كيف يعمل جهاز كشف المعادن؟

لدى سماع مصطلح جهاز كشف المعادن، يتبادر إلى ذهنك ذلك المدخل الذي مررت عبره مراراً وتكراراً في المطارات، وقد تفكر أيضاً بتلك الأجهزة الماسحة الصغيرة التي رأيت عناصر الأمن يستخدمونها خلال أحد الأحداث الرياضية أو الحفلات الموسيقية. في الحقيقة إنها ذاك وتلك وغيرها من الأشكال المعتمدة لجهاز كشف المعادن، إذ أصبحت تقنية الكشف عن المعادن جزءاً مهماً من حياتنا اليومية، فإذا كان لديك اهتمام في البحث عن الكنوز المعدنية المدفونة تحت الأرض، فعليك أن تتعرف على آلية عمل جهاز كشف المعادن.

مبدأ عمل جهاز كشف المعادن: عندما تلتقي الكهرباء مع المغناطيسية

مهما تعددت أشكال جهاز كشف المعادن وتطورت التقنيات المستخدمة في تكوينه، فإن لها جميعاً مبدأً أساسياً بسيطاً واحداً، وهو تحويل الكهرباء إلى مغناطيسية والعودة مرة أخرى. إذاً فالكهرومغناطيسية هي أساس عمل جهاز كشف المعادن. فكيف يتم توليدها والتقاطها؟

وفقاً لعالم الفيزياء جيمس كلارك ماكسويل، فإن المغناطيسية والكهرباء جزءان من نفس الشيء، الكهرومغناطيسية. في الواقع نعتمد اليوم على العلاقة بينهما في حياتنا اليومية، كما في توليد الكهرباء، وفي عمل مختلف الأدوات الكهربائية.

في محطات توليد الطاقة، توجد مولدات عبارة عن أسطوانة كبيرة من الأسلاك النحاسية، ما إن تدور هذه الأسلاك ضمن مجال مغناطيسي حتى تتولد الكهرباء. عندما تصل الكهرباء إلى المنزل فإنها تعمل على تشغيل المحركات للأدوات الكهربائية بآلية معاكسة للمولدات، حيث ينتج عن تدفق الكهرباء مجال مغناطيسي متغير في ملف الأسلاك معاكس للمجال المغناطيسي الدائم، فيدفع المحرك للدوران. إذاً، وبعبارة أكثر وضوحاً يمكن استخدام الكهرباء لصنع المغناطيسية لتوليد الكهرباء.

اقرأ أيضاً: كيف يعمل السخان الكهربائي؟

كيف تعمل الكهرومغناطيسية على تشغيل جهاز كشف المعادن؟

وفقاً للمبدأ السابق، تعمل الكهرومغناطيسية على تشغيل أقسام الجهاز كما يلي:

ملف الإرسال

هو ملف من الأسلاك يوجد في نهاية الجهاز، وهو الجزء المستخدم في البحث. عندما تتدفق الكهرباء من بطارية الجهاز عبر ملف الإرسال فإنها تولد مجالاً مغناطيسياً حوله، فإذا ما تقاطع هذا المجال المغناطيسي مع أحد المعادن المدفونة، فإنه يؤثر على ذراته. تتغير حركة الإلكترونات ضمن ذرات المعدن، فيتولد تيار كهربائي متغير. ووفقاً لماكسويل، فإذا كان هناك تيار كهربائي متغير فإنه يخلق أيضاً مجالاً مغناطيسياً متغيراً، أي يصبح للمعدن مجال مغناطيسي أيضاً يتم الكشف عنه من خلال ملف الاستقبال.

لفائف الاستقبال: الكاشف

الكاشف عبارة عن ملف أسلاك متصل بدارة تحتوي على مكبر صوت. يلتقط الكاشف المجال المغناطيسي الناتج عن المعدن، وكما في مولدات إنتاج الكهرباء في المحطات، تنتج أيضاً عن المجال المغناطيسي للمعدن كهرباء تتدفق ضمن الملف الأسلاك وتنتقل عبر الدارة إلى مكبر الصوت الذي يصدر تنبيهاً على شكل صفير. تزداد شدة الصوت كلما ازداد الاقتراب من المعدن لزيادة شدة المجال المغناطيسي، وبالتالي زيادة التيار الكهربائي.

أنواع أجهزة الكشف عن المعادن المختلفة؟

يختلف تردد المجال الكهربائي الذي ينتجه المعدن في الكاشف وفقاً لعدة عوامل وهي:

نوع المعدن.
عمق الأرض.
نوع مادة الأرض، سواء كانت تربة رملية أو صخرية أو غيرها.

ووفقاً للتردد، توجد ثلاثة أنواع من أجهزة كشف المعادن:

كاشفات التردد المنخفض VLF" (very low frequency)": هي أبسط الأنواع وتناسب الكشف عن جميع أنواع المعادن، تستخدم تردداً ثابتاً أقل من 30 كيلوهرتز بشكل عام، وغالباً ما يتراوح بين 6-20 كيلوهرتز.
كاشفات الحث النبضي (PI" (pulse induction": يمكنها الوصول إلى نقاط أعمق في الأرض لأنها تستخدم ترددات أعلى وإشارات نبضية.
كاشفات طيف النطاق الكامل FBS" (full-band spectrum)": يمكنها استخدام عدة ترددات في وقت واحد.

ما المعادن التي يمكن الكشف عنها؟

هل حدث أن مررت من جهاز لكشف المعادن في إحدى الشركات ولم يكتشف الجهاز خاتمك الذهبي؟ إن هذا ما يعتمد على الموصلية الكهربائية للمعادن للكشف عنها، فبينما تتمتع المعادن الحديدية بموصلية عالية، فإن أجهزة كشف المعادن تعاني من صعوبة في تمييز الفولاذ المقاوم للصدأ أو الرصاص بسبب موصليته الكهربائية الضعيفة. وبشكل عام يمكن الكشف عن المعادن التالية:

بينما لا تستطيع هذه الأجهزة الكشف عن العظام والأحجار الكريمة، واللآلئ، وعلى الرغم من عدم القدرة على ضبط أجهزة كشف المعادن لتمييز معدن محدد، فإنها توفر أجهزة خاصية التمييز لتجنب اكتشاف العناصر غير المرغوبة بها بناءً على خصائصها الموصلية.

من خلال فهم مكونات جهاز الكشف عن المعادن وآلية عمله يمكنك الآن الانتقال إلى المرحلة التالية، وهي إيجاد الكنز الدفين في حديقتك المنزلية.