مقدمه ای بر امواج مغناطیسی و تداخل آنها

طراحی مدرن سیستمهای الکتریکی نیازمند آن است که این سیستمها با محیط الکترومغناطیسی اطراف خود سازگار باشند که محیط شامل تعدادی از منابع تابنده اغتشاش یا نویز می باشد. طراحی باید به گونه ای باشد که این اغتشاشات کمترین ضربه را به عملکرد سیستم وارد آورد. تمامی چنین رخدادهایی را می توان به عنوان تداخل الکترومغناطیسی (EMI ) دسته بندی نمود. در این بخش ما چند عبارت شایع که برای توضیح پدیده های EMI مصرف می شوند را تعریف می کنیم و چند مکانیسم منتخب را که توسط آنها اثرات EMI مشخص می شوند را شرح می دهیم.

تعاریف

دایره المعارف استاندارد IEEE در عبارات الکترونیک و الکتریک تداخل الکترومغناطیسی (EMI) را به این شکل تعریف می کند. «تخریب دریافت سیگنالهای الکترو مغناطیسی مطلوب در اثر یک اغتشاش الکترو مغناطیسی». اغتشاشات الکترو مغناطیسی می توانند به شکل هر سیگنال الکترومغناطیسی ناخواسته باشند؛ حتی انعکاس سیگنال مطلوب از مسیرهای مختلف. اغتشاشات می توانند پیوسته یا ناپیوسته تکراری یا غیر تکراری باشند به طور کلی هر سیگنال الکترومغناطیسی ناخواسته یا اغتشاش، معمولا نویز نامیده می شود. از زمان تولد مخابرات رادیویی،  عبارت تداخل فرکانس رادیویی RFT به طور گسترده و معمولا اشتباه به جای EMI استفاده شده است، تا پدیده های تداخل را شرح دهد. برای شرح تفاوت این دو عبارت تعریف IEEE از RFI را بیان می کنیم: " تخریب دریافت امواج رادیویی مطلوب در اثر سیگنال رادیویی ناخواسته یا اغتشاشات رادیویی". ما فرض می کنیم که گستره فرکانس سیگنالهای رادیویی از 9KHZ تا 3000GHZ باشد. چنان که توسط کمیته مخابرات فدرال آمریکا FCC )Federal communications commission) تعریف شده است. لذا RFT می تواند تخریب دریافت سیگنالهای مطلوب در اثر اغتشاشات فرکانس رادیویی را شرح دهد.

وجود نویزهای محیط این الزام را ایجاد می کند در حین طراحی اولیه یک وسیله الکترونیکی ملاحظاتی درنظر گرفته شود تا آن وسیله از تخریب عملکرد در اثر واکنش با حد کمینة از پیش دانسته شدة چنین نویزهای الکترومغناطیسی ایمن شود. همزمان لازم است اطمینان حاصل شود که سیستم، نویزهای الکترومغناطیسی بالاتر  از یک حد از پیش دانسته شده را نمی تابد تا تخریب در عملکرد سامانه های الکترونیکی مجاورش ایجاد نکند. علاوه بر این ملاحظاتی باید در نظر گرفته شود تا نویزهای تولید شده درون سیستم با خود آن تداخل نکند که عملکرد سیستم تخریب شود.

با تولید گستره بزرگی از ابزار الکترونیکی (به ویژه تجهیزات دیجیتال که تابنده های توانمند انرژی الکترومغناطیسی هستند)، طراحی چنین سامانه هایی در این روزگار لازم است که این خواسته ها را بپوشاند که سیستم طراحی شده با محیط الکترومغناطیسی اطرافش سازگار باشد.

ما سازگاری الکترومغناطیسی (EMC) را چنین تعریف می کنیم:" توانمندی سامانه ها یا ابزار الکترومغناطیسی در عملکرد در محیط الکترومغناطیسی کاری درنظر گرفته شده با حد بازدهی طراحی شده". (این حدود در ایالات متحد معمولا توسط FCC تعیین می شوند.)

