磁屏蔽技術(shù)及其應(yīng)用

余傳佩　楊靜云

摘 要：文章介紹了磁屏蔽的意義與應(yīng)用，分析了磁屏蔽技術(shù)的基本原理與方法以及所采用的材料，同時(shí)還介紹了目前磁屏蔽技術(shù)應(yīng)用的具體裝置形式和未來的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：磁屏蔽；零磁空間；磁屏蔽室

引言

隨著工業(yè)、交通、電力及生活等設(shè)施的急劇增加，人們正處在一個(gè)日益復(fù)雜的電磁環(huán)境中，地磁場在區(qū)局部范圍內(nèi)也已變得越來越復(fù)雜，圖1為某地的地磁場變化情況。然而，隨著科技水平的發(fā)展，在精密測量、地球物理、地質(zhì)勘探、航空航天、計(jì)量測試等諸多領(lǐng)域里，對外界環(huán)境磁場的要求卻有越來越高，許多精密電子設(shè)備與測試儀器，要求空間環(huán)境不能存在干擾磁場。比如，在航空航天及船舶中導(dǎo)航用的陀螺儀，干擾磁場嚴(yán)重影響著其導(dǎo)航精度，必須對干擾磁場進(jìn)行消除或降低；作為時(shí)間基準(zhǔn)的原子鐘，為了保證精準(zhǔn)性，也必須將地磁場消除；還有高分辨率的電子顯微鏡，環(huán)境中的波動磁場也影響著其電子成像質(zhì)量，同樣需要消除環(huán)境磁場的變化。另外，在許多與磁性有關(guān)的科學(xué)研究領(lǐng)域里，需要營造一個(gè)零磁場環(huán)境。例如磁性探測儀器的零磁場標(biāo)定，材料或器件的無磁性檢測，生物在無磁環(huán)境里的生理反應(yīng)研究等等，均需要一個(gè)相對的零磁場空間。這就要求我們必須利用磁屏蔽技術(shù)，在一定范圍內(nèi)屏蔽或消除外界的干擾磁場，從而營造一個(gè)相對的零磁場或靜磁場空間。

1 磁屏蔽的基本原理

1.1 磁屏蔽的概念

電磁屏蔽，就是將電磁場干擾源至儀器設(shè)備的傳輸途徑“切斷”，從而達(dá)到消除或減弱干擾源對儀器設(shè)備的不良影響效果。根據(jù)被屏蔽的對象不同，可將其分為兩大類：一類是對電磁場干擾源進(jìn)行屏蔽，使其傳播到屏蔽外的干擾電磁場減弱，如對醫(yī)學(xué)上核磁共振儀的屏蔽；另一類是對特定的儀器設(shè)備進(jìn)行屏蔽，使其不受外界環(huán)境電磁場的干擾，保證其正常工作，如對導(dǎo)航用的陀螺儀的屏蔽。根據(jù)電磁場的性質(zhì)及屏蔽機(jī)理的不同，電磁屏蔽分為靜電屏蔽、電磁屏蔽和靜磁屏蔽。靜電屏蔽主要是對電場的屏蔽，利用的是導(dǎo)體靜電平衡原理；電磁屏蔽主要是對高頻電磁場屏蔽，利用渦電流原理；而靜磁屏蔽（簡稱磁屏蔽）則是對靜磁場或低頻電磁場進(jìn)行屏蔽，利用的是磁路分流原理。文章討論的是磁屏蔽問題。

