(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドヘルド電気化学的金属および／または合金テストシステムであって、
クリーニングされるべき前記金属および／または合金の表面と相互作用するように構成されたクリーニング装置と、
テストされるべき前記金属および／または合金の前記表面の一部との間に操作可能な接続を形成するように配置され、構成された電気伝導性のシステム電極と、前記金属および／または合金の前記表面の一部との間に操作可能な接続を形成するように構成され、配置された少なくとも１つの電気伝導性のテストプローブ電極と、電気非伝導性膜と、電解質と、前記電気伝導性のシステム電極および前記少なくとも１つの電気伝導性のテストプローブ電極と電気的に接続した状態のシグナル発生コンポーネントとを含む電気化学的テストシステムであって、前記少なくとも１つの電気伝導性のテストプローブ電極が、複数の電気伝導性のテストプローブ電極であり、前記複数の電気伝導性のテストプローブ電極および前記電気伝導性のシステム電極が、単一本体構造に組み込まれる、電気化学的テストシステムと、
前記電気化学的テストシステムにデータをインプットし、前記電気化学的テストシステムからデータを受信するように構成されたユーザーインターフェイスと、
前記クリーニング装置、前記電気化学的テストシステムおよび前記ユーザーインターフェイスの少なくとも１つと相互作用するためのオンボードコンピュータシステムと、
前記クリーニング装置、前記電気化学的テストシステム、前記ユーザーインターフェイス、および前記オンボードコンピュータシステムに動力を与える動力源と、ならびに
前記ハンドヘルド電気化学的金属および／または合金テストシステムを保持するためのハンドル領域とを含む、ハンドヘルドテストシステム。
【請求項２】
前記動力源が前記ハンドヘルドシステムに一体化された二次電池である、請求項１に記載のハンドヘルドテストシステム。
【請求項３】
前記ユーザーインターフェイスが電子ディスプレイスクリーンを含む、請求項１に記載のハンドヘルドテストシステム。
【請求項４】
前記電解質、前記電気伝導性のテストプローブ電極および前記膜が、前記電解質を保持する内部を有する管、前記テストプローブ電極の部分および前記膜の部分を含むテストプローブカートリッジとして形成され、前記管が第１および第２の開口部を有し、前記第１の開口部が前記テストプローブ電極の前記管の前記内部への通過を可能にし、結果として前記第１の開口部の流体シーリングをもたらすようなサイズを有し、前記管の前記第２の開口部が、前記膜の少なくとも一部の挿入を可能にして、前記膜を通して前記電解質のための選択的流体経路を提供するようなサイズを有する、請求項１に記載のハンドヘルドテストシステム。
【請求項５】
前記テストプローブカートリッジがさらに、測定された量の電解質の前記管内部から前記膜に至る移動を可能にするようなバルブ装置を含む、請求項４に記載のハンドヘルドテストシステム。
【請求項６】
前記テストプローブカートリッジが、前記テストプローブカートリッジに関連する情報データを通信するためのオンボード通信コンポーネントを含む、請求項４に記載のハンドヘルドテストシステム。
【請求項７】
前記テストプローブカートリッジから前記情報データを受信し、ユーザーに前記情報データを提供するためのコンピュータおよび通信コンポーネントをさらに含む、請求項６に記載のハンドヘルドテストシステム。
【請求項８】
前記テストプローブカートリッジに前記情報データをインプットし、前記テストプローブカートリッジから前記情報データを受信するためのコンピュータおよび通信コンポーネントをさらに含む、請求項６に記載のハンドヘルドテストシステム。
【請求項９】
前記シグナル発生コンポーネントが非対称励起を発生させるように構成される、請求項１に記載のハンドヘルドテストシステム。
【請求項１０】
ハンドヘルド電気化学的金属および／または合金テストシステムであって、
クリーニングされるべき前記金属および／または合金の表面と相互作用するように構成されたクリーニング装置と、
テストされるべき前記金属および／または合金の前記表面の一部との間に操作可能な接続を形成するように配置され、構成された電気伝導性のシステム電極と、前記金属および／または合金の前記表面の一部との間に操作可能な接続を形成するように構成され、配置された少なくとも１つの電気伝導性のテストプローブ電極と、電気非伝導性膜と、電解質と、前記電気伝導性のシステム電極および前記少なくとも１つの電気伝導性のテストプローブ電極と電気的に接続した状態のシグナル発生コンポーネントとを含む電気化学的テストシステムと、
前記電気化学的テストシステムにデータをインプットし、前記電気化学的テストシステムからデータを受信するように構成されたユーザーインターフェイスと、
前記クリーニング装置、前記電気化学的テストシステムおよび前記ユーザーインターフェイスの少なくとも１つと相互作用するためのオンボードコンピュータシステムと、
前記クリーニング装置、前記電気化学的テストシステム、前記ユーザーインターフェイス、および前記オンボードコンピュータシステムに動力を与える動力源と、ならびに
前記ハンドヘルド電気化学的金属および／または合金テストシステムを保持するためのハンドル領域とを含み、
前記クリーニング装置が、単一本体構造に組み込まれる研磨ディスクを保持および回転させるための回転チャンクを含み、前記電気化学的テストシステム、前記ユーザーインターフェイス、前記オンボードコンピュータシステム、前記動力源、および前記ハンドル領域をさらに含む、ハンドヘルドテストシステム。
【請求項１１】
ＣＯ2およびＮ2の少なくとも１つである圧縮流体のホルダーおよび前記圧縮流体を前記金属および／または合金の前記表面に通過させるノズルをさらに含む、請求項１０に記載のハンドヘルドテストシステム。
【請求項１２】
ハンドヘルド電気化学的金属および／または合金テストシステムであって、
クリーニングされるべき前記金属および／または合金の表面と相互作用するように構成されたクリーニング装置と、
テストされるべき前記金属および／または合金の前記表面の一部との間に操作可能な接続を形成するように配置され、構成された電気伝導性のシステム電極と、前記金属および／または合金の前記表面の一部との間に操作可能な接続を形成するように構成され、配置された少なくとも１つの電気伝導性のテストプローブ電極と、電気非伝導性膜と、電解質と、前記電気伝導性システム電極および前記少なくとも１つの電気伝導性のテストプローブ電極と電気的に接続した状態のシグナル発生コンポーネントとを含む電気化学的テストシステムであって、
前記電解質、前記少なくとも１つの電気伝導性のテストプローブ電極の１つおよび前記膜が、前記電解質を保持する内部を有する管、前記テストプローブ電極の部分および前記膜の部分を含むテストプローブカートリッジとして形成され、前記管が第１および第２の開口部を有し、前記第１の開口部が前記テストプローブ電極の前記管の前記内部への通過を可能にし、結果として前記第１の開口部の流体シーリングをもたらすようなサイズを有し、前記管の前記第２の開口部が、前記膜の少なくとも一部の挿入を可能にして、前記膜を通して前記電解質のための選択的流体経路を提供するようなサイズを有する、電気化学的テストシステムと、
前記電気化学的テストシステムにデータをインプットし、前記電気化学的テストシステムからデータを受信するように構成されたユーザーインターフェイスと、
前記クリーニング装置、前記電気化学的テストシステムおよび前記ユーザーインターフェイスの少なくとも１つと相互作用するためのオンボードコンピュータシステムと、
前記クリーニング装置、前記電気化学的テストシステム、前記ユーザーインターフェイス、および前記オンボードコンピュータシステムに動力を与える動力源と、ならびに
前記ハンドヘルド電気化学的金属および／または合金テストシステムを保持するためのハンドル領域とを含み、
単一本体構造に組み込まれる複数のテストプローブカートリッジおよび前記システム電極をさらに含む、ハンドヘルドテストシステム。
【請求項１３】
前記単一本体構造に組み込まれる前記複数のテストプローブカートリッジおよび前記システム電極がバネ荷重されて、テストされている前記金属および／または合金と操作可能に係合するように移動するようになっている、請求項１２に記載のハンドヘルドテストシステム。
【請求項１４】
前記単一本体構造が、前記テストプローブカートリッジおよび前記システム電極の通過を可能にする開口部と、前記金属および／または合金の表面へのシーリング接触を可能にするシーリングガスケットとを有する平坦な底面を含む、請求項１２に記載のハンドヘルドテストシステム。
【請求項１５】
金属および／または合金の電気化学的テストを行うハンドヘルド方法であって、
クリーニングされるべき前記金属および／または合金の表面と相互作用するように構成されたクリーニング装置によってクリーニングを行う工程と、
テストされるべき前記金属および／または合金の前記表面の一部との間に操作可能な接続を形成するように配置され、構成された電気伝導性のシステム電極と、前記金属および／または合金の前記表面の一部との間に操作可能な接続を形成するように構成され、配置された少なくとも１つの電気伝導性テストプローブ電極と、電気非伝導性膜と、電解質と、前記電気伝導性のシステム電極および前記少なくとも１つの電気伝導性のテストプローブ電極と電気的に接続した状態のシグナル発生コンポーネントとを含む電気化学的テストシステムによって電気化学的テストを行う工程であって、
前記電解質、前記少なくとも１つの電気伝導性のテストプローブ電極の１つおよび前記膜が、前記電解質を保持する内部を有する管、前記テストプローブ電極の部分および前記膜の部分を含むテストプローブカートリッジとして形成され、前記管が第１および第２の開口部を有し、前記第１の開口部が前記テストプローブ電極の前記管の前記内部への通過を可能にし、結果として前記第１の開口部の流体シーリングをもたらすようなサイズを有し、前記管の前記第２の開口部が、前記膜の少なくとも一部の挿入を可能にして、前記膜を通して前記電解質のための選択的流体経路を提供するようなサイズを有する、電気化学的テストを行う工程と、
前記電気化学的テストシステムへのユーザーインターフェイスによってデータをインプットする工程と、
データを前記電気化学的テストシステムから前記ユーザーインターフェイスに受信する工程と、
前記クリーニング装置、前記電気化学的テストシステムおよび前記ユーザーインターフェイスの少なくとも１つとオンボードコンピュータシステムによって相互作用する工程と、
動力源によって、前記クリーニング装置、前記電気化学的テストシステム、前記ユーザーインターフェイス、および前記オンボードコンピュータシステムに動力供給する工程と、ならびに
ハンドル領域によって、前記金属および／または合金の電気化学的テストシステムを保持する工程とを含み、
複数のテストプローブカートリッジおよび前記システム電極を単一本体構造に組み込む工程をさらに含む、方法。
【請求項１６】
前記テストプローブカートリッジがさらに、測定された量の電解質の前記管内部から前記膜に至る移動を可能にするようなバルブ装置を含む、請求項１５に記載のハンドヘルドテスト方法。
【請求項１７】
前記テストプローブカートリッジが、前記テストプローブカートリッジに関連する情報データを通信するためのオンボード通信コンポーネントを含む、請求項１５に記載のハンドヘルドテスト方法。
【請求項１８】
前記シグナル発生コンポーネントが非対称励起を発生させる、請求項１５に記載のハンドヘルドテスト方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に金属および金属合金の同定分野、より詳細には金属および合金の電気化学的ソーティングまたは分離のために設計されたシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
