Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для снижения опасности электромагнитных излучений

Изобретение относится к средствам защиты человека от электромагнитного излучения на производственных и коммунально-бытовых объектах и может быть использовано для экранирования от него в широком диапазоне частот, в том числе от влияния электрических и магнитных полей промышленной частоты и радиочастотного диапазона.

Известно средство защиты от электромагнитных излучений, а именно защитный экран, содержащий корпус и пластину из защитного материала. Корпус выполнен в виде соединенных между собой вертикальной и горизонтальной пластин, между которыми расположен экранирующий элемент, являющийся проводником, выполненный в виде металлической сотовой решетки. Экранирующий элемент обработан композиционным материалом, состоящим из полимерной основы (патент RU №2439722, МПК G12B 17/02, Н05К 9/00, В82В 1/00 (2006.01)).

Недостатком данного устройства является низкая эффективность экранирования уровней электромагнитных излучений в широком диапазоне частот вследствие обеспечения экранирования электромагнитных полей только в радиочастотном диапазоне до 10 ГГц.

Известно средство защиты от электромагнитных излучений, являющееся композиционным материалом, состоящим из полимерной основы, в которой распределены частицы сплава Fe-Cu-Nb-Si-B или Co-Fe-Ni-Cu-Nb-Si-B с нанокристаллической структурой и размером от 1 до 100 мкм. Частицы сплава содержат нанокристаллы соединений α-(Fe, Si) или ε-Со объемной плотностью (0,6÷1,4)⋅10^-5 1/нм^-3 (патент RU №2324989, МПК G12B 17/02, Н05К 9/00, В82В 1/00 (2006.01)).

Недостатком данного средства является низкая эффективность экранирования уровней электромагнитных излучений в широком диапазоне частот вследствие обеспечения экранирования электромагнитных полей только радиочастотного диапазона.

Известно устройство экранирования внешнего электромагнитного поля, содержащее корпус, выполненный из токопроводящего материала. Внутри корпуса установлен автономный источник электрической энергии, связанный через контакты коммутационного устройства с подвижными токопроводами, взаимодействующими с корпусом посредством приводного скользящего контакта, и неподвижными токопроводами, с возможностью переключения контактов коммутационного устройства соответственно с одних на другие (патент RU №2414814, МПК⁷ Н05К 9/00, G12B 17/02, H01Q 1700).

Недостатками данного устройства являются неудобство эксплуатации, сложность и многостадийность его изготовления.

Наиболее близким по технической сущности (прототипом) к предлагаемому изобретению по максимальному количеству сходных признаков и достигаемому результату является устройство для снижения опасности электромагнитных излучений, содержащее расположенные слоями четыре проводника, каждый из которых выполнен в виде металлической пластины, три слоя диэлектрика, в качестве которого может быть использован пьезоэлектрик, например пьезокерамика, и клеящий слой, предназначенный для крепления к корпусу излучающего устройства. При этом первый и второй слои диэлектрика размещены вдоль смежных со слоями диэлектрика поверхностей первой, второй и третьей металлических пластин. Четвертая дополнительная металлическая пластина размещена вдоль свободной поверхности третьей металлической пластины. Таким образом, одна поверхность четвертой дополнительной металлической пластины является свободной, а под другой поверхностью четвертой дополнительной металлической пластины расположена третья металлическая пластина. Третий дополнительный слой диэлектрика размещен вдоль свободной поверхности первой металлической пластины в промежутке между данной пластиной и клеящим слоем, расположенным вдоль поверхности первой металлической пластины последовательно через третий слой диэлектрика. Толщина каждой металлической пластины, с первой по третью, не превышает величину глубины проникновения в данный металл электромагнитной волны контролируемой частоты. Суммарная толщина третьей и четвертой дополнительной металлических пластин более глубины проникновения в данный металл электромагнитной волны контролируемой частоты. Первая и третья металлические пластины электрически соединены (патент RU №2168879, МПК⁷ Н05К 9/00, G12B 17/02, H01Q 1700).

Основными недостатками вышеуказанного устройства являются повышенная трудоемкость изготовления вследствие сложности его конструкции и низкая эффективность экранирования уровней электромагнитных излучений в широком диапазоне частот, в том числе общественных и коммунально-бытовых зданиях, что подтверждается следующим: ориентация доменов пьезоэлектриков, в том числе пьезокерамики, происходит при помещении элемента в мощное электрическое поле при температуре ниже точки Кюри, и благодаря возникающему процессу поляризации большинство доменов принимает ориентацию, практически совпадающую с направлением вектора напряженности внешнего электрического поля, а керамика удлиняется параллельно оси поляризации; при этом известно, что температура точки Кюри составляет порядка 500°C, поэтому устройства на основе пьезоэлектриков не обеспечивают нормируемые параметры электромагнитной обстановки на коммунально-бытовых объектах, в том числе, в общественных зданиях и сооружениях, включая учреждения здравоохранения, образования и управления.

