В древних китайских документах рассказывается, что металлоискатели применялись еще за двести лет до нашей эры. У китайского императора был металлоискатель, который должен был защищать его от наемных убийц. Придворный мастер соорудил дверной проем из магнитного материала, называемого магнетитом, в форме подковы. Сочетая нагрев и кузнечную обработку магнетита молотом, удалось создать конструкцию, притягивающую железо. Нагрев и удары привели к тому, что молекулы магнетита сориентировались в направлении магнитного поля Земли. Если посетитель пытался пронести через дверной проем железный предмет – например, доспехи, меч или другое оружие, такой предмет накрепко притягивался к дверному проему, как это показано на рисунке в начале страницы.
Изобретатель телефона Александр Грэхем Белл работал над устройством для обнаружения металлических объектов с помощью принципа электромагнитной индукции, когда в 1881 году было совершено покушение на президента Джеймса Гарфилда. Одна пуля оцарапала ему руку, вторая застряла в спине. Попытки обнаружить пулю не увенчались успехом, и состояние 18 президента ухудшалось. Тогда врачи обратились за помощью к Беллу и попросили принести прибор в Белый дом. Что случилось потом? Свидетельства различаются. По одной из версий, Белл не сумел вовремя доставить свое устройство в Белый дом.
По другой – он попытался найти пулю, но не смог. Президент Гарфилд скончался.
В 1890 году проводились испытания по поиску сульфидов по их электропроводности при помощи приемника телеграфных сигналов, подключенного последовательно с батареей и электропроводящей щеткой. Один электрический контакт соединялся с землей, а щеткой вели по поверхности. Всякий раз, касаясь сульфида, щетка замыкала цепь, и в приемнике слышался щелчок. Поскольку этот метод мог применяться только к выходящим на поверхность минералам, он редко использовался.
Последующие попытки создать металлоискатель были основаны на использовании моста Уитстона для измерения сопротивления. Как и прежде, определяющим фактором была электропроводность. Электропроводность между двумя точками на поверхности земли рассчитывалась косвенным образом, послепредварительного измерения сопротивления. Этот метод также оказался непрактичным.
Большое внимание было уделено еще одному способу определения электропроводности грунта. Поскольку электрические токи, протекающие через грунт, создают потенциальные линии, с помощью гальванометра можно определить и отметить эквипотенциальные точки. Хотя этот метод был достаточно успешным, в нем было слишком много неопределенности. Помимо прочего, водоносные слои, участки с неравномерной влажностью и некоторые вещества в грунте давали показания, которые могли быть неверно истолкованы. Например, как указывающие на присутствие рудного тела. С другой стороны, отсутствие признаков рудного тела не обязательно означало бесплодный участок. Повышенный уровень окисления, существующий вокруг сульфидных рудных тел, формирует почти идеальную изоляцию, затрудняющую точные измерения.
Время от времени проводились исследования электропроводности земли. На предыдущей странице показана фотография, сделанная в 1963 году во время эксперимента, в котором я принимал участие. Инструмент, с которым проводился эксперимент, – щелевой детектор, созданный д-ром Джоном Куком из компании Teledyne Geotech (г. Гарленд).
Из ранних металлоискателей, разрабатывавшихся пионерами, ближе всего к современным стоит инструмент, использующий метод, предложенный для измерения искажений, вызванных магнитным полем, которое генерируется проводником с низким сопротивлением. При этом методе не требуется непосредственный электрический контакт с землей, в нем отсутствуют проблемы, вызываемые влагой и аналогичными факто21 рами. Однако он действует только на небольшом пространстве, на котором магнитное поле эффективно.
Другим многообещающим методом был метод индукционных весов, который мог обнаружить присутствие золота, а также сульфидов или других минералов. Основным его недостатком было сложное достижение необходимой глубины поиска.
Идея электромагнитного обнаружения рудных тел впервые была предложена доктором Дэниэлом Чилзоном в 1904 году в г. Голдфилде (Северная Вирджиния). Ранние эксперименты по измерению электропроводности грунта, воды и других встречающихся в земле веществ показали, что сульфиды (проводящая сера) – самые хорошие проводники. В 1909 году Чилзон стал использовать известные методы радиопередачи и радиоприема, экспериментируя с короткими волнами.
