Излучения персональных компьютеров и защитные фильтры

Спектр излучения компьютера включает в себя рентгеновскую, ультрафиолетовую и инфракрасную области спектра, а также широкий диапазон электромагнитных волн других частот. Опасность рентгеновских лучей считается сейчас специалистами пренебрежимо малой, поскольку этот вид лучей поглощается веществом экрана.

В отличие от ионизирующего излучения низкочастотные излучения не могут расщеплять или ионизировать атомы, и раньше считалось, что неионизирующее излучение не может вредно влиять на организм, если оно недостаточно сильно, чтобы вызвать тепловые эффекты или электрический шок.

Однако результаты лабораторных экспериментов говорят о другом. В исследований было обнаружено, что электромагнитные излучения частотой 50 Гц могут инициировать биологические сдвиги (вплоть до нарушения синтеза ДНК) в клетках животных. Эпидемиологические исследования и работы другого рода показали, что существует связь между нахождением в местах, где проходят линии электропередач, и возникновением опухоли у детей. Особенно поразил тот факт, что электромагнитные волны обладают необычным свойством: опасность их воздействия совсем не уменьшается при снижении интенсивности излучения, а некоторые электромагнитные излучения действуют на клетки лишь при малых интенсивностях излучения или на конкретных частотах.

Используется и полезное действие дозированных УВЧ излучений, но, как уже говорилось, низкочастотные поля при продолжительном облучении сидящих у ПК людей могут привести к нарушениям самых различных физиологических процессов.

Антибликовые, контрастирующие фильтры на экраны дисплеев могут одновременно защищать от электростатического потенциала и, в определенной степени, от электрической составляющей переменного электромагнитного излучения.

У современных дисплеев экран покрывается почти прозрачным слоем металла, который заземляется. Это делается для того, чтобы уменьшить излучения от монитора. Но, экран все же излучает, и излучение можно ослабить с помощью внешнего защитного фильтра, обязательно с заземляемым проводящим покрытием.

К настоящему времени испытано очень много образцов различных типов защитных фильтров. К сожалению, многие из проверенных защитных фильтров либо мало эффективны, либо вовсе ни от чего не защищают. В литературе я встретил несколько названий фирм, которым выданы сертификаты соответствия: "Эргон", "Русский щит" (Россия) и фирм OCLI (США) и 3М (США). Уверен, что таких фирм намного больше, но специалисты предупреждают: "…не все фильтры одинаково полезны!"

Установка даже самого хорошего защитного фильтра на ЭЛТ, лишь в 2-4 раза может снизить уровень облучения сидящего перед экраном ПК человека, уменьшая электрическую составляющую ЭМИ в непосредственной близости от экрана, и вовсе не снизит, а может даже увеличить интенсивность поля в стороны от экрана по оси ЭЛТ на расстояниях более 1-1,5 м.

Указываемые в рекламных материалах и в документации на защитные фильтры значения по ослаблению переменного электрического излучения в 95.99% относятся к стендовым испытаниям этих фильтров и никогда не достигаются в реальных условиях на рабочих местах. С результатами стендовых испытаний совпадает на рабочих местах только величина ослабления фильтром электростатического потенциала экрана дисплея.

Это означает необходимость комплексной оценки электромагнитной обстановки в рабочих помещениях с компьютерами (в дисплейных классах, в операторских залах ВЦ и т.п.) с учетом взаимного расположения рабочих мест.

Для снижения потенциально опасного излучения видеотерминалов целесообразно предпринимать специальные меры защиты от низкочастотных полей. Поскольку источник высокого напряжения дисплея - строчный трансформатор - помещается в задней или боковой части терминала, уровень излучения со стороны задней панели дисплея выше, причем стенки корпуса не экранируют излучение. Поэтому пользователям следует находиться не ближе чем на 1,2 метра от задних или боковых поверхностей соседних терминалов.

К сожалению, на защитные фильтры не существует никаких общегосударственных нормативных документов. Известна только шведская методика испытаний фильтров, которой пользуются и в России. Планируется подготовка проекта государственного стандарта России на защитные фильтры.