1.2 磁屏蔽的原理

靜磁場是穩(wěn)恒電流或永久磁體產(chǎn)生的磁場。靜磁屏蔽是利用高磁導(dǎo)率μ的鐵磁材料做成屏蔽罩以屏蔽外磁場。它與靜電屏蔽作用類似而又有不同。

靜磁屏蔽的原理可以用磁路的概念來說明。如將鐵磁材料放在成截面如圖2和圖3的回路，則在外磁場中，絕大部份磁場集中在鐵磁回路中。這可以把鐵磁材料與空腔中的空氣作為并聯(lián)磁路來分析。因?yàn)殍F磁材料的磁導(dǎo)率比空氣的磁導(dǎo)率要大幾千倍，所以空腔的磁阻比鐵磁材料的磁阻大得多，外磁場的磁感應(yīng)線的絕大部份將沿著鐵磁材料壁內(nèi)通過，而進(jìn)入空腔的磁通量極少。這樣，被鐵磁材料屏蔽的空腔就基本上沒有外磁場，從而達(dá)到靜磁屏蔽的目的。材料的磁導(dǎo)率愈高，筒壁愈厚，屏蔽效果就愈顯著。因常用磁導(dǎo)率高的鐵磁材料如軟鐵、硅鋼、坡莫合金做屏蔽層，故靜磁屏蔽又叫鐵磁屏蔽。

靜電屏蔽的效果是非常好的，這是因?yàn)榻饘賹?dǎo)體的電導(dǎo)率要比空氣的電導(dǎo)率大十幾個(gè)數(shù)量級，而鐵磁物質(zhì)與空氣的磁導(dǎo)率的差別只有幾個(gè)數(shù)量級，通常約大幾千倍。所以靜磁屏蔽總有些漏磁。為了達(dá)到更好的屏蔽效果，可采用多層屏蔽，把漏進(jìn)空腔里的殘余磁通量一次次地屏蔽掉。

1.3 屏蔽效果的度量

對于磁屏蔽，根據(jù)需求通常用磁屏蔽效能和剩磁兩種方式來衡量其效果。磁屏蔽效能計(jì)算公式為：SEH=20lg■，單位為分貝；而剩磁指的是屏蔽后的剩余磁場，單位是nT。

2 常用的磁屏蔽材料

根據(jù)磁屏蔽的原理，材料的磁導(dǎo)率愈高，屏蔽效果就愈顯著。因此磁屏蔽材料一般都選用磁導(dǎo)率高的材料，常用的高導(dǎo)磁材料有純鐵（電工軟鐵） 、電磁鋼板（硅鋼片）、坡莫合金板、非晶態(tài)合金帶以及微晶合金帶材等。另外與屏蔽性能有關(guān)的還有材料的飽和磁通密度Bs和矯頑力。材料的飽和磁通密度Bs越大，就越能吸收外界磁場，屏蔽效果也就越好，在屏蔽強(qiáng)磁場時(shí)特別重要。材料的矯頑力越低，越容易降低屏蔽后的剩磁，在屏蔽弱磁場時(shí)特別重要。在設(shè)計(jì)磁屏蔽裝置時(shí)，要針對具體的環(huán)境磁場和屏蔽要求。綜合考慮材料的以上三個(gè)參數(shù)及整個(gè)磁屏蔽裝置的結(jié)構(gòu)。表1列舉了常用磁屏蔽材料的基本參數(shù)。

3 磁屏蔽技術(shù)應(yīng)用及裝置

靜磁屏蔽在電子器件中有著廣泛的應(yīng)用。例如變壓器或其他線圈產(chǎn)生的漏磁通會對電子的運(yùn)動產(chǎn)生作用，影響示波管或顯像管中電子束的聚焦。為了提高儀器或產(chǎn)品的質(zhì)量，必須將產(chǎn)生漏磁通的部件實(shí)行靜磁屏蔽。在手表中，在機(jī)芯外罩以軟鐵薄殼就可以起防磁作用。

3.1 通用零磁空間

這類磁屏蔽裝置主要作為標(biāo)準(zhǔn)的零磁空間使用，為儀器標(biāo)定、無磁測量等工作服務(wù)，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。根據(jù)磁屏蔽的性能和尺寸要求有不同的規(guī)格。

