Metal detector e body scanner

 

Come funzionano e quali sono i limiti delle apparecchiature utilizzate per contrastare l'accesso di persone armate - o munite di materiali esplosivi - all’interno di luoghi ritenuti sensibili.

 

 

Lo scorso aprile, quando si è diffusa la notizia di un uomo armato che, all'interno del tribunale di Milano, ha ucciso tre persone, in molti si sono chiesti perché non avessero funzionato i metal detector posti all'ingresso del Palazzo.

Strumenti a cui, tipicamente, si sottopone chiunque viaggi in aereo e che, in teoria, sono in grado di percepire il passaggio di qualunque oggetto metallico.

L'affidabilità di questi apparecchi, in realtà, non è sempre all'altezza delle aspettative.

Così - anche se nel caso di Milano si è trattato di un'assenza del sistema più che di un suo errore - è interessante capire come funzionano questi strumenti e quali fattori ne limitano l'efficacia.

 

Funzionamento

Da un punto di vita prettamente teorico, il funzionamento di un metal detector (ovvero di un identificatore di metalli) è relativamente semplice, in quanto all'interno del varco di passaggio viene generato un campo magnetico, a sua volta misurato da una testa di rilevazione.

Nel caso in cui il campo stesso venga attraversato da un oggetto metallico, quest'ultimo ne modifica il valore. La centralina di controllo percepisce la perturbazione e fa scattare l'allarme.

In realtà, rilevare correttamente la presenza di un oggetto metallico non è sempre semplice, in quanto anche il passaggio di una persona provoca una parziale perturbazione del campo magnetico, con la conseguenza di provocare falsi allarmi, con tutti i disagi che ne conseguono.

Anche per tale ragione, nel tempo, si è lavorato su tecnologie differenti, con l'obiettivo di ottimizzare i risultati.

In particolare, in origine, erano stati utilizzati i metal detector a magneti permanenti. In questo caso, l'oggetto metallico che si avvicina al varco viene magnetizzato.

Quindi, passando all'interno di una bobina, genera una corrente elettrica, che viene amplificata e utilizzata per determinare gli allarmi.

Una simile tecnologia ha il vantaggio di rilevare anche metalli avvolti all'interno di buste in alluminio, in quanto un simile materiale non viene magnetizzato. Però, possiede una limitata efficacia nel rilevare oggetti in acciaio.

Al contrario, nei metal detector a bobine bilanciate è la bobina di trasmissione stessa a generare un segnale a una frequenza prestabilita, che viene poi misurata dalle bobine bilanciate.

Il passaggio di un oggetto perturba l'equilibrio di tale campo. A questo punto, uno specifico algoritmo software analizza tale variazione e riconosce quella prodotta da oggetti metallici, distinguendola da quella indotta dal corpo umano.

Una simile tecnologia, pur essendo più costosa, ha il vantaggio di individuare - potenzialmente - qualunque oggetto metallico.

 

Fattori che ne influenzano l’efficacia

Al contrario della teoria, le cronache ci raccontano di persone che sono riuscite a eludere questi sistemi, salendo a bordo di aerei pur in possesso di oggetti metallici.

Una falla nei sistemi di sicurezza che, da un punto di vista tecnico, è riconducibile al fatto che l'efficacia dei metal detector è influenzata da numerosi fattori:

 

- dimensione del varco di transito

- tipo e forma del metallo da rilevare

- posizione dell'oggetto metallico

- presenza di elementi di schermo o di disturbo

 

Si tratta di fattori che, spesso, non possono essere noti a priori. Ad esempio, la dimensione del varco deve essere tale da permettere un passaggio agevole a qualunque persona, comprese quelle particolarmente alte o in sovrappeso.

Un'esigenza che impone di ampliare le dimensioni del campo magnetico da monitorare.

Allo stesso modo, considerando le differenti tipologie di armi esistenti, non è possibile sapere a priori con quale tipologia di metallo siano state costruite.

Il metal detector deve così operare su uno spettro molto ampio, anche a scapito della sua precisione.

Ogni tipologia di metallo, infatti, possiede caratteristiche magnetiche proprie, che l'apparecchiatura è chiamata a riconoscere.

Un metallo magnetico, ad esempio, è un metallo che viene attratto da un campo magnetico fisso, come quello generato da una comune calamita.

Un metallo conduttivo, al contrario, è un elemento in grado di condurre corrente elettrica.

