Правда ли, что металлодетекторы могут быть опасны для здоровья?

Сегодня металлодетекторы используются повсеместно – на объектах всех видов транспорта - в аэропортах, на вокзалах, в метро, - в образовательных и культурных учреждениях, в больницах и даже в детских садах. Тем не менее, вопрос о влиянии металлодетектора на организм человека, несмотря на многочисленные исследования на протяжении нескольких десятилетий, по-прежнему остается актуальным для обывателя. Вероятно, действует некий стереотип - люди ассоциируют некое внутреннее исследование, способное обнаружить то, что невозможно увидеть глазами, с рентгеновским аппаратом. А рентген, как мы все знаем, это точно вредно, это радиация, это специальная свинцовая защита. А металлодетектор мало того, что обнаруживает то, что не видно, так еще и защиты никакой для человека не предусмотрено. Поэтому имеет смысл всесторонне рассмотреть всю физику процесса, поскольку страх – это дефицит информации. А если будет полное понимание, то и страха не будет.

Историческая справка

В 1831 году впервые были продемонстрированы основы теории электромагнетизма Джозефом Генри и Майклом Фарадеем. В 1874 году известный изобретатель Гюстав Труве создал прототип металлического детектора, который был предназначен для успешного поиска скоплений металлов в шахтах.

Но именно в конце XIX века произошел прорыв в развитии металлодетекторов благодаря Александру Беллу, который использовал принцип индукционного воздействия для создания металлодетектора и обнаружения пули в теле президента (Джеймса Гарфилда). Хотя из-за технических ограничений реализовать задуманное не удалось, его работа дала мощный импульс для последующих исследований.

В 1925 году Герхард Фишер запатентовал свою версию металлодетектора, который был предназначен для выявления хищений металлических деталей на заводах. С тех пор оборудование непрерывно совершенствовалось.

Попутно заметим, что рентгеновское излучение было открыто Вильгельмом Рентгеном в 1895 году.

Принцип действия металлодетекторов

Работа металлодетектора основывается на принципе электромагнитной индукции, суть которого заключается в том, что вокруг проводника, по которому проходит переменный электрический ток, наводится переменное электромагнитное поле. Справедливо и обратное утверждение – в проводнике, помещенном в переменное электромагнитное поле, наводится ЭДС (электродвижущая сила), под воздействием которой возникает электрический ток. Величина этой ЭДС зависит от напряженности электромагнитного поля и протяженности участка воздействия. Именно поэтому проводник представлен в виде катушек – для обеспечения большой длины при сравнительно малых габаритах. Именно на этом принципе работает любой трансформатор, Коэффициент трансформации равен отношению количества витков в катушках – первичной и вторичной. На этом же принципе основана и работа электрогенератора, в котором катушки вращаются в переменном магнитном поле. Вращение может обеспечиваться всевозможными методами – паровой турбиной на ТЭЦ и АЭС, гидротурбиной на ГЭС, двигателем внутреннего сгорания в бензо- и дизель- генераторах и т.п. На выходах катушек получаем наведенную ЭДС.

В качестве рабочего элемента металлодетектора также выступают катушки индуктивности – первичная и вторичная (в зависимости от модели они могут быть разнесены, а могут иметь и общий сердечник). При прохождении переменного тока по обмоткам передающей катушки вокруг нее возникает переменное электромагнитное поле, которое, воздействуя на витки проводника приемной катушки, генерирует в нем ЭДС, фиксируемую аппаратурой обработки. При внесение в наводимое электромагнитное поле какого-либо предмета из токопроводящего материала, в нем неизбежно наводятся некие вихревые токи, также генерирующие вторичное электромагнитное поле, вносящее искажение в поле первоначальное. Это приводит к искажениям в наведенном на вторичной обмотке электрическом сигнале, что  фиксируется блоком обработки, и в зависимости от настроек инициируется сигнал тревоги.

Принципиальное отличие от рентгеновской аппаратуры состоит в том, что никакого ионизирующего излучения в данном случае не происходит и никакие быстрые частицы в исследуемый объект не проникают. 

Хотя принципиально рентгеновское излучение также относится к электромагнитному, однако представляет собой физический поток фотонов, проникающих в материю. Фотоны выбивают электроны из оболочки атомов вещества, рассеиваются при столкновении с электронами. При воздействии с клетками живых организмов образуют свободные радикалы.  Проникая в атомы вещества, рентгеновские лучи испытывают поглощение разной интенсивности. Кроме того, Х-лучи способны вызывать люминесцентный эффект и фотоэффект, что используется в рентгенологических исследованиях, получая картину внутреннего содержания объекта исследования на экране или на пленке. Рентген позволяет получить   детальную картину содержимого объекта с прорисовкой всех находящихся внутри предметов и их взаимного расположения. Такая аппаратура используется исключительно для досмотра багажа, без риска опасного влияния на здоровье человека.

