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電気工学において、電磁シールドとは、導電性または磁性材料で作られた障壁によって空間内の電磁界（EMF）を低減または方向転換する手法です。これは通常、電気機器を周囲から隔離するための筐体や、ケーブルが通る環境から電線を隔離するためのケーブルに適用されます（）。無線周波数（RF）電磁放射を遮断する電磁シールドは、 RFシールドとも呼ばれます。
住宅の寝室における実際の現場測定では、通常、市販の電磁界測定器を使用して局所的な曝露レベルを測定します。[ 1 ]
電磁界遮蔽は、電磁干渉を最小限に抑える役割を果たします。遮蔽によって、電波、電磁場、静電場の結合を低減することができます。静電場を遮断するために使用される導電性の囲いは、ファラデーケージとも呼ばれます。遮蔽効果の低減量は、使用される材料、その厚さ、遮蔽される体積の大きさ、対象となる電磁場の周波数、そして入射する電磁場に対する遮蔽体の穴の大きさ、形状、向きに大きく左右されます。
電磁シールドに使用される一般的な材料には、薄い金属層、板金、金属スクリーン、金属フォームなどがあります。シールドによく使用される板金には、銅、真鍮、ニッケル、銀、鋼、錫などがあります。シールド効果、つまりシールドが電磁放射をどれだけ反射または吸収/抑制するかは、金属の物理的特性によって影響を受けます。これには、導電率、はんだ付け性、透磁率、厚さ、重量などが含まれます。金属の特性は、材料の選択において重要な考慮事項です。たとえば、電気的に優勢な波は、銅、銀、真鍮などの高導電性金属によって反射されますが、磁気的に優勢な波は、鋼やステンレス鋼などの低導電性金属によって吸収/抑制されます。[ 3 ]さらに、シールドまたはメッシュの穴は、遮断する放射線の波長よりも十分に小さくなければならず、そうでないと、エンクロージャは効果的に途切れない導電面を近似しません。
特にプラスチック製の筐体に収められた電子機器において、もう一つの一般的なシールド方法として、筐体の内側を金属インクまたは類似の材料でコーティングする方法があります。このインクは、適切な金属（通常は銅またはニッケル）を微粒子状に配合した担体材料から構成されています。これを筐体にスプレー塗布すると、乾燥後に連続した導電性の金属層が形成され、これを機器のシャーシグランドに電気的に接続することで、効果的なシールド効果が得られます。
電磁シールドとは、導電性または磁性材料で領域を遮蔽することにより、その領域の電磁界を低減するプロセスです。 銅は、電波やその他の電磁波を吸収するため、無線周波数（RF）シールドに使用されます。適切に設計および構築されたRFシールド筐体は、コンピュータ室や電気スイッチング室から病院のCTスキャンおよびMRI施設まで、ほとんどのRFシールドのニーズを満たします。[ 4 ] [ 5 ]
EMI（電磁干渉）シールドは大きな研究関心を集めており、より効率的なRF/マイクロ波吸収材料（MAM）を得るために、フェライト、ポリマー、2D材料からなるいくつかの新しいタイプのナノコンポジットが開発されている。[ 6 ] EMIシールドは、最も一般的なプラスチックのほとんどが非導電性であるため、銅の無電解めっきまたは特殊な導電性塗料によって実現されることが多い。[ 2 ]
一例として、シールドケーブルが挙げられます。これは、内部の導体をワイヤーメッシュで囲んだ電磁シールドを備えています。このシールドは、導体からの信号の漏洩を防ぎ、また、導体への信号の付加も防止します。電磁界と静電界の両方のシールド効果を最大限に高めるため、ケーブルによっては、両端に接続されたものと片端のみに接続されたものの2つの独立した同軸シールドを備えているものもあります。
電子レンジの扉には、窓にスクリーンが組み込まれています。波長12cmのマイクロ波から見ると 、このスクリーンは電子レンジの金属製筐体によって形成されるファラデーケージを完成させる役割を果たします。波長400nm から700nmの可視光は 、スクリーンの穴を容易に通過します。
RFシールドは、生体認証パスポートなどのさまざまなデバイスに埋め込まれたRFIDチップに保存されているデータへのアクセスを防ぐためにも使用されます。[ 7 ]
NATOは、パスワードの傍受を可能にするキーボードからの電磁波の受動的な監視を防ぐために、コンピュータとキーボードに電磁シールドを規定している。一般消費者向けキーボードは、主にコストが高すぎるため、この保護を提供していない。[ 8 ]
RFシールドは、AM、FM、テレビ、緊急サービス、指令、ポケットベル、ESMR、携帯電話、PCSなどの干渉信号から医療機器や実験機器を保護するためにも使用されます。また、AM、FM、テレビ放送施設の機器を保護するためにも使用できます。
