Abschirmwirkung

Abschirmwirkung, auch shielding genannt, bezeichnet die Abschwächung oder Modifikation eines äußeren elektrischen oder magnetischen Feldes, einer Wechselwirkung oder eines Signals durch eine abschirmende Schicht, durch Elektronenschalen in Atomen oder durch spezielles Material. Der Begriff wird in verschiedenen Fachgebieten genutzt, wobei gemeinsame Idee die Reduktion der Feldstärke oder der Kopplung an einem Ort hinter einer Barriere ist.

In der Atom- und Quantenchemie beschreibt Abschirmung die Reduktion der Kernladung, die äußere Elektronen tatsächlich spüren. Die inneren Elektronen neutralisieren einen Teil der positiven Kernladung, sodass die effektive Kernladung Z_eff größerer Elektronen ähnlicher kleiner ist als das echte Z. Die Abschirmung wird oft durch eine Abschirmkonstante σ beschrieben, Z_eff ≈ Z − σ. Slater-Regeln liefern dazu Schätzwerte. Folgen sind größere Atomradien, geringere Ionisierungsenergien und charakteristische Periodentrends: Outer-shell-Elektronen fühlen eine schwächere Anziehung und äußern sich in chemischen Eigenschaften der Elemente.

In der Technik bezieht sich Abschirmung auf den Schutz vor elektromagnetischen Feldern. Materialien mit hoher elektrischer Leitfähigkeit und/oder hoher magnetischer Permeabilität absorbieren oder lenken Felder ab und verringern deren Durchdringung. Die Abschirmwirkung SE wird oft in Dezibel angegeben (SE(dB)) und hängt von Material, Dicke, Frequenz und Geometrie ab. Anwendungen umfassen Gehäuse für Elektronik, Kabelabschirmungen, medizinische Räume und Labore, sowie Faradaysche Käfige zur Vermeidung elektromagnetischer Störungen.

Zusammenfassend beschreibt Abschirmwirkung sowohl mikroskopische Effekte innerer Elektronenschalen als auch makroskopische Barrieren gegen Felder, wobei der gemeinsame Kern die Verringerung der Kopplung oder Feldstärke hinter einer Barriere ist.