(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塊状の金属および／またはアロイの電気化学的な試験システムにおいて、
塊状の提供される金属および／またはアロイの小片を分離するように構成されるセパレーターステーションと、
前記金属および／またはアロイの個々の小片を特定の方向に移動するように構成されるコンベヤシステムと、
前記コンベヤシステムから前記金属および／またはアロイの個々の小片を移動するように構成される移動システムと、
前記移動システムから前記金属および／またはアロイの個々の小片を受け入れ、受け入れた前記金属および／またはアロイの個々の小片を保持するように構成される保持ステーションと、
前記保持ステーション上の前記金属および／またはアロイの個々の小片について、前記金属および／またはアロイの個々の小片の特定の金属又は金属組成物を同定する試験を行うように構成される電気化学的なプローブシステムと、
前記試験された金属および／またはアロイの個々の小片を、前記保持ステーションから前記試験の結果に基づく位置へと除去するように構成される第２の移動システムとを備える、塊状の金属および／またはアロイの電気化学的な試験システム。
【請求項２】
前記電気化学的なプローブシステムは、導電性の試験プローブと、電解質と、前記電解質を保有する非導電性の膜とをさらに備え、前記膜は、膜電解質担体を介し、前記試験プローブと、前記金属および／またはアロイの個々の小片のいずれかとの間に与えられる、請求項１に記載の試験システム。
【請求項３】
前記膜電解質担体は、前記膜のきれいな部分と前記試験プローブとが確実に相互作用するように前記膜を選択的に移動する、請求項２に記載の試験システム。
【請求項４】
前記膜の１つの吸収性部分に保有される電解質が、当該膜の別の吸収性部分に吸い上げられないような関係で、前記膜が、吸収性部分および非吸収性部分の両方で構成される、請求項３に記載の試験システム。
【請求項５】
前記電気化学的なプローブシステムは、導電性の試験プローブと、電解質と、前記電解質を保有する非導電性の膜と、電解質保有管とをさらに備え、前記試験プローブは、前記電解質保有管内に位置し、前記膜は、前記電解質保有管の底部の少なくとも一部を覆う、請求項１に記載の試験システム。
【請求項６】
前記セパレーターステーションが、シェーカーテーブル、セパレーターピックおよびプレイスシステムの少なくとも１つとして構成される、請求項１に記載の試験システム。
【請求項７】
ローラー配列および金属プレス配列の少なくとも１つとして構成される、金属および／またはアロイを整列するステーションをさらに備える、請求項１に記載の試験システム。
【請求項８】
前記保持ステーションは、ある特定の金属および／またはアロイを所定位置に固定するために一緒に作用するように配置される、空気圧によって駆動して指し示す複数の金属プローブをさらに備える、請求項１に記載の試験システム。
【請求項９】
前記保持ステーションは、前記金属および／またはアロイの個々の小片を洗浄するための洗浄ステーションをさらに備える、請求項１に記載の試験システム。
【請求項１０】
前記電気化学的なプローブシステムは、電解質を含む導電性の試験プローブカートリッジと、前記電解質を内側に保持する管と、導電性の試験プローブと、非導電性の膜とをさらに備え、前記管は、第１の開口部と第２の開口部を有し、前記第１の開口部は、前記管の内側を前記試験プローブが通過することができる大きさであり、前記管の前記第２の開口部は、前記膜の少なくとも一部を挿入し、前記膜を通って前記電解質のための選択的な流路を与えることができる大きさである、請求項１に記載の試験システム。
【請求項１１】
前記試験プローブカートリッジは、測定された量の前記電解質が、前記管の内側から前記膜内に入り通過することができるようなバルブ配置をさらに備える、請求項１０に記載の試験システム。
【請求項１２】
単一本体構造に組み込まれる複数の試験プローブカートリッジおよび共通電極をさらに備える、請求項１０に記載の試験システム。
【請求項１３】
前記単一本体構造に組み込まれる前記複数の試験プローブカートリッジおよび前記共通電極がバネ荷重されて、試験されている前記金属および／またはアロイ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に記載の試験システム。
【請求項１４】
前記単一本体構造は、前記試験プローブカートリッジおよび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／またはアロイの表面への密閉接触を可能にする密閉ガスケットとを有する平坦な底面を備える、請求項１２に記載の試験システム。
【請求項１５】
前記試験プローブカートリッジは、前記試験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構成要素を備える、請求項１０に記載の試験システム。
【請求項１６】
前記試験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演算および通信構成要素をさらに備える、請求項１５に記載の試験システム。
【請求項１７】
前記試験プローブカートリッジに情報データを入力し、前記試験プローブカートリッジから情報データを受信するための演算および通信構成要素をさらに備える、請求項１５に記載の試験システム。
【請求項１８】
前記電解質を前記管の前記第１の開口部内に供給するための電解質のオフボード容器をさらに備える、請求項１０に記載の試験システム。
【請求項１９】
前記電気化学的なプローブシステムは、システム電極および導電性の試験プローブ電極と電気的に接続している電気信号発生デバイスをさらに備え、前記電気信号発生デバイスは、非対称励起を発生させるように構成される、請求項１に記載の試験システム。
【請求項２０】
塊状の金属および／またはアロイの電気化学的な試験を行う方法であって、
セパレーターステーションによって、塊状で与えられる金属および／またはアロイの個々の小片を分離することと、
コンベヤシステムによって、前記金属および／またはアロイの個々の小片を特定の方向に運ぶことと、
移動システムによって、前記コンベヤシステムから前記金属および／またはアロイの個々の小片を移動することと、
保持ステーションによって、前記移動システムから受け入れた前記金属および／またはアロイの個々の小片を保持することと、
電気化学的なプローブシステムによって、前記保持ステーション上の前記金属および／またはアロイの個々の小片について、前記金属および／またはアロイの個々の小片の特定の金属又は金属組成物を同定する試験を行うことと、
第２の移動システムによって、前記試験された金属および／またはアロイの個々の小片を、前記保持ステーションから前記試験の結果に基づく位置へと除去するための第２の移動を行うこととを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般的に、金属および金属アロイの同定の分野に関し、さらに特定的には、金属およびアロイを電気化学的に並べ替えるか、または分離するために設計されたシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
鉱物からの金属の抽出は、エネルギー集約的なプロセスである。抽出後、金属は、一般に、特定の物理学的特徴または化学的特徴を達成するために、異なる割合でアロイ化される。これらの金属およびアロイを用いた物体の耐用寿命が終わったら、これらは、典型的には、廃品回収場に送られ、一つにまとめられた廃金属として販売される小さな片に細断される。このような集合物の価値は、その組成が未知であることに起因して、単純に再溶解し、再利用することができないため、新しいアロイと比べるとかなり低い。原子発光分光法のような実験室での方法は、各サンプルを同定することができるが、各サンプルを試験するためにかかる時間は、数分間であると思われ、精密で高価な分析ツールを必要とする。従って、同定の費用は、廃棄金属自体に残る価値を大きく上回る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
