Гибкие защитные экраны для СВЧ-диапазона на основе тонких проводящих волокон

Abstract

Наличие средств радиосвязи, телевидения, радиолокации, дистанционных систем обработки информации привело к появлению интенсивного электромагнитного фона в нашем окружении. Во многих случаях он является причиной нарушения правильного функционирования биологических объектов, помехой при работе радиоэлектронных устройств – систем передачи информации и военной техники. Поэтому существует необходимость защиты объектов от электромагнитного излучения. Особое внимание уделяется разработке экранов и покрытий, эффективность которых достигается за счет поглощения электромагнитного излучения, так как отражение электромагнитного излучения часто оказывает отрицательное влияние, связанное с формированием переотраженной волны, воздействующей на экранируемый объект. Кроме того, оно может помочь выявить объект внешними средствами обнаружения в тех случаях, когда это нежелательно. Эффект аномально большого поглощения СВЧ-излучения проводящими волокнами наблюдается, когда на волокно падает электромагнитная волна, электрический вектор которой параллелен оси волокна. Возможность использования этого эффекта для создания защитных экранов рассмотрена в данной работе. Исследование показало, что электромагнитное излучение очень сильно поглощается и рассеивается тонкими проводящими волокнами, если элект-рический вектор волны параллелен оси волокна: значения факторов эффективности поглощения и рассеяния могут достигать нескольких сотен и даже тысяч, т. е. эффективные сечения поглощения и рассеяния могут в несколько сотен или тысяч раз превышать геометрическое сечение волокна. Это размерный эффект, природа которого, возможно, связана с эффективным возбуждением токов при некоторых соотношениях между диаметром волокна и длиной волны излучения. Также в работе экспериментально доказаны преимущества графитовых волокон перед металлическими как материала для поглощающих экранов. Результаты исследования могут быть использованы для создания защитных экранов в СВЧ-диапазоне.

Наявність засобів радіозв’язку, телебачення, радіолокації, дистанційних систем обробки інформації привело до появи інтенсивного електромагнітного фону в нашому оточенні. У багатьох випадках він є причиною порушення правильного функціонування біологічних об’єктів, завадою при роботі радіоелектронних пристроїв – систем передачі інформації і військової техніки. Тому існує необхідність захисту об’єктів від електромагнітного випромінювання. Особлива увага приділяється розробці екранів і покриттів, ефективність яких досягається за рахунок поглинання електромагнітного випромінювання, тому що відбиття електромагнітного випромінювання часто чинить негативний вплив, пов’язаний з формуванням перевідбиттів хвилі, що впливає на об’єкт, який екранується. Крім того, воно може допомогти виявити об’єкт зовнішніми засобами виявлення в тих випадках, коли це небажано. Ефект аномально великого поглинання НВЧ-випро-мінювання спостерігається, коли на волокно падає електро-магнітна хвиля, електричний вектор якої паралельний осі волокна. Можливість використання цього ефекту для створення захисних екранів розглянута в даній роботі. Дослідження показало, що електромагнітне випромінювання дуже сильно поглинається і розсіюється тонкими волокнами, якщо електричний вектор хвилі паралельний осі волокна: значення факторів ефективності поглинання і розсіювання можуть досягати декількох сотень і навіть тисяч, тобто ефективні перерізи поглинання і розсіювання можуть у кілька сотень або тисяч разів перевищувати геометричний переріз волокна. Це розмір-ний ефект, природа якого, можливо, пов’язана з ефективним збудженням струмів при деяких співвідношеннях між діаметром волокна і довжиною хвилі випромінювання. Також у роботі експериментально доведено переваги графітових волокон перед металевими в якості матеріалу для поглинаючих екранів. Результати дослідження можуть бути використані для створення захисних екранів у НВЧ-діапазоні.

The availability of radio communication, television, radiolocation, remote information processing systems led to the appearance of an intense electromagnetic background in our environment. In many cases, it is the cause of the disturbance of the correct functioning of biological objects, a hindrance to the operation of radioelectronic devices – information transmission systems and military equipment. Therefore, there is a need to protect objects from electromagnetic radiation. Particular attention is given to the development of screens and coatings, the effectiveness of which is achieved through the absorption of electromagnetic radiation, since the reflection of electromagnetic radiation often has a negative effect associated with the formation of a re-reflected wave effecting the screened object. In addition, it can help to identify an object by external sensors in cases where it is undesirable. The effect of an anomalously large absorption of microwave radiation by conducting fibers is observed when electric vector of an electromagnetic wave which falls on a fiber is parallel to the axis of the fiber. The possibility of using this effect to create protective screens is considered in this paper. The study showed that electromagnetic radiation is very strongly absorbed and dissipated by thin conducting fibers if the electric vector of the wave is parallel to the fiber axis: the values of the absorption and scattering efficiency factors can reach several hundred and even thousand, that is, the effective absorption and scattering cross sections can be in several hundred or thousand times higher than the geometric cross sections of the fiber. This is a size effect, the nature of which, perhaps, is related to the effective excitation of currents at certain ratios between the fiber diameter and the wavelength of the radiation. Also in the work, the advantages of graphite fibers in front of metal ones as a material for absorbing screens have been experimentally proved. The results of the study can be used to create protective screens in the microwave range.