Уже я писал, что уровень ЭМИ в значительной степени зависит от типа и качества электропроводки. В рабочих помещениях ВЦ и дисплейных классов может отсутствовать общее заземление и третий контакт вилки. В этом случае ПК оказывается "висящим" в воздухе, что существенно увеличивает уровень ЭМИ. Кроме того, низкочастотные поля излучаются и электроприборами, и люминесцентными лампами, и жгутами проводов, которые нередко оплетают рабочие места.

Уровни электрических излучений, создаваемых мониторами некоторых типов, изменяются до пяти раз в зависимости от ориентации вилки питания монитора (системного блока при питании монитора через системный блок) в сетевой розетке. И используемые в настоящее время методики испытаний мониторов на электромагнитную безопасность (при их сертификации) не предусматривают проверку уровня излучений при различной ориентации вилки питания. Таким образом, не исключено, что прошедший сертификацию монитор будет излучать с уровнем, который превышает экологически безопасные санитарные нормы.

Конструкции экранов

Способы снижения уровней излучений, воздействующих на человека, разрабатываются в следующих направлениях:

создание малоизлучающих видеодисплейных терминалов;

применение внешних экранов и других средств защиты.

Переход на технику отображения без использования электронно-лучевых трубок.

Электромагнитное излучение, излучаемое с поверхности и через поверхность экрана электронно-лучевой трубки, может быть частично экранировано с помощью проводящего покрытия, наносимого на внутреннюю или внешнюю поверхность предохранительного стекла; или же с помощью дополнительного защитного фильтра, который располагается перед экраном.

Выбор материала экрана зависит от остаточного электромагнитного излучения в требуемом диапазоне частот, уровня яркости экрана электронно-лучевой трубки и требований по психофизическим параметрам и восприятию изображения.

При разработке защитных экранов-фильтров особое внимание уделяют следующим их параметрам:

прозрачность и электромагнитное экранирование;

долговечность;

Конструктивно просветные электромагнитные экраны могут выполняться в виде:

тонких пленок, одна из которых является токопроводящей, нанесенных на лицевую сторону поверхности электронно-лучевой трубки;

тонкопленочного полимерного материала с токопроводящим покрытием;

силикатного стекла с токопроводящим покрытием;

комбинированного стеклополимерного материала с токопроводящим покрытием (например, изготавливаются из окрашенного (затемненного) пластика. Частично улучшаются визуальные характеристики изображения на экране: снижается количество бликов, повышается контрастность, но непрочность материала приводит к быстрому накоплению повреждений и помутнению поверхности);

металлической сетки, заключенной между силикатными стеклами, на одной из внутренних сторон которой нанесена монопроводящая пленка (минус этой сетки - возникновение т. н. "муара", приводящего к значительному перенапряжению зрения пользователя);

одной металлической сетки, пропаянной по контуру облицовочной рамки;

металлизированной полиэфирной сетки, выступающей как самостоятельно, так и расположенной внутри диэлектрического склеивающего материала (полиуретан, поливинилбутироль, каучук кремнийорганический, бисалил карбонат диэтилен гликоля);

поляроидных фильтров.

В зависимости от требуемой эффективности экранирования просветного электромагнитного экрана количество токопроводящих слоев в нем (из одного материала или нескольких) варьируется от одного до пяти, причем лицевая поверхность может иметь или не иметь антибликовое покрытие.

Основными проблемами разработки сеточных металлических экранов являются:

подбор оптимальных размеров "смотрового окна";

нанесение антибликовых покрытий на экран;

расположение нитей сетки относительно растра электронно - лучевой трубки;

способы крепления сетки в оправе экрана.

Первая проблема связана с решением таких частных задач, как эффективность экранирования просветного электромагнитного экрана от электромагнитного излучения электронно-лучевой трубки, способность электромагнитного экрана снимать электростатическое поле с экрана электронно-лучевой трубки, снижение деионизации воздуха в зоне дыхания оператора, влияние электромагнитного экрана на разрешающую способность изображения, изменение координат цветности и контраста изображения и т.д.

