокоомным образцом 125 высокочастотное ослабление электрического поля не зафиксировано. Оценим глубину скин-слоя для образца 125. Глубина проникновения поля в проводящей среде определяется магнитной проницаемостью , частотой , проводимостью :

(2)

Полное затухание поля определяется отражением P на границе сред и поглощением А в материале образца. Для волнового режима коэффициент затухания вследствие отражения определяется соотношением K=Z 0 /Z e из выражения

(3)

а коэффициент ослабления вследствие поглощения можно определить по выражению

А=8.7h/ (4)

Для частоты 30 МГц значение  составляет 3.7 мм. Если стенка экранирующей плитки находится в дальней зоне источника, то волновое сопротивление пространства Z 0 =377 Ом, а волновое сопротивление плитки Z e =2/() на частоте 30 МГц для лучшего образца составит Z e 1.9 Ом, соответственно коэффициенты затухания для образца 371 должны были составлять примерно A=14.5, P=46. На самом деле, волновое сопротивление пространства в квазистатических режимах имеет существенно разные значения для электростатического и магнитостатического режимов. Поэтому коэффициент затухания вследствие отражения имеет существенно меньшие значения. Если считать расстояние от источника до экрана примерно 1 мм, то коэффициент отражения по электрической составляющей должен составлять более 90, а коэффициент отражения по магнитной составляющей примерно 8. Оценки отражения по электрической составляющей явно не соответствуют эксперименту. Тогда как суммарное ослабление по магнитному полю P+A22.5 незначительно отличается экспериментального значения 26.

В композиционном материале коэффициент отражения может иметь особенности. В частности в нем должен проявиться размерный эффект, при котором коэффициент отражения будет значительно меньше, по сравнению с отражением от гомогенного материала с той же проводимостью. Рассмотрим скин-эффект в дисперсном материале, составленном из композиции проводящего и непроводящего порошковых материалов. Выталкивание тока в тонкую приповерхностную область должно привести к новому эффекту. Дело в том, что в композиционном материале, при изменении концентрации проводящей компоненты, ток изменяется немонотонно. При низком значении концентрации электропроводность мала, а при некотором значении, называемом порогом проводимости, происходит ее резкий рост на несколько порядков. При трехмерном протекании пороговая концентрация значительно ниже, чем при двухмерном протекании . Выбирая фактическую концентрацию таким образом, чтобы она была выше "объемного" порога протекания, но ниже "поверхностного" порога протекания, можно получить, что удельное сопротивление материала вблизи поверхности будет значительно выше, чем объемное удельное сопротивление. Это должно привести к особенностям не только отражения, но и поглощения ЭМП.

Выводы

Высокоперспективным является дальнейшее изучение свойств нового композиционного материала класса «Новафор» (в сравнении с прототипами). Новый материал обладает достаточно высоким поглощением, как по магнитной, так и по электрической составляющим ЭМП. Анализ поведения композиционного материала под действием полей показывает, что он может обладать аномалиями в коэффициентах отражения и поглощения. Модификации подобного материала могут найти широкое применение при решении задач электромагнитной совместимости в ряде областей, в частности при создании безэховых помещений** и др.

Примечание*

1) СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96.ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ИЗЛУЧЕНИЯ РАДИОЧАСТОТНОГО ДИАПАЗОНА (ЭМИ РЧ).

7.4. Экранирование источников ЭМИ РЧ или рабочих мест осуществляется с помощью отражающих или поглощающих экранов (стационарных или переносных). Отражающие экраны выполняются из металлических листов, сетки, ткани с микропроводом и др. (приложение 3).

В поглощающих экранах используются специальные материалы, обеспечивающие поглощение излучения соответствующей длины волны. В зависимости от излучаемой мощности и взаимного расположения источника и рабочих мест конструктивное решение экрана может быть различным (замкнутая камера, щит, чехол, штора и т.д.).

7.5. При изготовлении экрана в виде замкнутой камеры вводы волноводов, коаксиальных фидеров, воды, воздуха, выводы ручек управления и элементов настройки не должны нарушать экранирующих свойств камеры.

