DE20006922U1

DE20006922U1 - Security element

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Publication number: DE20006922U1
Application number: DE20006922U
Authority: DE
Original assignee: TUEV SUEDDEUTSCHLAND BAU und B
Current assignee: TUEV SUEDDEUTSCHLAND BAU und B
Priority date: 1999-05-07
Filing date: 2000-04-14
Publication date: 2000-10-19
Anticipated expiration: 2010-04-15
Also published as: DE19921170A1; DE19921170C2

Description

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SicherheitselementSecurity element

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitselement als Schale, Platte oder dgl. Formkörper gemäß dem Oberbegriff yen Anspruch 1.The invention relates to a security element as a shell, plate or similar shaped body according to the preamble of claim 1.

Es ist bekannt, daß derartige Sicherheitselemente, z.B. in Form von Plattenkondensatoren, zur Abschirmung gegen körperliches Eindringen in Sicherheitszellen eingesetzt werden. Eine konkrete Anwendung hierfür ist in Zusammenhang mit der Sicherheitszelle einer Trust-Center-Einheit in der deutschen Patentanmeldung DE 19915668 beschrieben. Da die vorliegende Erfindung an den Gegenstand dieser Patentanmeldung anschließt, wird deren Inhalt zum Gegenstand der Offenbarung der vorliegenden Anmeldung erklärt.It is known that such security elements, e.g. in the form of plate capacitors, are used to shield against physical intrusion into security cells. A specific application for this is described in connection with the security cell of a trust center unit in the German patent application DE 19915668. Since the present invention is linked to the subject matter of this patent application, its content is declared to be the subject matter of the disclosure of the present application.

Entsprechend dem Prinzip des Plattenkondensators kommt es zu einem elektrischen Ladungsabfluß, z.B. in Form eines elektrischen Überschlags zwischen zwei an sich voneinander isolierten, elektrisch leitfähigen Platten, von denen eine aufgeladen ist, wenn die zwischen den Platten befindliche Isolierung durch eine Penetration zerstört, durchbrochen oder verletzt wird. Auf diese Weise ist es wegen des damit einhergehenden Spannungsabfalls möglich, jeden Versuch des Eindringens durch der Abschirmung dienende Formkörper, die als Plattenkondensatoren ausgebildet sind, zu detektieren, vorausgesetzt die Abschirmung durch die Plattenkondensatoren ist lückenlos. Insbesondere die bauliche Verwirklichung dieser Voraussetzung stößt jedoch auf Schwierigkeiten, da die Montage und spätere Handhabung derartiger elektrisch geladener Abschirmelemente problematisch ist, und da insbesondereAccording to the principle of the plate capacitor, an electrical charge discharge occurs, e.g. in the form of an electrical flashover between two electrically conductive plates that are insulated from each other, one of which is charged when the insulation between the plates is destroyed, broken through or damaged by a penetration. In this way, due to the associated voltage drop, it is possible to detect any attempt to penetrate through molded bodies that serve as shielding and are designed as plate capacitors, provided that the shielding by the plate capacitors is seamless. However, the structural implementation of this requirement encounters difficulties, since the assembly and subsequent handling of such electrically charged shielding elements is problematic, and since in particular

deren Anpassung an bauliche Gegebenheiten auf Schwierigkeiten stößt.whose adaptation to structural conditions encounters difficulties.

Derartigen Schwierigkeiten wird bei einer aus EP 0725881 Bl bekannten Laminatstruktur dadurch begegnet, daß sie eine Alarm-Matte aus elektrisch leitenden Drähten umfaßt, die in Art eines linearen Kontinuums durch Stricken oder Häkeln verarbeitet sind. Dabei ergibt sich eine Unsicherheit, weil durch Herausziehen zweier distanzierter Maschen und deren elektrischer Überbrückung beliebig große Bereiche der Linearstruktur gegen Durchdringen unempfindlich gemacht werden können.Such difficulties are counteracted in a laminate structure known from EP 0725881 B1 by comprising an alarm mat made of electrically conductive wires which are knitted or crocheted in the manner of a linear continuum. This results in uncertainty because by pulling out two spaced-apart stitches and electrically bridging them, any large area of the linear structure can be made insensitive to penetration.

Zum Schutz elektronischer Geräte gegen unberechtigtes Abhören oder Einfluß nehmen werden schließlich Verkleidungen aus Mu-Metall verwendet; dabei handelt es sich um einen hochpermeablen ferromagnetischen Werkstoff, dem eine hohe Wirksamkeit bei der Abschirmung gegen elektromagnetische Felder zukommt. Ein Durchdringungsschutz ist damit jedoch nicht verbunden, d.h. mittels einer durch die Mu-Metallschicht hindurchgeführten Sonde kann es gelingen, abgestrahlte elektromagnetische Wellen oder elektromagnetische Felder auszuwerten bzw. darauf Einfluß zu nehmen.Finally, to protect electronic devices against unauthorized eavesdropping or interference, mu-metal coverings are used; this is a highly permeable ferromagnetic material that is highly effective at shielding against electromagnetic fields. However, this does not provide protection against penetration, i.e. by means of a probe passed through the mu-metal layer, it is possible to evaluate emitted electromagnetic waves or electromagnetic fields or to influence them.

Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine universelle Abschirmung für geheimzuhaltende elektromagnetische Abläufe, wie sie insbesondere in Datenverarbeitungsanlagen auftreten, und außerdem eine Detektionseinrichtung zum Erkennen von Penetrationen zu schaffen/ dabei geht es insbesondere um eine Steigerung der Wirksamkeit derartiger Abschirmelemente und deren Ausgestaltung in der Weise,In contrast, the present invention is based on the object of creating a universal shielding for electromagnetic processes that must be kept secret, such as those that occur in data processing systems in particular, and also a detection device for detecting penetrations. This is particularly concerned with increasing the effectiveness of such shielding elements and their design in such a way that

daß sie eine besonders vorteilhafte Weiterverarbeitung bei ihrem Einbau in Sicherheitsräume ermöglichen.that they allow particularly advantageous further processing when installed in security rooms.

Ein geeignetes Sicherheitselement, welches im Sinne der vorliegenden Erfindung als Abschirm- und Detektorelement dient, ist gemäß dem Kennzeichen von Anspruch ausgestaltet. Dabei ist besonders vorteilhaft, daß die elektrisch leitenden Schichten als flächiges Kontinuum ausgebildet sind, wie bei Plattenkondensatoren aus durchgehendem Plattenmaterial verwirklicht.A suitable security element, which serves as a shielding and detector element in the sense of the present invention, is designed according to the characterizing part of claim 1. It is particularly advantageous that the electrically conductive layers are designed as a flat continuum, as is the case with plate capacitors made of continuous plate material.

Mit einer derartigen Abschirmung werden elektromagnetische Felder mit einem Frequenzbereich von 10 Hz bis wenigstens 10 GHz erfaßt. Bei der Anwendung in Trust-Center-Einheiten wird wenigstens eine Dämpfung von 6 0 dB im Frequenzbereich von 10 Hz bis 10 kHz und von 100 dB bei Frequenzen über 10 kHz angestrebt.Such shielding covers electromagnetic fields with a frequency range of 10 Hz to at least 10 GHz. When used in trust center units, the aim is to achieve attenuation of at least 60 dB in the frequency range from 10 Hz to 10 kHz and 100 dB at frequencies above 10 kHz.

Ein derartiges Sicherheitselement unterscheidet sich vom Stand der Technik dadurch, daß es nicht nur als Abschirmung gegen physisches Eindringen, sondern auch gegen die Auswertung elektromagnetischer Felder oder Beeinflussung elektronischer Geräte durch äußere elektromagnetische Felder wirksam ist. Mit erfindungsgemäßen Sicherheitselementen ausgestattete Sicherheitszellen besitzen neben Uberwachungssensoren zum Erkennen des physischen Eindringens auch einen Abschirmschutz gegen Ausforschung abgestrahlter elektromagnetischer Wellen. Damit können in einem überwachten Einbauraum alle darin befindlichen sicherheitskritischen Funktionsmodule, z.B. jene einer Trust-Center-Einheit, wirksam abgeschirmt werden.Such a security element differs from the prior art in that it is effective not only as a shield against physical intrusion, but also against the evaluation of electromagnetic fields or the influence of external electromagnetic fields on electronic devices. Security cells equipped with security elements according to the invention have not only monitoring sensors for detecting physical intrusion but also shielding protection against the interrogation of emitted electromagnetic waves. This means that all safety-critical functional modules located in a monitored installation space, e.g. those of a trust center unit, can be effectively shielded.

Eine in diesem Sinne besonders geeignete, flächig wirksame Abschirmeinrichtung arbeitet mit Sicherheits-A particularly suitable, area-effective shielding device in this sense works with safety

elementen, bei denen wenigestens eine innere elektrisch leitende Schicht aus Aluminium oder einem anderen leitfähigen Werkstoff besteht, welche an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen ist und über eine Isolierschicht mit einer äußeren elektrisch leitenden ferritischen hochpermeablen Schicht verbunden ist, derart, daß bei Durchbrechung der Isolierschicht ein elektrischer Überschlag zwischen den beiden elektrisch leitenden Schichten erfolgt.elements in which at least one inner electrically conductive layer consists of aluminium or another conductive material, which is connected to a direct voltage source and is connected via an insulating layer to an outer electrically conductive ferritic highly permeable layer, such that when the insulating layer is breached, an electrical flashover occurs between the two electrically conductive layers.

Dabei ist von besonderem Vorteil, daß die äußere Schicht aus hochpermeablen Werkstoff, bevorzugt einer Ni-Fe-Legierung oder aus Mii-Metall besteht, weil damit eine hohe Abschirmwirkung gegen elektromagnetische Wellen bzw. hohe Dämpfung elektromagnetischer Wechselfeider auch bei niedrigen Frequenzen erzielbar ist.It is particularly advantageous that the outer layer is made of a highly permeable material, preferably a Ni-Fe alloy or Mii metal, because this enables a high shielding effect against electromagnetic waves or a high attenuation of electromagnetic alternating fields even at low frequencies.

