Ekran magnetyczny zwykle przekierowuje pole zamiast je „zatrzymywać”
Przed statycznym lub wolnozmiennym polem magnetycznym nie chroni się tak samo jak przed polem elektrycznym. Wrażliwe urządzenie można otoczyć materiałem o bardzo dużej przenikalności magnetycznej, np. odpowiednim stopem niklu i żelaza. Pole chętniej przechodzi wtedy przez materiał osłony niż przez chronioną przestrzeń, więc jest wokół niej przekierowywane. Ekran nie „pochłania magnetyzmu” ani nie tworzy idealnej ściany. Skuteczność zależy od geometrii, grubości, przenikalności, szczelin i nasycenia materiału, a przy wyższych częstotliwościach dodatkową rolę zaczynają odgrywać prądy wirowe.
Dlaczego zwykła metalowa puszka nie wystarcza
Dla elektrostatyki przewodząca obudowa potrafi być znakomitym ekranem, ponieważ swobodne ładunki w metalu rozmieszczają się tak, by znacznie zredukować pole we wnętrzu. Statyczne pole magnetyczne nie jest jednak blokowane przez dowolny przewodnik w podobny sposób. Cienka aluminiowa lub miedziana puszka może mieć niewielki wpływ na stałe pole magnesu, mimo że świetnie przewodzi prąd.
Droga o małym „oporze magnetycznym”
Materiały o wysokiej przenikalności magnetycznej łatwo ulegają namagnesowaniu i mogą prowadzić duży strumień magnetyczny przy stosunkowo niewielkim polu magnesującym. Umieszczone wokół chronionego obszaru tworzą dla strumienia korzystniejszą drogę. Pole nadal istnieje, lecz jego linie w większej części zamykają się przez osłonę. W centrum poprawnie zaprojektowanej obudowy natężenie może być dzięki temu znacznie mniejsze.
Geometria ma ogromne znaczenie
Ekran z otwartą szczeliną, ostrym narożem albo cienkim przewężeniem może działać gorzej niż sugerowałaby sama nazwa materiału. Strumień musi mieć ciągłą drogę przez osłonę, a lokalne zagęszczenie pola może doprowadzić materiał do nasycenia. Po nasyceniu dalszy wzrost zewnętrznego pola nie jest już równie skutecznie „przejmowany” przez osłonę i więcej pola przenika do środka.
Częstotliwość zmienia mechanizm
Przy szybko zmieniających się polach przewodząca osłona może tłumić pole również dzięki prądom wirowym. Zgodnie z regułą Lenza indukowane prądy wytwarzają własne pole przeciwne zmianie. Im wyższa częstotliwość, tym większe znaczenie mogą mieć przewodnictwo i efekt naskórkowy. Przy polach stałych i bardzo niskich częstotliwościach ten mechanizm nie pomaga w taki sam sposób, dlatego potrzebne są materiały o wysokiej przenikalności lub aktywna kompensacja.
Gdzie potrzebuje się takich osłon
Magnetyczne ekranowanie jest ważne w precyzyjnych magnetometrach, czujnikach, aparaturze naukowej, urządzeniach biomedycznych i układach elektronicznych wrażliwych na niewielkie pola. Czasem zamiast jednej grubej powłoki stosuje się kilka warstw oddzielonych odstępem. Projekt wymaga pomiarów i modelowania, bo źródło pola może znajdować się blisko, a każdy otwór na przewód lub mechanikę zaburza idealną geometrię.
„Ekran” to skrót myślowy
Mówienie, że materiał „blokuje” pole magnetyczne, jest wygodne, ale może tworzyć błędny obraz. Nie istnieje odpowiednik nieprzepuszczalnej ściany dla linii pola. W praktyce wykorzystuje się albo przekierowanie strumienia przez materiały magnetycznie miękkie, albo pola wytwarzane przez prądy indukowane, albo aktywne cewki wytwarzające pole kompensujące. Skuteczna ochrona jest więc inżynierią pola, a nie odcinaniem go od przestrzeni.
Osłony z materiałów o bardzo dużej przenikalności są również wrażliwe na sposób obróbki. Gięcie, uderzenia i naprężenia mogą pogarszać ich własności magnetyczne, dlatego niektóre stopy po uformowaniu wymagają odpowiedniego wyżarzania. To nietypowy przypadek, w którym cienka puszka o właściwym składzie może być znacznie lepszym ekranem niskoczęstotliwościowego pola niż gruba płyta przypadkowego metalu. Nazwa „metalowa osłona” mówi więc bardzo mało bez znajomości częstotliwości pola i charakterystyki materiału.