廃棄材料産業の大きな産業区分は、廃棄物の構成要素のいくつかを数秒の観点で非常にすばやく広範囲に分離する機械を製造し、使用する。例えば、空気渦流型の分離機は、プラスチックを除去し、渦電流型の分離機は、ガラスおよびプラスチックを除去し、磁気型の分離機は、鉄系の物品を除去し、Ｘ線により補助されるコンベヤベルトは、銅のような原子量の大きな金属を除去する。しかしながら、同じ金属群の中で、数秒以下の迅速な速度で異なるアロイを同定し、分離することには課題がある。
【０００４】
異なるアロイを同定することができるいくつかの携帯式の持ち運び可能な装置および技術が今日存在しているが、試験あたり３０秒から数分と速度が遅いため、高スループットのコンベヤベルトシステムに組み込まれていない。このような技術としては、（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、およびこれらの変形および組合せが挙げられる。Ｘ線分光法において、Ｘ線は、廃棄サンプル表面の軌道電子を励起し、蛍光が得られる。蛍光スペクトルは、感光性の検出器によって測定される。それぞれの金属は、特徴的なスペクトルを有し、このスペクトルを脱回旋することによって、アロイ中の金属構成要素を決定することができる。レーザーアブレーション方法において、非常に高出力のレーザー光線は、少量のサンプル表面を気化させ、この蒸気について発光分光法または吸光法を行い、その組成を決定する。これら両方の技術は、各サンプルを測定するのに１０〜４０秒を必要とし、２０，０００米ドル〜４０，０００米ドルの費用を必要とし、コンベヤベルト型の並べ替え機で実施するのは困難である。このような並べ替え機の場合、同定は、数秒で行われなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
異なる金属およびアロイを電気化学的に並べ替える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、本出願の電気化学的なプローブに基づく試験システムを示す。
【図２】図２は、図１の試験システムのための非対称の電流励起および得られる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アロイ組成物について、電解質である塩化第二鉄を用いた非対称な交流電流の励起を用い、時間の関数としての電圧測定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アロイ組成物について、硝酸アンモニウムセリウムを用いた非対称な交流電流の励起を用い、時間の関数としての電圧測定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アロイ組成物について、電解質である１−メチル  １−エチルピロリジニウムブロミドを用いた非対称な交流電流の励起を用い、時間の関数としての電圧測定を示すプロットグラフおよび表である。
【図６】図６は、本出願の電気化学的なプローブに基づく試験システムを示す。
【図７】図７は、非対称な電流励起と２つのプローブを用い、２種類の異なる酸化還元電解質を用いて異なるアルミニウムアロイ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、非対称な電流励起と３つのプローブを用い、３種類の異なる電解質を用いて異なるアルミニウムアロイ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および図６に記載される電気的に励起し、測定するデバイスのさらに詳細な図を与える。
【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、試験プローブと、試験される金属またはアロイのサンプルとの間に使用される膜のロールツーロール型の実施を示す。
【図１２】図１２は、膜テープが交互に吸収性部分と非吸収性部分を含む、図１１の同様のロールツーロール型の概念を示す。
【図１３】図１３は、管と多孔性先端部材を備える電極試験プローブの配置を示す。
【図１４】図１４は、電極として金属またはアロイの廃棄物を用いる試験システムの単純化された態様を示す。
【図１５】図１５は、試験目的のための電気接続を得るための多点型金属プローブシステムを示す。
【図１６】図１６は、試験目的のための金属またはアロイのきれいな部分を得るために使用される衝突プローブを示す。
【図１７】図１７は、金属またはアロイのサンプル中に示される図１６の概念を示す。
【図１８】図１８は、本出願の教示に従う複数プローブのシステムを示す。
【図１９】図１９は、単一の成形体の中に構成される３個の試験プローブシステムと廃棄物（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および図２０の概念のさらなる図を示す。
【図２２】図２２は、前述の図１９〜図２１と同様であるが、３つの試験プローブが互いに整列した複数の試験プローブの配置の代替的な実施形態を示す。
【図２３】図２３は、試験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のバルブ接続を有する試験プローブカートリッジの末端部分を示す。
【図２６】図２６は、図２５の断面図を示す。
【図２７】図２７は、図２５および図２６のバルブ構成要素を示す。
【図２８】図２８は、図２７の代替的な図を示す。
【図２９】図２９は、分解組立図の態様で図２７および図２８の構成要素を示す。
【図３０】図３０は、図２７、図２８および図２９の代替的な図を示す。
【図３１】図３１は、本出願の携帯型試験並べ替え機の第１の図を示す。
【図３２】図３２は、図３１の代替的な図を示す。
【図３３】図３３は、本出願の並べ替えのバルクシステムの代替的な実施を示す。
【図３４】図３４は、本出願のバルク分離試験システムを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
他の態様の中で、本システムは、以下を使用する。
（１）金属およびそのアロイ構成要素と可逆的な酸化還元反応が可能な電解質（例えば、水系電解質）が使用される。電解質のカチオンは、電解質媒体に可溶性の少なくとも２種類の酸化還元状態を有する金属イオンからなることを注記しておく。
（２）非対称な励起が、サンプルにやりとりされる正味の電荷量（クーロン）がゼロであるような様式で、酸化還元反応を迅速に充電し、放電する。
【０００８】
本出願の教示に従い、異なる金属および金属アロイからなるサンプルを試験するための配置１００が図１に示される。
【０００９】
配置１００の試験システム１０２は、電流コレクタプローブ１０４を備え、電解質１０８を含有する非導電性構成要素（例えば、膜）１０６と、電気的に励起し、測定するデバイス１１０とを備える。この試験システムは、さらに、プローブ１０４と電気的に励起し、測定するデバイス１１０とを動作可能に電気接続する電気接続線１１２と、片方の端で電気的に励起し、測定するデバイス１１０に動作可能に電気接続する電気接続線１１４とを備える。電気接続線１１４の他端は、試験されるサンプル１１６と動作可能に電気接続するように配置される。試験システム１０２の一部として、電子デバイス１１０の測定部分によって測定される測定値（電圧および／または電流）を記録および／または格納し、記録および／または格納された測定値を、特定の金属および／または金属アロイに特徴的である以前から知られている値を用いて見比べるか、または他の方法で計算し、および／または関連付けるための操作を行う演算デバイス１１８も提供される。
【００１０】
プローブ１０４は、限定されないが、電解質を介してサンプル１１６とガルバニー対を形成する、ガラス状炭素、グラファイト、炭素−プラスチックコンポジット、炭素の他の形態、種々の金属（金属酸化物、金属塩または金属塩コンポジット（例えば、スズ、鉛およびインジウム）を含む）を含め、適切な材料で作られる。プローブ１０４は、限定されないが、カルコゲニドを含む他の材料から作られてもよい。膜１０６は、特定の実施形態において、多孔性または開口孔を有する繊維状のポリマー材料である。他の実施形態において、膜は、非多孔性イオン交換膜である。この膜は、特定の実施形態において、限定されないが、例えば、プローブの底部表面をちょうど覆うような平板形態で構成されるが、他の実施形態において、膜は、プローブ１０４の末端部分と、プローブの特定の量の側面を覆う底部表面を有する鞘（例えば、「カップ」形状）として作られる。さらになお、他の実施形態において、膜は、プローブ１０４とサンプル１１６の間に位置する構成要素として、メニスカスと置き換えられる。
