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[導(dǎo)讀]日常生活中,我們經(jīng)常與金屬探測器打交道。公共場所常配備有門狀的金屬探測器,負(fù)責(zé)安全檢查的工作人員只要手持一個(gè)便利的小機(jī)器在你身側(cè)輕輕一掃,就能精確地將金屬物件定位。 這項(xiàng)發(fā)明不僅給我們提供了安全和便利

日常生活中,我們經(jīng)常與金屬探測器打交道。公共場所常配備有門狀的金屬探測器,負(fù)責(zé)安全檢查的工作人員只要手持一個(gè)便利的小機(jī)器在你身側(cè)輕輕一掃,就能精確地將金屬物件定位。

這項(xiàng)發(fā)明不僅給我們提供了安全和便利,同時(shí)在工業(yè)上也有廣泛的應(yīng)用,可以說是非常成功的發(fā)明。


常見的金屬探測器安檢(securityprousa.com)

然而,追溯起來金屬探測器誕生,卻是一個(gè)徹頭徹尾的敗筆。背后的故事也許會讓很多人吃驚。

從總統(tǒng)刺殺事件說起

早在18世紀(jì)中期,在淘金熱時(shí)代,就有科學(xué)家和商人夢想著要發(fā)明一種可以定位地下金屬的機(jī)器,然而一直沒有成功。由于科技水平有限,當(dāng)時(shí)還沒辦法創(chuàng)造出探測距離足夠遠(yuǎn)、效率足夠高的金屬探測器。

人類歷史上第一個(gè)投入實(shí)際應(yīng)用的金屬探測器和采礦業(yè)其實(shí)完全沒有關(guān)系。它的誕生可能要追溯到1881年7月2日華盛頓的總統(tǒng)被刺殺時(shí)。

那一天,當(dāng)時(shí)就職還不到4個(gè)月的美國總統(tǒng)詹姆斯·加菲爾德(James Garfield)在火車站遭到槍擊,襲擊他的人是一個(gè)患有精神病的潦倒律師。

加菲爾德總統(tǒng)挨了兩槍,一槍擦過了手臂,一槍則穿過他的后背打斷了他的肋骨,并深埋在他的腹部里。

12位外科醫(yī)生團(tuán)團(tuán)圍住總統(tǒng),各種手術(shù)器械探查傷口,都沒辦法找到子彈,子彈不取總統(tǒng)的性命危在旦夕。


加菲爾德總統(tǒng)(Wikipedia)

換在今天,X光就可以輕松定位子彈的位置,但是那時(shí)并沒有x光。

正巧前幾天(6月25日)大發(fā)明家貝爾(Alexander Bell)畫了金屬探測器的設(shè)計(jì)草圖,此刻為了挽救總統(tǒng)的性命,只能盡快將草圖變現(xiàn),制作出了現(xiàn)代第一個(gè)可用的金屬探測器。


貝爾1881年6月25日畫下的金屬探測器的設(shè)計(jì)圖(govst.edu)

失敗的救命稻草

7月26日,貝爾帶著他的金屬探測器套裝風(fēng)塵仆仆地趕來,可以說是及時(shí)雨,這個(gè)治病策略也讓各位愁眉苦臉的醫(yī)生們松了一口氣。

可是這個(gè)金屬探測器在總統(tǒng)身上使用的時(shí)候,卻發(fā)現(xiàn)信號非常不穩(wěn)定,顯示子彈位置也不確定。

死馬當(dāng)活馬醫(yī),醫(yī)生選擇了其中一個(gè)位置開刀,卻沒有找到子彈,探測器的方案就這樣宣布失敗了。


貝爾的金屬探測器(scitechantiques.com)

可是為什么會失敗呢?貝爾的發(fā)明其實(shí)在理論上是可行的,在探測器里裝著一個(gè)能夠產(chǎn)生磁場的通電線圈。

有金屬靠近磁場就會發(fā)生變化,這個(gè)變化可以通過一個(gè)附加的磁力計(jì)檢測出來。當(dāng)磁力計(jì)檢測到異常的時(shí)候,聽筒里就會發(fā)出噪音,通過聆聽聽筒就可以知道有沒有金屬的存在。

原來,總統(tǒng)腹部的子彈沒辦法找到,是因?yàn)榭偨y(tǒng)躺在一張內(nèi)部含有金屬彈簧的床上,彈簧干擾了探測器,導(dǎo)致了信號的不穩(wěn)定。


在床邊尋找子彈的示意圖(historycollection.co)

可惜的是,當(dāng)時(shí)并沒有找到這個(gè)原因??偨y(tǒng)肚子里的子彈遲遲取不出,情況一天比一天惡劣。

9月19日,苦熬了兩個(gè)多月的加菲爾德總統(tǒng)因?yàn)閭诟腥径攀?,他?5千克急速消瘦到了59千克,去世的時(shí)候子彈還在腹內(nèi)。


貝爾(Wikipedia)

金屬探測器的進(jìn)化

盡管貝爾的金屬探測器沒能拯救總統(tǒng)的性命,但它確實(shí)是一個(gè)可用的儀器,并且很快被投入軍事用途,用以尋找和清除地雷。

兩次世界大戰(zhàn)期間,金屬探測器挽救了許多人的生命,即便是在戰(zhàn)后,歐洲也大規(guī)模地使用金屬探測器來尋找未爆炸的炸彈。


廣泛用于戰(zhàn)場的金屬探測器(kingdetector.com)

與之同時(shí),也有人發(fā)明了另一種形式的金屬探測器,這個(gè)人名叫格哈德·費(fèi)舍爾(Gerhard Fisher)。

費(fèi)舍爾經(jīng)常使用無線電機(jī)器,而他發(fā)現(xiàn)每次只要在礦石豐富的地區(qū)使用無線電的時(shí)候,信號總是會失真。他

一開始覺得儀器壞了,但后來意識到是無線電和金屬之間形成了干擾,于是便試著用這個(gè)原理來制作金屬探測器。

1925年,費(fèi)舍爾獲得了第一臺便攜式金屬探測器的專利。

和貝爾的金屬探測器相比,費(fèi)舍爾的金屬探測器更加優(yōu)秀。貝爾利用的是電磁感應(yīng),探測距離很小、而且信號相對很弱、很費(fèi)電、機(jī)器也很笨重,而費(fèi)舍爾的無線電探測器則在任何方面都勝過他。

現(xiàn)代的便攜式金屬探測器源自費(fèi)舍爾的模型,后來也經(jīng)過了不少發(fā)明家的改進(jìn),變得更加輕便、靈敏和易于使用,成為了現(xiàn)代生活不可或缺的高效工具。


食品工廠里正在經(jīng)過金屬探測器的面包(foodengineeringmag.com)

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參考文獻(xiàn):

1. "The Death of President Garfield, 1881". www.eyewitnesstohistory.com. Retrieved August 3, 2019.

2. Grosvenor, Edwin S. and Wesson, Morgan. Alexander Graham Bell: The Life and Times of the Man Who Invented the Telephone. New York: Harry N. Abrahms, Inc., 1997.

3. Graves M, Smith A, and Batchelor B: Approaches to foreign body detection in foods, Trends in Food Science & Technology.

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