3.2 大型磁屏蔽室

這類磁屏蔽裝置主要為各種高性能的電子顯微鏡、高性能儀器設(shè)備服務(wù)，其結(jié)構(gòu)如圖5所示。需要根據(jù)儀器設(shè)備的要求和現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)制作。

3.3 磁屏蔽元件

這類磁屏蔽元件通常為某些特定儀器設(shè)備所研制的，是作為某些儀器（如陀螺儀，原子鐘等）結(jié)構(gòu)的一部分， 在設(shè)計(jì)時(shí)既要考慮屏蔽性能，還要考慮結(jié)構(gòu)性能等因素，如圖6所示。

4 磁屏蔽技術(shù)的發(fā)展趨勢

磁屏蔽技術(shù)通常有兩種方法，一種叫做被動式磁屏蔽，即采用磁導(dǎo)率較高的軟磁材料圍成一個(gè)特定空間，而被動地將外界環(huán)境磁場屏蔽在該特定空間之外，常用的磁屏蔽材料有電工純鐵、硅鋼片、內(nèi)磁屏蔽鋼及坡莫合金等。另一種叫做主動式屏蔽，即采用通電線圈產(chǎn)生一個(gè)與干擾磁場大小相等方向相反的磁場去主動抵消外界的干擾磁場，從而達(dá)到磁屏蔽的目的。被動式磁屏蔽采用的磁路分流的原理，技術(shù)相對比較成熟，屏蔽性能穩(wěn)定可靠，但需要耗費(fèi)大量的軟磁材料，成本較高，施工周期長。而主動式磁屏蔽技術(shù)采用的正負(fù)磁場抵消的辦法，由于外界磁場隨時(shí)變化，所以反向磁場的控制困難較大。再者，磁場在本質(zhì)上是不能被抵消掉的，此消則彼長，很難在較大空間范圍內(nèi)完全消除干擾磁場。目前實(shí)際應(yīng)用中主要還是采用被動式屏蔽，主動式磁屏蔽技術(shù)應(yīng)用還不多，但主動式磁屏蔽技術(shù)不需要耗費(fèi)軟磁材料，安裝施工周期也短，且易于拆裝運(yùn)輸，可以重復(fù)，是磁屏蔽技術(shù)未來的發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)

[1]楊士元.電磁屏蔽理論與實(shí)踐[M].北京：國防工業(yè)出版社.

[2]賴祖武.電磁屏蔽的理論基礎(chǔ)[M].北京：原子能出版社.

[3]萬剛，李榮德.電磁屏蔽材料的進(jìn)展[J].屏蔽技術(shù)與屏蔽材料，2003（1）.

[4]周克定.工程電磁場數(shù)值計(jì)算的理論方法及應(yīng)用[M].北京：高等教育出版社，1994.endprint

摘 要：文章介紹了磁屏蔽的意義與應(yīng)用，分析了磁屏蔽技術(shù)的基本原理與方法以及所采用的材料，同時(shí)還介紹了目前磁屏蔽技術(shù)應(yīng)用的具體裝置形式和未來的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：磁屏蔽；零磁空間；磁屏蔽室

引言

隨著工業(yè)、交通、電力及生活等設(shè)施的急劇增加，人們正處在一個(gè)日益復(fù)雜的電磁環(huán)境中，地磁場在區(qū)局部范圍內(nèi)也已變得越來越復(fù)雜，圖1為某地的地磁場變化情況。然而，隨著科技水平的發(fā)展，在精密測量、地球物理、地質(zhì)勘探、航空航天、計(jì)量測試等諸多領(lǐng)域里，對外界環(huán)境磁場的要求卻有越來越高，許多精密電子設(shè)備與測試儀器，要求空間環(huán)境不能存在干擾磁場。比如，在航空航天及船舶中導(dǎo)航用的陀螺儀，干擾磁場嚴(yán)重影響著其導(dǎo)航精度，必須對干擾磁場進(jìn)行消除或降低；作為時(shí)間基準(zhǔn)的原子鐘，為了保證精準(zhǔn)性，也必須將地磁場消除；還有高分辨率的電子顯微鏡，環(huán)境中的波動磁場也影響著其電子成像質(zhì)量，同樣需要消除環(huán)境磁場的變化。另外，在許多與磁性有關(guān)的科學(xué)研究領(lǐng)域里，需要營造一個(gè)零磁場環(huán)境。例如磁性探測儀器的零磁場標(biāo)定，材料或器件的無磁性檢測，生物在無磁環(huán)境里的生理反應(yīng)研究等等，均需要一個(gè)相對的零磁場空間。這就要求我們必須利用磁屏蔽技術(shù)，在一定范圍內(nèi)屏蔽或消除外界的干擾磁場，從而營造一個(gè)相對的零磁場或靜磁場空間。