Die innere Schicht als Aluminium oder einer Alu-Legierung reduziert nicht nur das Gewicht sondern hat insbesondere eine gute Dämpfung von elektromagnetischen Wechselfeldern im Bereich hoher Frequenzen. Damit ergibt sich in der Summe eine hohe Abschirmwirkung über den gesamten Frequenzbereich von 10 Hz bis wenigstens 10 GHz.The inner layer made of aluminum or an aluminum alloy not only reduces the weight but also has a particularly good attenuation of alternating electromagnetic fields in the high frequency range. This results in a high shielding effect across the entire frequency range from 10 Hz to at least 10 GHz.

Die einzelnen Schichten eines Sicherheitselements bilden zusammen ein Verbundelement aus in sich steifen Platten oder Folien. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Isolierschicht bevorzugt aus einem mehrschichtigen Isolierlaminat geringer Dicke besteht und mit den beidseitig angrenzenden Schichten flächig verklebt ist. Die Dicke der Isolierschicht beträgt bevorzugt zwischen 0,2 und 0,3 mm. Dies ist bei geeigneten Isoliermaterialien eine ausreichende Dicke zur Verhinderung des elektrischen Durchschlags durch dieThe individual layers of a security element together form a composite element made of rigid plates or foils. According to the invention, the insulating layer preferably consists of a multi-layer insulating laminate of low thickness and is bonded to the adjacent layers on both sides. The thickness of the insulating layer is preferably between 0.2 and 0.3 mm. With suitable insulating materials, this is a sufficient thickness to prevent electrical breakdown through the

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Isolierschicht, wenn man davon ausgeht, daß die an der Elektroden-Platte angelegte Gleichspannung zwischen und 2.000 Volt beträgt. Höhere Spannungen erfordern dickere Isolierschichten. Erwünscht niedrige Spannungen für einen Luftdurchschlag bei Penetration der Isolierschicht sind möglich, wenn die Sicherheitselemente in Räume mit Unterdruck eingebaut werden, wie das beispielsweise in dem durch eine Doppelwand einer Sicherheitszelle gebildeten Zwischenraum möglich ist. Hierbei kommt man bei Drücken zwischen 100 und 500 mbar mit Spannungen zwischen ca. 600 und ca. 800 Volt aus. Im Vergleich dazu hätte man bei Räumen ohne Unterdruck die Elektrodenplatte - unter sonst vergleichbaren Bedingungen wie z.B. einer Stärke der Isolierung von etwa 0,22 mm - mit einer Spannung von etwa 2.000 Volt zu versorgen, um sicherzustellen, daß eine Gasentladung durch die Luft innerhalb einer Durchbrechung der Isolierung erfolgt. Dabei hat die Anordnung von Sicherheitselementen in einem Raum mit Unterdruck den zusätzlichen Vorteil, daß eine Penetration auch noch zusätzlich durch Drucksensoren überwacht werden kann.Insulating layer, if one assumes that the direct voltage applied to the electrode plate is between and 2,000 volts. Higher voltages require thicker insulating layers. Desirably low voltages for air breakthrough when the insulating layer penetrates are possible if the safety elements are installed in rooms with negative pressure, as is possible, for example, in the space formed by a double wall of a safety cell. Here, at pressures between 100 and 500 mbar, voltages between approx. 600 and approx. 800 volts are sufficient. In comparison, in rooms without negative pressure, the electrode plate would have to be supplied with a voltage of approx. 2,000 volts - under otherwise comparable conditions, such as an insulation thickness of approx. 0.22 mm - in order to ensure that a gas discharge occurs through the air within a breach in the insulation. The arrangement of safety elements in a room with negative pressure has the additional advantage that penetration can also be monitored using pressure sensors.

Bislang wurde davon ausgegangen, daß der Durchdringungsschutz auf einer plattenkondensatorähnlichen Anordnung basiert, bei welcher zwischen zwei Metallplatten eine Verbundfolie hoher Isolierfestigkeit eingebracht ist. An den Metallplatten wird eine Gleichspannung angelegt. Die Durchdringung der außengelegenen Metallplatte und der nachfolgenden Isolierschicht führt zu einem elektrischen Durchschlag und damit zum Zusammenbruch der Kondensatorspannung, was durch eine geeignete Auswerteschaltung detektierbar ist.Until now, it was assumed that the penetration protection is based on an arrangement similar to a plate capacitor, in which a composite film with high insulation strength is inserted between two metal plates. A direct voltage is applied to the metal plates. The penetration of the external metal plate and the subsequent insulating layer leads to an electrical breakdown and thus to the collapse of the capacitor voltage, which can be detected by a suitable evaluation circuit.