Исследование второй проблемы связано с решением задач отработки способов нанесения покрытий на поверхности защитного экрана с целью уменьшения интегрального коэффициента отражения (для увеличения яркостного контраста изображения) и нанесения антибликовых покрытий на стеклянную подложку защитного экрана.

Третья проблема возникает при наложении двух или нескольких дискретных структур на поверхность экрана электронно-лучевой трубки, что приводит к появлению муара на изображении. Глаз человека воспринимает муаровые волны при достаточно заметной их интенсивности и сравнительно большом периоде их повторения (от 2 до 20 строк растра электронно-лучевой трубки), что часто встречается на практике.

Параметры исследованных просветных электромагнитных экранов

На рис. показана зависимость затухания электромагнитного излучения (S_Е) от частоты (f) при использовании различных типов электромагнитных экранов.

Зависимость затухания электромагнитного излучения (S_Е) от частоты (f) при использовании различных типов электромагнитных экранов.

У всех указанных сеточных металлических материалов эффективность экранирования не уменьшается с увеличением частоты, как это происходит у сетки с полиэфирными нитями, а остается практически на высоком уровне. Лучшими экранирующими свойствами обладает сетка №1 с меньшим коэффициентом пропускания. Однако недостатком, и довольно значительным, является ее низкое светопропускание, приводящее к сильному понижению яркости экрана электронно-лучевой трубки.

По сравнению с экранами из силикатного стекла с токопроводящим покрытием на основе SnO₂, у которых эффективность по электрической составляющей резко падает из-за уменьшения толщины скин-слоя, сеточные металлические экраны имеют больше преимуществ.

Деионизирующий эффект работающего видеомонитора частично устраняется установкой перед экраном электронно-лучевой трубки защитного экрана с заземленным контуром. При этом экран создает как бы защитный заслон для воздушной среды в зоне дыхания оператора. Таким образом, установленный перед экраном видеомонитора защитный экран позволяет эффективно решать задачу защиты оператора персонального компьютера от электромагнитного излучения экрана электронно-лучевой трубки.

Что касается способов крепления и уменьшения количества отрицательных ионов в зоне дыхания оператора, то упомяну о следующем. Один сотрудник предприятия "Циклон-тест" сконструировал экран, который крепился специальным резиновым кожухом с металлическими порошковыми включениями так, что не оставалось вообще никакого зазора между поверхностью монитора и защитного экрана. А в стандартных конструкциях защитных экранов в зазоры поле затягивает отрицательные ионы.

Сравнительные характеристики монитора IBM с фильтрами и без них

Это позволяет использовать более дешевые мониторы и продолжать эксплуатировать уже имеющиеся видеодисплейные терминалы с высоким уровнем электромагнитных излучений. Но следует учитывать, что защитный экран приводит к изменению картины электромагнитного поля, что может привести к возникновению недопустимых значений напряженности электромагнитного излучения на соседних рабочих местах. Применение защитных фильтров, как отмечалось выше, может значительно улучшить многие визуальные параметры дисплеев, но, кроме этого, защитить пользователя от электростатического и переменного электромагнитного излучения. Эффективным оказывается применение фильтров новых конструкций с дополнительным экранированием боковых сторон дисплеев, а также использование разработанных в России поглощающих устройств.

Распределение электрического переменного и электростатического полей персонального компьютера (а - в диапазоне частот 5 Гц - 2 кГц; б - в диапазоне частот 2 - 400 кГц; в - электростатическое поле) по нормам ГОСТ Р 50948-96 и MPR II (1), без защитного фильтра, с высококачественным плоским защитным фильтром (2), с фильтром DEFENDER ABSOLUT (3), с фильтром DEFENDER ABSOLUT (4) и устройством POWERCUT (5).

Экранирующий корпус

Электрические излучения, излучаемые цепями, находящимися внутри устройства видеодисплейного терминала, могут быть заэкранированы с помощью металлического кожуха. Но такой кожух обладает множеством недостатков (например, высокая стоимость и нетехнологичность изготовления). Поэтому в последние годы ведутся исследования формовочных материалов, состоящих из полимерных смол, таких, как полипропилен и др., с наполнителями из алюминиевых чешуек, латунных волокон и других металлических наполнителей для использования их в качестве материала для изготовления кожухов видеодисплеев.