7.6. Экранирование смотровых окон, приборных панелей проводится с помощью радиозащитного стекла. Для уменьшения просачивания электромагнитной энергии через вентиляционные жалюзи последние экранируются металлической сеткой, либо выполняются в виде запредельных волноводов.

7.7. Уменьшение утечек энергии из фланцевых сочленений волноводов достигается путем применения "дроссельных фланцев", уплотнения сочленений с помощью прокладок из проводящих (фосфористая бронза, медь, алюминий, свинец и другие металлы) и поглощающих материалов, осуществления дополнительного экранирования.

2) Санитарные нормы и правила при работе с источниками электромагнитных полей высоких, ультравысоких и сверхвысоких частот. (утв. Главным Санитарным врачом СССР 30 марта 1970 г. N 848-70 с изменениями от 8 февраля 1978 г.)

Литература

А.И. Ольшанский. Патент РФ на изобретение № RU 2008114856.

А.И. Ольшанский. Патент РФ на изобретение № RU 2008115285.

А.И. Ольшанский. Патент РФ на изобретение № RU 2299057.

А.И. Ольшанский. Патент РФ на изобретение № RU 2379066.

А.И. Ольшанский. Патент РФ на ПМ.№ RU 76803.

A. I. Olshanskiy. COMPOSITE MATERIAL, PACKAGE AND CARRIER MADE ON THE BASIS OF THE COMPOSITE MATERIAL AND METHOD OF PRODUCING THE COMPOSITE MATERIAL. PCT/RU2009/000177. 14.04.2009 г.

Сарин Л.И., Белокуров Е.М., Емельянов Н.И., Ильиных М.В., Хохлов В.М. Материалы для экранирования электромагнитных полей на основе железофосфатного связующего. Тез. докл. научно-техн. конференции "Создание и использование новых перспективных материалов для радиоэлектронной аппаратуры и приборов", Москва, ГУП ВИМИ, 2000, стр. 85-86.

Наполнители для полимерных композиционных материалов. Спр. пособие/Под ред.Г.С.Каца и Д.В.Милевски.- М.:Химия, 1981, 736 с.

Шваб А. Электромагнитная совместимость: Пер. с нем. В.Д.Мазина и С.А. Спектора 2-е изд., перераб. и доп./Под ред. Кужекина И.П. М.: Энергоатомиздат, 1998, 480 с.

Неймарк А.В. Электрофизические свойства перколяционного слоя конечной толщины, ЖЭТФ, т.98, в.2, 1990, стр. 611-626.

СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96 ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ИЗЛУЧЕНИЯ РАДИОЧАСТОТНОГО ДИАПАЗОНА (ЭМИ РЧ).

В. Н. Коваленко, Д.Н. Владимиров, Е. Н. Хандогина. Многофункциональные мобильные экранированные объемы. Технологии оборудование материалы", апрель-июнь 2003.

С.М. Коробейников, Л.И. Сарин, В.М. Хохлов. Экранирующий материал для защиты от ЭМП. Москва, ГУП ВИМИ, 2005.

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ ГОСТ 30372-95. ГОСТ P 50397-92. УДК 621.38.001.4: 006.354. Группа Э00 СОВМЕСТИМОСТЬ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ. Термины и определения. Electromagnetic compatibility for electronic equipment. Terms and definitions. ОКСТУ 3401, 6301, 6501.

ГОСТ Р 50414-92. Совместимость технических средств электромагнитная. Оборудование для испытаний. Камеры экранированнные . Классы, основные параметры, технические требования и методы испытаний. Electromagnet compatibility of technical means. Test equipment. Shielded chambers. Classes, general parametres, technical requirements and test methods.

ДокументSP–3-0092: (Стандарт TIA-942, редакция 7.0, февраль 2005) Телекоммуникационная инфраструктура Центров Обработки Данных . Скачать стандарт TIA-942

А.И. Ольшанский Современные способы защиты от электромагнитных полей. Перспективные экранирующие материалы класса «Новафор». // Научный электронный архив.
URL: (дата обращения: 21.04.2019).

Статьи по теме