Was ist magnetische Abschirmung?

Magnetische Abschirmung ist ein Prozess, der die Kopplung eines Magnetfelds zwischen zwei Orten begrenzt. Dies kann mit einer Reihe von Materialien erfolgen, darunter Blech, Metallgewebe, ionisiertes Gas oder Plasma. Der Zweck besteht meistens darin, zu verhindern, dass Magnetfelder elektrische Geräte stören.

Im Gegensatz zu Elektrizität können Magnetfelder nicht blockiert oder isoliert werden, was eine Abschirmung erforderlich macht. Dies wird in einer der Maxwell-Gleichungen erklärt, del dot B =0 , was bedeutet, dass es keine magnetischen Monopole gibt. Daher müssen magnetische Feldlinien am Gegenpol enden. Es gibt keine Möglichkeit, diese Feldlinien zu blockieren; Die Natur wird einen Weg finden, um die magnetischen Feldlinien zurück zu einem entgegengesetzten Pol zu führen. Das heißt, selbst wenn ein nichtmagnetischer Gegenstand – zum Beispiel Glas – zwischen die Pole eines Hufeisenmagneten gebracht wird, ändert sich das Magnetfeld nicht.

Anstatt zu versuchen, diese magnetischen Feldlinien zu stoppen, leitet die magnetische Abschirmung sie um ein Objekt herum um. Dazu wird das abzuschirmende Gerät mit einem magnetischen Material umgeben. Magnetische Permeabilität beschreibt die Magnetisierbarkeit eines Materials. Wenn das verwendete Material eine größere Permeabilität als das Objekt im Inneren hat, neigt das Magnetfeld dazu, an diesem Material entlang zu fließen und die Objekte im Inneren zu meiden. Somit dürfen die magnetischen Feldlinien an entgegengesetzten Polen enden, werden aber lediglich umgelenkt.

Während die für die magnetische Abschirmung verwendeten Materialien eine hohe Permeabilität aufweisen müssen, ist es wichtig, dass sie selbst keine permanente Magnetisierung entwickeln. Das effektivste verfügbare Abschirmmaterial ist Mu-Metall – eine Legierung aus 77 % Nickel, 16 % Eisen, 5 % Kupfer und 2 % Chrom – das dann in einer Wasserstoffatmosphäre geglüht wird, um seine Durchlässigkeit zu erhöhen. Da Mu-Metall extrem teuer ist, werden andere Legierungen mit ähnlichen Zusammensetzungen zu Abschirmzwecken verkauft, normalerweise in Folienrollen.

Magnetische Abschirmung wird häufig in Krankenhäusern eingesetzt, wo Geräte wie Magnetresonanztomographiegeräte (MRT) einen starken Magnetfluss erzeugen. Abgeschirmte Räume sind konstruiert, um zu verhindern, dass dieses Gerät die umgebenden Instrumente oder Messgeräte stört. Ähnliche Räume werden in Elektronenstrahlbelichtungsräumen verwendet, in denen Halbleiter hergestellt werden, oder in Forschungseinrichtungen, in denen magnetischer Fluss verwendet wird.

Kleinere Anwendungen der magnetischen Abschirmung sind in Heimkinosystemen üblich. Lautsprechermagnete können ein Fernsehbild mit Kathodenstrahlröhre (CRT) verzerren, wenn sie in der Nähe des Geräts platziert werden, sodass für diesen Zweck vorgesehene Lautsprecher abgeschirmt sind. Es wird auch verwendet, um ähnlichen Verzerrungen auf Computermonitoren entgegenzuwirken.

Eine Reihe von Unternehmen bauen kundenspezifische magnetische Abschirmungen nach einem Diagramm für private oder kommerzielle Anwendungen. Zur Abschirmung von Raumfahrzeugen vor kosmischer Strahlung wird die Abschirmung mit supraleitenden Magneten erforscht.