1 磁屏蔽的基本原理

1.1 磁屏蔽的概念

電磁屏蔽，就是將電磁場干擾源至儀器設(shè)備的傳輸途徑“切斷”，從而達(dá)到消除或減弱干擾源對儀器設(shè)備的不良影響效果。根據(jù)被屏蔽的對象不同，可將其分為兩大類：一類是對電磁場干擾源進(jìn)行屏蔽，使其傳播到屏蔽外的干擾電磁場減弱，如對醫(yī)學(xué)上核磁共振儀的屏蔽；另一類是對特定的儀器設(shè)備進(jìn)行屏蔽，使其不受外界環(huán)境電磁場的干擾，保證其正常工作，如對導(dǎo)航用的陀螺儀的屏蔽。根據(jù)電磁場的性質(zhì)及屏蔽機(jī)理的不同，電磁屏蔽分為靜電屏蔽、電磁屏蔽和靜磁屏蔽。靜電屏蔽主要是對電場的屏蔽，利用的是導(dǎo)體靜電平衡原理；電磁屏蔽主要是對高頻電磁場屏蔽，利用渦電流原理；而靜磁屏蔽（簡稱磁屏蔽）則是對靜磁場或低頻電磁場進(jìn)行屏蔽，利用的是磁路分流原理。文章討論的是磁屏蔽問題。

1.2 磁屏蔽的原理

靜磁場是穩(wěn)恒電流或永久磁體產(chǎn)生的磁場。靜磁屏蔽是利用高磁導(dǎo)率μ的鐵磁材料做成屏蔽罩以屏蔽外磁場。它與靜電屏蔽作用類似而又有不同。

靜磁屏蔽的原理可以用磁路的概念來說明。如將鐵磁材料放在成截面如圖2和圖3的回路，則在外磁場中，絕大部份磁場集中在鐵磁回路中。這可以把鐵磁材料與空腔中的空氣作為并聯(lián)磁路來分析。因?yàn)殍F磁材料的磁導(dǎo)率比空氣的磁導(dǎo)率要大幾千倍，所以空腔的磁阻比鐵磁材料的磁阻大得多，外磁場的磁感應(yīng)線的絕大部份將沿著鐵磁材料壁內(nèi)通過，而進(jìn)入空腔的磁通量極少。這樣，被鐵磁材料屏蔽的空腔就基本上沒有外磁場，從而達(dá)到靜磁屏蔽的目的。材料的磁導(dǎo)率愈高，筒壁愈厚，屏蔽效果就愈顯著。因常用磁導(dǎo)率高的鐵磁材料如軟鐵、硅鋼、坡莫合金做屏蔽層，故靜磁屏蔽又叫鐵磁屏蔽。

靜電屏蔽的效果是非常好的，這是因?yàn)榻饘賹?dǎo)體的電導(dǎo)率要比空氣的電導(dǎo)率大十幾個(gè)數(shù)量級，而鐵磁物質(zhì)與空氣的磁導(dǎo)率的差別只有幾個(gè)數(shù)量級，通常約大幾千倍。所以靜磁屏蔽總有些漏磁。為了達(dá)到更好的屏蔽效果，可采用多層屏蔽，把漏進(jìn)空腔里的殘余磁通量一次次地屏蔽掉。

