Fémkereső
A fémkereső avagy fémkereső detektor egy olyan készülék, amely kimutatja fémek jelenlétét például a talaj felszíne alatt. Alakját tekintve ez egy hosszú nyéllel rendelkező (sokszor feneketlen) tányérhoz hasonló készülék amellyel használója (például) a talaj felszínét pásztázza.
A legegyszerűbb készülék fő alkatrésze egy váltóáram-generátor oszcillátor, amelyből a gerjesztett áram egy tekercsen halad át és az abban gerjesztett váltóáram környezetében váltakozó mágneses teret hoz létre. Bármely, a tekercs közelébe kerülő fémen örvényáram keletkezik, ami önálló mágneses teret eredményez. Egy a fém közelébe hozott, magnetométerként szolgáló másodlagos tekercs a fém által gerjesztett mágneses teret egy akusztikus, vagy optikai jelzőműszer segítségével kimutatja és a fém jelenlétét jelzi.
Az első, az ipar szolgálatára készített fémkereső detektort az 1960-as években fejlesztettek ki, amit széles körben használtak a bányászatban, és más ipari célokra. Mai alkalmazásuk aknafelderítés, fegyver (kés, pisztoly, puska) kikutatása biztonság, különösen repülőközlekedés biztonsága céljából. Egyéb alkalmazási területek: geofizikai kutatás, régészettan, kincskeresés, idegen anyagoknak felderítése élelmiszerben és az építőiparban acél betonerősítő rudak vagy egyéb, a talajban hagyott, illetve falba beépített tárgyak, fém csövek, vezetékek, stb felfedezésére.
Tartalomjegyzék |
Története [szerkesztés]
Korai [szerkesztés]
A 19. század vége felé több, a villamosság terén jártas mérnök és tudós tűzte ki céljául egy fém jelenlétét jelző készülék megtervezését, mert nyilvánvalónak vélték, hogy egy ilyen készülék igen hasznos lenne a bányászatban fémtartalmú kőzet kikutatására. Heinrich Wilhelm Dove német fizikus már kidolgozta az indukciós mérleg rendszer elvét, de ilyen rendszert csak száz évvel később építettek egy fémkeresőbe. Az első fémkeresők durva műszerek voltak, nagy volt az elektromos energia szükségletük és működési területük is korlátolt volt. Alexander Graham Bell, a telefon skót feltalálója ilyen készülékkel próbálta sikertelenül megkeresni 1881-ben James A. Garfield amerikai köztársasági elnök mellében azt a lövedéket, amellyel meggyilkolták, de az acélrugós ágy, amin a halott feküdt a teszt alatt a készüléket megzavarta.[1]
Modern fejlődés [szerkesztés]
A műszer lényeges fejlődése az 1930-as években kezdődött. Gerhard Fischer fejlesztett ki egy rövidhullámú sugárzással működő szög meghatározó rendszert navigáció céljára. Ez a rendszer elég sikeres volt, de Fisher rendellenességet észlelt olykor, amikor a műszert egyes ásványokat tartalmazó kőzet közelében használta. Ez nem keserítette el, sőt, egy a jelenséget használó készülékre még egy szabadalmat is nyújtott be 1937-ben, amely egy kutató szolenoidnak a közeli fém által gerjesztett rezonáns-frekvenciáját használta a tárgy felderítésére. Egy ezt az elvet követő gyakorlatban használható készüléket azonban csak később, a második világháború idején fejlesztett ki egy Sskóciában szolgáló lengyel katonatiszt, Józef Stanislaw Kosacki hadnagy. Készülékét, amit nagyra becsültek, lengyel aknakutató készüléknek nevezték el.[2] A készülék igen nehéz volt, működésére vákuum lámpákat használt és használatához külön elem-csomagot igényelt.
Kosacki készülékét széles körben használták a II. világháború alatt német aknamezők aknamentesítésére. A Második el-alameini csata alatt 500 készüléket bocsátottak Bernard Montgomery angol: en:Field Marshal [3] rendelkezésére a visszavonuló német csapatok által lerakott aknamezők hatástalanítására. Később a szövetséges hadsereg szicíliai, olasz félszigeti, majd normandiai inváziója alkalmával használta.[4] Mivel az akna felderítő detektor megteremtése és fokozatos fejlesztése a háború kísérleti munkája közé tartozott, ötven évig titokban tartották, hogy a készüléket ki tervezte.
