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电磁屏蔽玻璃的制造方法及分类
来源: | 作者:KAHO | 发布时间: 2017-08-14 | 6119 次浏览 | 分享到:
电磁屏蔽玻璃的制造方法和分类;SE的定义公式为:SE=101g*(人射强度/穿透强度)(dB)

电磁屏蔽玻璃的制造方法和分类

只有金属材料才具有屏蔽电磁波的作用,因此使玻璃具有金属的性能就能达到屏蔽电磁波的目的。通常采用三种方法,一是将含金、银、铜、铁、钛、铬铝等金属或无机或有机化合物盐类,通过物理(真空蒸发、阴极溅射等)化学(化学气相沉积、化学热分解、溶胶一凝胶等)的方法,在玻璃表面形成上述金属或金属氧化物膜层;二是在夹层玻璃中夹金属丝网;三是上述两种方法同时霸,以获得更好的效果。
屏蔽效果用屏蔽效率来衡量。屏蔽效率(缩写为(E)又称为衰减率,是电场中人射和穿透的辐射强度的比值,用分贝(dB)一来表示。
SE的定义公式为:SE=101g*(人射强度/穿透强度)(dB)
对于电磁场的衰减率和屏蔽玻璃的透明度,即 SE值和光线透过率:(此处还包括窗户玻璃片的阳光透过率:。和值),决定于实际应用。为了防护“窥察"在几 MHz到 IGHz的频率范围内, SE值需要达到20、40dB。
电磁屏蔽玻璃

1.夹金属丝网电磁屏蔽玻璃

夹金属丝网电磁屏蔽玻璃是将细金属丝网或金属涂层纤维网夹人透明基片(普遍使用无机玻璃)或树脂之间,这是一种常用的非实壁型屏蔽体。金属丝网材料一般为铜、铝、镀锌铁丝、银丝或者镀银的丝网等,也可以使用不锈钢网。每个金属丝网的网眼均可看作是小波导管,电磁波频率高于波导管的截止频率时,电磁波可以自由通过;当电磁波频率低于其截止频率时,金属丝网就起到屏蔽体的作用。丝网的粗细和网眼的大小都对屏蔽波段和衰减效果存明显影响。采用美国首诺公司 saflex胶片为中间层的典型夹层电子屏蔽玻璃的结构是:6·35mm玻璃+1.52mm胶片+金属化织网+1.52mm胶片+6·35mm玻璃。金属化筛网极薄(小于 Imm),网眼一般为100、400目,看起来就像平常窗纱,对玻璃总重可忽略不计。与保安防范玻璃融于一体的织网可以使玻璃均匀浅着色,实际上织物本身是看不见的。研究表明,在最主要的电磁干扰的频率范围(1、100H幻内,单纯的金属屏蔽网的屏蔽效能约为60、100dB。而有金属丝网的夹层玻璃屏蔽效能约为50一90dB。这种电磁屏蔽玻璃作为简单的观察窗,其屏蔽效能是足够的,但主安缺点是透明度较差,不够美观,而且还可能存在不希望有的绕射光栅问题。