В 1925 году был изобретен рамочный металлоискатель, который помог сократить воровство инструмента и готовой продукции, процветавшее на фабриках и заводах. Его работа была основана на использовании электромагнитных волн. Первый металлоискатель разработали два немецких физика из Лейпцига, д-р Геффекен и д-р Рихтер. Их работа была продолжена Г. Ветцелем из компании Leipzig-Plaqwitz. В дверном проеме создавалось электромагнитное поле. Металлические объекты, проносимые через дверь, вызывали изменение электромагнитного поля и появление сигнала. Чувствительность аппарата настраивалась так, чтобы он не реагировал на небольшие предметы, например, часы или ключи, и обнаруживал только крупные предметы. Для обыска тех, на кого реагировал этот детектор, использовалась небольшая катушка. Эту катушку также можно было настроить на разный уровень чувствительности, чтобы она не срабатывала на мелкие объекты типа монет.
Примерно в это же время Ширл Герр получил признание как изобретатель магнитных весов – прибора, который применялся для обнаружения минералов и металлов под землей.
Доклад в ежемесячнике Popular Science Monthly в сентябре 1930 года показывает человека, использующего небольшой двухрамочный детектор. Человек, использовавший этот прибор, был назван кладоискателем-любителем. Подпись под фото гласила, что прибор может найти серебряный доллар на глубине нескольких дюймов под землей и издает жужжание, если поблизости находится металл. Металлоискатель, названный «радиостаратель», продавался в виде набора деталей для самостоятельной сборки.
С начала 30-х годов и до Второй мировой войны разные компании организовали выпуск металлоискателей на основе теории электричества. Во время войны возник огромный интерес к металлоискателям, что вызвало быстрое развитие технологии.
В конце войны тысячи армейских миноискателей, ставших ненужными, появились на рынке. Их охотно покупали бывшие военные, чей опыт работы с армейскими миноискателями позволил им быстро понять ценность такой аппаратуры в поиске спрятанных кладов.
В 50-х годах некоторые компании начали выпуск ламповых и транзисторных металлоискателей для потребительского рынка.
Поскольку появление транзисторов позволило делать более компактные и легкие металлоискатели, производство приборов на лампах в начале 60-х годов было свернуто.
Заметный интерес к металлоискателям появился только в конце 60-х – начале 70-х годов. В 70-е годы разработка металлоискателей достигла гигантских успехов. В это время появились сверхстабильные и очень чувствительные металлоискатели с идентификацией объекта как «хороший/плохой» и отсечкой минералов грунта.
В 80-х появились технологии анализаторов объекта. С каждым годом такие анализаторы становились все более точными. Использование цифровых схем с микропроцессорным управлением было качественным скачком в анализе информации. Патент Гарретта под номером 4 709 213 – первый патент на металлоискатель с микропроцессорной технологией, выданный Патентным ведомством США. Компания потратила десять лет на разработку и полевые испытания, прежде чем патент был реализован в производстве.
В наши дни металлоискатели умеют практически все, разве что не выкапывают сами найденные объекты. Они обнаруживают эти объекты, указывают их точное местоположение, определяют размеры и форму, измеряют глубину, на которой те находятся, и сообщают оператору, стоит ли их выкапывать или нет. Операторы, которые мастерски овладели своими приборами, научившись интерпретировать и анализировать их звуковую и визуальную индикацию, умеют различать даже оттенки такого «знания». Что принесет нам завтрашний день, можно только догадываться, но наверняка там будут новые, более умные металлоискатели. Об этом так приятно мечтать!
Самые первые металлоискатели в основном применялись для поиска драгоценных металлов. Лишь спустя значительное время после Второй мировой войны металлоискатели начали применять шире, для поиска других ценных объектов, в том числе монет, реликвий, кладов, золота.
Применение металлоискателей в правоохранительной деятельности и в системах охраны имеет долгую историю. Зарегистрировано много случаев, когда оборудование для обнаружения металлических объектов использовалось криминалистами на месте преступления и в ходе следствия (см, например, книгу Карла фон Мюллера «Руководство опытного поисковика», 1973). Сегодня металлоискатели, как рамочного типа, так и ручные, применяются повсюду, что связано с пугающими темпами роста угрозы терроризма и насилия.
Применение металлоискателей постоянно расширяется, они проникли во многие сферы. Новые усовершенствования в конструкции металлоискателей, а также улучшенные методики поиска вызвали рост интереса к ним по всему миру.
Читать дальше:
Металлоискатель, что это такое?
Металлоискатели в мире инвалидов
Чарльз Гарретт
"Металлоискатели. Как найти клад..."