鉱石から金属を抽出することは、大量のエネルギーを消費するプロセスである。抽出後、金属は、特定の物理的または化学的特徴を得るために異なる割合で、一般に合金化される。これらの金属および合金を用いた対象物の耐用年数が終わるときに、それらは、通常、くず鉄置き場に送られ、塊状のスクラップ金属として販売されるために小片に刻まれる。こうした塊の価値は、それらの未知の組成のために単純に再溶融も再使用もできないので、新しい合金に比べて相当低い。原子発光分光法のような実験室用方法によりそれぞれのサンプルを同定できるが、各サンプルをテストするためにかかる時間は数分となることがあり、高性能で高価な分析ツールを必要とする。故に、同定コストが、スクラップ金属自体の残存価値を相当上回る。
【０００３】
スクラップ材料ビジネスにおける巨大産業分野は、スクラップ構成成分の一部をほんの数秒で非常に迅速に大きく分離する機械を製造および使用する。例えばエアボルテックスセパレータによりプラスチックを除去する、渦電流セパレータによりガラスおよびプラスチックを除去する、磁性セパレータにより鉄アイテムを除去する、およびＸ線補助コンベヤベルトにより高原子量金属、例えば銅を除去する。しかしながら、同じ金属のファミリ内では数秒以下の速い速度で異なる合金を同定および分離することは困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
今日、異なる合金を同定できるいくつかのハンドヘルドおよび携帯用機器および技術が存在するが、これらはテスト毎に３０秒から数分で速度が遅いため、高い処理量のコンベヤベルトシステムに一体化されていない。こうした技術としては、（ａ）Ｘ線蛍光分光法および（ｂ）レーザーアブレーション分光法、ならびにこれらの変形および組み合わせが挙げられる。Ｘ線分光法において、Ｘ線ビームは、スクラップサンプルの表面の軌道電子を励起し、結果として光学蛍光を生じる。蛍光スペクトルは、感受性光検出器によって測定される。各金属は特徴的なスペクトルを有し、スペクトルをデコンボリュートさせることによって、合金中の金属構成成分を決定できる。レーザーアブレーション方法においては、非常に高い出力のレーザービームは、少量のサンプル表面を揮発させ、その組成を決定するために光学発光または吸収分光法が蒸気に対して行われる。これらの技術の両方は、各サンプルを測定するために１０〜４０秒必要とし、２０，０００米ドル〜４０，０００米ドルのコストを生じ、コンベヤベルトソーターにおける実施を抑制することになる。こうしたソーターに関して、同定は数秒以内に行われなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
異なる金属および合金の電気化学的ソーティングのためのシステムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、本願に従う電気化学的プローブに基づくテストシステムを示す。
【図２】図２は、図１のテストシステムに関して非対称電流励起および得られた電圧応答を示すプロットである。
【図３】図３は、異なるアルミニウム合金組成物について塩化鉄（ＩＩＩ）電解質を用いる非対称交流電流励起を用いた、時間の関数としての電圧の測定値を示すプロットグラフおよび表である。
【図４】図４は、異なるアルミニウム合金組成物について硝酸セリウムアンモニウムを用いる非対称交流電流励起を用いた、時間の関数としての電圧の測定値を示すプロットグラフおよび表である。
【図５】図５は、異なるアルミニウム合金組成物について１−メチル１−エチルピロリジニウムブロミド電解質を用いる非対称性交流電流励起を用いた、時間の関数としての電圧の測定値を示すプロットグラフおよび表である。
【図６】図６は、本願に従う電気化学的プローブに基づくテストシステムを示す。
【図７】図７は、非対称電流励起および２つの異なるレドックス電解質を用いる２つのプローブを用いる異なるアルミニウム合金を同定するためのフローチャートアルゴリズムである。
【図８】図８は、非対称電流励起および３つの異なる電解質を用いる３つのプローブを用いる異なるアルミニウム合金を同定するためのフローチャートアルゴリズムである。
【図９】図９は、図１および６に記載される電気励起および測定デバイスのより詳細な図を与える。
【図１０】図１０は、コンベヤシステムと関連して使用される本発明の概念を示す。
【図１１】図１１は、テストプローブとテストされている金属または合金サンプルとの間に使用されている膜のロール・ツー・ロール実施を示す。
【図１２】図１２は、その膜テープが交互の吸収剤および非吸収剤セクションを含む図１１の同様のロール・ツー・ロール概念を示す。
【図１３】図１３は、管および多孔質チップ部材を含む電極テストプローブ配置を示す。
【図１４】図１４は、電極として金属または合金スクラップを用いるテストシステムの単純化されたバージョンを示す。
【図１５】図１５は、テスト目的のために、電気的接続を得るための多点金属プローブシステムを示す。
【図１６】図１６は、テスト目的のために、金属または合金のクリーンなセクションを得るために使用される衝撃プローブを示す。
【図１７】図１７は、金属または合金サンプル内に示される図１６の概念を示す。
【図１８】図１８は、本願の教示に従うマルチプローブシステムを示す。
【図１９】図１９は、単一コンパクト本体内に構成された３つのテストプローブシステムおよびスクラップ（共通）電極を示す。
【図２０】図２０は、図１９の断面である。
【図２１】図２１は、図１９および２０の概念のさらなる図を示す。
【図２２】図２２は、先の図１９〜２１と同様の複数のテストプローブ配置の代替実施形態を示すが、ここで３つのテストプローブは互いに並んでいる。
【図２３】図２３は、テストプローブカートリッジの図を示す。
【図２４】図２４は、図２３の断面を示す。
【図２５】図２５は、電解質の膜への移動を制御するためにバルブ調節接続を有するテストプローブカートリッジの端部部分を示す。
【図２６】図２６は、図２５の断面図を示す。
【図２７】図２７は、図２５および２６のバルブ調節コンポーネントを示す。
【図２８】図２８は、図２７の代替図を示す。
【図２９】図２９は、分解様式での図２７および２８のコンポーネントを示す。
【図３０】図３０は、図２７、２８および２９の代替図を示す。
【図３１】図３１は、本願に従うハンドヘルドテストソーターの第１の図を示す。
【図３２】図３２は、図３１の場合の代替図を示す。
【図３３】図３３は、本願に従うソーティングのバルクシステムの代替実施を示す。
【図３４】図３４は、本願に従うバルク分離テストシステムを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
他の態様の中でも、本システムは以下を使用する、
１）金属およびその合金構成成分と可逆性のレドックス反応が可能な電解質（例えば、水系電解質）を使用する。電解質のカチオンは、電解質媒体中に可溶性の少なくとも２つのレドックス状態を有する金属イオンからなることに留意する。
２）非対称励起により、サンプルとやり取りされる電荷（クーロン）の正味量が０であるような様式でレドックス反応を迅速に充電および放電する。
【０００８】
本願の教示に従う異なる金属および金属合金からなるサンプルをテストするための配置（装置）１００を図１に示す。
【０００９】
配置１００のテストシステム１０２は、電解質１０８を含有する非電気伝導性コンポーネント（例えば膜）１０６を備えた集電体プローブ１０４、ならびに電気励起および測定デバイス１１０を含む。テストシステムはさらに、プローブ１０４および電気励起および測定デバイス１１０と操作上で電気的に接続した電気的接続ライン１１２、ならびに電気励起および測定デバイス１１０と一方の端部において操作上で電気的に接続した電気的接続ライン１１４をさらに含む。電気的接続ライン１１４の他方の端部は、テストされるべきサンプル１１６と操作上で電気的に接続した状態であるように配置される。電気デバイス１１０の測定部分によって測定された測定値（電圧および／または電流）を記録および／または保存するため、ならびに記録および／または保存された測定値を調べるまたはそうでなければ計算および／または特定の金属および／または金属合金に特徴的である予め既知の値と関連させる操作を行うためのコンピュータデバイス１１８をテストシステム１０２の一部としても提供する。
【００１０】
プローブ１０４は、サンプル１１６と電解質を通してガルバニック結合を形成する適切な材料から形成され、これらの材料としては、ガラス状カーボン、グラファイト、カーボン−プラスチック複合体、他の形態の炭素、種々の金属（金属酸化物、金属塩または金属塩複合体を含む）（例えばスズ、鉛およびインジウム）が挙げられるが、これらに限定されない。プローブ１０４はまた他の材料から製造されてもよく、カルコゲニドが挙げられるが、これらに限定されない。膜１０６は、特定の実施形態において、開放孔を有する多孔質または繊維性ポリマー材料である。他の実施形態において、膜は非多孔質イオン交換膜である。膜は、特定の実施形態において、例えばプローブの底部表面だけをカバーするために平坦な形態で構成されるが、これらに限定されず、他の実施形態において、膜は、プローブ１０４の端部部分および同様に特定量のプローブの側部をカバーする底部表面を有するスリーブ（例えば「カップ」形状）として形成される。なおさらに、他の実施形態において、膜は、プローブ１０４とサンプル１１６との間に位置するコンポーネントとしてのメニスカスと交換される。
【００１１】
図１の矢印１２０は、プローブ１０４、膜１０６（電解質１０８を有する）、およびサンプル１１６の間の操作上の接触のためのプローブ１０４の移動方向を示し、それによってイオン性経路が形成される。操作上の接触は「１０６」との点線接続によって示されている。他の実施形態において、それはプローブに移動させるサンプルであり、なおさらなる実施形態において、プローブおよびサンプルの両方が移動して接触する。移動は、既知の技術を使用することによって行われる。測定は、測定操作の間に、電子デバイス１１０からの励起ありまたは励起なしで電子デバイス１１０によって行われることができる。
【００１２】
ここで図２を参照して、図１の電気励起および測定デバイス１１０の励起部分によって生じる励起をグラフ２００に記載する。この開示された実施形態において、記載された励起順序は次の通りである。
Ｉ．プローブからサンプル金属／金属合金への１ｍＳｅｃ間の３０ｕＡの正電流（２０２）。
ＩＩ．１ｍＳｅｃ間の０電流（休止時間）（２０４）。
ＩＩＩ．金属からプローブへの３０ｍＳｅｃ間の５ｕＡの負電流（２０６）。
ＩＶ．１ｍＳｅｃ間の０電流（休止期間）（２０８）。
この実施形態において、この順序は１０回繰り返され（図２では３回の繰り返しが示される）、次いでアウトプットを平均化してもよい。
【００１３】
時間の関数としての電流の値のプロットを実線２１０によって示す。
【００１４】
この順序が実行されている間、ポテンシャルが時間の関数として図１の電気デバイス１１０を介して測定され、記録される。時間の関数としてのポテンシャルのプロットは点線２１２として示される。
【００１５】
ここで図２のパルス順序をより詳細に説明する。技術的には、１つの金属が別の金属と電解質接触する場合、またはより一般的には伝導体電解質および別の伝導体が接触する場合に、電子移動はないが、イオン性移動はあり、ポテンシャルが存在する。このポテンシャルを使用して、２つの金属の特徴を表す。しかしながら、発生している顕著な電流がない場合、システム中の少量の不純物が観察されているアウトプットを実質的に変化させる。例えば一方のサイドに純粋なアルミニウムが存在し、他方のサイドには純粋なグラファイトが存在するが、一片でも不純物（例えば鉄）が存在する場合、顕著な電流フローが存在しないので、この鉄はアウトプット読取値を不安定にするように作用し、これはサンプル金属を確実には同定できないことを意味する。
【００１６】
この問題に対処するために、図２に示されるように、電流に基づくサイクルパルシングを充電および放電操作を生じさせるために提供する（これはサイクルパルシングが電池として作用することを意味する）。故に、金属または金属組成物の相対的な大きさは、不純物（例えば一片の鉄）よりも相当重要である。故にサンプルにある不純物（例えばアルミニウム）は、テスト操作にわずかな影響を与える（例えば観察される電圧）。
【００１７】