1.3 屏蔽效果的度量

對于磁屏蔽，根據(jù)需求通常用磁屏蔽效能和剩磁兩種方式來衡量其效果。磁屏蔽效能計(jì)算公式為：SEH=20lg■，單位為分貝；而剩磁指的是屏蔽后的剩余磁場，單位是nT。

2 常用的磁屏蔽材料

根據(jù)磁屏蔽的原理，材料的磁導(dǎo)率愈高，屏蔽效果就愈顯著。因此磁屏蔽材料一般都選用磁導(dǎo)率高的材料，常用的高導(dǎo)磁材料有純鐵（電工軟鐵） 、電磁鋼板（硅鋼片）、坡莫合金板、非晶態(tài)合金帶以及微晶合金帶材等。另外與屏蔽性能有關(guān)的還有材料的飽和磁通密度Bs和矯頑力。材料的飽和磁通密度Bs越大，就越能吸收外界磁場，屏蔽效果也就越好，在屏蔽強(qiáng)磁場時(shí)特別重要。材料的矯頑力越低，越容易降低屏蔽后的剩磁，在屏蔽弱磁場時(shí)特別重要。在設(shè)計(jì)磁屏蔽裝置時(shí)，要針對具體的環(huán)境磁場和屏蔽要求。綜合考慮材料的以上三個(gè)參數(shù)及整個(gè)磁屏蔽裝置的結(jié)構(gòu)。表1列舉了常用磁屏蔽材料的基本參數(shù)。

3 磁屏蔽技術(shù)應(yīng)用及裝置

靜磁屏蔽在電子器件中有著廣泛的應(yīng)用。例如變壓器或其他線圈產(chǎn)生的漏磁通會對電子的運(yùn)動產(chǎn)生作用，影響示波管或顯像管中電子束的聚焦。為了提高儀器或產(chǎn)品的質(zhì)量，必須將產(chǎn)生漏磁通的部件實(shí)行靜磁屏蔽。在手表中，在機(jī)芯外罩以軟鐵薄殼就可以起防磁作用。

3.1 通用零磁空間

這類磁屏蔽裝置主要作為標(biāo)準(zhǔn)的零磁空間使用，為儀器標(biāo)定、無磁測量等工作服務(wù)，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。根據(jù)磁屏蔽的性能和尺寸要求有不同的規(guī)格。

3.2 大型磁屏蔽室

這類磁屏蔽裝置主要為各種高性能的電子顯微鏡、高性能儀器設(shè)備服務(wù)，其結(jié)構(gòu)如圖5所示。需要根據(jù)儀器設(shè)備的要求和現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)制作。

3.3 磁屏蔽元件

這類磁屏蔽元件通常為某些特定儀器設(shè)備所研制的，是作為某些儀器（如陀螺儀，原子鐘等）結(jié)構(gòu)的一部分， 在設(shè)計(jì)時(shí)既要考慮屏蔽性能，還要考慮結(jié)構(gòu)性能等因素，如圖6所示。

