Door Wayne Shirey, bijgewerkt op 24 maart 2022

In de wereld van vandaag genereert bijna elk elektronisch apparaat – van smartphones tot industriële machines – magnetische velden of heeft daar interactie mee. Als dit niet wordt aangevinkt, kunnen deze velden beelden vervormen, sensormetingen verstoren en de betrouwbaarheid van het apparaat in gevaar brengen. Magnetische afscherming is de wetenschap en kunst van het omleiden van deze veldlijnen, zodat gevoelige componenten onaangetast blijven.

Hoe magnetische velden de elektronica beïnvloeden

Magnetische velden ontstaan overal waar magnetische flux stroomt:staafmagneten, stroomvoerende geleiders of zelfs het geomagnetische veld van de aarde. Apparaten die magnetische signalen omzetten in digitale gegevens, zoals magnetische opslag- of Hall-effectsensoren, zijn bijzonder kwetsbaar. Het feit dat we dit artikel op een scherm kunnen lezen, geeft aan dat de industrie praktische afschermingsoplossingen onder de knie heeft.

Belangrijke materialen voor magnetische afscherming

Effectieve schilden moeten een hoge magnetische permeabiliteit vertonen, waardoor ze veldlijnen kunnen aantrekken en wegleiden van de beschermde zone. Veelgebruikte materialen zijn onder meer:

• Mu-metaal (zeer zuivere nikkel-ijzerlegering) – veel gebruikt in audio- en precisie-instrumenten.
• Permalloy (nikkel-ijzerlegering) – biedt uitstekende permeabiliteit voor laagfrequente toepassingen.
• Ferrietkeramiek – ideaal voor hoogfrequente afscherming in RF-circuits.
• Roestvrij staal en siliciumstaal – kosteneffectief voor bulkafscherming.
• Supergeleiders (bijvoorbeeld niobium-titanium) – zorgen voor perfect diamagnetisme bij cryogene temperaturen.

Recente ontwikkelingen op het gebied van nanotechnologie hebben geleid tot dunnefilmcoatings die rechtstreeks op componenten kunnen worden aangebracht, waardoor lichtgewicht, conforme bescherming wordt geboden zonder het grootste deel van traditionele afschermingsblokken.

Voorbij magnetische velden:afscherming van RF-interferentie

Veel afschermingsmaterialen dempen ook radiofrequentie-interferentie (RFI) boven 100 kHz. Door magnetische afscherming te combineren met geleidende behuizingen kunnen ontwerpers uitgebreide bescherming bieden tegen zowel statische als dynamische elektromagnetische storingen.

Samenvattend:het selecteren van het juiste afschermingsmateriaal hangt af van de frequentie, magnetische veldsterkte, mechanische beperkingen en kosten. Door gebruik te maken van beproefde legeringen en opkomende nanomaterialen kunnen ingenieurs elektronische systemen beschermen tegen de alomtegenwoordige invloed van magnetische velden.