使用されている励起が非対称である１つの理由は、（大部分の電池と同様に）充電が放電よりも相当効率が良いからである。故に充電パルスは、所望の結果を達成するために短時間に狭いパルスを使用できる。放電サイクルパルシングは電流および時間に応じて選択され、結果として実質的に同じ数の電子が、充電操作の間に添加されたサンプルから抽出される。放電は通常充電よりも遅い。故に、電子の放電を完了させるためにはさらに時間がかかり、また結果として図２の１つのフルパルシングサイクルの間に、実質的に正味０の電子交換（例えば正味の電子がサンプルにインプットされない）を導く。
【００１８】
充電時間が短時間に保持される第２の理由は、充電操作が、長期間の充電期間での特定の実施において生じ得るガス放電を生じるのを回避するためである。
【００１９】
記載されたパルシング順序は、電流フローを提供することによってテストされているサンプルにおける不純物の影響を最小限にすると同時に電子の正味０の交換が生じることを確実にする。
【００２０】
図２に示される実施形態において、３つのフルパルシングサイクル（２０２〜２０８）が記載されており、それぞれが、１ミリ秒の充電期間（２０２）、１ミリ秒の第１の休止期間（２０４）、３０ミリ秒の放電期間（２０６）、および１ミリ秒の第２の休止期間（２０８）を有する。サイクルの合計は３３ミリ秒である。
【００２１】
これらの期間およびパルシング値は特定の実施形態に関するものであり、異なる期間および値が使用され得る用途もあり得ることが理解されるべきである。他の実施形態において、充電操作は、０．５ミリ秒から５秒までの範囲のいずれかであってもよい。同様に、放電は、３ミリ秒から３０秒の範囲のいずれであってもよく、休止期間は、０．５ミリ秒から５秒のいずれであってもよい。実際選択された期間は、特定の用途に従ってこれらの選択された範囲内のいずれかであってもよい。加えて、電流値はまた、パルシングサイクル全体が完了したら正味の電子移動が実質的にないという概念が維持される限り、システムの特定の実施に依存して変動し、例えば正の充電パルスに関して３ｕＡ〜３００ｕＡの範囲のいずれか、放電パルスに関しては−０．５ｕＡ〜−５０ｕＡのいずれかであってもよい。
【００２２】
さらに図２と関連した議論は各パルシング順序の１０サイクル（２０２〜２０８）の使用を示すが、実施に依存して、わずか１つのパルシングサイクルが、一部の実施形態において有用である場合があり、他の場合には２つ以上のパルシングサイクルが特定の実施に適切である場合がある。
【００２３】
しかしながら、大きな値が使用される場合、例えば５秒の充電および３０秒の放電順序が使用される場合、充電が生じるときに電圧が上昇し、放電が生じるときには電圧が降下するので、電圧スウイングはより大きくなり、こうして充電および放電に関してより長い期間を有し、この場合にパルシングサイクル（鋸歯状波形の形態）は相当広くなることに留意する。一方で、１ミリ秒および３０ミリ秒の状況の場合、電圧ライン２１２は図２に示されるように実質的に平坦であり、これは両サイドにおける実質的に正味０の電子増加を確実にする能力を改善する。本実施形態は電荷平衡技術を用いる。
【００２４】
また、本開示の態様は、読取値が図１の電子デバイス１１０によって読取られ得る速度である。故に、鋸歯状の波形配置にてパルス幅がより狭くなるにつれて、読取値はより迅速に得られ得る。故に、図２の値を用いて、特定のサンプルの同一性を決定するためのテスト操作は以下であり得る、
１ｍｓｅｃ＋１ｍｓｅｃ＋３０ｍｓｅｃ＋１ｍｓｅｃ＝３３ｍｓｅｃ×１０サイクル＝３３０ｍｓｅｃ
【００２５】
特定の実施を参照して、システム、例えば図１のシステム１００のようなシステムによるイオン性プロセスにおける固有の化学反応は、銅（Ｃｕ）サンプルのための塩化鉄（ＩＩＩ）電解質を用いる場合においては、次のように記述できる。
Ｆｅ３＋＋ｅ−→Ｆｅ２＋
Ｃｕ→Ｃｕ＋＋ｅ−
【００２６】
Ｃｕは、例えばアルミニウム合金の２ｘｘｘ系のための主要な合金構成成分である。故に銅の量は、励起の間に観察される平均ポテンシャルを決定する。
【００２７】
銅がレドックス反応の例として示されるが、他の金属は、同様のレドックス反応を行い、故に経験上決定された電圧の値で同定され得る。
【００２８】
またこの開示が異なるアルミニウム合金の同定にその実施例の焦点を合わせるが、他の金属および金属−合金システム、例えば鋼、青銅および金システムは、電解質の適切な選択によってこの方法を用いて同定できる。
【００２９】
図１の教示に基づいたテストシステムを用いて、ここでは図３、４および５に示されるようなテスト操作の結果に注目する。
【００３０】
ここで図３を参照して、異なるアルミニウム合金について塩化鉄（ＩＩＩ）を用いる鉄（ＩＩＩ）−鉄（ＩＩ）システムに関して時間の関数として観察されたポテンシャルを、グラフプロット３０２および対応する表３０４を含む例示３００において示す。合金２０２４、４０３２、７０７５および３００３が広く分離した電圧により明確に同定されるが、合金５０８６および５０５２は互いに実質的に区別不可能であることが観察され得る。しかしながら、５ｘｘｘ合金のファミリは表３０４の他の合金とは区別される。
【００３１】
上記の観察は、プロットグラフ３０２および表３０４の両方に示される。より詳細には表３０４に注目して、最左のカラムにはテストされている特定の金属合金がある（１１００、２０２４、３００３、４０３２、５０８６、５０５２、６０６１および７０７５）。中央のカラムは、対応する同定金属合金についての電圧読取値
【００３２】
【数１】
0006578219.tif 000002
【００３３】
を列挙し、最右のカラムは記述された合金のそれぞれについてのテスト結果の関連するシグマ（σ）値（すなわち標準偏差値）を列挙する。より詳細には、シグマ値は、対応するサンプルについて測定された電圧値の正確性を表す。例えば、２つの合金の平均測定値の分離が３．０σ以上である場合、同定の正確性は９９％を超える。２．０σ以上の分離に関して、テスト結果の正確性は約９２％の正確性であることが理解される。他方で、表３０４の合金５０８６、５０５２および６０６１についてのテスト結果は、平均で２σ未満離れていて互いに実質的に区別不可能であることがわかったので、確実ではないと考えられる。
【００３４】
１つの電解質を用いるテストシステムは、調査中の金属または合金に依存して、所与のファミリの合金または金属のすべてを区別することは不可能な場合があると考えられる。  この場合、同じ励起方法を用いる異なる電解質が、異なる組の電圧を提供するので、直交する組の測定値を提供する。
【００３５】
例えば、グラフプロット４０２および表４０４を含む図４の例示４００は、硝酸セリウムアンモニウム電解質を用いるテストシステムに関して異なるアルミニウム合金についてのテスト電圧結果を示す。セリウムは２つのレドックス状態、＋３および＋４を有する。対応する反応は、この場合以下であってもよい。
Ｃｅ４＋＋ｅ−→Ｃｅ３＋
Ｃｕ→Ｃｕ＋＋ｅ−
【００３６】
観察できるように、この電解質および図１および２に示される同じテストシステムおよび励起方法を用いて、４ｘｘｘアルミニウム合金ファミリを十分分離できる。
【００３７】
この電解質は、金属および合金の表面酸化物に対して感受性である。図４の表４０４は、表４０４のシグマ（σ）カラムにおいて反映されるように、４ｘｘｘ系合金だけが２σ以上の分離を有するシグマ（σ）値を有することを示す。
【００３８】
ここで図５を参照して、例示５００は、電解質として使用される１−メチル−１−エチルピロリジニウムブロミド（４Ｍ  ＭＥＰ  Ｂｒ）を有する異なるアルミニウム合金についてグラフプロット５０２および電圧の表５０４を含む。この場合、レドックス反応は以下である。
Ｂｒ−→Ｂｒ＋ｅ−
Ｃｕ＋＋ｅ−→Ｃｕ
【００３９】
図３および４と同様に、表５０４は、多数の合金金属群について電圧
【００４０】
【数２】
0006578219.tif 000003
【００４１】
およびσ値（ｍＶ）を含む。表５０４において、本システムのテスト結果は、９９％を超える（すなわち３．０σ以上）信頼性を伴って６ｘｘｘおよび７ｘｘｘを分離できることを示す。一方で、１ｘｘｘおよび４ｘｘｘが排除される（例えば電解質として２Ｍ  ＦｅＣｌ３＋０．１Ｍ  ＨＣｌを用いる第２のテストを用いる）場合、合金群５ｘｘｘが同定できる。
【００４２】
ここで図６の配置６００を参照して、サンプルならびに必要とされる同定および正確性の範囲に依存して、１つまたは複数の電解質が同定問題に使用されてもよい。図６において、マルチプローブテストシステム６０２が記載されており、複数の集電プローブ６０４ａ、６０４ｂ、６０４ｎおよび対応する非電気伝導性コンポーネント（例えば膜）６０６ａ、６０６ｂ、６０６ｎを有し、異なる好適な電解質６０８ａ、６０８ｂ、６０８ｎを有する。これらのプローブは、同時にまたは連続的に一片の金属をプローブでき、および／または平行に異なるサンプルをプローブできる。テストシステム６０２はさらに、電気励起および測定デバイス６１０（例えば図１に示される電気デバイス１１０）、対応するプローブ６０４ａ、６０４ｂ、６０４ｎと電気励起および測定デバイス６１０とを操作上で接続した状態の電気的接続ライン６１２ａ、６１２ｂ、６１２ｎ、ならびに一方の端部において電気励起および測定デバイス６１０に操作上で接触した状態で延びる電気的接続ライン６１４を含む。電気的接続ライン６１４の他方の端部は、テストされるべきサンプル６１６と操作上で電気接触状態である。例えば図３、４、５に示されるように、電気デバイス６１０の測定部分によって測定された値を記録するため、ならびに記録された測定値を調べるまたはそうでなければ計算するおよび／または特定の金属および／または金属合金と関連した予備決定された値と関連させる操作を行うためのコンピュータデバイス６１８が、テストシステム６０２の一部としても提供される。
【００４３】
例えばコンピュータデバイスに保存された参照表は、合金または金属を異なるカテゴリに分類するために使用されてもよい。参照表は、既知の参照金属および／または金属合金組成物を測定することによって経験的に確立される。特定の実施形態においてコンピュータデバイス６１８（および図１の１１８）は、コンピュータ、ラップトップ、電子パッド、ハンドヘルドまたは他のスマート電子デバイスである。他の実施形態において、コンピュータデバイスは、本操作のために設けた電子デバイスである。コンピュータデバイスは、特定の金属および／または金属合金を表す経験的に決定された電圧と、検出された電圧および／または電流値を相関させる操作を行うためのソフトウェアおよび／または参照表を保存するためのメモリーを含む。
【００４４】
図１に示されるものと同様に、矢印６２０は、プローブ６０４の移動方向を示し、これはプローブ６０４、膜６０６（電解質６０８を伴う）、およびサンプル６１６との間の操作上の接触を提供し、これによってイオン性経路が形成される。操作上接触は「６０６ａ」、「６０６ｂ」および「６０６ｎ」についての点線の接続ラインによって表されている。他の実施形態において、それはプローブに移動してもよいサンプル６１６であり、なおさらなる実施形態においてプローブおよびサンプルの両方が移動して接触する。動作は、既知の制御技術によって達成される。
【００４５】
図６のプローブおよび非電気伝導性コンポーネント配置は、連続しておよび／または平行して異なるサンプルを個々にプローブするために使用されてもよい。あるいは、複数のプローブが、同じサンプルをプローブするために使用されてもよい。プローブ／非電気伝導性コンポーネント配置は、プローブ／非電気伝導性コンポーネント配置の異なるものについて同じ電解質または異なる電解質を使用してもよい。例えば複数の配置が同じサンプルをテストするために使用される場合、それぞれの配置が異なる電解質を有していてもよい。異なる電解質を用いて、特定の実施に関して、サンプルのより詳細なおよび／または確実な同定を提供する。
【００４６】