Eine verbesserte Ausführungsform sieht vor, daß innerhalb der einen Elektrode eines PlattenkondensatorsAn improved embodiment provides that within one electrode of a plate capacitor

gleichenden inneren Schicht eine weitere elektrisch leitende Schicht vorgesehen ist, und daß diese beiden Schichten über eine weitere Isolierschicht elektrisch getrennt miteinander verbunden sind. Auf diese Weise entsteht ein Drei-Schicht-Plattenkondensator mit einer Außenschicht und einer Innenschicht Metall, bevorzugt aus einem hochpermeablen ferritischen Werkstoff und einer elektrisch aufgeladenen Zwischenschicht aus Aluminium, wobei diese Schichten über Isolierschichten gegen elektrischen Durchschlag getrennt miteinander verbunden sind.A further electrically conductive layer is provided on the inner layer, which is similar to the inner layer, and that these two layers are electrically separately connected to one another via a further insulating layer. In this way, a three-layer plate capacitor is created with an outer layer and an inner layer of metal, preferably made of a highly permeable ferritic material and an electrically charged intermediate layer made of aluminum, whereby these layers are separately connected to one another via insulating layers to prevent electrical breakdown.

Um ein sicheres Detektieren des physischen Eindringens zu ermöglichen, wird die elektrisch aufgeladene Zwischenschicht zweckmäßig an eine hochohmige Gleichspannungsquelle angeschlossen, weil dadurch im Falle eines elektrischen Überschlags ein sofortiger Spannungsabfall detektierbar ist.In order to enable reliable detection of physical intrusion, the electrically charged intermediate layer is conveniently connected to a high-impedance direct voltage source, because this allows an immediate voltage drop to be detected in the event of an electrical flashover.

Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Plattenkondensator mit drei Metallplatten, von denen die mittlere elektrisch aufgeladen ist, ergibt sich beidseitig eine elektrisch neutrale Plattenoberfläche der Sicherheitselemente, so daß bei deren Betrieb keine durch Einbaumaßnahme bedingten zusätzlichen Probleme hinsichtlich der Abstützung der das Sicherheitselement bildenden schalen- oder plattenförmigen Formkörper entstehen. Dies ist von besonderer Bedeutung beim Einbau dieser Formkörper in Unterdruckräumen, deren Wände über ihre Fläche verteilt mehrfach gegeneinander abgestützt werden müssen, wenn man mit üblichen Wandstärken arbeiten will. Derartige Wandstützen können, da es keine Isolierungsprobleme gibt, direkt gegenüber den die Sicherheitselemente bildenden Formkörpern auf beiden Seiten derselben angesetzt werden. DarüberThe plate capacitor proposed according to the invention with three metal plates, the middle of which is electrically charged, results in an electrically neutral plate surface of the safety elements on both sides, so that during their operation no additional problems arise due to installation measures with regard to the support of the shell- or plate-shaped molded bodies forming the safety element. This is of particular importance when installing these molded bodies in negative pressure rooms, the walls of which must be supported against each other several times over their surface if one wants to work with normal wall thicknesses. Such wall supports can be placed directly opposite the molded bodies forming the safety elements on both sides of them, since there are no insulation problems. In addition,

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hinaus können die Formkörper an deren Schmalseiten eingefaßt bzw. abgestützt werden, je nachdem, wie es die Einbaulage erfordert. Dabei versteht sich von selbst, daß die umlaufenden Ränder der Formkörper nach außen hin isoliert sind, z.B. in der Weise, daß die unter Spannung stehende Zwischenplatte um einige Millimeter kleiner dimensioniert ist als die beidseits daran angrenzenden Platten, und daß der dadurch zwischen diesen bzw. den dort vorhandenen Isolierschichten entstehende umlaufende Randhohlraum mit Isolierstoff, z.B. Epoxidharz ausgefüllt ist.In addition, the molded bodies can be enclosed or supported on their narrow sides, depending on how the installation position requires it. It goes without saying that the peripheral edges of the molded bodies are insulated from the outside, e.g. in such a way that the intermediate plate under tension is a few millimeters smaller than the plates adjacent to it on both sides, and that the peripheral edge cavity created between these or the insulating layers present there is filled with insulating material, e.g. epoxy resin.

Bezüglich einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Querschnittsaufbaus des Sicherheitselements wird auf die Unteransprüche 10 und 11 hingewiesen.With regard to a particularly advantageous embodiment of the cross-sectional structure of the security element, reference is made to subclaims 10 and 11.

