关上潘多拉的盒子:机箱防辐射技术面面观

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在电脑性能日益提升的同时,一个不能被忽视的“隐形杀手”却从潘多拉的盒子中跳了出来,威胁着我们的健康。任何电器只要通上电流就会产生电磁辐射,电脑中的板卡、存储设备、电源等在工作时都会产生不等的电磁波,这种辐射对人的身体都是有害的,于是机箱就发挥了抵御“敌人”的重要作用。具有防辐射技术的机箱将慢慢成为市场主流,下面我们就邀请金河田、技展和华硕的技术工程师来谈谈机箱在防辐射方面的一些细节设计。

一、机箱内部,辐射源头

电磁辐射和废气、污水、噪音并称现代污染的“四害”。大到空调、电视机、微波炉,小到电吹风、手机、充电器甚至接线板都会产生电磁辐射。由于我们时时刻刻都要与电器接触,因此电磁辐射就显得可怕起来。据研究表明,每天在电脑前工作六小时以上的用户会产生疲劳、记忆力衰退、失眠、体虚乏力、免疫力下降,甚至孕妇流产或新生儿畸形等后果。人体长期处于电磁辐射下容易引起心血管、脑血管等多种疾病,患癌症的几率也大大增加。

电脑的电磁辐射主要源自机箱里边的配件,各个配件发射的高频辐射强度相当大,达到了100mG,这就需要主机的“保护神”——机箱有良好的电磁闭合能力。不过电磁波看不见、摸不着、感觉不到,并且伤害是缓慢、隐性的,因此很多用户的防范意识并不高。主机的性能总是用户关注的重点,而机箱质量的高低却往往被忽视,反而成为了电脑整体价格最容易被精简的部件,殊不知这种做法对用户的健康埋下了极大的隐患。

另外,目前人们追求机箱小型化、个性化、时尚化等,但往往市场上一些拥有漂亮外形的产品,在防电磁辐射方面做得非常差,如一些采用了透明塑料制作的机箱、开敞式的机箱等。在不知不觉中电磁辐射可以毫无阻挡地外扩。因此在将机箱的外观设计得越来越漂亮的同时,更要真正做到完善杜绝电磁辐射,这就需要对机箱进行优化设计。如金河田、技展和华硕等的机箱都将防辐射技术作为了产品发展的主要方向。

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二、防辐射依赖钢板材质

1.镀锌含量影响防辐射能力

电磁辐射就是交变电磁场在空间的传播,电磁波频率不论大小,都存在辐射。电磁波在传播中遇到障碍物时会发生反射、折射、衍射现象。电磁波频率越低、障碍物导电率越高则反射效果越好。首先判断机箱的防辐射能力是否优秀,主要是看它所采用的板材。由于钢板裸露在空气中容易受到腐蚀,目前市场上大部分的机箱都采用镀锌钢板。当然,也有一些高端机箱采用铝合金材质,其防辐射能力更强。镀锌层可以起到防腐的作用,由于金属锌容易氧化,在生成一层氧化锌层后就可以阻止内部的锌和钢板进一步氧化,因此机箱内部钢材的外观呈亚光银白色,这就是氧化锌表层的颜色。

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优质镀锌钢板

需要强调的是,镀锌层厚且均匀的钢板在箱体防辐射能力上更好。根据镀锌方式、生产工艺以及镀锌量的不同,镀锌钢板分为热浸镀锌和电解镀锌两种。热浸镀锌钢板要比电解镀锌钢板物理特性更好,锌含量可以达到每平方米45克以上,而电解镀锌钢板只有20克左右,锌含量将直接影响到钢板的防辐射及抗氧化能力。锌含量高的钢板对电磁波尤其是对低频电磁波具有更强的吸附性,同时具有更好的散热性和导电性,可有效地抵御高频电磁波。但是在生产成本方面,由于电解镀锌的工艺较高,不能大批量生产,而热浸镀锌的产量高,因此电解镀锌钢板的价格就要贵出不少,目前市场上的优质产品采用了价格较高的无铅电解镀锌钢板。

2.钢板越厚越好

电磁波波长越长,障碍物厚度越厚,则障碍物阻挡电磁波能力越好。机箱采用钢板的厚度直接关系到机箱的防辐射能力,在设计水平、制造工艺和钢板材质相同的情况下,钢板越厚,除了不容易变形外,还能够更有效地隔绝电磁辐射,这就是大部分品牌机箱都做得十分厚重、扎实的原因之一,而市场上一些便宜的产品为了节省成本就采用了很薄的钢板。

