Principes afscherming elektromagnetische straling

Basisprincipes afscherming elektromagnetische straling

Begrippen:
• Frequentie
• Reflectie
• Absorptie
• Demping
• Polarisatierichting
• Aarding

Frequentie
De frequentie van de elektromagnetische velden is te onderscheiden in:

• Laagfrequent ( < 100 kHz ) – Van hoogspanningsmasten, transformatoren, elektrische installaties, etc.
• Hoogfrequent ( > 100 kHz ) – Draadloze toepassingen zoals DECT telefoons, mobiele telefonie, WiFi (draadloos internet), etc.

Hoogfrequente velden.
Elektromagnetische golven afkomstig van zenders verspreiden zich overal:
• In een rechte lijn (het sterkste veld): wordt door luchtweerstand snel minder.
• Buigend: net als geluid kunnen lagere frequenties gemakkelijker ergens omheen buigen dan hogere. Daarom is een 800 MHz zender binnen veel makkelijker te ontvangen dan een 2,6 GHz zender.
• Reflectie: de golven reflecteren tegen allerlei objecten: gebouwen, water, bomen, etc. en het ene object zal meer reflecteren en minder absorberen dan het andere.

Reflectie
Materialen kunnen elektromagnetische golven weerkaatsen. Daarnaast kunnen reflecties bijdragen aan de vorm van de zgn. “hotspots” en “coldspots”. Dit zijn sterke respectievelijk zwakke concentraties van elektromagnetische velden.
Bij afscherming van elektromagnetische golven moet rekening worden gehouden met deze reflecties. Wanneer men alleen één buitenmuur en de ramen in die muur afschermt, worden de elektromagnetische golven die van buiten komen gedempt, maar wanneer zich aan de andere kant van die muur ook stralingsbronnen bevinden (of later worden bijgeplaatst) dan worden deze velden terug de “afgeschermde” ruimte in gekaatst en waardoor de afscherming averechts werkt.

Absorptie
Absorptie is te vergelijken met een spons: de elektromagnetische velden worden opgenomen en de energie wordt in warmte omgezet.
Er bestaan materialen die goed absorberen, maar meestal maar voor een enkele frequentie. Materialen die een grote bandbreedte kunnen absorberen, zijn uiteraard veel geschikter. Maar die bestaan helaas nog niet.

Demping
Om de effectiviteit van afscherming uit te drukken spreekt men over de demping van dat materiaal.

De dempingsfactor is het resultaat van de reflectie- en absorptie-eigenschappen. Uiteindelijk gaat het om de hoeveelheid elektromagnetische velden die worden gereduceerd in de af te schermen ruimte.

De dempingsfactor wordt aangeduid in dB (Decibel). Hoe hoger de dB factor, hoe hoger de demping. Verschillende materialen hebben verschillende dempingskarakteristieken.

Polarisatierichting
De polarisatierichting is de richting waarin de elektromagnetische golven worden uitgezonden. Dat kan horizontaal, verticaal of diagonaal zijn. De meeste materialen hebben dezelfde eigenschappen voor de horizontaal en verticaal gepolariseerde velden. De diagonaal gepolariseerde velden moeten wiskundig worden ontbonden in een horizontale en een verticale equivalent. Horizontaal geplaatste aluminium jaloezieën zullen (in geopende toestand) wel de horizontaal gepolariseerde velden doorlaten, maar veel minder de verticaal gerichte velden.

Aarding
Hoogfrequente velden worden gereflecteerd en hoeven niet te worden geaard. Maar de wetgever stelt dat elektrisch geleidende delen in gebouwen elektrisch geaard moeten worden om problemen te voorkomen als men bijv. een spijker in de muur slaat en een verbinding maakt tussen een 230V kabel en de afscherming (Kortsluiting).

Om laagfrequente elektrische velden af te schermen is een goede aarding nodig. Via de afschermmaterialen worden de velden “afgevangen” en via de aarding afgevoerd.

Sommige producten kunnen geaard worden zodat deze ook de laagfrequente velden afvoeren.

Veiligheidshalve dient aarding altijd te worden gedaan door een professionele elektriciën.

Afschermen: meten is weten
Het is niet aan te raden om hele ruimten (wanden, vloer, plafond, vensters, deuren, kieren) volledig af te schermen: dat creëert een onnatuurlijke situatie en is bovendien onnodig kostbaar.

Gedeeltelijke maar gerichte afscherming kan ook mits de locatie van de aanwezige stralingsbronnen bekend is. Op deze manier kan een groot deel van de aanwezige elektromagnetische velden buiten de deur worden gehouden. Wel is aan te raden om eens in de zoveel tijd nog eens te (laten) meten om te controleren of de situatie is veranderd. Er kan bijvoorbeeld een zendmast zijn bijgeplaatst aan de kant van het gebouw waar nog geen afschermingsmaterialen waren geplaatst. De straling van die nieuwe mast kan dan in de oorspronkelijk geplaatste afschermingsmaterialen reflecteren waardoor de stralingsbelasting in de ruimte hoger wordt.

Testmethode materialen
Om de werking van afschermingsmaterialen te kunnen meten wordt met een zendantenne een bepaald vermogen uitgezonden, bijv. 1000 µW/m². Vervolgens wordt na plaatsing van een afschermingsmateriaal gemeten hoeveel er daarvan overblijft.

Er wordt gemeten over een heel frequentiebereik. Bijvoorbeeld van 0,1 tot 10 GigaHertz.
Hieruit rolt een grafiek zoals:

In deze grafiek is horizontaal de frequentie weergegeven en verticaal de mate van demping, uitgedrukt in dB (decibellen). 10 dB is factor 10, 20 dB is factor 100, 50dB is factor 100.000 etc.

Hoe lager de lijn ligt, hoe beter de dempende werking is.