Più un metallo è conduttivo e magnetico, maggiore sarà il disturbo che questo genererà nel campo magnetico di controllo e, di conseguenza, sarà rilevabile.

In base a questi dati, si distinguono i metalli in tre categorie principali:

 

- metalli ferrosi, fortemente magnetici e fortemente conduttivi

- metalli non ferrosi, non magnetici ma fortemente conduttivi

- acciai, non magnetici e debolmente conduttivi

 

Dimensione e forma dell'oggetto metallico

L'efficacia è messa in crisi anche dalla dimensione e dalla forma dell'oggetto. Come intuibile, risulta molto più semplice individuare un oggetto caratterizzato da una massa notevole rispetto a uno di piccole dimensioni.

In realtà, però, l'effetto cresce soprattutto in modo proporzionale alla superficie dell'oggetto.

L'influenza di tutte queste variabili aiuta a comprendere quanto sia difficile tarare in modo ottimale la sensibilità di un metal detector, che deve coniugare le esigenze di sicurezza con quelle di praticità.

Il tutto anche in considerazione del fatto che, proprio per le dimensioni necessariamente significative del varco, la sua capacità di individuare oggetti metallici varia in funzione del punto di passaggio del soggetto monitorato.

L'intensità del campo magnetico, e quindi la capacità di rilevazione, è infatti più elevata in prossimità delle antenne, mentre è minima al centro del varco stesso. Questo fenomeno è definito “gradiente di sensibilità” e spiega perché, in alcuni casi, i metal detector segnalano un allarme senza un'apparente ragione.

É inoltre opportuno ricordare che il campo magnetico non può essere confinato all'interno del varco di transito, ma viene influenzato anche dal passaggio di persone e di oggetti in prossimità dell'apparecchiatura stessa.

Anche per tale ragione, la testa del metal detector viene realizzata in metallo, con l'obiettivo di schermare il campo all'interno della stessa.

Un ultimo aspetto da considerare nella configurazione di un metal detector è la caratteristica dei corpi che lo attraversano.

Questo perché, qualunque massa transiti attraverso il varco genera una seppur parziale perturbazione e, per tale ragione, è necessario tarare correttamente anche il livello di sensibilità, per evitare una serie di falsi allarmi.

Situazione che, oltre a creare disagio, induce il personale di sorveglianza ad abbassare la soglia di attenzione, con il rischio di non valutare correttamente alcuni allarmi perché declassati a errori dell'apparecchiatura.

 

 

 

I body scanner

Proprio per i noti limiti dei metal detector - ma anche per il rischio che un terrorista scelga armi diverse da quelle classiche - da alcuni anni si stanno sperimentando nuovi strumenti, noti come body scanner, sulla cui efficacia si è comunque discusso a lungo.

Per questa ragione, lo scorso gennaio l’ENAC ha diffuso una nota ufficiale, in cui illustra lo stato e la diffusione dei security scanner nei due principali aeroporti italiani.

In particolare, l’Ente Nazionale per l'Aviazione Civile ha reso noto che - terminata la sperimentazione, condotta a partire dal 2010 per un periodo limitato di tempo, come disposto dal Comitato interministeriale per la Sicurezza del Trasporto aereo e degli aeroporti, di cui l’ENAC ha la presidenza - la situazione è la seguente: “l’Ente, che aveva inizialmente messo a disposizione un proprio avanzo di bilancio pari a 2 milioni di euro nel momento dell’avvio della sperimentazione, ha acquistato 4 macchinari, utilizzando solo una parte dello stanziamento previsto. Questi security scanner sono stati destinati agli aeroporti di Roma-Fiumicino e Milano-Malpensa, per essere usati come controllo aggiuntivo rispetto ai normali controlli di security eseguiti su tutti gli scali nazionali”.

Sul mercato, anche in questo caso, esistono numerose tipologie di body scanner, che si differenziano in funzione della tecnologia adottata.

In particolare, nell'ambito della sicurezza, il funzionamento è generalmente basato su millimeter wave, ovvero su onde radio ad altissima frequenza.

Anche se alcune apparecchiature impiegano anche soluzioni basate su raggi X a energia molto bassa.

 

 

 

Individuare oggetti nascosti sotto i vestiti o sottocute

In particolare, i Full Body Scanner, cosiddetti walk-in, si basano su due differenti tecnologie: la prima - detta Backscatter Scanners - sfrutta deboli fasci di Raggi X; la seconda risponde al nome di Millimeter Wave Scanners e utilizza una tecnologia differente, basata sull’uso della riflessione sulla pelle di onde radio a elevata frequenza.

