Magnetische Afscherming Uitgelegd: Apparaten Beschermen Tegen Magnetische Storing

Magnetische afscherming is een proces dat de koppeling van een magneetveld tussen twee locaties beperkt. Dit kan met een aantal materialen gedaan worden, waaronder plaatmetaal, metalen gaas, geïoniseerd gas of plasma. Het doel is meestal om magneetvelden te voorkomen dat ze met elektrische apparaten interfereren.

In tegenstelling tot elektriciteit, kunnen magneetvelden niet geblokkeerd of geïsoleerd worden, wat afscherming noodzakelijk maakt. Dit wordt uitgelegd in een van Maxwell's vergelijkingen, del dot B = 0, wat betekent dat er geen magneetmonopolen zijn. Daarom moeten magneetveldlijnen op de tegenovergestelde pool eindigen. Er is geen manier om deze veldlijnen te blokkeren; de natuur zal een pad vinden om de magneetveldlijnen terug te brengen naar een tegenovergestelde pool. Dit betekent dat zelfs als een niet-magnetisch object — bijvoorbeeld glas — tussen de polen van een hoefijzermagneet geplaatst wordt, het magneetveld niet zal veranderen.

In plaats van te proberen deze magneetveldlijnen te stoppen, leidt magnetische afscherming ze om een object heen. Dit wordt gedaan door het te beschermen apparaat te omringen met een magnetisch materiaal. Magnetische permeabiliteit beschrijft het vermogen van een materiaal om gemagnetiseerd te worden. Als het gebruikte materiaal een grotere permeabiliteit heeft dan het object erin, zal het magneetveld tenderen om langs dit materiaal te vloeien, de objecten binnen te vermijden. Zo worden de magneetveldlijnen toegestaan om op tegenovergestelde polen te eindigen, maar worden ze slechts omgeleid.

Terwijl de materialen die in magnetische afscherming gebruikt worden een hoge permeabiliteit moeten hebben, is het belangrijk dat ze zelf geen permanente magnetisatie ontwikkelen. Het meest effectieve afschermingsmateriaal dat beschikbaar is, is mu-metaal — een legering van 77% nikkel, 16% ijzer, 5% koper en 2% chroom — wat vervolgens in een waterstofatmosfeer geanneald wordt om de permeabiliteit te verhogen. Aangezien mu-metaal extreem duur is, worden andere legeringen met vergelijkbare samenstellingen voor afschermingsdoeleinden verkocht, meestal in rollen folie.

Magnetische afscherming wordt vaak in ziekenhuizen toegepast, waar apparaten zoals magnetische resonantie imaging (MRI) apparatuur krachtige magneetflux genereren. Afgeschermde kamers worden gebouwd om te voorkomen dat deze apparatuur interferert met omringende instrumenten of meters. Vergelijkbare kamers worden gebruikt in elektronenstraalblootstellingskamers waar halfgeleiders gemaakt worden, of in onderzoeksfaciliteiten die magneetflux gebruiken.

Kleinere toepassingen van magnetische afscherming zijn veelvoorkomend in home theatersystemen. Luidspakermagneten können een kathodestraalbuis (CRT) televisiebeeld vervormen wanneer dicht bij de set geplaatst, dus luidsprekers bedoeld voor dat doel zijn afgeschermd. Het wordt ook gebruikt om soortgelijke vervorming op computermonitors tegen te gaan.

Een aantal bedrijven zal op maat magnetische schilden bouwen vanuit een diagram voor thuis- of commerciële toepassingen. Afscherming met supergeleidende magneten wordt onderzocht als een middel om ruimtevaartuigen te beschermen tegen kosmische straling.