4 磁屏蔽技術(shù)的發(fā)展趨勢

磁屏蔽技術(shù)通常有兩種方法，一種叫做被動式磁屏蔽，即采用磁導(dǎo)率較高的軟磁材料圍成一個(gè)特定空間，而被動地將外界環(huán)境磁場屏蔽在該特定空間之外，常用的磁屏蔽材料有電工純鐵、硅鋼片、內(nèi)磁屏蔽鋼及坡莫合金等。另一種叫做主動式屏蔽，即采用通電線圈產(chǎn)生一個(gè)與干擾磁場大小相等方向相反的磁場去主動抵消外界的干擾磁場，從而達(dá)到磁屏蔽的目的。被動式磁屏蔽采用的磁路分流的原理，技術(shù)相對比較成熟，屏蔽性能穩(wěn)定可靠，但需要耗費(fèi)大量的軟磁材料，成本較高，施工周期長。而主動式磁屏蔽技術(shù)采用的正負(fù)磁場抵消的辦法，由于外界磁場隨時(shí)變化，所以反向磁場的控制困難較大。再者，磁場在本質(zhì)上是不能被抵消掉的，此消則彼長，很難在較大空間范圍內(nèi)完全消除干擾磁場。目前實(shí)際應(yīng)用中主要還是采用被動式屏蔽，主動式磁屏蔽技術(shù)應(yīng)用還不多，但主動式磁屏蔽技術(shù)不需要耗費(fèi)軟磁材料，安裝施工周期也短，且易于拆裝運(yùn)輸，可以重復(fù)，是磁屏蔽技術(shù)未來的發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)

[1]楊士元.電磁屏蔽理論與實(shí)踐[M].北京：國防工業(yè)出版社.

[2]賴祖武.電磁屏蔽的理論基礎(chǔ)[M].北京：原子能出版社.

[3]萬剛，李榮德.電磁屏蔽材料的進(jìn)展[J].屏蔽技術(shù)與屏蔽材料，2003（1）.

[4]周克定.工程電磁場數(shù)值計(jì)算的理論方法及應(yīng)用[M].北京：高等教育出版社，1994.endprint

摘 要：文章介紹了磁屏蔽的意義與應(yīng)用，分析了磁屏蔽技術(shù)的基本原理與方法以及所采用的材料，同時(shí)還介紹了目前磁屏蔽技術(shù)應(yīng)用的具體裝置形式和未來的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：磁屏蔽；零磁空間；磁屏蔽室

引言

隨著工業(yè)、交通、電力及生活等設(shè)施的急劇增加，人們正處在一個(gè)日益復(fù)雜的電磁環(huán)境中，地磁場在區(qū)局部范圍內(nèi)也已變得越來越復(fù)雜，圖1為某地的地磁場變化情況。然而，隨著科技水平的發(fā)展，在精密測量、地球物理、地質(zhì)勘探、航空航天、計(jì)量測試等諸多領(lǐng)域里，對外界環(huán)境磁場的要求卻有越來越高，許多精密電子設(shè)備與測試儀器，要求空間環(huán)境不能存在干擾磁場。比如，在航空航天及船舶中導(dǎo)航用的陀螺儀，干擾磁場嚴(yán)重影響著其導(dǎo)航精度，必須對干擾磁場進(jìn)行消除或降低；作為時(shí)間基準(zhǔn)的原子鐘，為了保證精準(zhǔn)性，也必須將地磁場消除；還有高分辨率的電子顯微鏡，環(huán)境中的波動磁場也影響著其電子成像質(zhì)量，同樣需要消除環(huán)境磁場的變化。另外，在許多與磁性有關(guān)的科學(xué)研究領(lǐng)域里，需要營造一個(gè)零磁場環(huán)境。例如磁性探測儀器的零磁場標(biāo)定，材料或器件的無磁性檢測，生物在無磁環(huán)境里的生理反應(yīng)研究等等，均需要一個(gè)相對的零磁場空間。這就要求我們必須利用磁屏蔽技術(shù)，在一定范圍內(nèi)屏蔽或消除外界的干擾磁場，從而營造一個(gè)相對的零磁場或靜磁場空間。

