電磁波シールド　なぜ穴？

Question

電磁波シールドについて調べています。

電子レンジの窓などの用途を除いて、空孔・メッシュ材があるのはなぜなのでしょうか？

穴を作るより、板の方がコスト的には安く済むとは思うのですが。

構造的にその方が電磁波を止めやすいとかがあるのでしょうか？

ご存知の方がいらっしゃいましたらご教授の程お願い致します。

lazydog1 · Accepted Answer

>構造的にその方が電磁波を止めやすいとかがあるのでしょうか？

そういうことはないですね。穴のない金属板なら、どんな波長の電磁波でも同じに作用するので、一番確実です。例えば金属球殻内は、外にどんな強い電磁場があっても内部の電磁場の強さはゼロで、電磁場の独立した振幅である電磁波も内部には影響できる、従って届きません。でも、目視が必要ならそれでは不向きです。穴があいている必要があります。

以下、平易化・単純化した説明で、不正確な部分があるかと思います。正確な説明については、詳しい技術参考書等でお願いしなければならず、予めお詫びして、ご了解をお願いします。。

金属に穴が開いており、そこを狙って電磁波が進んでくる状況を考えてみます。電磁波は、電場と磁場が同期した正弦波であり、横波として進みます。

穴から見ると、電磁波の出力に応じて伸び縮みする線が近づいてくる状況になります。穴より大きければ、電磁波は穴に納まりきらず、金属にぶつかって吸収され、通り抜けられなくなる可能性があります。一定以上の出力の電磁波を防げる可能性があるわけですね。

あくまでも可能性で、一点にまで縮むこともあるのですから、通り抜けるかもしれません。それを、今度は穴を横から（つまり金属板から）眺めてみます。そこへ、穴より振幅が大きい（すなわち出力が大きい）電磁波が通り抜けようとします。

穴より振幅が大きくなっている電磁波は波長に関わらずぶつかって止まります。穴の入り口に振幅が小さくなった一部の電磁波に入り込まれても、通過中に振幅が穴より大きくなれば、ぶつかって電磁波は金属に吸収されます。

つまり、穴が小さく、分厚いなら電磁波は通れないわけです。穴の大きさと遮蔽板の厚さは、、対象とする電磁波の波長によって、設計しなければなりません。

たとえば、電子レンジの全面ガラスが止めたいのはマイクロ波です。電子レンジの出力数百ワットであっても、そのマイクロ波が止まるように穴の大きさと遮蔽板の厚さを決めています。

そのため、同じくマイクロ波を使う携帯電話を電子レンジにいれ、その携帯電話に電話を掛けても着信しません。電子レンジ内の携帯は外からのマイクロ波も遮られて、圏外になってしまうのです。

ところが、マイクロ波よりずっと波長が長い電磁波を使うAMラジオは、電子レンジ内でも受信できたりします。これは波長が長いから、運よく振幅が小さいときに穴に飛び込んで、振幅が小さいまま出て行けるからです。

AMラジオの電波の波長は数百メートルもあります。一方、マイクロ波はミリメートルのレベルで、それに対応できる穴あり遮蔽板では、けた違いに長い波長には対応できないわけです。

P.S.

よくある「波長より充分小さい穴なら電磁波を止められる」という簡便な説明では、電子レンジ内のAMラジオの現象が説明できなさそうので、そこを気にして上記のような説明に致しました。簡便な説明の意図・前提を既に汲み取っておられましたら、申し訳ありません。

ngkdddjkk · Answer

分解能と波長、表皮効果がものをいいますので、内部から外部への放射がなく内部が見えるように設計されています。

気になるならば、FTDT法を用いてシミュレーションしてみるといいでしょう。

ngkdddjkk · Answer

ちなみに円より6角形が一番いいですがね。

ngkdddjkk · Answer

EMCという規格を読んでください。

EMCで検索すればたくさん出てきます。

hananomichi · Answer

電子レンジの電磁波の周波数は、水分子が効率良く振動して摩擦熱で加熱できる2.45GHzです。

電磁波は光と同じ速度で進むので、１秒間に進む距離は光と同じ約30万kmです。
その１秒間に2.45G(2.45X10の9乗）波打つということなので、計算すると波長は約12.2cmとなります。