Entrambe hanno lo scopo di evidenziare oggetti e materiali quali esplosivi, gel o plastiche, nascosti al di sotto dell’abbigliamento e non rintracciabili con i normali metal detector magnetometrici attualmente in uso.

A differenza delle soluzioni impiegate in ambito medico, che puntano a vedere “dentro” il corpo di una persona, l'obiettivo dei Full Body Scanner è quello di identificare la sagoma di una persona e, soprattutto, di individuare la presenza di oggetti nascosti sotto i vestiti o di eventuali elementi inseriti a livello sottocutaneo.

Esistono poi due sottocategorie tra i Millimetre Wave Scanners: i cosiddetti sistemi passivi - in grado di rilevare le onde radio millimetriche emesse dall’ambiente e riflesse dal corpo - e i sistemi attivi, che usano fasci di onde radio millimetriche emesse da un’antenna e riflesse dal corpo umano.

Nel dettaglio, i Backscatter scanner sono Full Body Scanner che impiegano Raggi X (radiazioni ionizzanti) a bassa intensità, che vengono riflessi dalla pelle a dall’abbigliamento. Un fascio di radiazioni molto stretto e a bassa potenza è irradiato sulla superficie corporea, la riflessione delle radiazioni detta backscatter (da cui il nome del sistema) è quindi ricevuto, digitalizzato e salvato su computer.

A questo punto, i dati vengono elaborati con apposito software per il trattamento delle immagini, con l'obiettivo di creare un'immagine della persona scannerizzata e di eventuali oggetti nascosti.

Ogni scannerizzazione produce approssimativamente una dose di radiazioni pari a 3 milli ReM (secondo la dichiarazione di uno dei produttori, l’equivalente di 5 minuti di permanenza all’aperto esponendosi alla radiazione ambientale di fondo).

La persona scannerizzata è esposta a una modesta quantità di radiazioni durante il processo e, stando a un documento rilasciato dall’U.S. National Council on Radiation Protection and Measurement, una scannerizzazione dura approssimativamente 8 secondi e prevede un’esposizione alle radiazioni ionizzanti pari a una dose effettiva di 0,003 millisievert MsV.

I sistemi Millimeter Wave Scanners (che sfruttano le onde millimetriche con frequenze comprese tra le onde radio e gli infrarossi) sono radiazioni non ionizzanti con frequenza compresa tra 100 kHz e 300 GHz, fino a 300 MHz (spettro delle microonde). Oltre tale limite sono considerate radiofrequenze.

Questa banda di frequenze ha la particolare proprietà di passare attraverso materiali leggeri come i tessuti di abbigliamento.

Tale caratteristica trova applicazione nei Full Body Scanner, consentendo di identificare oggetti nascosti al di sotto dei vestiti.

I sistemi basati sulle Millimetre-wave sono notevolmente evoluti negli ultimi anni e le attuali tecnologie consentono di creare immagini video live particolarmente efficaci.

Lo stato dell’arte consta di apparati in grado di scannerizzare una persona in circa 2 secondi, con una potenza di emissione radio 10mila volte inferiore a quella di un telefono cellulare.

Proprio per la bassa intensità delle radiazioni e per il limitato tempo di esposizione, queste apparecchiature non sembrano avere effetti dannosi sulla salute umana, anche perché il loro impiego è limitato a casi sospetti e non avviene in modo massivo su tutte le persone in transito.

Inoltre, come si sono affrettate a dichiarare le autorità aeroportuali, viene garantita la visione dell’immagine scannerizzata del passeggero (senza testa) da parte di un analista che risiede in luogo chiuso e senza possibilità di guardare direttamente l’interessato.

Una soluzione che, quindi, tutela adeguatamente anche la privacy delle persone.

Inoltre, impedendo all'addetto di memorizzare personalmente qualunque tipo di immagine, le operazioni compiute con un body scanner coincidono, da un punto di vista puramente normativo, a quelle effettuate nel corso di una perquisizione personale.

Questo perché la Costituzione Italiana prevede, all'articolo 13, il diritto all’inviolabilità della libertà personale.

Una perquisizione personale è, quindi, ammessa solo a seguito di atto motivato dell’autorità giudiziaria e nei soli casi e modi previsti dalla legge.

 

 

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