В отличие от рентгеновского исследования, металлодетектор сигнализирует только о нахождении токопроводящего предмета в пределах электромагнитной зоны, образованной передающей и приемной катушками. Размеры обнаруживаемого предмета соответствуют тем минимальным искажениям, которые блок обработки оценивает, как опасные, с подачей сигнала тревоги, что настраивается пользователем как параметр чувствительности. Конкретизация места нахождения предмета достигается организацией нескольких зон во всем пространстве контроля, т.е. установкой нескольких пар рабочих элементов (катушек). Место нахождения опасного предмета соответствует местоположению катушек, в зоне которых произошла тревога. Чем больше рабочих элементов содержит металлодетектор, тем точнее определяется местоположение токопроводящего предмета.

Воздействие электромагнитного излучения на организм человека

Характер воздействия электромагнитного излучениея на человеческий организм зависит от частоты, интенсивности и длительности воздействия.  Длинноволновое излучение сверхнизкой частоты может повлиять на внутренние органы, если частота совпадет с собственной частотой колебаний, спровоцировав явление резонанса сосудов и их механическое повреждение при условии достаточно большой интенсивности излучения. 

Наши печки СВЧ работают на сантиметровом волновом диапазоне. Частота в районе 10 ГГц, длина волны около 3 см. Излучение высокой интенсивности, заставляющее колебаться с такой частотой молекулы воды, находящиеся в продуктах. В свою очередь, эти колебания вызывают интенсивный нагрев вещества. В этом же диапазоне работают, в частности, морские  радиолокаторы. При попадании человека в рабочую зону такого излучения возможен опасный нагрев крови и внутренних органов с риском образования тромбов. Но электромагнитное излучение полностью экранируется не только металлическим корпусом, но и металлической сеткой с ячеей не более половины длины волны. Вот почему стекло печки СВЧ армировано металлической сеткой. В этом виде она абсолютно безопасна. Но с поврежденным защитным стеклом печку эксплуатировать опасно.

GSM – оборудование работает на частотах 850 – 1900 МГц

А вот частота рентгеновского излучения составляет от 3 х 1016 до 3 х1019Гц. Длина волны составляет от 0,05 нм до 100 нм. Понятно, что никакая кристаллическая решетка металла не сможет экранировать такое излучение.

Большинство моделей металлодетекторов работает на частоте 13,56 Мгц. Длина волны составляет 2,3 метра. Это стандартная частота для генераторов, считывателей карт доступа и других приборов, повсеместно используемых в обычной жизни. Именно поэтому металлодетекторы требуют пристального внимания при установке на предмет помех, поскольку вокруг может оказаться всевозможная аппаратура, работающая на этой же частоте и генерирующая собственное электромагнитное поле. К тому же излучение обладает низкой интенсивностью, сопоставимой с излучением бытовых электроприборов. В противном случае вторичное излучение от металлических предметов, особенно небольших размеров, будет воспринято аппаратурой на уровне шумов без инициирования сигнала тревоги.

Излучение металлодетекторов работает в диапазоне электромагнитного спектра, который не оказывает никакого вредного влияния на организм человека. Поэтому оборудование широко используется в школах, детских садах, институтах и прочих общественных учреждениях. Для справки – установка рентгеновского оборудования (даже стоматологического назначения) в подобного рода учреждениях категорически запрещена.

Каждая модель перед установкой проходит не только проверку эффективности обнаружения запрещенных предметов, тестирование на безопасность, но и должна отвечать следующим требованиям:

1. Сертификация. Металлодетектор должен иметь сертификаты соответствия, подтверждающие безопасность и качество. Устройство проходит необходимые проверки, ряд испытаний, которые подтверждают, что они могут эксплуатироваться в общественных местах. Сертификаты соответствия выдаются аккредитованными органами и служат гарантией безопасности и соответствия заявленным характеристикам.
2. Электромагнитная совместимость. Оборудование проверяется на соответствие стандартам электромагнитной совместимости для исключения негативного влияния на стороннее оборудование.
3. Соответствие требованиям законодательства. Оборудование должно отвечать многочисленным стандартам, которые определяют допустимые уровни излучения, методы тестирования и другие важные аспекты безопасности.

Исследования металлодетекторов

В 1996 году Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) запустила масштабный проект, который был основан на детальном изучении влияния электромагнитного излучения (ЭМИ) на организм человека. Было проведено более 25.000 проверок и всевозможных исследований. В результате не было выявлено каких-либо отрицательных последствий для здоровья и жизни человека от влияния электромагнитного поля низкого уровня напряженности.

Напряженность поля, создаваемого металлодетектором сопоставима с электромагнитным излучением от работы обычного телевизора, утюга, компьютера и смартфона. 

Однако, есть и ограничения. Людям с кардиостимулятором не стоит проходить через рамку металлодетектора. Это вызвано тем, что такой прибор, работающий на микротоках, отличается повышенной чувствительностью ко всем электромагнитным полям. При наличии документа, подтверждающего наличие кардиостимулятора, сотрудники безопасности при необходимости должны провести досмотр иными методами, обеспечив безопасность для здоровья  человека.