کاربردهای پوششهای جاذب امواج الکترومغناطیسی

مواد جاذب و نیز مواد پوشش EMI در کشور ما هر دو مورد توجه می باشند. سالیانه میلیونها دلار برای واردات جاذب های الکترومغناطیسی برای ساخت اتاقهای بدون انعکاس پرداخت می شود. این مواد عمدتاً از شرکت های Emerson و Cuming و Euro MC وارد می شوند. اتاقهای بدون انعکاس از دو جهت مهم می باشند. اول برای آزمایش EMI روی تجهیزات الکترونیکی مخصوصاً در کاربردهای نظامی که لازم است کارایی وسیله در اثر هجوم امواج الکترومغناطیسی به آن دچار اختلال نشود. تمام تجهیزات الکترونیکی اگر بخواهند استاندارد های بین المللی را کسب کنند لازم است تا آزمایش EMI را با موفقیت بگذرانند. انجام این آزمایش خارج از اتاق EMI دراثر وجود امواج متنوع دیگری که روی عملکرد دستگاه موثرند انجام نمی شود.

ثانیاً برای آزمایشات( EMC ( Electromagnetic Capability  روی تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی، از این اتاقها استفاده می شود تا امواج تابیده شده توسط یک محصول مورد بررسی قرار گیرد. بنابر استانداردهای بین المللی، یک وسیله الکترونیکی نبایستی بیش از یک حد مجاز تابش الکترومغناطیسی داشته باشد.

این استانداردها حتی روی خودروها و موتور سیکلت ها نیز حدودی از شدت تابش مجاز الکترو مغناطیسی را تعریف می کند. لذا چنانکه مشاهده می شود ساخت اتاقهای بدون انعکاس در آینده گسترش بیشتری خواهد یافت.

مواد جاذب  علاوه بر اتاقهای بدون انعکاس در تجهیزات رادار گریز برای مخفی کردن وسایل و نیروهای نظامی از دید را دارد دشمن نیز به کار می روند.

پوشش های الکترومغناطیسی نیز که با انعکاس یا جذب امواج الکترو مغناطیس، میزان عبور آنها را از پوشش کاهش می دهند، زمینه بسیار مورد توجهی هستند. چنانکه گذشت یک وسیله الکترونیکی را بایستی از هجوم امواج متداخل با عملکرد آن حفظ نمود که این کار را با پوشش های محافظ در برابر تداخل انجام می دهیم. همچنین تأثیر منفی امواج تابیده شده از وسایل الکترونیکی بر بافت های زنده نیز، لزوم پوشش دهی آنها را بیشتر می نماید.

در پروژه حاضر پوشش / جاذب های الکترومغناطیسی بر پایه فیلرهای نانوگرافیت و فریت و ماتریس پلی یورتان به دلایل زیر به شکل فوم تهیه می شود:

1- رسانش نانو فیلر از رسانش فیلرهای گرافیت طبیعی کمتر نیست ولی ابعاد ریز آنها و سطح فعال آنها امکان توزیع درابعاد نانومتری را میسر می کند و این امر تولید یک پلیمر رسانا دارای مقدار کمتری فیلر را ممکن می کند. با کنترل میزان رسانش الکتریکی می توان جاذب یا پوشش موج الکترومغناطیسی را تولید نمود.

2- ساختار اسفنجی به انعکاس متعدد نور در حین عبور از پوشش می انجامد که این امر چنان که گذشت بازدهی پوشش / جاذب را افزایش می دهد.

3-وجود ذرات فریت با توجه به میزان جذب بالای آنها، بخش مهمی از انرژی را در بازة گسترده ای به گرما تبدیل خواهد کرد.

4-  ساختار شدیداً قطبی پلیمر پلی یورتان امکان پراکنش ذرات را بهتر می کند.

5-امکان قالبگیری بدون استفاده از تنش های مکانیکی شدید از نوعی که در الاستومر های دیگر رایج است، امکان شکسته شدن لایه های گرافیت و کاهش رسانش الکتریکی را از بین خواهد برد.

6- استفاده از پلیمریزاسیون در محل  جدایش لایه های گرافیتی را افزایش خواهد داد.

7- پلیمزاسیون و فوم شدن همزمان، امکان تولید فوم هایی با ساختار اسفنجی یکنواخت را میسر خواهد نمود.

علاوه بر همه اینها، فوم های یورتانی در بین تمام انواع فوم های پلیمری بهترین خواص فیزیکی و مکانیکی را از خود نشان می دهند و از همه رایج تر می باشند و تنوع خواص را با تنوع فرمول به مهندس طراح ارائه می نمایند.

تهیه کننده: روح ا... سلطانی