目前随着我国进口铁矿石的价格上涨,成品钢材的价格也随之上涨。在这种经济环境下,不少机箱厂家为了节省成本将中低端机箱的钢板厚度逐渐缩水,机箱的防辐射能力不容乐观,对用户的身体健康也构成了极大的威胁。只有0.5mm厚度的钢板在防辐射能力上自然就大打折扣了,而一款合格的、具备良好防辐射能力的机箱最起码要采用0.6mm以上厚度的钢板,这种厚度钢板的机箱售价要200多元甚至300元以上,适合那些购机预算较为充足的用户选购。

3.单面喷漆才能防辐射

为了保证机箱外观美观,厂家都会根据需求选择在机箱侧板钢材表面进行双面或者单面颜色喷漆工艺处理。双面喷漆为侧板表里两面同时处理,单面喷漆为侧板外表面进行喷漆处理,而内表面不处理。很多用户会以为,双面喷漆比单面喷漆更美观,其实不然。在绝大多数情况下,采用双面喷漆工艺的机箱的防辐射能力远远不如同等条件、材质的单面喷漆工艺机箱。因为如果内表面喷漆,就会降低板材导电率从而影响其电磁波反射能力,而且一些厂家将内表面喷漆,让用户无法直观了解到侧板的材质,这样就有可能采用劣质的钢材。因此,选购防辐射能力良好的机箱,采用单面喷漆工艺的产品是必选。

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侧板的内表面不能喷漆
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三、确保箱体的紧密性

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EMI触点加强机身与侧板的接触
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机箱EMI弹片(左)和EMI触点

电脑的电磁辐射传播的途径主要有两种:穿透和外漏。穿透是指电磁波穿过机壳向外传播,它能被机壳反射、吸收,从而使得透过机箱的电磁场强度大幅度衰减;而外漏是指电磁波通过主机开口、缝隙等非紧密闭合途径向外衍射。实现机箱防辐射就是要做到最大可能地保证机箱的紧密性,这主要表现在机箱侧板四个边的密合度上,特别是在细节方面的设计不容马虎。

1.EMI触点连接侧面板

首先是EMI(Electromagnetic Interference,电磁干扰)的问题,优质的机箱会根据材料厚度的不同来设定EMI防辐射触点的间距,以大量的机架EMI触点配合侧板EMI金属弹片,使机架与侧板紧密接触,防止电磁辐射通过缝隙泄漏。对机箱内的EMI触点来说,最好的方法就是使EMI形成良好的接地电路,让EMI消失在无形之中,因此衡量一款机箱的防辐射能力还要看EMI触点分布是否均匀密集。我们可以看到金河田7618B机箱的基座、前板、顶盖和后板边缘还有专利EMI弹片设计,起到了较好的防辐射作用。

2. 紧密性设计屏蔽辐射

紧密性是保障机箱防辐射性能的一大因素。除了侧板,还需要前面板、前置USB接口、光驱位、后接口挡板等都必须有较高的无缝密合度设计,防止电磁辐射泄漏。比如机箱的前面板如果采用彩钢材料,和传统的塑胶面板相比,具有防辐射的天生优势。同时在机箱内使用具有屏蔽作用的线材,确保机箱内部USB等配件得到完好的电磁回路保护,可以避免电磁辐射通过导线泄漏。

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机箱的前面板采用彩钢材料,对防辐射也有帮助
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具有屏蔽作用的线材

四、防辐射与散热性的平衡点

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机箱的前、侧面板采用了细小的散热孔

为了追求良好的散热性,许多机箱上开孔过多,导致了电磁辐射的泄漏,所以机箱开孔需要谨慎对待。障碍物上开口或缝隙越小,形状越规则,则阻挡电磁波通过开口衍射的性能越好。对于防止电磁辐射,机箱设计中的开口及线性尺寸的大小是一个非常重要的环节,可以遵循散热孔直径尺寸为r/30(r为波长)的原则,用小直径的圆孔来设计机箱前面板、侧面板和后面板等的散热进出风孔,只要数量足够,也不会妨碍散热,如有的机箱还在面板上设计了孔径极小的鱼鳃式散热金属网,这样就找到了防辐射与散热性之间的平衡点。

小结

可以看到厂家在机箱防辐射方面的设计成效是有目共睹的,并会越来越优秀。但是,不管机箱的设计多优秀、用料多精细,要想百分之百地杜绝电磁辐射是不可能的,毕竟,有电流通过的产品就会有电磁辐射存在。厂家能做的就是尽可能采用更好的技术设计出防辐射能力更好的机箱产品,最大可能地保护用户不受电磁辐射的伤害。因此,用户在使用电脑的时候,除了购买一款防辐射机箱产品外,更重要的是要注意劳逸结合,不要长时间在电脑前停留,尽量减少接触电脑的时间,从而减轻电磁辐射对人体的伤害。