http://ktai-denjiha.boo.jp/what/index.html

シールド材に少々の穴があっても電磁波はその穴を越えることは出来ません。

シールド材がメッシュになっている物が多い理由は、透光性、通気性に優れているから、また、柔軟性が出るために取り扱いしやすくなるからだと思われます。

http://denjiha.macco.co.jp/boushifu/index.html

ORUKA1951 · Answer

No.1です。
＞コストをかけるなんらかの必要があるのか？電子レンジの窓等遮蔽しながら中を見た
い、という特殊な場合を除いてです。
　一般論ではありますが、最大の原因はそれよりずっと波長の長い電磁波・・・、わかりやすく言うと放熱です。電子機器は基本的に発熱する物ですが、その回路が発生する電磁波、あるいは外から影響を受けたくない波長の電磁波を防ごうと金属で覆ってしまうと、熱が篭る事になります。温度が上がると--半導体は抵抗が減るため熱暴走を起こしやすくなりますし、(電解)コンデンサーのように熱に弱い電子部品の寿命を縮めてしまいます。
　そのために表面積が大きくなるように穴をあけたり凹凸をつけた金属で覆う。

foomufoomu · Answer

魚を捕まえるのは穴の無い袋である必要はありません。魚より小さな目の網であればよいのです。
電磁波を止めるのも、これと同様に、ある大きさより目の小さい網を使えばよいのです。
「ある大きさ」は電磁波の波長の1/2以下です。

tadys · Answer

孔などの無い板のほうがシールドの効果は高くなります。
「エキスパンドメタル」を使えばコストが高いと言う事は有りません。
http://www.twc-net.co.jp/products/use/EMIshield/

空孔・メッシュ材が有るのは、通風や可視性などが理由です。

何かの事情でシールドルーム内で人が倒れた時に、外部から確認できないと危険な状態になります。

密閉されたシールドルームに長時間いると空気が汚れてきます。

高周波用の測定器は発熱が多いものが多いので通風が悪いと気温が上がりすぎます。
最近は個別にエアコンが付いたりするのでこの問題は少なくなりましたが。

ノイズフィギュアを測定する時に液体窒素を使用する場合が有ります。密閉されたシールドルームでは気化した窒素で窒息する恐れが有ります。

dsdna · Answer

＞空孔・メッシュ材があるのはなぜなのでしょうか？

外に出ようとする電磁波を軽減させるため、かな。

＞構造的にその方が電磁波を止めやすいとかがあるのでしょうか？

受け止める率は上がります。
　縦線のみとか横線のみとかでもいいけど、内部で乱反射した電磁波（散乱線とか言うのかな）をキャッチするには、1方向のみより2方向の方が、受け止める率は上がるでしょう。
　使用する材料、製造コスト、電磁波の吸収、デザインとかを考えた結果、あの形になったのではないでしょうか（推測）。

TXV12003 · Answer

穴が開いていないほうが良いでしょうが、スイッチング電源などのシールドは穴が開いています。

http://jp.rs-online.com/web/p/embedded-switch-mode-power-supplies-smps/5289141/

ノイズ防止のためには、穴が開いてないほうがいいでしょうし、中が見える必要がありません。

ただし、十分な放熱をする必要がある場合は、電子レンジとは違う理由で、メッシュ状の金属板を使いますね。

電磁波シールド なぜ穴？

>構造的にその方が電磁波を止めやすいとかがあるのでしょうか？

分解能と波長、表皮効果がものをいいますので、内部から外部への放射がなく内部が見えるように設計されています。

ちなみに円より6角形が一番いいですがね。

EMCという規格を読んでください。

電子レンジの電磁波の周波数は、水分子が効率良く振動して摩擦熱で加熱できる2.45GHzです。

No.1です。

魚を捕まえるのは穴の無い袋である必要はありません。

孔などの無い板のほうがシールドの効果は高くなります。

＞空孔・メッシュ材があるのはなぜなのでしょうか？

穴が開いていないほうが良いでしょうが、スイッチング電源などのシールドは穴が開いています。

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