1 磁屏蔽的基本原理

1.1 磁屏蔽的概念

電磁屏蔽，就是將電磁場干擾源至儀器設(shè)備的傳輸途徑“切斷”，從而達(dá)到消除或減弱干擾源對儀器設(shè)備的不良影響效果。根據(jù)被屏蔽的對象不同，可將其分為兩大類：一類是對電磁場干擾源進(jìn)行屏蔽，使其傳播到屏蔽外的干擾電磁場減弱，如對醫(yī)學(xué)上核磁共振儀的屏蔽；另一類是對特定的儀器設(shè)備進(jìn)行屏蔽，使其不受外界環(huán)境電磁場的干擾，保證其正常工作，如對導(dǎo)航用的陀螺儀的屏蔽。根據(jù)電磁場的性質(zhì)及屏蔽機(jī)理的不同，電磁屏蔽分為靜電屏蔽、電磁屏蔽和靜磁屏蔽。靜電屏蔽主要是對電場的屏蔽，利用的是導(dǎo)體靜電平衡原理；電磁屏蔽主要是對高頻電磁場屏蔽，利用渦電流原理；而靜磁屏蔽（簡稱磁屏蔽）則是對靜磁場或低頻電磁場進(jìn)行屏蔽，利用的是磁路分流原理。文章討論的是磁屏蔽問題。

1.2 磁屏蔽的原理

靜磁場是穩(wěn)恒電流或永久磁體產(chǎn)生的磁場。靜磁屏蔽是利用高磁導(dǎo)率μ的鐵磁材料做成屏蔽罩以屏蔽外磁場。它與靜電屏蔽作用類似而又有不同。

靜磁屏蔽的原理可以用磁路的概念來說明。如將鐵磁材料放在成截面如圖2和圖3的回路，則在外磁場中，絕大部份磁場集中在鐵磁回路中。這可以把鐵磁材料與空腔中的空氣作為并聯(lián)磁路來分析。因?yàn)殍F磁材料的磁導(dǎo)率比空氣的磁導(dǎo)率要大幾千倍，所以空腔的磁阻比鐵磁材料的磁阻大得多，外磁場的磁感應(yīng)線的絕大部份將沿著鐵磁材料壁內(nèi)通過，而進(jìn)入空腔的磁通量極少。這樣，被鐵磁材料屏蔽的空腔就基本上沒有外磁場，從而達(dá)到靜磁屏蔽的目的。材料的磁導(dǎo)率愈高，筒壁愈厚，屏蔽效果就愈顯著。因常用磁導(dǎo)率高的鐵磁材料如軟鐵、硅鋼、坡莫合金做屏蔽層，故靜磁屏蔽又叫鐵磁屏蔽。

靜電屏蔽的效果是非常好的，這是因?yàn)榻饘賹?dǎo)體的電導(dǎo)率要比空氣的電導(dǎo)率大十幾個(gè)數(shù)量級，而鐵磁物質(zhì)與空氣的磁導(dǎo)率的差別只有幾個(gè)數(shù)量級，通常約大幾千倍。所以靜磁屏蔽總有些漏磁。為了達(dá)到更好的屏蔽效果，可采用多層屏蔽，把漏進(jìn)空腔里的殘余磁通量一次次地屏蔽掉。

1.3 屏蔽效果的度量

對于磁屏蔽，根據(jù)需求通常用磁屏蔽效能和剩磁兩種方式來衡量其效果。磁屏蔽效能計(jì)算公式為：SEH=20lg■，單位為分貝；而剩磁指的是屏蔽后的剩余磁場，單位是nT。

2 常用的磁屏蔽材料

根據(jù)磁屏蔽的原理，材料的磁導(dǎo)率愈高，屏蔽效果就愈顯著。因此磁屏蔽材料一般都選用磁導(dǎo)率高的材料，常用的高導(dǎo)磁材料有純鐵（電工軟鐵） 、電磁鋼板（硅鋼片）、坡莫合金板、非晶態(tài)合金帶以及微晶合金帶材等。另外與屏蔽性能有關(guān)的還有材料的飽和磁通密度Bs和矯頑力。材料的飽和磁通密度Bs越大，就越能吸收外界磁場，屏蔽效果也就越好，在屏蔽強(qiáng)磁場時(shí)特別重要。材料的矯頑力越低，越容易降低屏蔽后的剩磁，在屏蔽弱磁場時(shí)特別重要。在設(shè)計(jì)磁屏蔽裝置時(shí)，要針對具體的環(huán)境磁場和屏蔽要求。綜合考慮材料的以上三個(gè)參數(shù)及整個(gè)磁屏蔽裝置的結(jié)構(gòu)。表1列舉了常用磁屏蔽材料的基本參數(shù)。