A háború után jó néhány készülék maradt meg, és elárasztotta a piacot kincskeresők örömére, akiknek ez hasznos szórakozást jelentett.
A műszer további fejlődése [szerkesztés]
Több gyártó cég gazdagította saját ötleteivel a fémkereső detektor tervét. Az amerikai Whites Electronics of Oregon az 1950-es években kezdte árulni az Oremaster Geiger számláló néven ismert készüléket, Charles Garrett pedig az úgynevezett BFO (Beat Frequency Oscillator) úttörője lett.
Később, a tranzisztor feltalálásával kisebb és könnyebb készülékek gyártása vált lehetővé amelyek áramköre is megjavult és működtetésükre is kisebb elem-csomagot igényeltek.
Ma még a modern, jó minőségű, de kisebb készülékeknek is van saját integrált áramkörös számítógépjük, ami segítségével használója beállíthatja a készülék érzékenységét, diszkriminációját (kiválasztó képességét) és a keresési követelmény több más változóját, amelyeket a készülék kívánalom szerint észben tarthat.
Persze nagyobb hordozható készülékek is vannak forgalomban régészek és kincskeresők használatára.
A diszkriminátor [szerkesztés]
A fémkeresési technika történetében a legnagyobb lépés az indukciós mérleg rendszer bevezetése volt. Ez a rendszer két, elektromosan kiegyensúlyozott szolenoidot használ, amelyek egyensúlya csak akkor borul fel amikor egy fém kerül közelükbe. A diszkrimináló képesség, vagyis az, hogy a készülék meg tudja állapítani, hogy milyen fém van közelében, az azon a jelenségen alapul, hogy a váltakozó áramra minden fémnek más fázisreakciója (angolul phase response) van. A fizikusok ezt a jelenséget már jóval a fémdetektor technikai kifejlesztése előtt ismerték. Mégis, nehéz volt a kimutatást csak egy kívánt fémre korlátozni még a diszkriminátor megjelenésével is, mert sok fémnek igen hasonló a fázisreakciója. Erre jó példa az ónfólia (sztaniol, vagy ezüst papír) és az arany lemez közötti különbségtétel homálya, különösen ha ez utóbbi ötvözet formájában van jelen. Így értékes leletet blokkolhatunk le, ha a készüléket hibásan kalibráljuk. Ahogy egy diszkriminátor a készülék érzékenységét egy fémre lecsökkenti az érzékenység akaratlanul is más fémekre is lecsökken, tehát az a kimutatást gátolja.
A szolenoid fejlesztése [szerkesztés]
Az eredeti indukciós mérleg rendszer két egymás fölé helyezett szolenoidból állt. Az 1970-es években egy két D-alakú, egymás tükörképeként egy színtre helyezett alakzat jött használatba, bár az eredeti változat se ment ki a divatból. Az ezt követő újítás a kőzetháttér hatását egyenlítette ki, ami mélyebb kutatást tett lehetővé. Optimális Frekvenciatartománya a korábbiakénál alacsonyabb, 3 és 20 kHz közé esett. Bár ez a rendszer nem tudott különbséget tenni a fémek között, számos, a 70-es években használt készüléket át lehetett kapcsolni diszkrimináló és nem-diszkrimináló muködési mód között; a kapcsolást pedig később elektronikusan automatizálták.
A mai módszer, ami az indukciós mérleg rendszert követi egy mozgásdetektor, mozgásérzékelő, vagy mozgásészlelő (angolul lásd en:Motion detector) készülék alkalmazása, ami a talaj fémhátterét folyamatosan érzékeli.
Egyetlen nagyfrekvenciájú pulzusos mószer [szerkesztés]
A fémkereső előbbiekben leírt módszerrel való fejlesztésével egyidőben a fejlesztők kísérleteztek még egy módszerrel a technika megjavítására, mégpedig egyetlen, hirtelen, nagy frekvenciájú, vagyis rövid hullámhosszú váltóáram-hullám gerjesztésével, de nem a készülékben, hanem a talajban.
