УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Российский патент 2001 года по МПК H05K9/00 G12B17/02 

Изобретение относится к области физики процессов распространения электромагнитных полей в конденсированных средах, а именно к устройствам для защиты от электромагнитного излучения.

Наиболее эффективно настоящее изобретение может быть использовано на пилотируемых космических аппаратах для защиты от электромагнитного излучения, создаваемого радиопередающими устройствами, которое может привести к снижению работоспособности, нарушению внимания и памяти операторов.

Изобретение также может быть использовано на производстве, выпускающем СВЧ-источники: клистроны, магнетроны и др. для защиты персонала от электромагнитного излучения.

Кроме того, изобретение может применяться для защиты населения от электромагнитного излучения при использовании бытовой техники, компьютеров, телевизоров и т.п.

В настоящее время проблема защиты людей от электромагнитного излучения занимает одно из ведущих мест в мире в связи с тем, что электромагнитное излучение широко распространено в среде обитания человека и обладает большой экологической опасностью, поскольку его воздействию подвергается практически все население как в России, так и в развитых странах мира.

Актуальность обеспечения населения защитой от электромагнитного излучения определяется интенсивным внедрением техники, являющейся источником высокочастотных электромагнитных полей.

Известны устройства для защиты от электромагнитного излучения, включающие металлические или сетчатые экраны, отражающие и поглощающие электромагнитное излучение. (Шандала М. Г. , Зуев В.Г., Ушаков И.Б., Попов В.И. Справочник по электромагнитной безопасности работающих и населения. Воронеж: Изд. "ИСТОКИ", 1998, с. 56-70.).

Недостатком известных устройств является отсутствие у экранов оптической прозрачности или ее недостаточность, не позволяющие проводить визуальное наблюдение за работой различной высокочастотной техники, что ограничивает их применение при эксплуатации компьютеров, СВЧ-печей, телевизоров и т.д.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство для защиты от электромагнитного излучения, выполненное в виде экрана прямоугольного сечения из листового оптически прозрачного неорганического силикатного стекла с нанесенной на его поверхность проводящей пленкой, отражающей электромагнитное излучение (Соловьев С.П., Царицын М.А., Воробьева О. В. , Замаев Г.Г. Специальные строительные стекла. М.: Стройиздат, 1971. С. 130-133).

Недостатком известного устройства является то, что оно обладает низкими поглощающими свойствами из-за высокого удельного поверхностного электрического сопротивления проводящей пленки, в результате чего повышается уровень мощности электромагнитных полей, что приводит к загрязнению окружающего пространства электромагнитным излучением и ухудшению санитарно-гигиенических условий на рабочих местах.

Технический результат изобретения выражается:
- в уменьшении уровня электромагнитного загрязнения окружающего пространства от источников электромагнитного излучения для улучшения санитарно-гигиенических условий среды обитания человека;
- в расширении функциональных возможностей устройства путем регулирования его поглощающих свойств.

В основу изобретения положена задача создания устройства для защиты от электромагнитного излучения, где введенные элементы имели бы конструкцию, позволяющую при эксплуатации изобретения обеспечить ослабление электромагнитного излучения с целью создания условий, отвечающих безопасности и работоспособности персонала.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для защиты от электромагнитного излучения содержится экран прямоугольного сечения, выполненный из листового оптически прозрачного неорганического силикатного стекла, а согласно изобретению экран выполнен в виде емкости с крышкой, внутри которой расположена полость, заполненная оптически прозрачным электролитом с возможностью поглощения электромагнитного излучения, причем крышка емкости установлена с возможностью перемещения для впуска электролита в полость емкости для регулирования его удельной объемной проводимости в пределах 0,01 - 10,0 См/см, при этом емкость установлена на твердой опоре.

Таким образом, в изобретении предложена новая совокупность существенных признаков. Все предложенные признаки существенны, так как влияют на достигаемый технический результат, т.е. находятся в причинно-следственной связи с указанным результатом.

Так, например, в предпочтительном варианте экран выполнен в виде емкости с крышкой, внутри которой расположена полость, заполненная оптически прозрачным электролитом с возможностью поглощения электромагнитного излучения, что обеспечивает десятикратное уменьшение уровня электромагнитного загрязнения среды.

Необходимо отметить, что оптически прозрачные электролиты используют в химических источниках электрического тока, гальванотехнике и др. областях техники (Багоцкий В.С., Флеров В.Н. Новейшие достижения в области химических источников тока. М. -Л. 1963. Лайнер В.И. Современная гальванотехника. М., 1967).