図７を参照して、異なるプローブ／非電気伝導性コンポーネント配置のための２つの異なる電解質を用いて種々のアルミニウム合金を同定／分離するために（ここで一度に１つのサンプルがフローチャート７００に従ってテストされる）、図６のコンピュータデバイス６１８を用いて使用するためのアルゴリズム（ソフトウェア）を得るために使用されてもよいフローチャート７００を示す。図７は、アルミニウム合金を一度に１つの合金にて９５％の正確性でソーティングするためのフローチャートを表す。従って、この範囲は±２σ値として報告される。最初に、ブロック７０２にて表される第１の電解質（２Ｍ  ＦｅＣｌ３＋０．１Ｍ  ＨＣｌ）が、電気化学的テストシステムに使用される（例えば図６に示されるような６０２）。初期テスト（ブロック７０４）において、ブロック７０２の電解質は、ブロック７０６、７０８、７１０、７１２、および７１４によって同定されるサンプルのテスト（すなわち、ここでは１つのサンプルが一度にテスト下にある）に使用され、ここでサンプルはテスト時には同定されない。それぞれのサンプル（ボックス７０６〜７１４）について得られるミリボルトポテンシャル（１４７２±１０ｍＶ、１３０５±３ｍＶ、１４５６±６ｍＶ、１４１４±６ｍＶ、１５１６±８ｍＶ）は、対応する金属／金属合金（この例ではアルミニウム／アルミニウム合金）（アルミニウムおよびアルミニウム合金群１１００、２０２４、３００３、４０３２、７０７５を含む）に特徴的な予め同定された電圧に相関させる。
【００４７】
予め記述された特徴的な電圧は、一例として、既知の金属／金属合金の経験的観察によって見出される。これらの特徴的な電圧は、参照表に保存されるか、またはアルゴリズムの一部として使用されるか、または既知の特徴的な電圧値と測定電圧値とのマッチングを可能にする他の様式で使用される（例えば図６に記載のコンピュータデバイスにおいて）。
【００４８】
図７は、分離プローブ／非電気伝導性コンポーネント配置（ブロック７１６）と共に使用される第２の電解質（４Ｍ  ＭＥＰ  Ｂｒ）を含む。これらのシステムを使用する初期テストにおいて、第２の電解質が使用されて、複数の金属性サンプルについてダイヤ（Ｖ）７１８によって区画されるような電圧を得る。得られた電圧１７９１±６ｍＶ、１８５５±１４ｍＶ、１７０２±１２ｍＶは再び、ブロック７２０、７２２、および７２４によってそれぞれ示される特定アルミニウムおよび／またはアルミニウム合金５０５２、５０８６、６０６１に相関させる。ブロック７２６は、本明細書に記載されるシステムが追加の金属／金属合金を同定するために他の電解質と共に使用され得ることを認識する。もちろん正確な電圧は、電解質の精密な配合、時期、または温度および当業者に明らかな他の変数によって変動し得る。
【００４９】
３つの電解質を用いて、参照表または他の相関機構に基づいて種々のアルミニウム合金を分離するためにフローチャート８００を図８に示す。
【００５０】
初期には、ボックス８０２における電解質（２Ｍ  ＦｅＣｌ３  ０．１Ｍ  ＨＣｌ）は、テストシステム、例えば図６のテストシステム６０２に使用され、ここでテスト操作「Ｖ」（ダイヤ８０４）がサンプル（すなわち、同様にここでも１つのサンプルが一度にテスト下にある）８０６、８０８、８１０をテストするために使用され、この金属性含有量はテスト時には未知である。テスト操作８０４は、結果として、特定のミリボルトポテンシャル（それぞれ１３０５±４ｍＶ、１４１４±６ｍＶ、および１５１６±８ｍＶ）をもたらす。これらの測定値は、次いで特定の金属組成物に特徴的であることが既知の電圧値（例えば２０２４（Ａｌ／Ｃｕ）、４０３２（Ａｌ／Ｓｉ）、７０７５（Ａｌ／Ｚｎ））に相関させる。故に、テスト操作により、予め同定されていない金属サンプルを同定する。
【００５１】
図８は、未知の金属含有量を有するサンプル６１６についてのテスト（評価）操作「Ｖ」（ダイヤ８１４）において上記で記載されるように使用される別の電解質４Ｍ（ＭＥＰ  Ｂｒ）ボックス８１２を含む。本明細書に記載される電解質およびテスト操作を用いて、未同定サンプルは、１７０２±１５ｍＶのミリボルトポテンシャルを生じる。次いでこの電圧ポテンシャルは、特定金属組成物（すなわち６０６１（Ａｌ／Ｍｇ／Ｓｉ））の特徴に対応する予め経験的に同定された電圧に相関させる。
【００５２】
図８はまた、この未知のサンプルをより決定的に定義するために、同じ未知の金属サンプルを異なる電解質を用いてテストする複数のプローブの使用を示す。より詳細には、工程８１２に戻って、４Ｍ  ＭＥＢ  Ｂｒ電解質を有するプローブは、未知のサンプル８１７について工程（ダイヤ）８１４にて評価を行う。未知のサンプル８１７の特徴および／または組成物に依存して、電圧１７８５±１０ｍＶまたは１８５５±１９ｍＶが、プロービング操作によって検出される。これらの値は、例としてのみ選択され、サンプル８１７が他の金属特徴を有していた場合、さらに他の電圧に戻されることを理解すべきである。故に、未同定のサンプル８１７は単一ボックスとして一回示されるが、単一ボックスがこの議論の趣旨上、異なる金属性サンプル組成物の可能性を表すことを意図していることが理解されるべきである。この理解で、この例の説明を続ける。電圧１８５５±１７ｍＶ（点線）が検出される場合に、予備同定が行われるが（アルミニウム合金５０８６）、ユーザーはこの同定を検証しようとし得る。故に、次の工程は８０２（これは２Ｍ  ＦｅＣｌ３＋０．１Ｍ  ＨＣｌの電解質を使用した）から報告された電圧を再びレビューし、このサンプル８１８をチェックする（チェック値ボックス）ことである。次いで、評価工程（ダイヤ）８２０にてこのサンプル８１７に関してさらなる比較が行われ、１５００±４ｍＶの電圧が決定される場合、この電圧を既知の金属組成物、すなわち５０８６（Ａｌ／Ｍｇ）と相関させる。換言すれば、ボックス８２２はボックス８１７の予備サンプル同定を検証している。
【００５３】
サンプル８１７をテストすることによって戻されたこの議論の第２の部分（すなわち電圧１７８５±１０ｍＶの対処）は、結果として特定金属組成物の同定の失敗をもたらす。  次いで先の議論と同様に、８０２から報告される電圧のさらなるレビュー（これは２Ｍ  ＦｅＣｌ３＋０．１Ｍ  ＨＣｌの電解質を使用した）は、評価操作（ダイヤ）８２０において使用される。この状況において、ボックスのサンプル８１７が１４９９±４ｍＶの電圧に戻る場合、ボックス８２４に示されるように、それは５０５２（Ａｌ／Ｍｇ）に相関される。同様に、評価が１４７２±１３ｍＶの電圧に戻る場合、それは、サンプル８１７がボックス８２６のアルミニウム金属１１００（Ａｌ）であることを決定できる。
【００５４】
以下の議論は、単一サンプルが異なる電解質を有する複数のプローブによってテストされてもよいことを示すことを意図する。このマルチプロービングプロセスは、未知の金属性サンプルをより具体的に同定する可能性を絞る。
【００５５】
なおさらに図８は、未知サンプル８３２についてのテスト操作「Ｖ」（ダイヤ８３０）に使用される、電解質（２Ｍ  ＣｏＣｌ２＋ＨＣｌ）ボックス８２８を含む。テスト操作の結果は、金属サンプル８３２について１３７３±５ｍＶのミリボルトポテンシャル測定をもたらす。次いでこの電圧値は、特定金属３００３（Ａｌ／Ｍｎ）に相関することが見出される。図８はさらに、他のＡｌ合金がまた適切な電解質（ボックス８３４、８３６）の使用によってテストされてもよいことを示す。
【００５６】
以下の例は、単一ユニットダイアグラムとして、電気励起および測定デバイス１１０、６１０を記載している。これらの機能は、他の適切な電子デバイスのうち、分離デバイス、例えばシグナル発生器、電圧器および電流計によって達成され得ることが理解されるべきである。
【００５７】
図９をより詳細に参照して、（図１および６に示されるように）本開示の電気励起および測定デバイス（１０２、６０２）のより詳細な図が提供される。１つの実施形態において、電気励起および測定デバイス（１０２、６０２）は、ＡＣ電流発生器９０２、電圧器９０４、および電流計９０６からなり得る。電圧計９０４および／または電流計９０６のアウトプットは、コンピュータデバイス（図１および６のそれぞれの１１８、６１８）に提供される。
【００５８】
図１０を参照して、図１および６に関連して先に記載されているように、プローブに基づく電気化学的テストシステム１００２を含む金属性サンプル同定システム１０００が示される。システム１００２は、金属プローブ配置１００４ａ、１００４ｂおよび１００４ｎ、電気励起および測定デバイス１０１０、電気コネクタ１０１２ａ、１０１２ｂ、１０１２ｎおよび１０１４、ならびにコンピュータデバイス１０１８を含む。電気化学的プロービングシステム１００２をここで、コンベヤシステム１０２０と関連させて示し、ここに金属サンプル１０２２ａ、１０２２ｂ、１０２２ｃおよび１０２２ｎがある。図１０のシステム１０００はまた、クリーニング配置１０２４を含み、ここで金属サンプルは、プロービングシステム１００２によってプローブされる前にクリーニングされてもよい。
【００５９】
多くの状況において、調べられているまたはテストされている金属または合金サンプルはその表面において土、塗料または酸化を有し得ることが知られている。プローブが使用される前に、サンプル表面はクリーニングされ得る。クリーニングは、システム１０２４によって表されるように、適切に使用されている処理システムによって以下の方法の１つ以上で行われてもよい、
Ｉ．サンプル表面の小さい部分をミル加工するためのミル加工配置。
ＩＩ．金属ブラシを用いてまたは電気化学的に不活性なサンドペーパー、例えばタングステンカーバイドペーパーを用いてサンプル表面を研磨するための研磨配置。
ＩＩ．例えばリン酸を用いて金属のサンプル表面を化学的にクリーニングするための化学クリーニング配置。
【００６０】
テストシステム１０１２において、プローブ配置１００４ａ〜１００４ｎは、コンベヤシステム１０２０の第１のレベル１０２６付近に位置することに留意すべきである。プローブは、テストが現在進行中の迅速なテストプロセスであるように、それらが通過するときに金属サンプルと接触するように制御されるような方法で配置されてもよい。コンベヤシステム１０２０は、予め決定された速度にてコンベヤベルトを動かす制御された動力システム、例えば単一また複数のモーターを含み、ここでこの速度は、テストシステム１００２の操作上の能力と同期させる。第１レベルのコンベヤ１０２６と関連してプローブが示されるが、プローブは、コンベヤシステムの異なる位置に位置してもよく、単純に便宜上第１レベル１０２６に示されていることが理解されるべきである。また、１つの実施形態において、電気コネクタ１０１４は、「ストリートカー」タイプの接続によって第１のコンベヤシステムと電気的に接続される。ストリートカー接続とは、コンベヤベルトが移動するときに電気的接続が維持されるように、コンベヤベルトと接触した状態であることを意味する。もちろん、他の電気的接続が使用され得ることが理解されるべきである。
【００６１】
故に、このシステムにおいて、金属性サンプル（例えばスクラップ金属）は、コンベヤベルトシステム１０２０にて運ばれる。次いで（電解質を用いた）プローブは、種々の金属性サンプルと操作上接触し、結果として直接（例えば金属と金属）接続させるのではなく、電解質を通して生じる電圧ポテンシャルをもたらす。しかしながら、電気コネクタ１０１４の電気的接続は、金属性サンプル１０２２ａ〜１０２２ｎとコンベヤベルト（例えば上方レベル部分１０２６）との間に金属と金属との接続を提供し、ここで電気ポテンシャルが、電気コネクタ１０１４と、コンベヤシステム１０２０の表面上の金属サンプル１０２２ａ〜１０２２ｎとの電気的接続の間に存在する。故に、テストシステム１００２によって行われている測定は、コンベヤベルトシステム１０２０上の特定の未知のサンプルの同定を決定する際に、金属と金属との接続（すなわち金属サンプルおよび金属コンベヤベルト）によって影響を受けない。
【００６２】
本開示の別の態様は、ライン１０２８を介してコンベヤシステム１０２０と通信したコンピュータデバイス１０１８を有し、これがコントローラー／モーターコンポーネント１０３０と操作上接続した状態である。１つの実施形態において、コンピュータデバイス１０１８は、特定のサンプルの金属または金属合金タイプを同定するために電気励起測定デバイス１０１０からのデータ読取値（例えば電圧値）を相関させるように操作したら、コンピュータデバイスは、この情報をコントローラー／モーターコンポーネント１０３０にアウトプットし、これを順に同定されたサンプルをコンベヤシステムの特定の領域に分類する。例えば金属または金属合金の移動により、コントローラー／モーターコンポーネント１０３０によって制御される中央のコンベヤシステム部分１０３８のリダイレクタ機構１０３６の移動によって、同定されたサンプルを下方コンベヤシステム部分１０３２または１０３４のいずれかにて処理する。
