Materialien und -konzepte im Vergleich
EMI-Abschirmung für Sicherheits- und Screening-Systeme
Komplexe Sicherheits- und Screening-Systeme basieren häufig auf bildgebenden Verfahren. Eine wirksame EMI-Abschirmung ist entscheidend, um Störungen zu vermeiden, die Messgenauigkeit sicherzustellen und regulatorische Anforderungen zu erfüllen. Doch welches Abschirmkonzept eignet sich dafür?
Sicherheits- und Screening-Technik ist aus dem öffentlichen Leben nicht mehr wegzudenken, unabhängig davon, ob sie sichtbar ist oder hinter den Kulissen bleibt. Sie ist essenziell für den Schutz von Menschen, Vermögenswerten und Infrastruktur gleichermaßen. Viele Lösungen verwenden Bildgebungstechnologien, was in der Regel bedeutet, dass sie die Anforderungen an die Abschirmung gegen elektromagnetische Störungen (EMI) erfüllen müssen, um einen optimalen und fehlerfreien Betrieb zu gewährleisten. Die richtige Wahl der EMI-Abschirmung – basierend auf den Umgebungsbedingungen, den Abschirmungsanforderungen, der Herstellbarkeit und der Lebensdauer des Geräts – ist daher für Systemdesigner von entscheidender Bedeutung.
Breites Einsatzspektrum für Sicherheitstechnik
Ein Flugzeug besteigen, ins Museum gehen, ein Festivalgelände betreten, an einem Gerichtsverfahren teilnehmen – all das beinhaltet in der Regel Sicherheitskontrollen, bei denen sowohl Ausweise, Gepäck, Pakete als auch Personen gescannt werden. Auch in der Logistikbranche setzen Versand- und Kurierdienste Screening-Geräte ein, um eine sichere Zustellung und Beförderung zu gewährleisten und gleichzeitig auf illegale Substanzen zu prüfen. Weitere Einsatzmöglichkeiten finden sich in biometrischen Anwendungen – wie Handflächen- und Augenscannern und der Hardware, die in Gesichtserkennungssystemen verwendet wird.
Der Einsatz von Screening- und Sicherheitssystemen geht jedoch weit über den öffentlichen Bereich hinaus. Ein typisches Beispiel dafür ist C4ISR (Command, Control, Communications, Computers, Intelligence, Surveillance and Reconnaissance). Dabei handelt es sich um ein militärisches Konzept, das die Systeme und Prozesse umfasst, die zur Sammlung, Verarbeitung und Verbreitung von Informationen zur Unterstützung der Entscheidungsfindung bei militärischen Operationen verwendet werden. Der Betrieb von C4ISR stützt sich in hohem Maße auf Scan-Technologien für die Bedrohungserkennung sowie für Inspektions- und Erkennungs-Screenings.
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Beispiele für nicht sicherheitsrelevante Screening-Anwendungen sind Massenspektrometrie, Laserspektroskopie und Photoionisationswerkzeuge für die Arzneimittelprüfung und -erkennung, zum Nachweis von Lebensmittelkontaminationen, zur Analyse von Pestizidrückständen, zur Bestimmung des Isotopenverhältnisses, etc. Medizinische Bildgebungsgeräte wie MRT-Scanner helfen Ärzten, Anomalien zu erkennen und so eine gründliche Diagnose und gezielte Behandlung zu ermöglichen.
Unabhängig von der Anwendung ist die Aufgabe des Geräts im Wesentlichen dieselbe: Fremdstoffe oder Objekte genau zu erkennen. Dass solche komplexen Systeme optimal und zuverlässig funktionieren, ist essenziell. EMI-Abschirmungslösungen spielen dabei eine entscheidende Rolle. Dafür gibt es unterschiedliche Ansätze. Je nach Anforderung der Anwendung bietet sich eine Abschirmung mit EMI-Dichtungen an, mit abgeschirmten Lüftungsgittern mit Wabenstruktur, Kabelabschirmungsprodukten, Erdungslösungen, Abschirm-Laminaten oder mit Metallfolienbändern.
Gefahren durch EMI
EMI (elektromagnetische Interferenzen) sind unerwünschte Geräusche oder Störungen innerhalb oder um ein elektrisches Gerät herum, die die Leistung eines Systems beeinträchtigen können. Zu den Folgen von EMI zählt unter anderem eine verschlechterte Leistung, bei der eine beeinträchtigte Funktionalität zu Fehlalarmen und ungenauen Ergebnissen bei Sicherheitsdetektoren führt. Weitere Probleme sind Datenverlust und -beschädigung; EMI kann die Kommunikation beeinträchtigen, zu fehlerhafter Datenübertragung und unzuverlässiger Informationsspeicherung führen. Weitere potenzielle Probleme sind Systemausfälle und Sicherheitsverletzungen. Es ist daher wichtig, diese Interferenzen in so empfindlich und genau kalibrierten Anwendungen wie der Screening-Technologie zu mindern.
