Metal detector, come sono fatti e come riescono a rilevare i metalli

Tutti noi conosciamo i metal detector: si tratta di particolari dispositivi capaci di rilevare la presenza di oggetti metallici sepolti nel terreno oppure indossati da una persona. Il loro funzionamento è possibile grazie ad un ingegnoso utilizzo delle onde elettromagnetiche e, in questo articolo, non solo spiegheremo come fanno a trovare i metalli ma anche quali possono essere rilevati, la loro storia e le principali caratteristiche.

Breve storia dei metal detector

La storia del primo metal detector si intreccia con un tragico evento che risale al 2 luglio 1881.
In quell'occasione il presidente USA Jones Garfield fu vittima di un attentato: venne colpito alla schiena da Charles Guiteau, un suo avversario politico. Fu quindi così che, nell’ottica di aiutare i chirurghi nella localizzazione di una delle pallottole rimaste conficcate nella schiena del Presidente, venne convocato il celebre inventore Alexander Graham Bell. La sua idea, un primo prototipo di strumento ideato per la ricerca dei metalli, si rivelò efficiente ma purtroppo non efficace nell'aiutare il malcapitato presidente che, qualche mese dopo, nel settembre del 1881, morì.

L’invenzione di Bell di fatti funzionava ma, a causa dell’interferenza con le molle metalliche del materasso sul quale il Presidente giaceva, non riuscì nell’intento: dopotutto, il compito richiesto allo strumento era tecnicamente difficile per quel primo prototipo di metal detector.

Lo sviluppo della tecnologia dei detectors

Dal primo prototipo di Bell, trascorsero non molti anni prima che le necessità e il progresso tecnologico riuscissero a perfezionarlo. Le necessità belliche legate agli orrori della II Guerra Mondiale animarono Joseph Kosacki, un militare esule polacco che, in servizio nell’esercito Inglese come telecomunicatore sperimentatore, nel 1941 sviluppò il Mine Detector mod. Polish Type 1.
Si trattava, di fatto, di fatto del primo metal detector di dimensioni contenute, pensato per un funzionamento simile a quello che immaginiamo oggigiorno. Kosacki, animato dalla volontà di aiutare i soldati ad evitare incidenti mortali a causa delle mine, sviluppò così il primo cercametalli portatile. Dal quel momento, il progresso tecnico ha fatto si che, anche i "cercametalli" divenissero sempre più portatili ed efficaci.

Come è fatto un metal detector?

Il metal detector per funzionare sfrutta le leggi dell'elettromagnetismo e le proprietà fisiche dei metalli. Sostanzialmente, si tratta di un generatore di campo magnetico. Grazie a quest'ultimo,  riesce a “sentire” la presenza di un metallo nelle sue vicinanze. Ma quali sono le parti fondamentali di un metal detector?

Generalmente, un metal detector è composto da un generatore di corrente alternata che, scorrendo in una bobina (solitamente di forma circolare) situata alla fine dello strumento, produce un campo magnetico. Assieme al generatore c'è un display e tutta la sensoristica necessaria a fornire le informazioni utili all'utente per capire quando si trova in prossimità di un oggetto metallico.

Come funziona un metal detector?

Grazie alla corrente alternata che attraversa la bobina, alla fine del detector si crea un campo magnetico, una sorta di "nuvola" che penetra il terreno o gli oggetti vicino ai quali si trova la bobina. Fintanto che non ci sono metalli, il campo magnetico si "perde" nel mezzo di propagazione (ad esempio nel terreno o nell'aria). Quando però un oggetto metallico incontra il campo magnetico, questa nuvola viene in qualche modo "alterata" e qui scatta l’avviso del detector, che emette dei segnali (acustici o visivi) la cui intensità aumenta all'aumentare delle dimensioni dell'oggetto metallico.

La legge fisica alla base di questo fenomeno prende il nome di induzione elettromagnetica. In sostanza, campo magnetico e "corrente" sono due fenomeni strettamente collegati: all'interno di un corpo metallico attraversato da un campo magnetico come quello generato dalla bobina del metal detector si creano delle correnti elettriche. Queste correnti, dette appunto correnti indotte, generano a loro volta un proprio campo magnetico. Avviene in definitiva una mutua interferenza di questi campi magnetici che si traduce nel segnale acustico o visivo che il cercametalli invia al display.

Questo concetto potrebbe sembrare complesso ma è più comune di quanto si possa immaginare: avete presente le cucine a induzione? Esatto, i piani cottura che non utilizzano il gas per generare la fiamma, sfruttano il principio fisico dell'induzione elettromagnetica per generare calore nelle pentole.

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I tipi di metal detector

Esistono vari tipi di metal detector, a seconda dello scopo per il quale devono essere impiegati. Che si tratti di un oggetto destinato all'uso amatoriale o di un detector studiato per scopi più professionali, come ad esempio quello impiegato per i controlli di sicurezza negli aeroporti, il principio di funzionamento generalmente è sempre lo stesso. A variare è la sensibilità dello strumento e la capacità di poter distinguere tra le varie tipologie di metalli: ciascun metallo, infatti, ha una sua propria permeabilità magnetica ossia una sua capacità di "lasciarsi attraversare" da un campo magnetico.

Oltre a queste considerazioni, bisogna ricordare che, a seconda della tipologia di terreno sul quale utilizziamo il cercametalli, avremo prestazioni differenti, ciò a causa della maggiore o minore presenza di minerali ferrosi in grado di alterare il campo magnetico della bobina.

Alcuni consigli prima di usare un metal detector

Prima di utilizzare un metal detector e di sentirci un po' come Indiana Jones alla ricerca di tesori perduti, è bene ricordare due aspetti fondamentali:

1. è bene evitare di utilizzare i detector in prossimità di cavidotti dell'alta tensione poiché si potrebbe incorrere in incidenti gravi per la propria incolumità;
2. in Italia, esiste una normativa apposita (il D.Lgs 22 gennaio 2004 nr. 42 e la Legge 9 marzo 2022 nr. 22) che disciplina i campi di impiego di questi strumenti, al fine di evitare danni al patrimonio culturale comune.