Этот метод экранирования признан наиболее перспективным. Далее указаны некоторые характерные особенности композитных материалов на основе полимерных смол, применяемых для экранирования электромагнитного излучения:

Формовка металлизированных смол позволяет производить защитные кожухи с эффективностью экранирования от электромагнитного излучения 30.60 дБ.

Цена материала достаточно высока.

В качестве наполнителей для полимерных смол применяются следующие проводящие материалы:

металлические наполнители (алюминиевые и латунные волокна, алюминиевые чешуйки).

неметаллические наполнители (сажа, углеродные волокна).

металлизированные стекловолокна, металлизированные углеродные волокна и другие композитные материалы.

Кроме электропроводящих характеристик материала волокон на электропроводность существенное влияние оказывает также форма волокон. В последовательности увеличения электропроводности идут:

длинные волокна;

короткие волокна;

чешуйки круглой формы;

порошок.

Способ экранирования с использованием в качестве наполнителя алюминиевых волокон и чешуек разработан фирмами США. Данный наполнитель характеризуется низкой стоимостью изготовления и повышенной эффективностью экранирования. Особенность этих наполнителей состоит в том, что по сравнению с другими металлическими частицами они имеют небольшую удельную массу, и при высокой наполняемости удельная масса смолы не слишком велика.

Исследовательским институтом по промышленной технике Токийского университета предложен способ экранирования с помощью латунных волокон с диаметром 40.60 мкм и длиной 3 мм. Особенность этих волокон по сравнению с другими состоит в низкой стоимости их изготовления. Однако ввиду весьма большого их диаметра, при низкой наполняемости не достигается требуемая эффективность экранирования. Для получения удовлетворительной степени экранирования следует доводить наполняемость смол такими волокнами до величины 15.25% по объему. Вследствие этого, смола имеет большую удельную массу, а внешний вид изделия ухудшается.

В последнее время в качестве наполнителя для производства материалов, из которых производят кожухи-корпуса для экранирования от электромагнитного излучения, рассматриваются волокна из нержавеющей стали. Перспективность этого направления объясняется сравнительной дешевизной их изготовления, обусловленной тем, что диаметр волокон не велик (менее 10 мкм), а прочность на растяжение достаточна для получения сравнительно длинных волокон. Следует отметить, что при наполняемости около 1% по объему достигается достаточная эффективность экранирования. Материалы, изготовленные с применением таких волокон, также обладают и повышенной стойкостью к воспламенению.

Для приготовления полимерных смол с целью экранирования электромагнитного излучения в качестве других наполнителей применяется сажа. Однако ее, как правило, требуется слишком много для достижения достаточного эффекта экранирования. Поэтому для улучшения формовочных характеристик сажу применяют вместе с другими металлическими наполнителями.

Размещение оборудования

При рассмотрении вопроса о размещении рабочих мест операторов персональных компьютеров в помещении необходимо учитывать, что в этом случае на оператора может оказывать негативное воздействие не только тот компьютер, за которым он работает, но и другие компьютеры, находящиеся в данном помещении. Для исключения такого влияния следует руководствоваться следующими правилами.

Видеодисплейные терминалы должны по возможности размещаться в один ряд на расстоянии более одного метра от стен.

Рабочие места операторов должны быть на расстоянии более 1,5 метров между собой. Допускается также размещение видеодисплейных терминалов в форме "ромашки". Однако следует учитывать, что каким бы ни было расположение компьютеров в рабочем помещении, задняя стенка компьютера не должна быть направлена в сторону других рабочих мест. Если этого невозможно достичь с помощью рациональной планировки помещения, то в конструкции рабочего стола необходимо предусмотреть возможность монтирования магнитного экрана со стороны, к которой обращена тыльная часть видеомонитора.

Возможный вариант расположения рабочих мест в помещении представлен на рис.

Вариант №1

Вариант №2

Нерекомендуемые варианты расположения рабочих мест с персональными компьютерами

Рекомендации для пользователей