【００１１】
図１の矢印１２０は、プローブ１０４と、膜１０６（電解質１０８を含む）と、サンプル１１６とを動作可能に接続するためのプローブ１０４の移動方向を示し、それによって、イオンの経路が作られる。この動作可能な接続は、「１０６」の点線の接続によって示される。他の実施形態において、サンプルがプローブの方へ移動し、なおさらなる実施形態において、プローブとサンプルの両方が接触する方向に移動する。この移動は、既知の技術の使用によって行われる。測定は、測定操作中の電子デバイス１１０からの励起を伴って、または励起を伴わずに、電子デバイス１１０によって行うことができる。
【００１２】
ここで図２を見ると、図１の電気的に励起し、測定するデバイス１１０の励起部分によって発生する励起がグラフ２００に記載される。この開示される実施形態において、記載される励起シーケンスは以下のとおりである。
Ｉ．プローブからサンプルである金属／金属アロイへの正電流３０ｕＡを１ｍＳｅｃ（２０２）。
ＩＩ．ゼロ電流（休止期間）を１ｍＳｅｃ（２０４）。
ＩＩＩ．金属からプローブへの負電流５ｕＡを３０ｍＳｅｃ（２０６）。
ＩＶ．ゼロ電流（休止期間）を１ｍＳｅｃ（２０８）。
この実施形態において、このシーケンスを１０回繰り返し（図２には３回の繰り返しが示されている）、次いで、出力を平均してもよい。
【００１３】
電流値を時間の関数としてプロットしたものを実線２１０によって示す。
【００１４】
このシーケンスを実行している間、図１の電子デバイス１１０によって、電位を時間の関数として測定し、記録する。時間の関数としての電位のプロットを点線２１２によって示す。
【００１５】
ここで、図２のパルスシーケンスをさらに詳細に説明する。技術的に、ある金属が別の金属と電解接触すると、または、もっと一般的には、導電体が別の導電体と電解接触すると、電子の移動はないが、イオンの移動があり、電位が存在するだろう。この電位を使用し、この２種類の金属の特徴を表す。しかしながら、顕著な電流が発生しない場合には、システム中の少量の不純物が、実質的に、観察される出力を変えてしまう。例えば、片側に純粋なアルミニウムが存在し、もう片側に純粋なグラファイトが存在する場合、ごくわずかな不純物（例えば、鉄）が存在する場合であっても、顕著な電流の流れが存在しないために、この鉄が、出力の読みを不安定化するように作用し、このことは、サンプル金属を信頼性高く同定することができないことを意味する。
【００１６】
この課題に対処するために、図２に示されるように、充電操作および放電操作を発生させるために、電流に基づく周期的なパルスが与えられる（この周期的なパルスが電池として作用することを意味する）。従って、金属の相対量または金属の組成が、不純物（例えば、ごくわずかな鉄）よりかなり重要になる。そのため、サンプル（例えば、アルミニウム）の不純物は、試験操作（例えば、観察される電圧）に対し、無視できる程度の影響を有する。
【００１７】
使用される励起が非対称である理由の１つは、（ほとんどの電池の場合と同様に）、充電が放電よりもかなり効率的であるからである。そのため、充電するパルスは、望ましい結果を達成するために、低いパルスを短期間使用することができる。放電する周期のパルスは、充電操作中に添加されたサンプルから実質的に同じ数の電子が抽出されるような電流および時間を用いて選択される。放電は、通常、充電よりもゆっくりである。従って、電子の放電を完結させるには、もっと多くの時間が与えられ、図２の１回の完全なパルス周期中に、再び、実質的に正味ゼロの電子交換が起こるだろう（例えば、サンプル中に入る正味の電子はない）。
【００１８】
充電期間が短く保たれる第２の理由は、充電操作で気体が放出するのを避けるためであり、気体の放出は、ある実施において、長期間の充電期間のときに起こり得る。
【００１９】
上述のパルスシーケンスは、電流を提供すると同時に、電子の正味のゼロ交換が確実に起こるようにすることで、試験されるサンプルに対する不純物の影響を最小限にする。
【００２０】
図２に示される実施形態において、３回の全パルス周期（２０２〜２０８）が示され、全サイクルが３３ミリ秒の場合、それぞれ、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。
【００２１】
これらの期間およびパルス値は、特定の実施形態のためのものであり、異なる期間および値が使用される適用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秒までの任意の範囲であってもよい。同様に、放電は、３ミリ秒から３０秒までの任意の範囲であってもよく、休止期間は、０．５ミリ秒から５ミリ秒の任意の範囲であってもよい。実際に選択される期間は、特定の用途に従って、これらの選択された範囲のいずれかであってもよい。さらに、電流値も、システムの特定の実施に依存してさまざまであってもよく、例えば、全パルス周期が完結したときに、実質的に正味の電子移動がないという概念が維持される限り、正の充電パルスについて、３ｕＡ〜３００ｕＡ、放電パルスについて−０．５ｕＡ〜−５０ｕＡの任意の範囲であってもよい。
【００２２】
さらに、図２に関連した議論は、実施に依存して、１０周期のそれぞれのパルスシーケンス（２０２〜２０８）の使用を示したが、わずか１回のパルス周期が、ある実施形態において有用な場合があり、他の実施形態において、２つ以上のパルス周期が、特定の実施に適している場合がある。
【００２３】
しかしながら、大きな値が使用される場合、例えば、５秒間の充電および３０秒間の放電のシーケンスが使用される場合、充電が起こるにつれて電圧が上昇し、放電するにつれて、電圧が低下するため、電圧の振れはもっと大きくなると思われ、そのため、充電および放電という観点で持続期間が長くなると、パルス周期（鋸型の波形の形態である）は、かなり広がり得ることを注記しておく。一方、１ミリ秒と３０ミリ秒の状況では、図２に示されるように、電圧の線２１２は実質的に平坦であり、それぞれの側で正味の電子増加が実質的に与えられないことを確保する能力が向上する。本発明の実施形態は、チャージバランス技術を用いている。
【００２４】
また、本開示の一態様は、図１の電子デバイス１１０によって読み取りを行うことができる速度である。従って、鋸型の波の配置でのパルス幅が狭いほど、読み取りを速くすることができる。従って、図２の値を用いると、特定のサンプルの属性を決定するための試験操作は、以下のようになるだろう。
１ｍｓｅｃ＋１ｍｓｅｃ＋３０ｍｓｅｃ＋１ｍｓｅｃ＝３３ｍｓｅｃ×１０周期＝３３０ｍｓｅｃ
【００２５】
ある特定の実施を見てみると、銅（Ｃｕ）サンプルについて、電解質に塩化第二鉄を用いた場合に、システム（例えば、図１のシステム１００）によるイオンプロセスでの固有の化学反応は、以下のように記述することができる。
Ｆｅ３＋  ＋  ｅ−  →  Ｆｅ２＋
Ｃｕ  →  Ｃｕ＋  ＋  ｅ−
【００２６】
Ｃｕは、例えば、２ｘｘｘシリーズのアルミニウムアロイの場合、主要なアロイ構成要素である。従って、銅の量は、励起中に観察される平均電位を決定づけるだろう。
【００２７】
ここでは、銅が酸化還元反応の一例として示されているが、他の金属が同様の酸化還元反応を受けるため、実験的に決定される電圧値を用いて他の金属は同定されてもよい。
【００２８】
また、本開示は、異なるアルミニウムアロイの同定に関する例に注目しているが、他の金属および金属−アロイ系（例えば、鋼鉄、青銅および金の系）を、適切な電解質の選択によって、この方法を用いて同定することができる。
【００２９】
図１の教示に基づく試験システムを用い、図３、図４および図５に示されるような試験操作の結果に注目する。
【００３０】