【００６３】
電解質ホルダーまたはキャリア
以下の議論は、電気化学的金属および合金組成物検出の特定の態様を開示している。ここで以下は、こうした検出を達成させるために特定の実施を開示する。
【００６４】
図１および６に示されるように、電気伝導性（電流伝導性としても記載される）テストプローブ（例えば図１の１０４、図６の６０４ａ、６０４ｂ、６０４ｎ）は、特定のタイプの電解質（例えば図１の１０８、および図６の６０８ａ、６０８ｂ、６０８ｎ）と関連し、ここで電解質は、非電気伝導性コンポーネント（例えば図１の膜１０６、および図６の６０６ａ、６０６ｂおよび６０６ｎ）によって保持される。１つの実施形態において、膜は非多孔性イオン交換膜として先に記載されており、これはプローブの底部表面だけを覆うように平坦な形態であるが、他の実施形態において、図に示されるように、膜は底部表面を有するスリーブとして形成される（例えばカップ形状）。これらの設計は特定の実施形態について所望されるが、例えばテストされている金属または合金がデブリ汚染表面（例えば油、泥粒子、金属くずなどを含有する）を有するような他の実施形態において、電解質キャリア（例えば膜）にて捕捉され得る金属および／または合金サンプルの表面からのいずれかのデブリは、テスト操作を妨害しないことが有益である。
【００６５】
テストシステムにおける電解質は、テストプローブ（システム電極と呼ばれる）と金属または合金（時には共通電極）との間の操作上の回路にあることが理解される。しかしながら、テストプローブとテストされている金属または合金との間のいずれかの他の電気的接続は、結果としてテスト操作の劣化もたらし得る。故に、潜在的に伝導性のデブリ、例えば金属くずは、金属または合金の適切なテストを行うためにテスト回路と共にはまたはテスト回路付近には位置しないことが所望される。単純な解決策は、テストプローブ（システム電極）および金属または合金の両方を電解質浴に浸漬させることである。この解決策の欠点は、多量の電解質を（金属または合金と共に）消耗し、電解質を容易に汚染する場合があり、実施するのが危険であり、面倒であり得ることである。
【００６６】
故に、デブリが存在する環境中で使用するための電解質ホルダーを提供することが所望されると考えられる。１つのこうしたタイプの電解質ホルダーを図１１に示す。電解質ホルダー１１００は、電解質中に含浸され、テストプローブ１１０６および金属または合金１１０８の両方と操作上物理的に接続した状況であるように配置された非伝導性ウィッキング材料（例えば膜）１１０４のフィードロール１１０２保持部を含む。この実施形態において、フィードローラー１１０２に運ばれる膜１１０４は、中間ローラー１１１０、１１１２、１１１４を通して、それが巻き取りローラー１１１６に到達するまで移動させる。図１１に示されるように、電気プローブ１１０６（図１および６のプローブと同様に）は、膜１１０４の表面の上方に置かれ、それによって膜１１０４は、電極プローブ１１０６と、テストされるべき一片の金属または合金１１０８との間に配置される。この実施形態において、テストプローブ１１０６が金属または合金１１０８に向かって移動するときに、膜１１０４は中間体であり、イオン性経路が図１および６に関連して議論された様式と同様の様式で形成されるようになる。電解質ホルダー１１００の設計および操作によって、先行するテスト操作の間にテストプローブ１１０６または金属もしくは合金１１０８の表面から移動し得たいずれかのデブリ（金属くずを含む）は、膜１１０４が巻き取りローラー１１１６に巻き取られるときにテスト領域１１１８から離れて移動する。１つの実施形態において、膜１１０４は、５５％セルロースおよび４５％ポリエステルの水流絡合ブレンドを含む織布クロステープ（例えばステンシルワイプ下でのＪＮＪ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ’４０１）であってもよい。１つの実施形態において、こうした膜テープは、おおよそ０．３ｍｍの厚さを有し、故に低い電気抵抗を有する。
【００６７】
故に記載される設計によって、新しい膜片（すなわちクロスまたは布地テープ）は、容易および自動的に移動して利用可能になる。この移動はまた、電解質が汚染されるとき／場合に、例えば１つのサンプルからの金属または合金の粒子が膜に埋め込まれ、潜在的に後続のサンプルの読取値を妨害する場合に有益である。膜１１０４の移動は、すべてのサンプル測定の後、固定数の測定の後、またはアルゴリズム制御移動が、システムが劣化していることを示す場合に（すなわち、可能性として既知の金属または合金に対する定期的なチェックを通して）行われ得る。
【００６８】
第２の実施形態を参照して、図１１の実施形態は、膜に埋め込まれた金属または合金フラグメント片はテスト領域１１１８の直列回路にはないことを教示しているが、膜の下流側で埋め込まれた金属または合金フラグメントは、伝導性電解質で湿潤された膜（例えばクロスまたは布地テープ）１１０４を通してテストプローブ１１０６電極に電気的に接続されたままであり得る。また、下流からの使用済みまたは汚染された電解質は、活性テスト領域１１１８に潜在的に移動し得る（キャピラリー運動を通して）。テストシステムが十分感受性である場合、これは問題となる。故に、こうした問題が生じ得る環境において、電解質ホルダーのさらなる実施形態は、電解質ホルダーシステム１２００として図１２に示される。
【００６９】
この図は、例えば図１１に示されるロール・ツー・ロールシステムの単純化バージョンであることに留意する。図１２において、フィードローラー１２０２は、特定量の電解質膜テープ１２０４を保持し、これが矢印１２１０の方向に示されるように、巻き取りローラー１２０８に移動する。図１１の議論と同様に、集電体テストプローブ１２０６は、一片の金属または合金（例えばスクラップ金属または合金）１２１２にわたって配置される。膜テープ１２０４は、図１１に記載される様式と同様の様式でまた、これらの２つのコンポーネントの間に配置される。しかしながら、本実施形態の膜テープ１１０４（図１１）と膜テープ１２０４との間の差は、均質である代わりに、テープ１２０４は吸収剤材料１２０４ａ、１２０４ｃ、１２０４ｎ、ならびに非吸収剤材料１２０４ｂおよび１２０４ｄの一連の交互接続パネルセクションを含む。テープ１２０４の運動は、テストプローブ１２０６が常に、実際のテスト中は吸収剤電解質充填セグメント（１２０４ａ、１２０４ｃ、１２０４ｎ）にわたってあり、このセグメントは、いずれかの使用済みセグメントと電気的またはキャピラリー接続がない（すなわちスラッシュ入り円で標識された１２０４ｎ）ような方法で制御される。特に非吸収剤セグメント１２０４ｂおよび１２０４ｄは、電解質を保持せず、故にバッファまたは分離セクションは電気的接続が不注意に創出されないように提供される。膜テープ１２０４のセクションの一部が、他のセクションから物理的に間隔をあけられ、他のセクションと接触していないように見え得るが、セクションは連続テープ１２０４として形成されることが理解されることが認められるべきである。例えば、１つの実施形態において、セクションはすべてのパネルを保持するバックプレーンと関連し、他の状況においては、セクションのそれぞれが１２０４ｂおよび１２０４ｃによって示されるように直接隣接して配置される。
【００７０】
図１１および１２のこれらの上述のロール・ツー・ロールシステムは、異なるテスト操作のために膜の自動および頻繁な変更が可能である。
【００７１】
電解質は、多数の方法で膜テープに送達でき、例えば新しいスプール布地が予備浸漬されてもよく、電解質は、テストプローブの領域に到達する直前に膜テープに含浸されてもよい。電解質はまた、当業者に明らかな他の方法のうち、テストプローブ（または金属または合金）にドリップされてもよい。
【００７２】
図１１および１２のロール・ツー・ロールシステムに加えて、クリーンな膜が使用されるのを確実にするための代替配置は、交換式の多孔質チップタイプ電解質配置を使用することである。これは、例えば図１３の多孔質チップ配置１３００に示される。この単純化された例示に示されるように、多孔質チップ配置１３００は、底部端部において多孔質膜部分１３０４によって覆われる中空タイプの管１３０２を含む。管１３０２内には、先の図と関連して議論されたものと同様のテストプローブ１３０６がある。図１３に示されるように、多孔質膜１３０４は、一片の金属または合金（例えば一部の実施形態においては金属または合金のスクラップ片）１３０８と接触する。１つの実施形態において、中空管１３０２は、電解質１３１０で満たされ、これは適切なイオン性回路接続が行われるように電解質で浸漬される多孔質膜１３０４を維持する。代替実施形態において、管１３０２の内部は、多孔質材料で満たされることができ（多孔質膜１３０４の材料または他のスポンジ様材料と同様）、電解質１３１０を吸収して、測定された様式において電解質が多孔質膜１３０４に浸み込むことができる。管１３０２が電解質で満たされる実施形態において、テストプローブ１３０６は電解質に含浸される。管１３０２の下方開放部は、上述の膜チップ１３０４で栓をされる。操作において、電解質が多孔質膜チップ１３０４の孔を通して浸み込み、テストプローブ１３０６と金属または合金１３０８との間に必要な接続を可能にする。この実施形態において、膜チップ１３０２は、金属または合金くずなどによって汚染されることになる場合に交換できるように除去可能である。交換操作は手動でまたは自動的に行われてもよい（例えばピック・アンド・プレイスタイプの機械）。
【００７３】
図１３にはチップ多孔質膜１３０４が、実質的に円形の構成で示されるが、チップ１３０４は異なる形状、多孔率、材料および処理であってもよいことが理解される。最適な選択は、問題、例えば選択された特定の電解質および所望のプローブサイズに依存する。１つの特定実施形態において、２０μｍの孔を有する多孔質ポリエチレンの３ｍｍ厚さの片であってもよく、親水性であるように処理されてもよい。
【００７４】
特定の実施形態において、管１３０２は、電解質で満たされる必要はなく、むしろ電解質は、管１３０２を完全に満たすことなく膜チップ１３０４が湿潤状態で維持されるような割合にて、外部貯蔵器１３１４からの外部ポンプ１３１２およびインプットライン１３１６によって供給されてもよい。
【００７５】
チップの変更数を減少させるために、例えばポンプ１３１２、貯蔵器１３１４、およびインプットライン１３１６からの連続または断続的な多量流体で多孔質チップ１３０４をクリーンにするための配置が提供されてもよい。あるいは、別個の同様のこうしたシステムは、例えばクリーニングライン１３１８を通って、多孔質チップ１３０４の外側に直接、特定タイプのクリーニング液を提供する。各クリーニングシステムまたはプロセスは、汚染された電解質またはデブリをチップ１３０４の表面から除去するために設計された。  より感受性のシステムまたはよりひどく汚れた材料（すなわち金属または合金）を伴うシステムに関して、システムは、後に続くワイピング操作（すなわち手動または自動）と大きなフラッシュ操作を組み合わせてもよい。当業者に明らかなように、他の非伝導性材料および構造（例えば繊維性材料、例えばマーカーペンの先端またはスポンジ）が使用できることが理解されるべきである。さらに図１３の概念はまた、図２３および２４と関連してより詳細に議論されるようなカートリッジの一部として適用されてもよい。
【００７６】
電極として使用される金属または合金サンプル（例えばスクラップ）