Az új módszer alapvetően különbözik az azelőtt használt lüktetéses frekvenciájú oszcillátoros, valamint az indukciós mérleg alapján muködő készülék technikájától, amelyek folyamatos, egyenletes alacsony frekvenciát használtak.
Az új módszer csak egyetlen nagyfrekvenciájú váltóárampulzust küld a talajba, ami fém távollétében egyenletesen lecseng és az lecsengés időtartamát pontosan mérni lehet. Ha azonban az érzékelő műszer fémet talál a pulzus generálása pillanatában, akkor a pulzus a fémben egy gyenge elektromos áramot hoz létre, ami lelassítja a létesített váltóáram-pulzus lecsengését. Bár a két elhalási sebesség közötti különbség (fémészlelés és annak hiánya esetei között) igen csekély, ha a fém nincs túlságosan távol az műszertől azt egy speciális, erre az esetre kifejlesztett elektronikus készülékkel mérni lehet.
Az ezen módszer alkalmazásán alapuló készülékek nagy előnye, hogy a fémháttér hatása elhanyagolható, és a módszer még aprócska fémtárgyak (gyűrűnagyságú ékszerek) jelenlétét is kimutatja.
Használat [szerkesztés]
Régészeti kutatás [szerkesztés]
A régészeti kutatás jogilag különbözhet nemcsak országok, hanem országrészek között is. Így például Angliában más törvény van rá, mint Skóciában.
Szórakozás (hobbi) [szerkesztés]
A fémkereső szórakozási célokra hat fő formában ismeretes.
- Érmevadászat: olyan, mint egy sportesemény. Komoly érmevadászok nemcsak órákat, hanem hónapokat is szánnak feltételezetten értékesnek vélt tárgyakat rejtő, történelmileg és földrajzilag ismeretes, de feledésbe került helyek felderítésére.
- Nemesfémkutatás (pl. aranykutatás): angolul: prospecting azt reméli, hogy elemi állapotban levő fémet fog találni
- Ereklyevadászat: régi korabeli kincs (pénz, egyéb érme, lövedék, fém gomb, baltafej, csat stb.) keresése
- Kincsvadászat: bármilyen értéktárgyra való kutatás
- Tengerparti értékkeresés (angolul: beachcombing, vagyis "tengerpart-fésülés"): Ez a tengerpartfelület rendszeres, vagy rendszertelen pásztázását jelenti értékkeresés céljából. Az USA-ban, Kanadában és a Brit Királyság területein klubok tagjai tanulhatják gyakorlottabb kutatóktól ennek technikáját.
Biztonsági szűrés [szerkesztés]
A finn Outokompu cég vezette be a bányászati fémkeresőnek személyvizsgálati műszerkénti alkalmazott formában való gyártását és árúsítását fegyvert illegálisan hordozó (vagy viselő) személyek, banditák felismerésére, az általuk rejtett fegyverek és lőszerek felderítésére.
A híd-formájú személyvizsgáló, ami egy alatta áthaladó személy által vitt tárgyakat ellenőrzi 1995 óta csaknem minden repülőtéren megtalálható.
Ipari fémkutatók [szerkesztés]
A fémdetektorok használata ismert az élelmiszeriparban, a gyógyszeriparban, az üdítőital-iparban, a műanyagiparban, a textiliparban, a kémiai iparban, a nyersfa-szolgáltató iparban, és a csomagolóiparban.
A fő alkalmazás az élelmiszeriparban van kopásfém darabok felderítésére, ahol a fémkereső hasznos szolgálatot tesz.
Jegyzetek [szerkesztés]
- ↑ Grosvenor and Wesson 1997, p. 107.
- ↑ "The Polish Contribution to The Ultimate Allied Victory in The Second World War" Tadeusz Modelski, Worthing, England 1986, Page 221
- ↑ Pontosítva hadi-tábornagy, legmagasabb kizárólag háború esetére kinevezett, de életre szóló angol katonai rang
- ↑ "The History of Landmines" by Mike Croll published in Great Britain in 1998 by Leo Cooper, Pen & Sword Books Ltd. ISBN 0850522680