ここで図３を見ると、異なるアルミニウムアロイについて、電解質に塩化第二鉄を用いた第二鉄−第一鉄系の場合に時間の関数として観察される電位は、グラフプロット３０２と対応する表３０４を含む説明図３００で示される。アロイ２０２４、４０３２、７０７５および３００３は、広く分離された電圧を用いて明確に同定され、アロイ５０８６と５０５２は、実質的に互いに識別することができないことが観察されるだろう。しかしながら、５ｘｘｘアロイ群は、表３０４の他のアロイと識別される。
【００３１】
上の観察結果は、プロットグラフ３０２および表３０４の両方に示される。さらに特定的には、表３０４に注目すると、最も左の欄は、試験される特定の金属アロイである（１１００、２０２４、３００３、４０３２、５０８６、５０５２、６０６１および７０７５）。中央の欄は、対応する同定された金属アロイについて、電圧の読み
【００３２】
【数１】
0006578218.tif 000002
【００３３】
を列挙し、最も右の欄は、それぞれの示されているアロイについての試験結果の関連するシグマ（σ）値（すなわち、標準偏差の値）を列挙する。さらに特定的には、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さを表す。例えば、２種類のアロイの平均測定値の分離が３．０σ以上である場合、その同定の正確さは、９９％より大きい。２．０σ以上の分離の場合、試験結果の正確さは、ほぼ９２％正確であると理解される。一方、表３０４のアロイ５０８６、５０５２および６０６１の試験結果は、それぞれの平均が２σ未満離れており、実質的に識別することができないことがわかり、従って、信頼性が高くないと考えられた。
【００３４】
１種類の電解質を用いた試験システムは、観察する金属またはアロイによっては、所与の群のすべてのアロイまたは金属を識別することができない場合があると考えられる。この場合には、同じ励起方法を用いた異なる電解質は、異なる一連の電圧を与え、従って、直交する測定セットを与えるだろう。
【００３５】
例えば、グラフプロット４０２と表４０４を含む図４の説明図４００は、電解質に硝酸アンモニウムセリウムを用いた試験システムについて、異なるアルミニウムアロイの試験電圧結果を示す。セリウムは、＋３と＋４の２つの酸化還元状態を有する。対応する反応は、以下であろう。
Ｃｅ４＋  ＋  ｅ−  →  Ｃｅ３＋
Ｃｕ  →  Ｃｕ＋  ＋  ｅ−
【００３６】
観察することができるように、この電解質と、図１および図２に示されるのと同じ試験システムおよび励起方法とを用いると、４ｘｘｘアルミニウムアロイ群をきわめて良好に分離することができる。
【００３７】
この電解質は、金属およびアロイの表面酸化物に感度が高い。図４の表４０４は、表４０４のシグマ（σ）の欄に反映されているように、４ｘｘｘシリーズのアロイのみが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を見ると、説明図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）を用い、異なるアルミニウムアロイについての電圧のグラフプロット５０２と表５０４を含む。この場合には、酸化還元反応は、
Ｂｒ−  →  Ｂｒ  ＋  ｅ−
Ｃｕ＋  ＋  ｅ−  →  Ｃｕ
である。
【００３９】
図３および図４と同様に、表５０４は、多くのアロイ金属群について、電圧
【００４０】
【数２】
0006578218.tif 000003
【００４１】
とσ値（ｍＶ）を含む。表５０４において、本システムの試験結果は、９９％を超える信頼性（すなわち、３．０σ以上）で６ｘｘｘと７ｘｘｘを分離することができることが示される。一方、（例えば、電解質として２Ｍ  ＦｅＣｌ３＋０．１Ｍ  ＨＣｌを用いた第２の試験を用いて）１ｘｘｘおよび４ｘｘｘを除外することができる場合には、アロイ群５ｘｘｘを同定することができる。
【００４２】
ここで図６の配置６００を見ると、サンプル、同定範囲、必要とされる正確さに依存して、この同定の問題に１つまたは複数の電解質を使用してもよい。図６には、複数の電流収集プローブ６０４ａ、６０４ｂ、６０４ｎと、異なる適切な電解質６０８ａ、６０８ｂ、６０８ｎを含む対応する非導電性の構成要素（例えば、膜）６０６ａ、６０６ｂ、６０６ｎとを有する複数プローブの試験システム６０２が示されている。これらのプローブは、金属片を同時に、または順番に調べることができ、および／または異なるサンプルを並行して調べることができる。試験システム６０２は、さらに、電気的に励起し、測定するデバイス６１０（例えば、図１に示される電子デバイス１１０）と、対応するプローブ６０４ａ、６０４ｂ、６０４ｎと電気的に励起し、測定するデバイス６１０とを動作可能に接続する電気接続線６１２ａ、６１２ｂ、６１２ｎと、片方の端で電気的に励起し、測定するデバイス６１０に延び、動作可能に接続する電気接続線６１４とを備える。電気接続線６１４の他端は、試験されるサンプル６１６と動作可能に電気接続する。また、試験システム６０２の一部として、電子デバイス６１０の測定部分によって測定される値を記録し、記録された測定値を、特定の金属および／または金属アロイ（例えば、図３、図４、図５に示されるような）に関連付けられる所定の値と見比べるか、または他の方法で計算し、および／または関連付けるための操作を行う演算デバイス６１８も提供される。
【００４３】
例えば、演算デバイスに格納されたルックアップテーブルを使用し、アロイまたは金属を異なるカテゴリーに分類してもよい。ルックアップテーブルは、既知の参照金属および／または金属アロイ組成物を測定することによって、実験的に確立される。演算デバイス６１８（および図１の１１８）は、特定の実施形態において、コンピュータ、ラップトップ、電子パッド、携帯型電子機器または他のスマート電子機器である。他の実施形態において、演算デバイスは、本発明の操作に特化した電子デバイスである。演算デバイスとしては、検出された電圧および／または電流の値を、特定の金属および／または金属アロイを表す実験的に決定された電圧と相互に関連付けるための操作を行うソフトウエアおよび／またはルックアップテーブルを格納するためのメモリが挙げられる。
【００４４】
図１に同様に示されるように、矢印６２０は、プローブ６０４と、膜６０６（電解質６０８を含む）と、サンプル６１６とを動作可能に接続するためのプローブ６０４の移動方向を示し、それによって、イオンの経路が作られる。この動作可能な接続は、「６０６ａ」、「６０６ｂ」および「６０６ｎ」の点線の接続線によって表される。他の実施形態において、サンプル６１６がプローブの方へ移動してもよく、なおさらなる実施形態において、プローブとサンプルの両方が接触する方向に移動する。この移動は、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導電性の構成要素の配置を使用し、異なるサンプルを逐次、および／または並行して個々に調べてもよい。または、１個より多いプローブを使用し、同じサンプルを調べてもよい。プローブ／非導電性の構成要素の配置は、プローブ／非導電性の構成要素の配置の異なるいずれかについて、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、１個より多い配置を使用して同じサンプルを試験する場合、それぞれの配置は、異なる電解質を有していてもよい。異なる電解質を用い、特定の実施について、サンプルのもっと詳細な、および／または信頼性が高い同定を与えるだろう。
【００４６】
図７を見ると、フローチャート７００が示されており、このフローチャートを使用し、異なるプローブ／非導電性の構成要素の配置について２種類の異なる電解質を用い、種々のアルミニウムアロイ（フローチャート７００に従って、一度に１つのサンプルが試験される）を同定／分離するために、図６の演算デバイス６１８と共に使用するためのアルゴリズム（ソフトウエア）を作成してもよい。図７は、アルミニウムアロイ（一度に１つのアロイ）を信頼性９５％で並べ替えるためのフローチャートを表す。従って、範囲は、±２σ値として報告される。最初に、ブロック７０２で表される第１の電解質（２Ｍ  ＦｅＣｌ３＋０．１Ｍ  ＨＣｌ）を、電気化学的な試験システム（例えば、図６に記載されるような６０２）に使用する。最初の試験（ブロック７０４）において、ブロック７０２の電解質を、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試験に使用し（すなわち、１つのサンプルが一度に試験される）、このサンプルは、試験時には同定されていない。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電位（１４７２±１０ｍＶ、１３０５±３ｍＶ、１４５６±６ｍＶ、１４１４±６ｍＶ、１５１６±８ｍＶ）を、アルミニウムおよびアルミニウムアロイの群１１００、２０２４、３００３、４０３２、７０７５を含め、対応する金属／金属アロイ（この例では、アルミニウム／アルミニウムアロイ）に特徴的なすでに同定されている電圧と相互に関連付ける。