Однако в качестве поглощающего средства для защиты от электромагнитного излучения электролит используется впервые.

Предложенное устройство может быть выполнено и в виде герметически замкнутого объема, имеющего впускное и выпускное отверстия для электролита.

Кроме того, оно может быть выполнено из оптически прозрачного неорганического фосфатного стекла.

Целесообразно, что крышка устройства установлена с возможностью перемещения для впуска электролита в полость емкости для регулирования его удельной объемной проводимости, в результате чего появилась возможность заменять состав электролита, регулировать его проводимость и повышать поглощающие свойства, что позволяет эффективно применять техническое решение при использовании различной высокочастотной техники, в том числе большой мощности, что расширяет его функциональные возможности.

Вполне разумно, что выбранная удельная объемная проводимость в пределах 0,01-10,0 См/см достаточна для снижения электромагнитного загрязнения.

Нижняя граница диапазона удельной объемной проводимости электролита 0,01 См/см определяется минимальным поглощением электромагнитного излучения и является оптимальной. Уменьшение удельной проводимости электролита будет снижать величину ослабления электромагнитного излучения, что приведет к снижению поглощающих свойств устройства.

Верхняя граница диапазона удельной объемной проводимости электролита 10,0 См/см достаточна для сохранения его оптической прозрачности, а ее увеличение может привести к снижению прозрачности.

Благодаря тому, что устройство установлено на твердой опоре, им удобно пользоваться при эксплуатации. Предлагаемое устройство закреплено на опоре жестко, но оно может быть установлено и с возможностью съема. Опора может быть выполнена в виде подставки, стоек, подвесных приспособлений и т.п.

Таким образом, отличительные признаки предлагаемого технического решения непосредственно влияют на достижение технического результата, полученного при реализации изобретения.

На чертеже показан общий вид устройства.

Устройство состоит из емкости 1 с крышкой 2, выполненной из листового оптически прозрачного неорганического силикатного стекла, внутри которой расположена полость 3, заполненная оптически прозрачным электролитом 4, и твердой опоры 5. Крышка содержит защелку (не показана). Защелку используют для фиксации крышки при герметически закрытой емкости.

Листовое оптически прозрачное неорганическое силикатное стекло получают методом вытягивания из расплава стекломассы, и изготавливают пластины прямоугольного сечения (Павлушкин Н.М. Химическая технология стекла и силикатов. М.: Стройиздат, 1983. С. 432).

Предлагаемое устройство (экран) выполняют в виде емкости с крышкой, внутри которой расположена полость для заполнения электролитом, из пластин листового оптически прозрачного неорганического силикатного стекла, которые скрепляют между собой клеем марки ПЭО 10 к.

Ширина и высота устройства соответствуют размерам источника электромагнитного излучения, например экрана телевизора, монитора компьютера и т.д. Объем полости 3 определяется размерами устройства.

Устройство для защиты от электромагнитного излучения располагают перед источником электромагнитного излучения.

Устройство работает следующим образом.

Устройство закрепляют с помощью крепежа на твердой опоре, выполненной в виде прямоугольной подставки 5.

Полость 3 емкости 1 заполняют оптически прозрачным электролитом 4 с удельной объемной проводимостью в пределах 0,01-10,0 См/см. Емкость закрывают крышкой 2 и фиксируют защелкой (не показано). Крышку 2 открывают при замене электролита 4.

Пример. Для определения поглощающих свойств предложенного устройства (экрана) и выявления уровня снижения электромагнитного загрязнения окружающей среды в лабораторных условиях был испытан образец экрана. Для этого экран установили перед источником электромагнитного излучения - магнетроном.

Устройство в виде емкости 1 с крышкой 2 с защелкой, выполненное из оптически прозрачного неорганического силикатного стекла, имеет размеры 100·100·10 мм³. Объем полости составляет 95·95·5 мм³, которую заполняют раствором электролита (состав N 1): вода (H₂O) - 50 мл, этиловый спирт (C₂H₅OH) - 50 мл, хлорид лития (LiCl) с концентрацией 4 г/л и нитрат лития (LiNO₃) с концентрацией 7 г/л, при этом удельная объемная проводимость электролита составила σ = 0,0125 См/см.

Известное устройство (экран) - прототип имеет на поверхности проводящую пленку из окиси олова с удельным поверхностным сопротивлением ρ = 5,0 Ом/см².