Die vorliegende Erfindung löst ferner das Problem des elektrischen Anschlusses für die elektrisch aufgeladene Zwischenschicht, indem sie wenigstens ein elektrisches Anschlußelement je Formkörper vorschlägt, welches einen Kontaktdorn umfaßt, der mittels einer in einer benachbarten Schicht abgestützten Isolierschraube mit seiner Dornspitze in eine entsprechende kegelige Vertiefung der elektrisch aufgeladenen Schicht eingepreßt wird. Der Kontaktdorn wird im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung durch Löten an das Ende eines Leiterdrahts angeschlossen, welches im Bereich der Lötstelle in eine teilweise freigelegte Bohrung des Anschlußendes des Kontaktdorns eingelegt ist. Ein derartiger Kontaktdorn besteht bevorzugt aus Kupfer und weist eine vernickelte Spitze auf. Die Lötstelle mit dem Anschluß an den Leiterdraht wird zweckmäßig durch eine Überwurfmutter aus Isoliermaterial, bevorzugt Teflon nach außen abgedeckt.The present invention also solves the problem of the electrical connection for the electrically charged intermediate layer by proposing at least one electrical connection element per molded body, which comprises a contact mandrel, the mandrel tip of which is pressed into a corresponding conical depression in the electrically charged layer by means of an insulating screw supported in an adjacent layer. In a further embodiment of the invention, the contact mandrel is connected by soldering to the end of a conductor wire, which is inserted in the area of the soldering point into a partially exposed hole in the connection end of the contact mandrel. Such a contact mandrel is preferably made of copper and has a nickel-plated tip. The soldering point with the connection to the conductor wire is expediently covered on the outside by a union nut made of insulating material, preferably Teflon.

Eine bevorzugte Verwendung eines Sicherheitselements der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Art betrifft dessen Einbau in oder innerhalb der Hülle einer Sicherheitszelle, insbesondere bei einer Trust-Center-Einheit, wobei eine Mehrzahl von Sicherheitselementen in Form plattenförmiger Formkörper die Hülle derart geschlossen bzw. überlappend auskleiden, daß eine lückenlose Abschirmuncj sowohl gegen physische Penetration als auch gegen eine auswertbare Abstrahlung elektromagnetischer Wellen oder Beeinflussung elektronischer Geräte durch äußere elektromagnetische Felder gegeben ist. Gerade für diesen Anwendungsfall empfiehlt sich die weiter oben schon vorgeschlagene Anordnung der Sicherheitselemente mit einem Unterdruck im Zwischenraum einer doppelschaligen Hülle einer derartigen Trust-Center-Einheit. Der Unterdruck ermöglicht die Anbringung zusätzlicher Sensoren zur Entdeckung eines physischen Eindringens durch Überwachung des absoluten Druckes und/oder des Druckgradienten; der entscheidende Vorteil des Unterdrucks besteht darin, daß dadurch die an der Elektrodenplatte angelegte Spannung erheblich niedriger dimensioniert werden kann, weil durch den Unterdruck die Durchschlagspannung bezogen auf die gleiche Luftstrecke (Schlagweite) erheblich reduziert wird. Anzustreben ist dabei eine Druckabsenkung zwischen 0,5 und 0,9 bar in dem das Sicherheitselement umgebende Umbauraum, wobei bei einer Luftstrecke, welche der Dicke der Isolierschicht von etwa 0,22 mm entspricht, die Durchschlagspannung auf einen Wert zwischen ca. 600 und ca. 800 Volt reduziert wird.A preferred use of a security element of the type according to the invention described above relates to its installation in or within the casing of a security cell, in particular in a trust center unit, with a plurality of security elements in the form of plate-shaped molded bodies lining the casing in such a closed or overlapping manner that there is complete shielding against both physical penetration and against an evaluable emission of electromagnetic waves or influence of electronic devices by external electromagnetic fields. It is precisely for this application that the arrangement of the security elements with a negative pressure in the space between a double-shell casing of such a trust center unit, as already suggested above, is recommended. The negative pressure enables additional sensors to be attached to detect physical penetration by monitoring the absolute pressure and/or the pressure gradient; the decisive advantage of the negative pressure is that the voltage applied to the electrode plate can be dimensioned considerably lower, because the negative pressure significantly reduces the breakdown voltage in relation to the same air gap (stroke distance). The aim is to achieve a pressure reduction of between 0.5 and 0.9 bar in the space surrounding the safety element, whereby with an air gap corresponding to the thickness of the insulating layer of approximately 0.22 mm, the breakdown voltage is reduced to a value between approximately 600 and approximately 800 volts.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt:The invention is explained below with reference to the drawing. It shows:

Fig. 1 ein Sicherheitselement in Querschnittsdarstellung in einer Einbausituation im Inneren einer Doppelwand einer SicherheitszelleFig. 1 a safety element in cross-section in an installation situation inside a double wall of a safety cell

Fig. 2 ein elektrisches Anschlußelement für den Anschluß des Sicherheitselements an eine Gleichspannung, in vergrößerter Darstellung undFig. 2 an electrical connection element for connecting the safety element to a direct voltage, in an enlarged view and

Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus einem Querschnittsaufbau eines plattenförmigen Sicherheitselements.Fig. 3 shows an enlarged section of a cross-sectional structure of a plate-shaped security element.