【００４７】
すでに述べた特徴的な電圧は、ある場合には、既知の金属／金属アロイの実験的な観察からわかる。これらの特徴的な電圧をルックアップテーブルに並べるか、または、アルゴリズムの一部として、または、測定された電圧値を例えば、図６に記載される演算デバイスにおいて、既知の特徴的な電圧値と適合させる他の様式で使用する。
【００４８】
図７は、別個のプローブ／非導電性の構成要素の配置と共に用いられる第２の電解質（４Ｍ  ＭＥＰ  Ｂｒ）を含む（ブロック７１６）。これらのシステムを使用する初期の試験において、第２の電解質を使用し、複数の金属サンプルについて、ひし形（Ｖ）７１８によって示されるような電圧を得る。得られた電圧１７９１±６ｍＶ、１８５５±１４ｍＶ、１７０２±１２ｍＶを、再び、それぞれブロック７２０、７２２および７２４に示される特定のアルミニウムおよび／またはアルミニウムアロイ５０５２、５０８６、６０６１と相互に関連付ける。ブロック７２６は、本明細書に記載されるシステムを、さらなる金属／金属アロイを同定するために他の電解質と共に用いてもよいことを認識する。もちろん、正確な電圧は、電解質の正確な配合、年数または温度、および当業者には明らかな他の変数によって変わるだろう。
【００４９】
図８には、３種類の電解質を用い、ルックアップテーブルまたは他の相関機構に基づいて種々のアルミニウムアロイを分離するためのフローチャート８００が示される。
【００５０】
最初に、ボックス８０２の電解質（２Ｍ  ＦｅＣｌ３＋０．１Ｍ  ＨＣｌ）を、試験システム（例えば、図６の試験システム６０２）に使用し、試験操作「Ｖ」（ひし形８０４）を試験サンプル（すなわち、再び、１つのサンプルを同時に試験する）８０６、８０８、８１０に使用し、その金属内容物は、試験時には知られていない。試験操作８０４によって、特定のミリボルト電位（それぞれ、１３０５±４ｍＶ、１４１４±６ｍＶおよび１５１６±８ｍＶ）を生成する。次いで、これらの測定された値を、特定の金属組成物（例えば、２０２４（Ａｌ／Ｃｕ）、４０３２（Ａｌ／Ｓｉ）、７０７５（Ａｌ／Ｚｎ））に特徴的であることが知られている電圧値と相互に関連付ける。このようにして、この試験操作によって、以前に同定されていない金属サンプルを同定する。
【００５１】
図８は、未知の金属内容物を含むサンプル８１６について、試験（評価）操作「Ｖ」（ひし形８１４）で上に記載されるように使用される別の電解質４Ｍ（ＭＥＰ  Ｂｒ）のボックス８１２を含む。本明細書に記載される電解質および試験操作を用い、同定されていないサンプルは、１７０２±１５ｍＶのミリボルト電位を発生させる。次いで、この電圧電位を、特定の金属組成物（すなわち、６０６１（Ａｌ／Ｍｇ／Ｓｉ））の特徴に対応する、以前実験的に同定された電圧と相互に関連付ける。
【００５２】
図８は、この未知のサンプルをもっと確実に定義するために、同じ未知の金属サンプルを試験する異なる電解質と共に複数のプローブを用いることも示す。さらに特定的には、工程８１２に戻り、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（ひし形）８１４で評価を行う。未知のサンプル８１７の特徴および／または組成に依存して、１７８５±１０ｍＶまたは１８５５±１９ｍＶの電圧がプローブ操作によって検出される。これらの値は単なる例として選択されており、サンプル８１７が他の金属の特徴を有する場合には、さらに他の電圧に戻り得ることが理解される。従って、同定されていないサンプル８１７が１つのボックスとして１回示されているが、この１つのボックスは、この記載の目的のために異なる金属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。この理解を用い、この例の説明を続ける。そのため、１８５５±１７ｍＶの電圧（点線）が検出される場合、予備的な同定を行う（アルミニウムアロイ５０８６）が、ユーザは、この同定を検証することを望む場合がある。従って、次の工程は、８０２（２Ｍ  ＦｅＣｌ３＋０．１Ｍ  ＨＣｌの電解質を使用する）から報告される電圧を再検討し、このサンプルを検査する（検査値のボックス）８１８。次いで、さらなる比較として、サンプル８１７に対して評価工程（ひし形）８２０を行い、１５００±４ｍＶの電圧が決定され、この電圧を既知の金属組成物、すなわち、５０８６（Ａｌ／Ｍｇ）と相互に関連付ける。言い換えると、ボックス８２２は、ボックス８１７の予備的なサンプルの同定を検証している。
【００５３】
試験サンプル８１７によって戻されるこの記載の第２の部分（すなわち、電圧１７８５±１０ｍＶを用いた取り扱い）によって、特定の金属組成物を同定することは失敗する。次いで、上の記載と同様に、８０２（２Ｍ  ＦｅＣｌ３＋０．１Ｍ  ＨＣｌの電解質を使用する）から報告される電圧のさらなる再検討を、評価操作（ひし形）８２０で使用する。この状況において、ボックス８１７のサンプルが、１４９９±４ｍＶの電圧に戻る場合、ボックス８２４に示されるように、５０５２（Ａｌ／Ｍｇ）に相互に関連付けられる。同様に、この評価が１４７２±１３ｍＶの電圧に戻る場合、サンプル８１７は、ボックス８２６のアルミニウム金属１１００（Ａｌ）であると決定することができる。
【００５４】
上の記載は、１つのサンプルを、異なる電解質を有する１個より多いプローブによって試験してもよいことを示すことを意図している。この複数プローブのプロセスは、未知の金属サンプルをもっと特定的に同定するための可能性を狭める。
【００５５】
さらになお、図８は、未知のサンプル８３２について試験操作「Ｖ」（ひし形８３０）で使用される電解質（２Ｍ  ＣｏＣｌ２＋ＨＣｌ）のボックス８２８を含む。この試験操作の結果によって、金属サンプル８３２について、１３７３±５ｍＶのミリボルト電位測定が得られる。次いで、この電圧値は、特定の金属３００３（Ａｌ／Ｍｎ）と相互に関連付けられることがわかった。図８は、さらに、他のＡｌアロイを適切な電解質（ボックス８３４、８３６）の使用によって試験してもよいことを示す。
【００５６】
上の例は、電気的に励起し、測定するデバイス１１０、６１０を１つのユニット図として記載している。これらの機能は、他の適切な電子デバイスの中で、１つの発電機、電圧計および電流計のような別個のデバイスによって達成してもよいことが理解されるべきである。
【００５７】
さらに特定的には、図９を見ると、本開示の電気的に励起し、測定するデバイス（１０２、６０２）（図１および図６に示されるような）のさらに詳細な図が提供される。一実施形態において、電気的に励起し、測定するデバイス（１０２、６０２）は、交流発電機９０２、電圧計９０４および電流計９０６からなっていてもよい。電圧計９０４および／または電流計９０６の出力は、演算デバイス（それぞれ図１および図６の１１８、６１８）に与えられる。
【００５８】
図１０を見ると、図１および図６と関連してすでに記載したように、プローブに基づく電気化学的な試験システム１００２を備える金属サンプル同定システム１０００が示される。システム１００２は、金属プローブの配置１００４ａ、１００４ｂおよび１００４ｎと、電気的に励起し、測定するデバイス１０１０と、電気コネクタ１０１２ａ、１０１２ｂ、１０１２ｎおよび１０１４と、演算デバイス１０１８とを備える。ここで、電気化学的なプローブシステム１００２は、金属サンプル１０２２ａ、１０２２ｂ、１０２２ｃおよび１０２２ｎが上に存在するコンベヤシステム１０２０と関連して示されている。図１０のシステム１０００は、洗浄の配置１０２４も備えており、金属サンプルは、プローブシステム１００２によって調べられる前に洗浄されてもよい。
【００５９】