電磁シールドの実用的な用途のもう一つの例は、防衛分野への応用です。技術の進歩に伴い、様々な種類の悪質な電磁干渉に対する脆弱性も高まります。ケーブルを接地された導電性バリアで覆うというアイデアは、これらのリスクを軽減するのに役立ちます。
電磁放射は、電場と磁場が結合した状態から構成されます。電場は導体内の電荷キャリア（すなわち電子）に力を及ぼします。理想的な導体の表面に電場が印加されると、電流が誘起され、導体内部の電荷が移動して印加された電場が打ち消され、電流は停止します。
同様に、変動する磁場は渦電流を発生させ、それが印加された磁場を打ち消すように作用します。（導体は、磁場に対して相対的に移動していない限り、静磁場には反応しません。）その結果、電磁波は導体の表面から反射され、内部磁場は内部にとどまり、外部磁場は外部にとどまります。
実際のRFシールドの遮蔽能力を制限する要因はいくつかあります。一つは、導体の電気抵抗により、励起された電界が入射電界を完全に打ち消さないことです。また、ほとんどの導体は低周波磁場に対して強磁性反応を示すため、そのような磁場は導体によって完全に減衰されません。シールドに穴があると、電流は穴を迂回して流れるため、穴を通過する電界は反対方向の電磁場を励起しません。これらの影響により、シールドの電界反射能力が低下します。
高周波電磁波の場合、上述の調整には無視できない時間がかかりますが、反射されない限り、そのような放射エネルギーは皮膚に吸収されるため（皮膚が極めて薄い場合を除く）、この場合も内部に電磁場は存在しません。これは、表皮効果と呼ばれるより大きな現象の一側面です。放射線が遮蔽体を透過できる深さの尺度は、いわゆる表皮深さです。
機器によっては、外部磁場からの隔離が必要となる場合がある。[ 9 ] 静的またはゆっくりと変化する磁場（約 100 kHz 未満）の場合、上述のファラデー遮蔽は効果がない。このような場合、パーマロイやミューメタルのシート[ 10 ] [ 11 ]やナノ結晶粒構造の強磁性金属コーティング[ 12 ]など、高透磁率の金属合金で作られた遮蔽材を使用できる。 これらの材料は、電気遮蔽のように磁場を遮断するのではなく、磁場を自身に引き込み、遮蔽された体積の周囲に磁力線の経路を提供する。したがって、磁気遮蔽材の最適な形状は、遮蔽された体積を囲む密閉容器である。このタイプの遮蔽材の有効性は、材料の透磁率に依存し、透磁率は一般的に、非常に低い磁場強度と材料が飽和する高い磁場強度の両方で低下する。したがって、残留磁場を低く抑えるために、磁気遮蔽材は、それぞれが内部の磁場を段階的に低減する複数の容器を互いに重ね合わせた構造になっていることが多い。遮蔽面内の侵入孔は、その性能を著しく低下させる可能性がある。
受動シールドには上記のような制限があるため、静的または低周波の磁場で使用される代替手段として能動シールドがあり、これは電磁石によって生成された磁場が体積内の周囲の磁場を打ち消すものです。[ 13 ]ソレノイドやヘルムホルツコイルは、この目的に使用できるコイルの種類であり、磁気共鳴画像診断用のコイル設計で使用される方法から応用された方法を使用して設計されたより複雑なワイヤパターンもあります。能動シールドは、受動シールドとの電磁結合を考慮して設計することもできます。[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]これはハイブリッドシールドと呼ばれ、[ 19 ]受動シールドからの広帯域シールドと、能動システムを使用した特定のコンポーネントの追加的な打ち消しがあります。
相対透磁率を持つ（線形かつ等方性の）反磁性材料の球殻があると仮定します。内半径外半径次に、この物体を一定の磁場の中に置きます 。 この問題では、反磁性体の境界における束縛電流を除いて電流は存在しないため、ラプラス方程式を満たす磁気スカラーポテンシャルを定義することができる。 どこ この特定の問題では方位角対称性があるため、球面座標におけるラプラス方程式の解は次のようになります。 境界条件を一致させた後 境界で（は、表面に垂直で、側面1から側面2に向かう単位ベクトルである）とすると、球殻内の空洞内部の磁場は次のようになる。 どこは、反磁性材料の厚さと材料の透磁率に依存する 減衰係数です。 この係数は、この材料が周囲の空洞から外部磁場を遮蔽する効果を表しています。この係数は、次の極限で適切に 1 (遮蔽なし) になることに注意してください。極限においてこの係数は0（完全遮蔽）になります。すると、減衰係数はより単純な形式になります。 これは磁場が次のように減少することを示しています[ 20 ]