Fig. 1 zeigt etwa in natürlichem Maßstab einen Ausschnitt einer Sicherheitszelle mit einer Außenwand aus Aluminium und eine Innenwand 2, ebenfalls aus Aluminium. Im Zwischenraum befindet sich als Sicherheitselement ein Formkörper 3 bestehend aus einer Außenschicht 4 und einer Innenschicht 5, jeweils aus einem hochpermeablen ferritischen Werkstoff, sowie einer Zwischenschicht 6 aus Aluminium. Diese drei Schichten sind über zwei Isolierschichten 7, welche besser erkennbar in Fig. 2 dargestellt sind, gegen Durchschlag getrennt miteinander verbunden.Fig. 1 shows, approximately on a natural scale, a section of a safety cell with an outer wall made of aluminum and an inner wall 2, also made of aluminum. In the space between there is a molded body 3 as a safety element consisting of an outer layer 4 and an inner layer 5, each made of a highly permeable ferritic material, and an intermediate layer 6 made of aluminum. These three layers are connected to one another via two insulating layers 7, which are shown more clearly in Fig. 2, to prevent breakdown.

Im Hohlraum zwischen Außenwand 1 und Innenwand 2 befindet sich ein Vakuum von beispielsweise 0,1 bar Restdruck, wobei zu beiden Seiten des Formkörpers 3 ein Druckausgleich herrscht. Da die Außenschicht 4 und die Innenschicht 5 des Formkörpers 3 spannungsfrei sind, besteht problemlos die Möglichkeit, zu beiden Seiten des Sicherheitselements Stützteile 8, 9 anzubringen, welche das Verformen der die Sicherheitszelle bildenden Doppelwand verhindern. Zwischen Außenwand 1 der Doppelwand und Außenschicht 4 des Sicherheitselements befindet sich eine Stützscheibe 8; zwischen Innenschicht 5 des Formkörpers 3 und Innenwand 2 der Doppelwand befindet sich ein Stützbolzen 9. Stützscheibe 8In the cavity between the outer wall 1 and the inner wall 2 there is a vacuum of, for example, 0.1 bar residual pressure, with pressure equalization on both sides of the molded body 3. Since the outer layer 4 and the inner layer 5 of the molded body 3 are stress-free, it is easy to attach support parts 8, 9 to both sides of the safety element, which prevent the double wall forming the safety cell from deforming. There is a support disk 8 between the outer wall 1 of the double wall and the outer layer 4 of the safety element; there is a support bolt 9 between the inner layer 5 of the molded body 3 and the inner wall 2 of the double wall. Support disk 8

und Stützbolzen 9 liegen jeweils mit ihren einander zugeordneten Stirnflächen lose am Formkörper 3 an; mit ihren gegenüberliegenden Stirnflächen sind sie an den jeweiligen Innenseiten der Außenwand 1 bzw. der Innenwand 2 durch Kleben befestigt. Zentriervorsprünge 10, jeweils an dem von dem Formkörper 3 entfernten Ende der beiden Stützteile 8, 9 dienen lediglich der einfacheren Montage dieser Stützteile.and support bolts 9 each rest loosely on the molded body 3 with their associated end faces; with their opposite end faces they are attached by adhesive to the respective inner sides of the outer wall 1 and the inner wall 2. Centering projections 10, each at the end of the two support parts 8, 9 remote from the molded body 3, serve only to simplify the assembly of these support parts.

Fig. 2 zeigt ohne die doppelwandige Sicherheitszelle lediglich einen vergrößerten Randquerschnitt eines Formkörpers 3 mit Außenschicht 4 und Innenschicht 5 aus einem hochpermeablen Werkstoff, z.B. einer Ni-Fe-Legierung, einer Zwischenschicht 6 aus Aluminium sowie Isolierschichten 7 zu beidein Seiten der Zwischenschicht 6. Die Isolierschichten 7 sind bevorzugt als Drei-Schicht -Laminat aus Kunststoff-/Papier-Folien aufgebaut, die bei hohem Druck und hoher Temperatur miteinander verbunden werden, wonach sie beidseitig mit Klebstoff beschichtet und zwischen die Schichten des Formkörpers 3 eingebracht werden. Übliche Sicherheitselemente sind plattenförmige Formkörper, wobei die Plattengröße ca. 80 &khgr; 200 cm beträgt. Jede Platte ist mit wenigstens zwei Anschlußelementen an eine hochohmige Gleichspannungsquelle von ca. 600 - 800 Volt angeschlossen. Ein derartiges Anschlußelement ist in Fig. 2 randnah angeordnet. Im Bereich des Plattenrands ist deutlich erkennbar, daß die Zwischenschicht 6 gegenüber den beidseits anschließenden Schichten 4, 5 zurücktritt. Obwohl bereits damit die Gefahr einer Gasentladung durch die Luft nicht mehr besteht, da der umlaufende Randspalt durch die beiden Isolierschichten 7 ausgekleidet ist, empfiehlt sich das zusätzliche Ausfüllen des Randspalts durch einen Isolierstoff, vorliegend einem Streifen 11 aus Epoxidharz. Damit istFig. 2 shows, without the double-walled safety cell, only an enlarged edge cross-section of a molded body 3 with an outer layer 4 and inner layer 5 made of a highly permeable material, e.g. a Ni-Fe alloy, an intermediate layer 6 made of aluminum and insulating layers 7 on both sides of the intermediate layer 6. The insulating layers 7 are preferably constructed as a three-layer laminate made of plastic/paper films which are bonded together at high pressure and high temperature, after which they are coated on both sides with adhesive and inserted between the layers of the molded body 3. Common safety elements are plate-shaped molded bodies, the plate size being approximately 80 x 200 cm. Each plate is connected to a high-impedance direct voltage source of approximately 600 - 800 volts with at least two connection elements. Such a connection element is arranged close to the edge in Fig. 2. In the area of the plate edge, it is clearly visible that the intermediate layer 6 is less prominent than the layers 4, 5 on both sides. Although this already eliminates the risk of gas discharge through the air, since the peripheral edge gap is lined by the two insulating layers 7, it is recommended that the edge gap is additionally filled with an insulating material, in this case a strip 11 made of epoxy resin.