多くの状況において、調査または試験される金属またはアロイのサンプルが、その表面が汚いか、着色しているか、または酸化していることが知られている。プローブを使用する前に、サンプル表面を洗浄してもよい。洗浄は、システム１０２４によって表されるような適切に使用される処理システムによって以下の様式の１つ以上で行われてもよい。
Ｉ．サンプル表面の小さな部分を粉砕するための粉砕配置。
ＩＩ．金属ブラシを用いるか、または電気化学的に不活性のサンドペーパー（例えば、タングステンカーバイド紙）を用いてサンプル表面を研磨するための研磨配置。
ＩＩ．金属サンプル表面を例えばリン酸で化学的に洗浄するための化学洗浄配置。
【００６０】
試験システム１０１２において、プローブの配置１００４ａ〜１００４ｎは、コンベヤシステム１０２０の第１のレベル１０２６付近に配置されることを注記しておくべきである。プローブは、通過中に金属サンプルと接触するように制御されるような様式で整列していてもよく、その結果、試験は、迅速な試験プロセスが進行中である。コンベヤシステム１０２０は、制御された電力システム、例えば、コンベヤベルトを所定の速度で移動するために１つまたは複数のモータを備え、この速度は、試験システム１００２の操作能力と同期する。第１のレベルのコンベヤ１０２６と関連してプローブが示されているが、プローブは、コンベヤシステムの異なる位置にあってもよく、簡略化のために、単に第１のレベル１０２６に示されていることが理解されるべきである。また、一実施形態において、電気コネクタ１０１４は、「路面電車」型の接続によって、第１のコンベヤシステムに電気的に関連する。路面電車型の接続とは、コンベヤベルトが移動するときに、電気接続が維持されるようにコンベヤベルトとの接続が保持されることを意味する。もちろん、他の電気接続を使用してもよいことが理解されるべきである。
【００６１】
従って、このシステムにおいて、金属サンプル（例えば、廃金属）は、コンベヤベルトシステム１０２０上に保有される。次いで、プローブ（電解質を含む）が、金属サンプルの種々のいずれかと動作可能に接触し、直接的に（例えば、金属と金属が）接続することによってではなく、電解質を介して接続することによって発生した電圧電位が得られる。しかしながら、電気コネクタ１０１４の電気接続によって、金属サンプル１０２２ａ〜１０２２ｎと、コンベヤベルト（例えば、上側レベル部分１０２６）との間の金属−金属接続を与え、電気コネクタ１０１４の電気接続と、コンベヤシステム１０２０の表面上の金属サンプル１０２２ａ〜１０２２ｎとの間に電位が存在しないだろう。従って、試験システム１００２によって行われる測定は、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ときに、金属と金属の接続（すなわち、金属サンプルと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、コンベヤシステム１０２０と通信する演算デバイス１０１８を有し、コンベヤシステム１０２０は、コントローラー／モータ構成要素１０３０に動作可能に接続している。一実施形態において、演算デバイス１０１８を操作し、電気的に励起し、測定するデバイス１０１０からのデータの読み（例えば、電圧値）と相互に関連付け、特定のサンプルの金属または金属アロイの種類を特定したら、演算デバイスは、この情報をコントローラー／モータ構成要素１０３０に出力し、次いで、同定されるサンプルを、コンベヤシステムの特定の領域に並べ替える。例えば、金属または金属アロイが移動すると、コントローラー／モータ構成要素１０３０によって制御された中間のコンベヤシステム部分１０３８の再指令機構１０３６の移動によって、同定されるサンプルを、下側のコンベヤシステム部分１０３２または１０３４のいずれかへと処理する。
【００６３】
（電解質のホルダーまたは担体）
上の記載は、金属およびアロイ組成物の電気化学的な検出の特定の態様を開示している。以下に、このような検出を達成するための特定の実施を開示する。
【００６４】
図１および図６に示されるように、導電性（電流伝導性とも記載される）の試験プローブ（例えば、図１の１０４、図６の６０４ａ、６０４ｂ、６０４ｎ）は、特定の種類の電解質（例えば、図１の１０８および図６の６０８ａ、６０８ｂ、６０８ｎ）に関連し、電解質は、非導電性の構成要素（例えば、図１の膜１０６および図６の６０６ａ、６０６ｂおよび６０６ｎ）に保有される。一実施形態において、膜は、例えば、プローブの底部表面をちょうど覆うような平板形態の非多孔性イオン交換膜としてすでに記載されているが、一方、他の実施形態において、図示するように、底部表面を有する鞘（例えば、「カップ」形状）として作られる。これらの設計は、特定の実施形態に望ましいが、他の実施形態において、例えば、試験される金属またはアロイは、破片で汚染された（例えば、油、汚れ粒子、金属切削物などを含有する）表面を有し、金属および／またはアロイのサンプル表面からの破片は、電解質担体（例えば、膜）に捕捉されることがあるが、試験操作を妨害しないと思われることが利点である。
【００６５】
試験システム中の電解質は、試験プローブ（システム電極と呼ばれる）と、金属またはアロイ（時に、共通電極とも呼ばれる）との間の動作回路中にあることが理解される。しかしながら、試験プローブと、試験される金属またはアロイとの間の任意の他の電気接続によって、試験操作の悪化が起こる場合がある。従って、潜在的に導電性の破片（例えば、金属切削物）は、金属またはアロイの適切な試験を行うために、試験回路と共に、または試験回路付近に配置されないことが望ましい。単純な解決策は、試験プローブ（システム電極）と金属またはアロイの両方を電解質浴に浸すことであろう。この解決策の欠点は、（金属またはアロイと離れる）大量の電解質が無駄になってしまい、電解質が簡単に混入し、実施に危険が伴い、煩わしい場合があることである。
【００６６】
従って、破片が存在する環境で使用するための電解質ホルダーを提供することが望ましいと考えられる。このような種類の電解質ホルダーの１つを図１１に示す。電解質ホルダー１１００は、電解質に浸され、試験プローブ１１０６と金属またはアロイ１１０８の両方に動作可能に物理的に接続するように配置されるように位置する非導電性の芯材料（例えば、膜）１１０４を保持するフィードロール１１０２を備える。この実施形態において、フィードローラー１１０２上に保有される膜１１０４は、巻き取りローラー１１１６に達するまで、中間ローラー１１１０、１１１２、１１１４を介して移動する。図１１に示されるように、電気的なプローブ１１０６（図１および図６のプローブと同様）は、膜１１０４の表面より上に配置され、それによって、膜１１０４は、電極プローブ１１０６と、試験される金属またはアロイの小片１１０８との間に配置される。この実施形態において、試験プローブ１１０６が金属またはアロイ１１０８の方に移動するにつれて、膜１１０４が介在し、その結果、図１および図６と関連して記載されたのと同様に様式でイオンの経路が作られる。電解質ホルダー１１００の設計および操作によって、膜１１０４が巻き取りローラー１１１６に巻き取られるにつれて、前の試験操作中に試験プローブ１１０６または金属またはアロイ１１０８の表面から移動し得る任意の破片（金属切削物を含む）が、試験領域１１１８から離れるように移動する。一実施形態において、膜１１０４は、５５％のセルロースと４５％のポリエステルの水流交絡したブレンドで構成される織られた布テープ（例えば、ステンシルワイパーでのＪＮＪ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓの４０１）であってもよい。一実施形態において、このような膜テープは、厚みが約０．３ｍｍであり、従って、電気抵抗が低いだろう。
【００６７】
従って、上述の設計によって、新しい膜（すなわち、布地または布テープ）の小片は、簡単に、かつ自動的に使用のために移動される。ここでも、この移動は、電解質が混入する場合、例えば、その後のサンプルの読み取りを妨害する可能性がある、１つのサンプルからの金属またはアロイの粒子が膜に包み込まれる場合にも、有益である。それぞれのサンプル測定の後、所定回数の測定の後に、または、アルゴリズムが制御する移動が、このシステムが劣化したことを示す（すなわち、可能ならば、既知の金属またはアロイに対して周期的な検査によって）ときに、膜１１０４の移動を行ってもよい。