図１４に示されるように、テストシステム１４００は、テストプローブ１４０２、電解質１４０６を保持する膜１４０４、および金属または合金サンプル（スクラップ）１４０８をどのように含むかを記載した先の議論を使用して、イオン性回路（電気化学的セルの形態）を形成する。記載されるように、金属または合金１４０８自体は、形成された電気化学的セルの他の電極であり、これは電気的接続ライン１４１０および１４１２を介して電気テストシステム１４１４に接続される。このセクションは、金属または合金１４０８に対してどのように電気的接続（すなわち１４１６）がなされるかについての実施形態を記載する。
【００７７】
金属または合金１４０８（アルミニウムまたはアルミニウム合金の場合）は、多くの場合、酸化アルミニウム（他の金属または合金には他の酸化物）の薄い層、可能性として他の絶縁体、例えば油または塗料をその表面に有する。良好な電気的接続を得るために、これらの絶縁体を通して新たな金属または合金に浸透させる必要があり得る。これは、多くの場合バルクソータータイプの環境の場合である。金属または合金浸透接続を得るための特定の実施形態は、バイス上に少なくとも１つの鋸歯状ジョー１４１８を有するバイス１４１６を使用し、金属または合金サンプル（スクラップ）１４０８を保持することである。こうしたパターンの１つの例を、鋸歯状ジョー１４１８の分解図に示す。鋸歯状ジョー１４１８のパターンの堅く鋭い歯１４２０は、裸の金属または合金に到達するために表面汚染を通して中までかむ。この作用によってバイスまたはクランプに対する直接電気的接続は接続を完了させる。
【００７８】
図３３および３４に拡張されるように、上述のバルクソーター環境は、金属または合金スクラップのソースを含み、これは分離され、次いで個々にテストされ、テスト結果に従ってソートされる。
【００７９】
別の関連実施形態は、図１５のシステム１５００によって示され、ここで示された金属プローブ１５０２、１５０４、１５０６、１５０８は、空気圧駆動機構１５０２ａ〜１５０８ａによってスクラップ１５１０に空気圧で駆動させる。金属または合金（１つの実施形態において、相対的に軟質のアルミニウム）１５１０に駆動されたら、プローブは、新しい金属または合金と直接電気的接続を形成する。次いで電気ラインまたは電気ライン１５０２ｂ〜１５０８ｂは、プローブ１５０２〜１５０８の１つまたはすべてからテストコンポーネントに提供される（例えば図１４のテストシステム１４１４）。１つの実施形態において、４つすべての電気ラインは共に繋がれてもよく、次いで単一電気ラインがテストシステムに提供されてもよく、またはそれぞれ個々のラインがテストシステムに提供されてもよい。他の機械的または電気機械デバイスは、当業者に明らかなように、金属または合金１５１０に対してこうしたプローブを駆動するために使用できることが理解されるべきである。例えば、バルクソーターについて、複数のこれらのプローブはまた、図１５に示されるようにスクラップを固定するために使用できる。特に、いくつかのこれらのプローブ１５０２〜１５０８が異なる角度からサンプル（例えばスクラップ）に向かって突き出す場合に、後のテスト工程のためにスクラップを適所に保持するためにそれらの間に使用できる。
【００８０】
この開示において先に記述されたように、金属合金または合金（例えば１４０８、１５１０など）の表面上の電気絶縁体を除去するために使用することもできる技術は、粉砕、ミル加工、サンド加工を含み、これらの技術に加えて、除去はまた、サンド−ブラスティング、またはテストされているクリーニングされた金属または合金と単に電気的に接触する前に、表面を研磨するための他の配置によって達成できる。
【００８１】
表面は、テストプローブ（次のセクションにおいて議論されるように）のために調製される場合、この調製された表面の特定部分はまた、電気的接触によって接触されてもよい（共通の接続を創出）。これは、ハンドヘルドタイプのテスターまたはソーターに有用な特定の実施形態である。
【００８２】
電気化学的セルのための表面調製
電解質が相互作用する金属または合金片の表面（例えば一部の状況においてスクラップ金属または合金）は、作用する電気化学のために電気絶縁体が十分取り除かれているようにしなければならない。こうした絶縁体としては、塗料、油、および陽極酸化した仕上げ材および空気に曝された場合に金属または合金（例えばアルミニウム合金）上に自然に形成した自然酸化アルミニウム層が挙げられる。本システムは、純粋な電気的接続だけでなく、電気化学的接続を提供するので、特定の最小領域のクリーンな接触が達成されなければならない。
【００８３】
金属または合金表面を調製するために使用される特定技術は、窒素、ドライアイス、相当な電気的および／または空気圧動力が利用可能であるかどうかにかかわらず、金属または合金のサイズ、形状、および表面状態に依存する。これらの技術は、４つの広いカテゴリに分けることができる、化学的、直接機械的、間接機械的および衝撃。
【００８４】
すべてのこれらの場合において、クリーニングと、自然酸化物層の自然の再形成との間に限られた時間ウィンドウが存在する。次いでこれは、電気化学的プローブが適用できるまで、新しく調製された表面またはその他には領域からの酸素の排除のために電気化学的プローブ操作の迅速な適用（一部の場合には数秒以内）を必要とする。１つの好ましい実施形態において、サイトは、テストが完了するまで窒素ガスでフロッドさせる。
【００８５】
化学的
化学的技術は、表面絶縁体を除去するために表面に適用される（例えばワイプされるまたは展延される）一部の酸、塩基、溶媒または他の化学物質を含む。表面が十分クリーニングされたら、クリーニング化学物質およびクリーニング化学物質と表面絶縁体との相互作用由来の副生成物の両方が、後続の電気化学的工程を妨害しないことが重要である。これは、第２のクリーニング工程によってクリーニング化学物質の注意深い選択または化学物質（および副生成物）の除去を通して達成できる。こうした除去は、乾燥ワイピング、エバポレーション、またはなおさらなる化学物質によるワイピングを通して達成できる。１つの実施形態において、アジ化水素酸は、クリーニング工程のために使用でき、続いてドライワイプが行われる。アジ化水素酸は、強い還元剤であり、ガス状生成物に分解される。
【００８６】
直接機械的
特定の手法は、十分新しい金属が曝されるまで表面を切断、擦り取り、または研磨することである。特定の実施形態において、これは、ミル加工ビット、サンドペーパーまたは粉砕ディスクを金属のスクラップ表面に適用する空気圧−またはモーター駆動ツールを通して達成され得る。粉砕またはサンド加工の場合、材料は、少量の残渣が後続の電気化学的テストに影響を与えないように選択されるべきであることが望ましい。機械的ワイプまたは空気のジェットは、残渣を除去するために使用できる。クリーニングされるべきサイトにわたる空気のフローは、自然酸化物が再形成される割合を向上し得る。故に、不活性ガス、例えば窒素または二酸化炭素の使用がこの問題を緩和する。１つの特定の実施形態は、セラミックアルミナを埋め込んだナイロンメッシュディスクを回転させる回転モーターであり、ここでは残渣が窒素で吹き飛ばされる。
【００８７】
回転ツールに動力を与えるハンドヘルド電池は、ハンドヘルドソーターと関連して使用できる。
【００８８】
間接機械的
間接方法も、金属または合金の表面を調製するために使用できる、例えばサンド−ブラスティング。バルクソーターにおいて最も実用的には、これは、非平坦、非平滑表面（例えばしわの寄った金属または合金）に自然に適合するという利点を有する。異なる材料が研磨粒子として使用できる。材料は、少量の残渣が後続の電気化学的テストに影響を与えないように選択されることが好ましい。使用できる１つの特定の材料は炭化ケイ素である。クリーニングされるべきサイトにわたる空気のフローが自然酸化物が再形成する割合を向上し得るので、不活性ガス、例えば窒素または二酸化炭素はこの問題を緩和するプロペラントとして使用されてもよい。小片の固体二酸化炭素（「ドライアイス」）を研磨剤として使用することにより、結果として残渣なし（ゼロ）となり（すなわちエバポレートする）、同時に自然酸化物層の再形成を低減する。
【００８９】
衝撃
図１６および１７の配置１６００および１７００を参照して、衝撃タイプの実施形態の例を示す。１つの解決策は、上記項目「電極としての金属または合金サンプル（例えばスクラップ）」に記載される様式と同様の様式で金属または合金に対して示された金属プローブを空気圧駆動させることである。図１６に示されるように、こうしたプローブ１６０２は、サンプル１６０４に突き刺さり、次いで除去されて、クレーター１６０６を残す。空気圧に基づくデバイス以外の機械的または電気機械的デバイスも、当業者に明らかなように、プローブ１６０２を駆動するために使用されてもよい。特定の実施形態において、プローブ１６０２がスクラップまたはサンプル１６０４から引き抜かれ（クレーターを残す）、電解質およびテストプローブまたは電極（図示せず）は、次いでクレーター１６０６に直接導入される。あるいは電解質を保持する膜は、テストプローブと共に、クレーター１６０６に導入できる。
【００９０】
ドリップされた電解質の場合、小さい非伝導性管（例えばガラスピペット）または飽和膜は、電極に戻る切れ目のない一連の液体を維持しながら、電解質をプローブのクレーターに運ぶことができる。この方法は、サンプルあたり多くの電解質を消費するが、その小さいクレーターへの導入を容易にする。
【００９１】
あるいは、図１７の配置１７００に示されるように、衝撃−テストプローブ１７０２は、それに一体化した膜または電解質分配器を有する金属または合金スクラップにおいて形成されるクレーターに衝撃−テストプローブ１７０２が留まるようにする様式で構成されてもよい。より詳細には、衝撃テストプローブ１７０２は、絶縁された硬質外側ケース１７０４を含み、テストされるべきサンプルを浸透させるのに十分な強度を有する。テストプローブ電極１７０６、例えばグラファイト電極は、絶縁硬質外側ケース１７０４内に位置する。図１７はさらに、多孔質膜セクション１７０８を示し、ここで膜の少なくとも一部は硬質外側ケース１７０４の切欠きセクション１７１０内に適合する。図１７の右側サイドは、金属または合金サンプル１７１４のクレーター１７１２に埋め込まれた衝撃テストプローブ１７０２を示す（切欠き図）。新しいクリーンな金属または合金１７１６は、プローブの浸透によって曝露される。円１７１８は、電解質湿潤膜１７０８と接触する新しい金属または合金１７１６の部分を示す。硬質外側ケース１７０４は、スクラップ金属または合金１７１４よりも硬質になる必要があるが、（衝撃に耐えるのに）脆性でなく、電解質に対して不透過性であり、電気非伝導性であることを理解すべきである。
【００９２】
複数プローブ
図１８のマルチテストプローブ配置１８００を参照して、特定の使用に必要とされるテストプローブ１８０２、１８０４、１８０６、１８０８の数は、所望のアウトプット（例えば金属または合金のファミリに関するまたは特定の合金に関するまたは製造方法に関するテスト）、およびさらに金属または合金サンプル（例えば５０００または６０００アルミニウム合金ファミリのいずれかであることが既知である）について既に知られていることに依存して変動する。一部の場合において、１つのシステムまたはテストプローブは十分であってもよい。他の場合、異なる電解質を用いて作用するいくつかのテストプローブは必要とされてもよい。このセクションは、複数のテストプローブの位置決めおよび使用を教示する。
【００９３】
特定の実施形態において、ただ１つのシステムまたはテストプローブ１８０２、１８０４、１８０６、１８０８は、特定の金属または合金サンプルをテストする場合、所与の時間（すなわち図１４のテストシステム１４１４のようなテストシステムに戻る電気的接続ライン１８０２ａ、１８０４ａ、１８０６ａ、１８０８ａ）電気的に不活性である。不活性プローブは電気的に孤立している。プロセスが１００ｍｓほど短い場合、この一連の手法は処理量にほとんど影響を与えない。
【００９４】
バルクソーター構成の場合、これらの複数プローブは、高度に独立であることができる。実際、衝撃テストプローブの場合、適切な距離により、妨害を避けるためにテストプローブを分離すべきである。衝撃−テストプローブが固定機構として重なっている場合、これらの位置は、その役割によって主に示される、例えば４つのプローブは、図１８に示されるように、受動ホルダーの上方の単一点に向かって入る。