Zudem müssen Ingenieure beachten, dass EMI-Emissionen und die Anfälligkeit gegenüber EMI durch verschiedene Behörden weltweit streng reguliert sind. Diese Vorschriften sollen sicherstellen, dass elektronische Geräte keine schädlichen Interferenzen mit anderen Geräten verursachen und ordnungsgemäß funktionieren, wenn sie elektromagnetischen Störungen aus anderen Quellen ausgesetzt sind. Eine ordnungsgemäße EMI-Abschirmung trägt daher zur Zuverlässigkeit und Beständigkeit von hochpräzisen Bildgebungsgeräten bei.
Abschirmung auf System- und Komponentenebene
Damit Sicherheits- und Screening-Systeme optimal funktionieren und die gesetzlichen Normen erfüllen, gibt es verschiedene Arten von EMI-Abschirmungskonzepten. Lösungen auf Systemebene umfassen leitfähige Elastomerdichtungen und leitfähige Beschichtungen, die ein Gehäuse oder die Naht eines Gehäuses abschirmen. Lösungen auf Komponentenebene wiederum umfassen Abschirmungen auf Platinenebene, gestanzte Metallkomponenten und spritzgegossene Kunststoffe zur Abschirmung einzelner elektronischer Komponenten oder Kavitäten auf einer Leiterplatte. In jedem Fall müssen Entwickler die verschiedenen Komponenten berücksichtigen, für die eine Abschirmung erforderlich ist. Oft braucht man eine ganze Reihe von Produkten, um einen vollständigen Schutz zu gewährleisten.
Gängige EMI-Abschirmlösungen
Zu den gängigen Lösungen für Sicherheits- und Screening-Systeme gehören elektrisch leitfähige Elastomerdichtungen, Gewebe-Schaum-Abschirmdichtungen und Abschirmlacke.
- Elektrisch leitfähige Elastomerdichtungen, die normalerweise zum Abdichten von Spalten an Gehäuseschnittstellen verwendet werden, sind eine ausgezeichnete Wahl für Korrosionsbeständigkeit, Abdichtung gegen Umgebungseinflüsse und kostengünstige EMI-Abschirmung. Verschiedene leitfähige Füllstoffe wurden entwickelt, um die galvanische Kompatibilität zu gewährleisten und gleichzeitig einen geringen Kontaktwiderstand zwischen den Kontaktflächen zu bieten. Diese Elastomerdichtungen sind als Platten, kundenspezifisch zugeschnittene Teile für komplexere Bauteile oder Baugruppen oder als fortlaufende Extrusionen erhältlich. Aus den Extrusionen können durch Schweißen durchgängige Dichtungen hergestellt werden.
- Gewebe-Schaum-Abschirmdichtungen eignen sich sowohl für die EMI-Abschirmung als auch für die elektrische Erdung. Sie bestehen aus einem leitfähigen Gewebe, das über einen nicht leitfähigen Schaumstoff mit niedriger Dichte gewickelt ist. Sie sind in der Regel als Streifen sowie in einer Vielzahl von Standard- und Sonderprofilen erhältlich. Sie eignen sich ideal für Anwendungen in Innenräumen wie Abschirmungs- und Sicherheitsausrüstungen – praktisch für alle Anwendungen, die eine geringe Druckkraft erfordern, aber dennoch eine hohe Leitfähigkeit und Abschirmungsdämpfung benötigen. Bei einer anderen Art der gleichen Dichtung sind versilberte Fasern in Schaumstoff mit niedriger Dichte gestrickt. Produkte dieses Typs werden als Platten angeboten und können in kundenspezifische Formen gestanzt werden.
- Eine weitere Option, die Entwicklern von Sicherheits- und Screeningausrüstung offensteht, sind EMI-Abschirmlacke. Mit ihnen lassen sich Komponenten in Systemen mit nichtleitenden Gehäusen schützen. Ein Beispiel ist das Auftragen einer leitfähigen Beschichtung auf ein Kunststoffsubstrat. Das Kunststoffsubstrat wurde aufgrund seiner physikalischen Eigenschaften wie geringes Gewicht und Haltbarkeit ausgewählt, bietet jedoch keine EMI-Abschirmung, sofern es nicht mit einer leitfähigen Beschichtung versehen wird. Die Lacke bilden eine leitfähige Schicht auf der Oberfläche, die EMI durch Reflexion oder Absorption unterbricht und anschließend die Menge an Strahlung reduziert oder eliminiert, die die Schutzschicht durchdringt. Leitende Lacke und Beschichtungen ermöglichen eine dauerhafte, zuverlässige und leistungsstarke EMI-Abschirmung und gewährleisten gleichzeitig Flexibilität im Design, indem sie eine Abschirmungslösung für viele Substratmaterialien und elektronische Gehäusegrößen bieten.
Die Rolle spezialisierter Technologiepartner
Für Entwickler von Sicherheits- und Screening-Systemen ist die Auswahl geeigneter EMI-Abschirmungslösungen ein zentraler Bestandteil des Systemdesigns. Erforderlich sind Produkte, die unter anspruchsvollen Betriebsbedingungen zuverlässig funktionieren und regulatorische Vorgaben erfüllen. Entsprechend wichtig ist die Zusammenarbeit mit erfahrenen Anbietern wie Parker Chomerics, die ein breites Portfolio an geprüften Abschirmungslösungen und das nötige Know-how bereitstellen.
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