【００６８】
第２の実施形態を見ると、図１１の実施形態は、膜に埋め込まれた金属またはアロイフラグメントの小片が、もはや試験領域１１１８の一連の回路中になく、膜の下流側に埋め込まれた金属またはアロイフラグメントは、導電性電解質で濡れている膜（例えば、布または布テープ）１１０４を介し、試験プローブ１１０６の電極に電気的に接続したままであってもよいことを教示する。また、この下流から使用される電解質または混入する電解質は、潜在的に、活性な試験領域１１１８に（毛管運動を介して）移動する。試験システムが十分に高感度である場合、これは問題となる。従って、このような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が図１２に電解質ホルダーシステム１２００として示される。
【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された態様であることを注記しておく。図１２において、フィードローラー１２０２は、特定の量の電解質膜テープ１２０４を保持し、矢印１２１０の方向で示されるように、巻き取りローラー１２０８に向かって移動する。図１１を用いた記載と同様に、電流コレクタ試験プローブ１２０６は、金属またはアロイの小片（例えば、廃金属またはアロイ）１２１２の上に配置される。膜テープ１２０４は、これも図１１に記載されるのと同様の様式で、これら２つの構成要素の間に配置される。しかしながら、膜テープ１１０４（図１１）と本実施形態の膜テープ１２０４との違いは、均質である代わりに、テープ１２０４は、吸収性材料１２０４ａ、１２０４ｃ、１２０４ｎと、非吸収性材料１２０４ｂおよび１２０４ｄとが交互に接続した一連のパネル部分から構成されることである。テープ１２０４の運動は、試験プローブ１２０６が実際の試験中に常に吸収性電解質が満たされた部分（１２０４ａ、１２０４ｃ、１２０４ｎ）の上にあり、この部分が、任意の使用される部分（すなわち、斜線が引かれた円で印が付けられた１２０４ｎ）と電気接続または毛管接続をしないような様式で制御される。特に、非吸収性部分１２０４ｂおよび１２０４ｄは、電解質を保有せず、従って、電気接続が不意に作られないように、緩衝部分または分離部分が提供される。膜テープ１２０４の部分の一部が、他の部分と物理的に離れており、他の部分と接触しないようであることが理解されるべきであり、この部分が、連続的なテープ１２０４として作られることが理解される。例えば、一実施形態において、この部分は、すべてのパネルを保有する背面と関連しており、他の状況において、この部分はそれぞれ、１２０４ｂおよび１２０４ｃに示されるように、すぐそばに隣接して配置される。
【００７０】
図１１および図１２のこれらの上述のロールツーロールシステムによって、異なる試験操作のために、膜を自動的に頻繁に変えることができる。
【００７１】
電解質は、多くの様式で、膜テープに向かって運ばれてもよく、例えば、新鮮な１巻の布をあらかじめ浸漬していてもよく、試験プローブの領域に達する直前に、電解質を膜テープに浸してもよい。当業者に明らかな他の様式の中で、電解質を試験プローブ（または金属またはアロイ）に浸してもよい。
【００７２】
図１１および図１２のロールツーロールシステムに加え、使用されるきれいな膜を確保するための代替的な配置は、交換可能な多孔性先端型の電解質の配置を使用することである。これは、例えば、図１３の多孔性先端の配置１３００で示される。この単純化された図に示されるように、多孔性先端の配置１３００は、底部端が多孔性膜部分１３０４で覆われる中空型の管１３０２を備える。管１３０２の中に、従前の図と関連して記載されたのと同様の試験プローブ１３０６がある。図１３に示されるように、多孔性膜１３０４を、金属またはアロイの小片（例えば、ある実施形態において、金属またはアロイの廃棄物の小片）１３０８と接触させる。一実施形態において、中空の管１３０２は、電解質１３１０で満たされ、適切なイオン回路接続が行われるように、多孔性膜１３０４が電解質に浸されたままに維持される。代替的な実施形態において、管１３０２の内側は、電解質１３１０を吸収した（多孔性膜１３０４の材料またはスポンジ状の材料と同様の）多孔性材料で満たされていてもよく、測定される様式で電解質が多孔性膜１３０４に浸透することができる。管１３０２が電解質で満たされる実施形態において、試験プローブ１３０６は、電解質に浸される。管１３０２の下側開口部は、上述の膜先端１３０４で栓をされている。操作中に、電解質は、多孔性膜の先端１３０４の孔を通って吸い上げられ、試験プローブ１３０６と金属またはアロイ１３０８との間の必要な接続を実現する。この実施形態において、膜先端１３０２は、例えば、金属またはアロイの切削物で汚染されたときに交換し得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型の機械）。
【００７３】
図１３において、先端の多孔性膜１３０４は、実質的に円形の形状で示されているが、先端１３０４は、異なる形状、多孔性、材料および処理をしていてもよいことが理解される。最適な選択は、選択される特定の電解質および望ましいプローブの大きさのような課題に依存する。ある特定の実施形態において、２０μｍの孔を有し、親水性になるように処理された厚みが３ｍｍの多孔性ポリエチレンの小片であってもよい。
【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、膜先端１３０４が濡れたままに維持されるような速度で、場外の（オフボード）容器１３１４および入力ライン１３１６から場外のポンプ１３１２によって供給されてもよい。
【００７５】
先端の変更の数を減らすために、ポンプ１３１２、容器１３１４および入力ライン１３１６からのような連続的な流体または時折大量の流体を用いて多孔性先端１３０４を洗浄するような配置が与えられてもよい。これに代えて、別個の同様なこのようなシステムは、例えば、多孔性先端１３０４の外側に直接的に、洗浄ライン１３１８を介し、特定の種類の洗浄液を与える。それぞれの洗浄システムまたは洗浄プロセスは、先端１３０４の表面から混入した電解質または破片を除去するように設計される。もっと感度の高いシステム、またはもっと重い汚れ材料（すなわち、金属またはアロイ）が関与するシステムの場合、このシステムは、大量の洗い流し操作と、その後に拭き取り操作（すなわち、手動で、または自動化された）とを合わせてもよい。当業者には明らかなように、他の非導電性の材料および構造（例えば、マーカーペンのペン先またはスポンジのような繊維状の材料）を使用してもよいことが理解されるべきである。さらに、図１３の概念は、図２３および図２４と関連してさらに詳細に記載されるように、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アロイサンプル（例えば、廃棄物））
上の記載は、図１４に示されるように、試験プローブ１４０２と、電解質１４０６を保有する膜１４０４と、金属またはアロイのサンプル（廃棄物）１４０８とを備える試験システム１４００をどのように使用して（電気化学セルの形態で）イオン回路を作成するかを記載する。記載されるように、金属またはアロイ１４０８自体が、生成する電気化学セルの他の電極であり、電気接続線１４１０および１４１２を介し、電気的な試験システム１４１４に接続する。この章は、電気接続（すなわち、１４１６）が金属またはアロイ１４０８に対してどのようになされるかの実施形態を記載する。
【００７７】
金属またはアロイ１４０８（アルミニウムまたはアルミニウムアロイのとき）は、多くは、酸化アルミニウム（他の金属またはアロイの場合、他の酸化物）の薄層を有し、場合により、その表面に油または塗料のような他の絶縁体を有する。良好な電気接続を得るために、これらの絶縁体を介し、新しい金属またはアロイに浸透する必要があるだろう。これは、多くは、バルク型の並べ替え機の環境に当てはまる。金属またはアロイに浸透する接続を得るための特定の実施形態は、金属またはアロイのサンプル（廃棄物）１４０８を保持する万力に少なくとも１つの鋸歯状の突起部分１４１８を有する万力１４１６を使用することである。このようなパターンの一例は、鋸歯状の突起部分１４１８の分解組立図で示される。この鋸歯状の突起部分１４１８のパターンの固い鋭い歯状部１４２０は、表面の汚染を通って裸の金属またはアロイに噛み合うだろう。この作用によって、万力またはクランプに対する直接的な電気接続が、この接続を完成する。