ein randnaher Funkenüberschlag infolge Verletzung der Isolierschichten 7 ausgeschlossen.A sparkover close to the edge due to damage to the insulating layers 7 is excluded.

Das elektrische Anschlußelement umfaßt einen Kontakt dorn 12 mit einer Dornspitze 13, welche in eine
entsprechende Vertiefung der elektrisch aufgeladenen
Zwischenschicht 6 eintritt. Der Kontaktdorn besteht aus Kupfer, wobei dessen Spitze vernickelt ist. Der
Kontaktdorn 12 wird mit seiner Spitze in die entsprechende Vertiefung der Zwischenschicht 6 mittels einer Isoliermutter 14, bevorzugt aus Teflon eingepreßt,
welche mit einem Außengewinde 15 in einem Innengewinde 16 einer Bohrung der Innenschicht 5 eingeschraubt ist, bis ein erweiterter Bund 17 der Isolierschraube 14 an der Oberfläche der Innenschicht 5 anliegt. Der zwischen der durchbohrten Isolierschicht 7 und der zugewandten Stirnfläche der Isoliermutter 14 verbleibende schmale Spalt 28 wird mit Epoxidharz verfüllt.The electrical connection element comprises a contact mandrel 12 with a mandrel tip 13, which is inserted into a
corresponding deepening of the electrically charged
Intermediate layer 6. The contact pin is made of copper, with its tip being nickel-plated. The
Contact mandrel 12 is pressed with its tip into the corresponding recess of the intermediate layer 6 by means of an insulating nut 14, preferably made of Teflon,
which is screwed with an external thread 15 into an internal thread 16 of a bore in the inner layer 5 until an enlarged collar 17 of the insulating screw 14 rests against the surface of the inner layer 5. The narrow gap 28 remaining between the drilled insulating layer 7 and the facing end face of the insulating nut 14 is filled with epoxy resin.

Am rückwärtigen Ende des Kontakt'dorns 12 ist das abisolierte
Ende 18 eines Leiterdrahts 19 in eine teilweise freigelegte Bohrung 20 des Kontaktdorns 12
eingelegt. Durch eine strichliert gezeichnete Freifräsung
21 bis zur Mitte der Bohrung 20 wird ein
ideales Lötbett 27 zum Erstellen der Verbindung
zwischen dem Leiterdraht 19 und dem Kontaktdorn 12
geschaffen. Diese Lötstelle wird abgedeckt durch eine Überwurfmutter 22, ebenfalls aus Isoliermaterial,
beispielsweise Teflon. Die Überwurfmutter sitzt mit
einem Innengewinde 23 auf einem Außengewinde 24 der
Isolierschraube 14 und ist mittels einer Madenschraube 25 gegenüber der Isolierung des Leiterdrahts 19
verklemmt.At the rear end of the contact pin 12, the stripped
End 18 of a conductor wire 19 into a partially exposed hole 20 of the contact pin 12
inserted. Through a dashed line milling
21 to the middle of the hole 20 a
ideal solder bed 27 for creating the connection
between the conductor wire 19 and the contact pin 12
This soldering point is covered by a union nut 22, also made of insulating material,
for example Teflon. The union nut is seated with
an internal thread 23 on an external thread 24 of the
Insulating screw 14 and is secured by means of a grub screw 25 against the insulation of the conductor wire 19
jammed.