【００９５】
直接機械方法が使用される場合、特定の実施形態において、ただ１つの表面領域を調製し、すべてのシステムテストプローブおよび可能性として共通プローブ（例えばサンプルまたはスクラッププローブとも呼ばれる）電極を単一位置で接触させるのにより効率が良い場合ある。テストプローブが十分近い場合、１つのテストプローブからの電解質が、隣接する隣のテストプローブまたは共通プローブと接触する特定のリスクがある。この状況は、電気化学的セルを「ショートアウト」（またはバイパス）し得、および／または将来のテストのためにテストプローブおよび／または共通プローブを汚染し得る。テストプローブおよび／または共通プローブは、近接して使用されるべきである場合、化学的に耐性のコンプライアントシール（例えば７５Ａデュロメータを有するＶｉｔｏｎフルオロエラストマーＯ−リング）をプローブの周りに有することにより、このリスクを低減する。
【００９６】
図１９、２０および２１は、単一の本体構造１９１０に提供される３つのシステムテストプローブ１９０２、１９０４、１９０６および１つの共通プローブ電極１９０８を示す。これらは、例えば回転ツールを用いてクリーンにできるサンプル金属または合金にて規定されたコンパクト領域をすべて接触させるように配置されている。図１９の図１９００によって示されるように、テストプローブおよび共通するプローブ電極１９０２、１９０４、１９０６、１９０８は、単一本体構造１９１０にくぼみを作り、図２１の図２１００に最良に示されるように、独立に、対応するバネ配置１９０２ｂ、１９０４ｂ（完全には図示しない）、１９０６ｂ、１９０８ｂを介してバネ荷重される。
【００９７】
この単一本体プローブアッセンブリ１９１０が、サンプル（またはスクラップ）の平坦に調製された表面に向かって押される場合、Ｏ−リング１９０２ａ、１９０４ａ、１９０６ａ（図２０の図２０００において部分的に見られるように）は、まず、テストされるべき金属または合金サンプルに対して接触し、シール面１９１２に押し付ける。さらなる圧力を用いて、３つのシステムテストプローブ１９０２、１９０４、１９０６は、それら各々がサンプル表面と接触するまでバネ配置を介して前進する。さらなる圧力により、共通（スクラップ）プローブ電極１９０８は金属または合金サンプルと接触する。テストシステム（例えば図１４の１４１４）のエレクトロニクスは、共通（スクラップ）テスト電極１９０８といずれか１つのシステムテストプローブ（例えば電極）１９０２、１９０４、１９０６との間のＯＣＶ（開回路電圧）を検出できる。
【００９８】
共通（スクラップ）プローブ電極１９０８は（図２０の図２０００からわかるように、さらにくぼみを作ることによって）最後に接触するので、テストシステムは、すべてのテストプローブ電極が金属または合金サンプルと接触し、テストが開始できるようにすることができる。共通プローブ電極１９０８および観察されている特定のテストプローブ電極（すなわちテストプローブ１９０２、１９０４、１９０６の１つ）との間に小電流を適用することにより、より容易に検出されるトリガーシグナルを創出する。シグナルは、接続ライン１９０２ｃ、１９０４ｃ（完全には示されず）、１９０６ｃを介して提供され、共通接続ライン１９０８ｃを有する。
【００９９】
これらのコンパクトバネ−作動アセンブリは、複数の独立したまたは広く間隔をあけた位置を作るような方法でプロ―ブを保持することが困難である状況でのハンドヘルド配置に関して有用である。金属または合金サンプルにて単一の領域のみを調製すべきことも、ハンドヘルドの場合には役立つ。
【０１００】
異なる形状または異なる数のプローブを有する他の構成も可能であることが当業者に明らかである。例えば図２２は、３つのシステムテストプローブ電極構成２２０２、２２０４、２２０６を有する線形設計２２００を示す。ここで共通接続は、鋸歯状パターンを有するバイスジョーを通して、または他の接続配置（図１４に示されるがこの図では図示せず）によって行われる。図１９〜２２のテストプローブがこうした配置において他のテストプローブと同じまたは異なる電解質を含有してもよいことが理解されるべきである。決定は、特定の実施に依存する。
【０１０１】
また、複数のプローブデバイス（バルクテスト配置およびハンドヘルド配置の両方に関する）において、すべてのシステムテストプローブが、金属または合金サンプルの表面と一度に接触する必要はない。例えば、特定のバルクソーター配置において、異なる電解質を含有する異なるテストプローブは、ソーティングシステムにおいて連続したステーションにおいて適用できる。実際には１つのテストからの結果が金属または合金サンプルを、次のテストプローブが適用される前にそらすのに十分決定的であり得る（次のテストプローブの消耗／使用の節約）。
【０１０２】
例示された図２３および２４を参照すると、電解質管２３０２を含み、電解質２３０４、テストプローブ電極２３０６、および電解質膜２３０８を含む電解質テストカートリッジ２３００の異なる図が示される。この実施形態において、膜２３０８は、多孔質ポリエチレンであり、電解質管２３０２は、高密度ポリエチレンまたはｐｅｅｋであり、テスト電極２３０６は電極ガラス状炭素である。しかしながら、これらの材料は単に例として与えられ、カートリッジ２３００のコンポーネントが他の材料で構成されてもよいことが理解されるべきである。図２４のカートリッジ２３００の断面図は、電解質２３０４がテストプローブ２３０６の端部２３０６ａと、膜２３０８の端部２３０８ａとの間にあり、ならびにテストプローブ電極２３０６の他の部分を取り囲むことを示す。膜２３０８が、管２３０２の内部に入る細長いセクション２３０８ｂを有するｔ−タイプ構成において形成されることがさらに示される。加えて、テストプローブ電極２３０６の第２の端部２３０６ｂは、先に議論されたようなテストシステムコンポーネントに戻って接続される電気的接続ライン２３１０を有するように設計される。
【０１０３】
開示されたテストプローブ２３００は、相対的に単純であり、一部の実施形態においては使い捨てであると考えられ得る（すなわち電解質流体が交換されず、むしろ新しいカートリッジが使用済みカートリッジと交換するために挿入される）。カートリッジ２３００に関する１つの潜在的な問題は、電解質からの乾燥であり（特にテストプローブの表面における）、電解質を不必要に濃縮する。実質的に気密性の様式でテストプローブ電極の膜にわたって適合するように構成されたキャップ２４００が、この問題を緩和するために使用されてもよい。
【０１０４】
代替実施形態において（図２５〜３０を参照のこと）、図２３および２４のカートリッジ２３００は、カートリッジ２５００の膜端部付近のバルブ配置２５０２を含有するように設計されたカートリッジ２５００として設計されてもよい。バルブ配置２５０２以外のカートリッジ２５００は、図２３および２４のカートリッジ２３００と関連して記載されるものと同様の様式で設計される。
【０１０５】
図２５および２６は、バルブ配置が開放位置にある場合に、バルブ配置２５０２が電解質を分配するように（特定の実施形態においては、固定体積において）構成されることを示すために、より詳細にバルブ配置２５０２を示す。例えば、この実施形態において、図２６のウェーブ洗浄機または圧縮フォームリング２６００は、管２５０４の１つの端部と膜２５０６のより広い部分の表面との間のｔ形状膜２５０６のより狭いセクションの周りに配置される。この位置において、ウェーブ洗浄機または圧縮フォームリング２６００は、ｔ形状膜２５０６の端部部分２５０８を管２５０４から外にまたは管２５０４から離れる方向に押すように作用する。この作用により、膜２５０６の上方ｕ形状部分２５１０は、硬質バルブベース２５１６に対して可撓性の閉鎖要素（マッシュルーム形状のコンポーネント）２５１４のステム２５１２を掴んで引く。この位置は、管２５０４の本体内の電解質からｔ形状の膜２５０６をシールする。より詳細には、図２７の図２７００および図２８の図２８００に示されるように、閉鎖要素２５１４およびバルブベース２５１６は、互いに接触する場合に、流体フローをブロックするように設計される。これは、図２８の分解図２８００をレビューする場合に示され、これは、閉鎖要素２５１４が開口部２５１４ａ、２５１４ｂ、２５１４ｃ、２５１４ｄを含むことをより明確に示す。図２９は、より明確には、バルブベース２５１６が開放部領域２５１６ａを含むことを示す。閉じた位置において（図３０の図３０００に見られるように）、これらの開放部は、膜２５０６への流体フローを停止させるために互いにオフセットする。特にバルブベース２５１６の表面２５１６ｂが閉鎖要素２５１４の表面２５１４ｅに対して位置する場合、流体（例えば電解質）は膜２５０６に対して流れない。しかしながら、膜２５０６のチップ２５０８は、金属または合金サンプルの表面に対して加圧される場合に、閉鎖要素２５１４は内側に曲がり、バルブが開放して、新しい電解質が管２５０４の内部から開口部２５１４ａ〜２５１４ｄおよび２５１６ａを通して膜２５０６に流れる。
【０１０６】
これらの単一カートリッジは、容易に現場交換可能である（ハンドヘルドの場合に特に有用である）。異なる管は、色分けされるか、またはシンボルまたはレタリングを用いて標識され、正しいカートリッジを正しいスロットに挿入するようにユーザーを導く。ユーザーは、特定の用途に関してすべてのスロットを埋めないように選択でき、特定の実施にはどのカートリッジが重要であるかについてユーザーインターフェイス（後のセクションを参照）によって誘導されてもよい。
【０１０７】
特定の実施形態において、カートリッジ（２３００、２５００）は、電解質タイプ、容量、工場充填日、およびプローブ毎の較正データの一部またはすべてをテストシステムに電子通信させる通信コンポーネントを含有する。これは、工場で整えられた／調整されたレジスタまたはキャパシタを通して、ＥＥＰＲＯＭの使用を通して、または他の通信設備を通して行うことができる。再プログラム可能なメモリーを各プローブに適合させる場合、行われた測定数、第１の使用日／時間、最近の使用日／時間のような値はすべて記録され得る。このさらなる情報により、システムがテストプローブに残る耐用年数を計算して（およびユーザーに示し）またはドリフト計算を行うことができる。当業者にとって、この情報を通信／保存する他の方法、および通信または保存できる他のアイテムは既知である。
【０１０８】
ハンドヘルドソーター
１つの好ましい実施形態において、図３１および３２のハンドヘルドソーター３１００は、それを置くことができる平坦な表面３１０２、１つの手で容易に保持するために一体化したハンドル３１０４を用いて設計される。それはまた、表面調製デバイス（例えば円形研磨ディスクを保持および回転させることができる回転チャンク）３１０６を組み込んでもよい。それはまた、小さいカートリッジの圧縮流体（例えばＣＯ２またはＮ２）３１０８を含有してもよい。このカートリッジのアウトプットは、ユーザーによってバルブ調節され、アウトプット管３１１０を通して指向され表面が研磨された後の残渣のない調製表面に吹き込む。非酸素保持ガスの使用により、自然酸化物の再形成が低減する。
【０１０９】
プローブカートリッジホルダー３１１２はまた、例えば図１９〜２４と関連して議論されたように、複数のテストプローブおよび共通プローブ（例えば図１４〜１７および１９〜２１と関連して議論される）を保持するために、ハンドヘルドデバイス３１００に組み込まれ、ここでカートリッジホルダー３１１２のテストプローブは、先に開示されるように、搭載テストシステムに接続される。
【０１１０】
ハンドヘルドソーター３１００は、一次または二次電池３１１４または場合により外部電源（例えばＡＣ電源、図示せず）から動力（電力）供給できる。バッテリは、標準サイズ（例えばＡＡ）であることができ、固定一体化され、またはパワードリルの場合と同様にモジュールユニットであることができる。
【０１１１】
ユーザーインターフェイス