3 磁屏蔽技術(shù)應(yīng)用及裝置

靜磁屏蔽在電子器件中有著廣泛的應(yīng)用。例如變壓器或其他線圈產(chǎn)生的漏磁通會對電子的運(yùn)動產(chǎn)生作用，影響示波管或顯像管中電子束的聚焦。為了提高儀器或產(chǎn)品的質(zhì)量，必須將產(chǎn)生漏磁通的部件實(shí)行靜磁屏蔽。在手表中，在機(jī)芯外罩以軟鐵薄殼就可以起防磁作用。

3.1 通用零磁空間

這類磁屏蔽裝置主要作為標(biāo)準(zhǔn)的零磁空間使用，為儀器標(biāo)定、無磁測量等工作服務(wù)，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。根據(jù)磁屏蔽的性能和尺寸要求有不同的規(guī)格。

3.2 大型磁屏蔽室

這類磁屏蔽裝置主要為各種高性能的電子顯微鏡、高性能儀器設(shè)備服務(wù)，其結(jié)構(gòu)如圖5所示。需要根據(jù)儀器設(shè)備的要求和現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)制作。

3.3 磁屏蔽元件

這類磁屏蔽元件通常為某些特定儀器設(shè)備所研制的，是作為某些儀器（如陀螺儀，原子鐘等）結(jié)構(gòu)的一部分， 在設(shè)計(jì)時(shí)既要考慮屏蔽性能，還要考慮結(jié)構(gòu)性能等因素，如圖6所示。

4 磁屏蔽技術(shù)的發(fā)展趨勢

磁屏蔽技術(shù)通常有兩種方法，一種叫做被動式磁屏蔽，即采用磁導(dǎo)率較高的軟磁材料圍成一個(gè)特定空間，而被動地將外界環(huán)境磁場屏蔽在該特定空間之外，常用的磁屏蔽材料有電工純鐵、硅鋼片、內(nèi)磁屏蔽鋼及坡莫合金等。另一種叫做主動式屏蔽，即采用通電線圈產(chǎn)生一個(gè)與干擾磁場大小相等方向相反的磁場去主動抵消外界的干擾磁場，從而達(dá)到磁屏蔽的目的。被動式磁屏蔽采用的磁路分流的原理，技術(shù)相對比較成熟，屏蔽性能穩(wěn)定可靠，但需要耗費(fèi)大量的軟磁材料，成本較高，施工周期長。而主動式磁屏蔽技術(shù)采用的正負(fù)磁場抵消的辦法，由于外界磁場隨時(shí)變化，所以反向磁場的控制困難較大。再者，磁場在本質(zhì)上是不能被抵消掉的，此消則彼長，很難在較大空間范圍內(nèi)完全消除干擾磁場。目前實(shí)際應(yīng)用中主要還是采用被動式屏蔽，主動式磁屏蔽技術(shù)應(yīng)用還不多，但主動式磁屏蔽技術(shù)不需要耗費(fèi)軟磁材料，安裝施工周期也短，且易于拆裝運(yùn)輸，可以重復(fù)，是磁屏蔽技術(shù)未來的發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)

[1]楊士元.電磁屏蔽理論與實(shí)踐[M].北京：國防工業(yè)出版社.

[2]賴祖武.電磁屏蔽的理論基礎(chǔ)[M].北京：原子能出版社.

[3]萬剛，李榮德.電磁屏蔽材料的進(jìn)展[J].屏蔽技術(shù)與屏蔽材料，2003（1）.

[4]周克定.工程電磁場數(shù)值計(jì)算的理論方法及應(yīng)用[M].北京：高等教育出版社，1994.endprint