Der Querschnittsaufbau gemäß Fig. 3 zeigt eine geerdete Außenschicht 4 mit einem Mu-Metall-Schichtaufbau aus drei Eisenblechen von jeweils 0,3 5 mm Dicke. Zwischen den Eisenblechen liegen Vlies-Prepregs als Verbindungsschicht. Entsprechend ihrer unterschiedlichen Schraffur besitzen die Eisenbleche eine unterschiedliche magnetische Ausrichtung, was einfach dadurch erreicht wird, daß sie mit unterschiedlicher Walzrichtung montiert sind. Die elektrisch aufgeladene Zwischenschicht 6 besteht aus einer 3 mm starken Aluminiumplatte. Die Außenschicht 4 und die Innenschicht 5 sind bezüglich der Zwischenschicht 6 symmetrisch aufgebaut und mit letzterer jeweils über eine 0,22 mm starke Isolierschicht 3 0 verbunden. Geeignet ist eine unter der Marke TRIVOLTHERM der Fa. Krempel, Vaihingen/DE vertriebene Dreischichtisolation. Insgesamt ergibt sich dabei eine Dicke des Sicherheitselements von ca. 6,0 mm.The cross-sectional structure according to Fig. 3 shows a grounded outer layer 4 with a mu-metal layer structure made up of three iron sheets, each 0.35 mm thick. Fleece prepregs are placed between the iron sheets as a connecting layer. According to their different hatching, the iron sheets have a different magnetic orientation, which is achieved simply by mounting them with different rolling directions. The electrically charged intermediate layer 6 consists of a 3 mm thick aluminum plate. The outer layer 4 and the inner layer 5 are constructed symmetrically with respect to the intermediate layer 6 and are each connected to the latter via a 0.22 mm thick insulating layer 30. A three-layer insulation sold under the brand TRIVOLTHERM by Krempel, Vaihingen/DE is suitable. The overall thickness of the safety element is therefore approximately 6.0 mm.

Claims

1. Security element as a shell, plate or similar molded body ( 3 ) made of several layers connected to one another by lamination, which shields an outer side from an inner side to be protected, in such a way that physical penetration of the molded body ( 3 ) is electrically detectable and that the molded body ( 3 ) is impenetrable for a qualified detection of electromagnetic fields shielded by it or an influence of external electromagnetic fields on electronic devices secured by it, characterized in that at least one outer electrically conductive layer consists of metal, which is electrically grounded and is connected via an insulating layer ( 7 ) to an inner electrically conductive layer which is connected to a direct voltage source, in such a way that when the insulating layer ( 7 ) is breached, a detectable electrical charge discharge takes place between the two electrically conductive layers.

2. Security element according to claim 1, characterized in that the electrically conductive layers are formed as a flat continuum.

3. Security element according to claim 1, characterized in that its shielding detects electromagnetic fields with a frequency range of 10 Hz to 10 GHz.

4. Security element according to claim 3, characterized in that the outer layer consists of highly permeable material, preferably a Ni-Fe alloy.

5. Security element according to claim 3, characterized in that the inner layer consists of aluminum, an Al alloy or copper.

6. Security element according to claim 3, characterized in that the insulating layer ( 7 ) consists of a multi-layer insulating material laminate of low thickness and is glued flat to the layers adjacent on both sides.

7. Security element according to claim 6, characterized in that the thickness of the insulating layer ( 7 ) is between 0.2 and 0.3 mm.

8. Security element according to claim 3, characterized in that a further electrically conductive layer is provided within the inner layer, which resembles an electrode of a plate capacitor, and that these two layers are electrically separately connected to one another via a further insulating layer ( 7 ).

9. Security element according to claim 8, characterized in that it consists of a three-layer plate capacitor with an outer layer ( 4 ) and an inner layer ( 5 ) made of a highly permeable ferritic material and an electrically charged intermediate layer ( 6 ) made of aluminum, these layers being separately connected to one another via insulating layers ( 7 ) to prevent electrical breakdown.

10. Security element according to claim 9, characterized in that the outer layer ( 4 ) and inner layer ( 5 ) each have a multi-layer structure (mu-metal) made of thin iron sheets.

11. Security element according to claim 10, characterized in that three iron sheets are joined together to form a layer ( 4 ; 5 ) in such a way that the magnetic orientation of two adjacent iron sheets is different due to different rolling directions.

12. Security element according to claim 3, characterized in that the electrically charged layer is connected to a high-impedance direct voltage source.

13. Electrical connection element for the electrically charged layer of a security element according to claim 3, characterized in that a contact mandrel ( 12 ) is arranged with its mandrel tip ( 13 ) pressed into a corresponding conical depression of the electrically charged layer by means of an insulating screw ( 14 ) supported in an adjacent layer.

14. Electrical connection element according to claim 13, characterized in that the contact mandrel ( 12 ) is connected by soldering to the end ( 18 ) of a conductor wire ( 19 ) which is inserted in the region of the soldering point into a partially exposed bore ( 20 ) of the connection end of the contact mandrel ( 12 ).

15. Use of a security element according to one or more of the preceding claims in or within the casing of a security cell, in particular a trust center unit, wherein a plurality of security elements in the form of plate-shaped molded bodies ( 3 ) line the casing in a closed or overlapping manner such that there is complete shielding both against physical penetration and against a qualifiable detection of electromagnetic fields or influence of electronic devices by external electromagnetic fields.

16. Use of a security element according to claim 15 in conjunction with a negative pressure in the space between a double-shell casing of a trust center unit.