Для определения эффективности защиты от электромагнитного излучения предлагаемым устройством (экраном) по сравнению с прототипом измеряли исходную мощность источника излучения, мощность излучения за экранами и мощность излучения, поглощенного предлагаемым экраном и прототипом.

Сначала при помощи выносного измерителя мощности определяли исходную мощность и мощность электромагнитного излучения, прошедшего через экраны, и определяли величину ослабления мощности излучения.

Далее, измеряли мощность поглощения излучения экранами, для этого указанные экраны (предлагаемое техническое решение и прототип) помещали в специально изготовленную измерительную камеру, соединенную радиоволноводом с источником электромагнитного излучения, и определяли мощность поглощенного электромагнитного излучения с помощью болометрического измерителя мощности, жестко присоединенного к камере коаксиальным высокочастотным разъемом.

Во время испытаний провели замену раствора электролита N 1 на раствор электролита состава N 2: вода - 50 мл, этиловый спирт - 50 мл, хлорид лития с концентрацией 0,5 г/л и нитрат лития с концентрацией 69 г/л, при этом удельная объемная проводимость составила σ = 3,66 См/см.

Замену растворов электролитов с последующим определением ослабления и поглощения мощности электромагнитного излучения проводили многократно, что позволило получить статистически достоверные результаты.

В таблице 1 представлены результаты испытаний предлагаемого устройства и прототипа при исходной мощности источника электромагнитного излучения (ЭМИ), равной 3 мВт/см² на длине волны 10 см.

Как видно из таблицы 1, поглощающие и ослабляющие свойства предлагаемого устройства превышают аналогичные свойства прототипа.

Преимущества предлагаемого устройства по сравнению с прототипом представлены в табл. 2.

Как видно из таблицы 2, приведенные данные показывают, что остаточная (непоглощенная) мощность (рассчитанная в %) от источника электромагнитного излучения (магнетрона) является показателем уровня снижения электромагнитного загрязнения окружающей среды.

Таким образом, поглощение электромагнитного излучения предлагаемым устройством увеличивается в 5 раз по сравнению с прототипом, причем уровень электромагнитного загрязнения снижается на 70% и тем самым улучшаются санитарно-гигиенические условия окружающего пространства.

Итак, проведенные лабораторные испытания показали, что предлагаемое устройство при его использовании может уменьшать уровень загрязнения среды от источника электромагнитного излучения, при этом расширяются его функциональные возможности за счет регулирования поглощающих свойств электролита в условиях электромагнитного излучения различной мощности, что позволяет применять устройство в среде обитания человека с повышенной экологической опасностью, связанной с использованием техники, являющейся источником высокочастотных электромагнитных полей.

Устройство для защиты от электромагнитного излучения согласно изобретению может найти применение:
- на пилотируемых космических аппаратах при работе радиопередающих устройств;
- на производствах, выпускающих высокочастотную технику: клистроны, магнетроны и др.;
- при работе с бытовой техникой, компьютерами, телевизорами и др.

Устройство для защиты от электромагнитного излучения содержит экран прямоугольного сечения, выполненный из листового оптически прозрачного неорганического силикатного стекла в виде емкости с крышкой, внутри которой расположена полость, заполненная оптически прозрачным электролитом с возможностью поглощения электромагнитного излучения, причем крышка емкости установлена с возможностью перемещения для впуска электролита в полость емкости для регулирования удельной объемной проводимости электролита в пределах 0,01 - 10,0 См/см, при этом емкость установлена на твердой опоре. Технический результат - уменьшение уровня электромагнитного загрязнения окружающего пространства от источников электромагнитного излучения для улучшения санитарно-гигиенических условий среды обитания человека, расширение функциональных возможностей устройства путем регулирования его поглощающих свойств. 1 ил., 2 табл.

Устройство для защиты от электромагнитного излучения, содержащее экран прямоугольного сечения, выполненный из листового оптически прозрачного неорганического силикатного стекла, отличающееся тем, что экран выполнен в виде емкости с крышкой, внутри которой расположена полость, заполненная оптически прозрачным электролитом с возможностью поглощения электромагнитного излучения, причем крышка емкости установлена с возможностью перемещения для впуска электролита в полость емкости для регулирования удельной объемной проводимости электролита в пределах 0,01 - 10,0 См/см, при этом емкость установлена на твердой опоре.