ハンドヘルドテスター実施形態において、図３２に示されるユーザーインターフェイス３２００は、インプット／アウトプットスクリーンの形態で提供される。ユーザーインターフェイス３２００はまた、音声作動式システム、ＬＥＤなどを含む他の構成において設計できることが理解されるべきである。サンプル金属または合金が何であり得るかについてユーザーが詳しく知るにつれて（ユーザーインターフェイスを通してハンドヘルドデバイスに情報を与える）、それが与え得る結果はより良好になる、例えば５ｘｘｘと７ｘｘｘ系のアルミニウム合金との間の不明瞭な結果を与えるテストは、サンプルが５ｘｘｘまたは６ｘｘｘのいずれかであることがデバイスに知らされる場合に、正しい方向に容易に解決できる。以上では、サンプル金属または合金がスクラップ金属であり得ることについて言及したが、本発明の概念はまた、特にロール構成、平坦面構成にて構成された新しく形成された金属または合金に関して使用できる。
【０１１２】
（先に記載されたように）カートリッジがテストシステムに自動的に通信する方法を含有しない限り、ユーザーはテストプローブカートリッジについての情報（電解質タイプ、容量、工場充填日、およびプローブ毎の較正データを含む）を、それが変化する度に入力する必要があり得る。各カートリッジのためのソケットは、正確なプローブが正確なスポットにあることを確実にするために適合され、または着色／シンボル分けされてもよい。しかしながら、一部の実施形態において、スロットよりも多いプローブタイプが存在し、ユーザーは、プローブのどのタイプが挿入されているかを示さなければならない。
【０１１３】
所望のテストおよび現在のプローブ構成が既知であれば、システムが、ユーザーに、カートリッジを追加し／除去し／変更することを勧めることができる。カートリッジ容量、製造日、初期使用日、およびテストの数の１つ以上が既知であれば、システムは、古いカートリッジを交換するようにユーザーに勧めることができる。
【０１１４】
もちろんユーザーにとって重要な情報は、テストシステムのアウトプットである、ファミリ（例えば６０００系のアルミニウム合金）、または特定の合金（例えばタイプ６０６１合金）、または主要な合金化剤（例えば＞１％の銅）、または製造方法（キャスト対鍛造）の１つ以上。結果における可能性としての不確定性に関して、システムは、信頼性の指標を提供でき、またはさらにそれぞれの可能性を有する複数の選択肢を列挙できる。これらの回答は、可聴式または視覚式（例えばテキストを示すＬＣＤディスプレイ）であることができる。ユーザーが単純なテストを構成する場合（「すべてが５ｘｘｘであることの確認」または「５ｘｘｘと６ｘｘｘとをソート」）、少数の指標光で十分な場合があり、作用するのが迅速となり得る（例えば緑＝「はい、それは５ｘｘです」、赤＝「他のものが検出されました」）。
【０１１５】
他の実施形態において、テストが完了したときにハンドルを振動させることによって、さらなる触知性を使用し、または（反対に）それが繰り返されるべきであること、または例外が検出されたことを示すために使用される。
【０１１６】
システムは、テストが成功したかどうか（十分高い信頼性）またはシステムが表面調製およびテストを繰り返すことを推奨するかどうかをユーザーにフィードバックできる。これはまた可聴式であることも、視覚式であることもできる。
【０１１７】
ユーザーインプットは、ボタン、スイッチおよびボイスコマンドの一部の組み合わせであることができる。１つの好ましい実施形態において、ユーザーインプット（およびアウトプット）は、別の１つの設備（例えば電話またはタブレット）を介して、ハンドヘルドとの有線（例えばＵＳＢ）またはワイアレス（例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標））通信におけるものであることができる。別個の１つの設備とのこうした通信は、一連のテストを設定する際に特に有用であり、総計の結果をセッションまたはシフトの終わりに報告する。
【０１１８】
バルクソーター
ハンドヘルドソーターおよびバルクソーター配置は、イオン性テスト概念の実施に関する範囲に沿った特定の要点である。以下のセクションにおいては、バルクソーター配置に限定されないが、有用な用途を有するこうした実施形態において使用され得るさらなる配置について議論する。
【０１１９】
単体化および固定
スクラップのインプットストリームは、パイルからまたはトラックの背後から直接もたらされてもよく、またはシステムに手動でシャベルですくわれてもよい。特定の実施形態において、これらすべては、結果としてコンベヤベルト上のスクラップの整理されていないパイルをもたらす。それぞれ図３３および３４のテストシステム３３００および３４００において、テストシステムは、各片がテスト下にある間は個々に保持（または固定）されることを教示する。整理されていないパイルを単体化する種々の方法は、当業者に既知であるが、ピック・アンド・プレイスクローおよびシェーカーテーブルを含む。
【０１２０】
単体化されたら、一片のスクラップは、まず表面調製機に対して、次いでテストプローブに対して保持されなければならない。多くの選択肢が存在するが（例えばバイス、クローおよびクランプ）、スクラップ金属は、広範囲の予測できない複雑な形状を有し得る。１つの好ましい実施形態は、先に記載されたようなスクラップに空気圧駆動された複数の鋭い金属プローブである。これらは、スクラップの予測できない形状によく適合し、さらにスクラップ電極としても作用する。
【０１２１】
スクラップの予測できない形状に固定器具を適合させる代替法は、スクラップの形状を固定器具に対してより均一にまたは都合の良い形状に変化させることである。例えば、図３３および３４と関連してより完全に詳述されるように、一対のローラーが、インプットスクラップを冷間ロール加工し、既知の厚さを有する低品質プレートにできる。別の実施形態において、システムは、進入スクラップを角柱プリズムに押し込むように作動されるいくつかのプレートを用いて構成できる。これらの場合のいずれかにおいて、固定システムは単純化され、より確実になる。
【０１２２】
増大した処理量のために、テストプロセスは２つ以上の連続ステーションに分けることができ、固定デバイスは、テストのいくつかの工程を通って移動してもよい（スクラップを保持）；例えば表面調製、第１のプローブを用いたテスト、第２のプローブを用いたテスト、次いで放出。
【０１２３】
プローブ配置
予測できない形状のスクラップの表面のいずれかの部分を選択し、調製し、プローブに配置することは、自動で行うのは困難な場合がある。理想的には、配置は、スクラップの接触面積に対してプローブチップを最大限にするために選択される、垂直で平坦領域の中央（「ピーク」またはステップの途中にはない）。これは、いくつかの軸において移動するプローブおよび／またはスクラップ保持デバイスのいずれかを必要とし得る。視覚システムは、直接配置のために使用できる。明らかなように、表面調製は、プローブが配置されるのと同じ領域に（少なくとも）適用されなければならない。これらの領域を確実に選択および調製するのが困難であるならば、１つの実施形態においては、同じタイプの複数のプローブが、同じスクラップ片の異なる場所に配置される。最も高い信頼性の結果、平均結果、信頼性加重平均結果またはこれらのプローブからの電気化学的応答の一部の他の組み合わせが、最終決定のために使用できる。
【０１２４】
先のセクションにおいて記載されるロール加工または圧縮技術が使用される場合、プローブ配置および表面調製が単純化される。例えば、平坦な水平シートに冷間ロール加工される場合、垂直に載置されたテストプローブは、常に平坦な表面の大きな広がりにおいて垂直に方向付けられる。
【０１２５】
較正サンプル
行われるテストの数が多い場合にはバルクソーターに特に有用であり、１つ以上の既知のテストサンプルに対するプローブの周期的配置は、較正に役立ち得る。既知のサンプルに対してテストシステムを時には適用することによって、システムの現在の正確性を評価できる。
【０１２６】
これは、プローブクリーニングを誘発し、膜交換を誘発し、または電極「ドリフト」を補正するために使用される較正値の表をアップデートするために使用できる。
【０１２７】
アウトプット
自動化／バルクソーターにおいて、１つの使用は、金属または合金の流入ストリームを複数のアウトプットストリームにソートすることである。このソーティングは、ファミリ、合金などによって、または除外によって可能となり、例えば５ｘｘｘでないすべてをリジェクトストリームに送る。こうするために、完了したテスト操作の後にダイバータが、テストシステムによって制御される。このダイバータは、転換パドル、プッシャー、トラップ−ドア、または当業者に既知の多くの他の方法の１つ以上であることができ、ダイバータ配置の特定の提示が図１０のコンベヤシステムによって示される。
【０１２８】
特定の用途に依存して、金属または合金片に関して、その同定において信頼性が低いテストシステムは、見出された最も近い一致として処理されるか、またはリジェクトストリームにソートされ得る。経済性に依存して、このリジェクトストリームは、場合により、再テストのためのインプットストリームに再経路付けできる。この好ましくない点は、一部の非常に劣るスクラップ（例えば岩）が繰り返し循環されることである。代替として、低い信頼性テストは固定され続けることができ、テストは多数回繰り返すことができる。この場合、ある設定数の不十分な読取の後、スクラップは、テストが不可能であると考えることができ、それに基づいてソートされる。
【０１２９】
別の実施形態において、システムはソートしないが、すべての片を通過させる。次いでそのジョブは、スクラップストリームの累積アッセイを周期的に提供することである。これは、フルソーターよりも安価な選択肢であるが、二次精錬所は、それらの炉に入ろうとするものが何かを少なくとも知ることができ、適切に追加分を調製することができる。
【０１３０】
バルクソート実施
バルクソーティングシステムの種々の実施が前述の記載を用いて実施され得るが、図３３および３４は２つの特定の実施を提供する。
【０１３１】
図３３を参照して、システム３３００は、コンベヤシステム３３０４に沿って移動するスクラップ金属３３０２を有することを含む。スクラップ金属がらせん状にねじれるか、またはそうでなければ変形する場合が多いので、特定の実施は、冷間ロール加工システム３３０６を使用してもよく（この場合２つの冷間ローラーを使用する）、それによってスクラップ金属は、コンベヤベルト３３０４上を移動し、それは連続的に平坦化されたまたはより線形の金属または合金片に移る。圧縮された金属または合金片、例えば３３０８が所定の位置に到達したとき、ピック・アンド・グラブシステム３３１０は、平坦化された金属または合金片を、保持ステーション３３１２、例えば先に議論されるように移動させるために使用されてもよい。これは、空気圧保持または他の既知のタイプを含んでいてもよい。保持ステーション３３１２はまた、クリーニングステーション３３１４を組み込んでもよく、これは先に議論されたような様式で金属をクリーニングする。一旦クリーニングされ、固定されたら、テストシステム３３１６は、先に議論されたテストプローブまたはテストプローブ配置のいずれかにおける電極配置３３１８を提供し、ならびに当業者に明らかであり得、金属または合金片をテストするための位置に移動される他のもの、例えば３３２０を提供する。一旦テストが達成されたら、テストされた金属または合金片は、ピック・アンド・プレイスシステム３３１０の別の部分によって拾い上げられ、ソーティング領域３３２２に提供されてもよく、これは、同様の金属または合金がさらなる加工処理のために配置される種々の位置であってもよい。
【０１３２】
図３４を参照して、同様の構成は、バルクソーティングシステム３４００に示される。  このシステムにおいて、コンポーネントの多くは、先に議論されたものと同様であり、そのため繰り返さない。しかしながら、特定の区別は、ローラー配置３３０６の代わりに、冷却金属スタンプ加工構成３４０２が、金属片を平坦にする試みのために使用され得ることである。異なる軸にて移動する複数のスタンプを用いて、金属片は、平坦な表面を示し、より大きな厚さを維持する角柱プリズムに成形できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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