2,镀膜电磁屏蔽玻璃

采用在玻璃表面镀制金属或者金属氧化物薄膜来达到电磁屏蔽的目的是比较常用的方法。膜层一般是导体,也可以是半导体,由于膜层材料和厚度的不同,对电波屏蔽的波长范围和衰减效果也不同。层的种类主要有贵金属膜如金膜、银吧謨、金一银、金一铜、一锏复合等;全属謨如钛、铝、钴、铬、镍、锡锰、铜等;氧化物膜如氧化锡、氧化一氧化锡及上述金属的氧化物膜等,膜制作工艺包括物理气相沉积:真空蒸发法、阴溅射法、等离子溅射法等;化学沉积:热 CVD、激光 cVD、等离子 CVD等;化学热分解:液体喷涂、固体微源涂、热分解等;溶胶一凝胶法;多层浸渍一热分解等。
图1是电磁波在金属屏蔽謨表面及内部吸收和反射过程的示意图·图中,为电磁波从空气介质至金属表面的反射系数, p。为电磁波从金属屏蔌膜到空气介质面的反射系数,为传播系数。电磁波从左边向右边传播,到达屏蔽膜 A面一部分反射回去,另一部分穿透屏蕊謨进人謨层,然后在膜层内继续衰减传播,当到达 B面时,同样有一部分反射回屏蔽膜内,一部分穿透界面进人空气介质,反射回屏蔽膜内的反射波在到达 A面时又会发生反射和透射,这样在屏蔽膜内部产生多次反射过程。多次反射修正系数是一个负值,起着减少界面反射損耗的作用。镀膜电磁屏蔽玻璃的屏蔽效率主要决定于膜层的方块电阻、辐射源及其到屏蔽玻璃的距离。由于这层薄膜很薄,其厚度远小于河4巛为干扰电磁波的波长),因此吸收损耗可以忽略不计,主要靠反射损耗来进行屏薮,但多次反射往往不能完全忽略
电磁波在金属屏蔽膜表面及内部吸收和反射过程
▲【图1】电磁波在金属屏蔽膜表面及内部吸收和反射过程▲
在理论上,导电膜对于高阻抗辐射源在近场范围内的屏蔽效率SE为:
SE=r+r·=20lg*{K/(D·F·R)}   【K为一个常数;D表示辐射源与屏蔽玻璃的间距;F为屏蔽场的频率;R为透明导电膜的方块电阻】
方块电阻R/Ω
屏蔽效率SE/dB
F=3~10MHz F=10~30MHz
F=30~100MHz
F=100~300MHz
F=300~1000MHz
100 - - 42.2 32.2 22.2
20 - - 56.2 46.2 36.2
5 88.2 78.2 58.2 58.2 48.2
▲【表1】具有不同方块电阻值的透明导电膜对于高阻抗辐射源的屏蔽效率▲
与夾金属丝网屏蔽玻璃相比,镀膜屏蔽玻璃的屏蔽效能较低,但在一定范围内相差不是很明显,只有在电磁波频段较高时,二者差别比较大。此外,这种屏蔽玻璃的透射比与表面方块电阻呈线性关系,当透射比为60%~80%,相当于表面方块电阻约10~100Ω。因此,镀膜屏蔽玻璃的光学透视率要明显好于夹金属丝屏蔽玻璃。下表2是镀膜屏蔽玻璃与夹金属丝网屏蔽玻璃屏蔽效能的比较。因此,镀膜屏蔽玻璃的光学透视率要明生夹金属丝网屏蔽玻璃。表一是镀膜屏蔽玻璃与夹金属丝网屏蔽玻璃屏显幻的比较。在实际情况中经常存在的不是完整的屏蔽,而是孔洞、缝隙等不完全屏蔽,两种电磁屏蔽玻璃正好可以起到屏蔽作用,弥补屏蔽的不完整性,提高整体屏蔽效能。因此,在既有电磁屏蔽要求,又有一定可视要求的部位,电磁屏蔽玻璃也大量应用在安全保卫部门办公区的可视窗口,商业写字楼办公室的玻璃隔墙
频率/MHz 夹金属丝网屏蔽玻璃效能/dB 镀膜屏蔽玻璃屏蔽效能/dB
1 95 81
10 90 63
100 81 36
1000 65 12
▲【表2】镀膜屏蔽玻璃与夹金属丝网屏蔽玻璃屏蔽效能比较▲
当今,用来屏蔽电磁波辐射的膜层主要是由 TCO膜和银膜组成的透明导电膜。过去,在某些涉及到阳光控制膜的情况中,它们也和金膜系结合起来使用果是起减反射的作用, TCO膜组成的膜系可以通过一个或两个单独的 TCO膜层来构成。其中的一种结构是一个五层膜的膜系(glass-Si02-ITO-Si02-ITO-Si02),膜层总厚度大约为215nm。这种由 TCO膜组成的膜系不仅具有很高的透过率,而且它的方块电阻值也可以达到只有大约100的水平。如果要求的方块电阻只有几欧姆,那么由贵金属组成的膜系通常都采用单层或两层银膜。双银膜系不仅可以达到10的方块电阻值,还可以使光线透过率值>75%。

屏蔽玻璃的制造

屏蔽玻璃的主要应用领域是计算机房的窗户玻璃以及放置医疗诊断设备的房间,还有监视器的可分离屏幕以及平板电子显示器(如 PDP)。这些房间和设备一方面都不允许被窥察,另一方面也不得辐射出电磁波。
图2中是用作窗户的中空玻璃,由两片玻璃构成,两片玻璃的外表面上都有透明导电膜。这种设计是为了屏蔽远场范围内的电磁辐射。在这个特殊的屏蔽设计中,透明导电膜被放置在中空玻璃的位置1和位置4上。通过在窗户框架的沟槽中嵌入一个导电条,就可以简单的在玻璃上的导电膜和房间的其他屏蔽之间建立通电连接。这是因为为了达到很好的屏蔽效率,赢在房间或需要屏蔽的设备周围搭建一个尽可能精密的法拉第笼。这就是说周围所有的表面都应当具有极其良好的导电性,同时还应在它们之间小心的建立起物理和电连接,所以屏蔽玻璃导电膜必须通过母线或者金属条与侧壁之间进行电连接,通过这种两篇相同的导电玻璃彼此遮挡的排列方式,可以将屏蔽效率提高大约1.7倍。
屏蔽电磁辐射的结构
▲【图2】适合于窗户屏蔽电磁辐射的结构▲
对于图2中的未加保护的应用,当前只有采用由 ITO和 sn02: F组成啲 TCO膜系。由于金膜和银膜的抗化学和机械性能都比较差,还不能用于在需要暴露于天气攻击的场所中。但是,这些膜系适合使用在受到保护的位置上(例如中空玻璃中面对空隙的位置或夹层安全玻璃的夹层表面上),并且可以同时实现一些附加功能,例如阳光控制或提高绝热性。
电磁屏蔽玻璃
▲【图3】用于监视器和电子显示器的可分离屏幕电磁屏蔽玻璃▲
图3中是屏蔽玻璃的结构示意图,用于监视器的可分离屏幕和电子显示器。这种应用通常要求显示的对比度很高。为了提高对比度,一般都是采用灰色玻璃或吸收膜层来生产屏蔽玻璃。如果两个表面都是减反射的,那么玻璃的光线透过率可以达到大约50%。
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