Предлагаемое изобретение решает задачу разработки простого в эксплуатации и экономически доступного устройства, позволяющего снижать уровни электромагнитного излучения в широком диапазоне частот, в том числе, электрических и магнитных полей промышленной частоты и радиочастотного диапазона, при пониженной трудоемкости его изготовления.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для снижения опасности электромагнитных излучений, содержащем расположенные слоями два проводника, каждый из которых выполнен в виде металлической пластины, слой диэлектрика, размещенный вдоль свободной поверхности одной из металлических пластин, и клеящий слой, размещенный вдоль поверхности одной из металлических пластин, согласно изобретению в качестве материала диэлектрика, слой которого жестко соединен с поверхностью одной из металлических пластин, использована каучуковая резина. Клеящий слой размещен между поверхностями металлических пластин, одна из которых, со свободной поверхностью, выполнена из свинца и имеет равномерные включения из крошки графита и вольфрама. Волокна металлических пластин расположены под углом 90° друг к другу, причем волокна металлической пластины, одна из поверхностей которой соединена со слоем диэлектрика, расположены под углом 45° к слою диэлектрика.

Кроме того, дополнительно введена пластиковая пленка, покрывающая все свободные поверхности устройства.

Пониженная трудоемкость изготовления устройства обусловлена уменьшением количества слоев функциональных элементов, один из которых является клеящим, при отсутствии необходимости использования пьезоэлектриков.

Снижение уровня электромагнитного излучения в широком диапазоне частот, в том числе электрических и магнитных полей промышленной частоты и радиочастотного диапазона, обусловлено повышением магнитной проницаемости за счет повышения поглощающей способности трехкомпонентной структуры материала одной из металлических пластин и поперечным расположением волокон металлической пластины, одна из поверхностей которой соединена со слоем диэлектрика, вдоль всего слоя диэлектрика.

На чертеже представлена схема устройства для снижения опасности электромагнитных излучений.

Кроме этого, на чертеже дополнительно вертикальными линиями со стрелками, обращенными сверху вниз, показано направление прохождения электромагнитной волны.

Устройство для снижения опасности электромагнитных излучений содержит расположенные слоями два проводника, выполненные в виде металлических пластин 1 и 2, слой 3 диэлектрика, жестко соединенный со свободной поверхностью металлической пластины 1 и расположенный вдоль этой поверхности, а также клеящий слой 4, размещенный в промежутке между смежными поверхностями металлических пластин 1 и 2. Таким образом, на одной поверхности металлической пластины 1 - свободной поверхности - расположен слой 3 диэлектрика, а под другой поверхностью металлической пластины 1 расположен клеящий слой 4; над одной поверхностью металлической пластины 2 расположен клеящий слой 4, а другая поверхность металлической пластины 2 является свободной.

Волокна 5 и 6 металлических пластин 1 и 2 расположены под углом 90° друг к другу, причем волокна 5 металлической пластины 1 расположены под углом 45° к слою 3 диэлектрика.

Поперечные размеры устройства не превышают толщину стандартной банковской карты.

Устройство дополнительно снабжено пластиковой пленкой, покрывающей все свободные поверхности (не показана).

Устройство для снижения опасности электромагнитных излучений работает следующим образом.

Электромагнитная волна, проникая в устройство через слой 3 диэлектрика, первую металлическую пластину 1 и клеящий слой 4, теряет часть своей энергии. При достижении электромагнитной волной металлической пластины 2 происходит ее более интенсивное поглощение по сравнению с металлической пластиной 1 за счет поперечного расположения волокон 6 материала пластины 2 и более высокой поглощающей способности трехкомпонентной структуры материала пластины 2, что приводит к повышению коэффициента экранирования.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого изобретения выражается в снижении поперечной толщины и уменьшении массогабаритных характеристик устройства при уменьшении стоимости по сравнению с аналогичными параметрами близкого по назначению устройства, выбранного в качестве прототипа, что позволяет повысить надежность работы электронных и электротехнических средств, обеспечить эффективную защиту биологических объектов за счет повышения магнитной проницаемости композиционного материала и, как следствие, коэффициента экранирования электромагнитных полей.