【００７８】
図３３および図３４で拡大されているように、上述のバルク型の並べ替え機の環境は、金属またはアロイの廃棄物供給源を含み、これを分離し、次いで、個々に試験し、試験結果に従って並べ替える。
【００７９】
別の接続の実施形態は、図１５のシステム１５００によって示され、空気圧によって駆動する機構１５０２ａ〜１５０８ａによって、指し示す金属プローブ１５０２、１５０４、１５０６、１５０８は、空気圧によって廃棄物１５１０の方に動く。金属またはアロイ（一実施形態において、比較的柔らかいアルミニウム）１５１０の方に動いたら、プローブは、新しい金属またはアロイと直接的な電気接続を形成する。次いで、プローブ１５０２〜１５０８のいずれかまたはすべてから、試験構成要素（例えば、図１４の試験システム１４１４）へと、１つの電気線または複数の電気線１５０２ｂ〜１５０８ｂが与えられる。一実施形態において、４つすべての電気線が一緒に接続し、次いで、１つの電気線が試験システムに与えられるか、または、それぞれの個々の線が試験システムに与えられる。当業者に明らかなように、他の機械または電気機械デバイスを使用し、このようなプローブを金属またはアロイ１５１０の方に動かしてもよいことが理解されるべきである。例えば、バルク型の並べ替え機の場合、複数のこれらのプローブを、図１５に示されるような廃棄物を固定するために使用することもできる。特に、これらのプローブ１５０２〜１５０８のいくつかが異なる角度でサンプル（例えば、廃棄物）に向かって付き出している場合、後の試験工程のために廃棄物を所定位置に保持するために、これらのプローブを使用し、プローブの間に保持する。
【００８０】
本開示にすでに述べられているように、金属アロイまたはアロイ（例えば、１４０８、１５１０など）の表面にある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としては、研磨、粉砕、サンディング仕上げが挙げられ、これらの技術に加え、試験対象の洗浄された金属またはアロイに対する電気接続に単に接触する前に、砂の発破、または表面を研磨するための他の配置によって除去を達成することもできる。
【００８１】
この表面が試験プローブ（次の章で記載されるような）のために調製される場合、この調製された表面の一部が、電気接続によって接してもよい（共通の接続を作り出す）。これは、携帯型の試験機または並べ替え機に特に有用な実施形態である。
【００８２】
（電気化学セルのための表面の調製）
電解質が相互作用する金属またはアロイの小片の表面（例えば、ある状況において、廃金属またはアロイ）は、作用する電気化学のために、十分に電気絶縁体が存在しない状態でなければならない。このような絶縁体としては、塗料、油および陽極酸化された仕上げ、および空気にさらされたときに金属またはアロイ（例えば、アルミニウムアロイ）上に天然に生成する天然の酸化アルミニウム層が挙げられる。本システムは、純粋な電気接続だけを与えるものではなく、電気化学的な接続を与え、そのため、特定の最小限の領域のきれいな接触部が達成されなければならない。
【００８３】
金属またはアロイの表面を調製するために使用される特定の技術は、金属またはアロイの大きさ、形状および表面状態、窒素、ドライアイス、顕著な電気力および／または空気力が利用可能であるかどうかに依存するだろう。これらの技術は、化学力、直接的な機械力、間接的な機械力および衝突の４つの広いカテゴリーに分けることができる。
【００８４】
すべてのこれらの場合において、天然の酸化物層の洗浄と、天然の酸化物層の天然での再生成との間の時間幅が制限される。このことは、新しく調製される表面に電気化学的なプローブの操作を迅速に適用すること（ある場合には、数秒以内に）、または、電気化学的なプローブを適用することができるまで、その領域から酸素を排除することが必要である。ある好ましい実施形態において、試験が終了するまで、その部位を窒素ガスで満たす。
【００８５】
（化学力）
化学技術は、表面絶縁体を除去するために表面に塗布される（例えば、拭き取られるか、または噴霧される）ある種の酸、塩基、溶媒または他の化学物質（複数可）を含む。表面が十分に洗浄されたとき、洗浄化学物質と、表面の絶縁体と洗浄化学物質の相互作用からの副生成物の両方が、後の電気化学的な工程を妨害しないことが重要である。これは、洗浄化学物質の注意深い選択によってまたは、第２の洗浄工程による化学物質（および副生成物）の除去によって、達成することができる。このような除去は、乾燥拭き取り、蒸発、またはさらなる化学物質を用いた拭き取りによって達成することができる。一実施形態において、洗浄工程にアジ化水素酸を使用してもよく、その後、乾いた布で拭き取ってもよい。アジ化水素酸は、強い還元剤であり、気体状の生成物へと分解する。
【００８６】
（直接的な機械力）
特定の手法は、十分に新しい金属が露出するまで、表面を切断するか、擦るか、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、粉砕ビット、サンドペーパー、または粉砕板を金属廃棄物の表面に適用する、空気またはモータによって駆動するツールによって達成してもよい。研磨またはサンディング仕上げの場合には、少量の残渣が、後の電気化学的な試験に影響を与えないように、材料を選択すべきであることが望ましい。機械的な拭き取り、または空気流を使用し、残渣を除去してもよい。洗浄される部位の上に空気を流すと、天然の酸化物再生成の速度が高まるだろう。従って、窒素または二酸化炭素のような不活性ガスの使用は、この課題を軽減する。ある特定の実施形態は、セラミックアルミナに埋め込まれたナイロンメッシュ板が回転する回転モータであり、残渣は窒素と共に吹き飛ばされる。
【００８７】
携帯型の電池駆動型の回転ツールを、携帯型の並べ替え機と組み合わせて使用してもよい。
【００８８】
（間接的な機械力）
間接的な方法、例えば、砂の発破を使用し、金属またはアロイの表面を調製することもできる。バルク型の並べ替え機におけるほとんどの実施は、平坦ではなく、滑らかではない表面（例えば、皺のよった金属またはアロイ）に天然で適合するという利点を有する。研磨粒子に異なる材料を使用してもよい。好ましくは、少量の残渣が、後の電気化学的な試験に影響を与えないように、材料を選択する。使用可能な特定の材料の１つは、炭化ケイ素である。洗浄される部位の上に空気を流すと、天然の酸化物再生成の速度が高まるだろう。この課題を軽減するための噴射剤として、窒素または二酸化炭素のような不活性ガスを使用してもよい。固体の二酸化炭素（「ドライアイス」）の小片を研磨剤として用いると、天然の酸化物層の再生成を同時に減らしつつ、残渣がなくなる（ゼロになる）（すなわち、蒸発するだろう）。
【００８９】
（衝突）
図１６および図１７の配置１６００および１７００を見ると、衝突型の実施形態の例が示される。解決策の１つは、上の章の「電極としての金属またはアロイのサンプル（例えば、廃棄物）」に記載されるのと同様の様式で、指し示す金属プローブを金属またはアロイの方へと空気圧によって動かすことである。図１６に示されるように、このようなプローブ１６０２は、サンプル１６０４へと動き、次いで、サンプルを除去し、穴部１６０６が残る。当業者に明らかなように、空気圧に基づくデバイス以外の機械または電気機械デバイスを使用し、プローブ１６０２を動かしてもよい。特定の実施形態において、プローブ１６０２が、廃棄物またはサンプル１６０４から引き抜かれた（穴部が残った）後、電解質と、試験プローブまたは電極（図示せず）が、穴部１６０６に直接導入される。これに代えて、電解質を保有する膜は、試験プローブに沿って穴部１６０６に導入されてもよい。
【００９０】
したたり落ちる電解質の場合には、小さな非導電性の管（例えば、ガラスピペット）または飽和膜は、電極に戻る液体の破壊されていないカラムを維持しつつ、プローブの穴部に電解質を運ぶことができる。この方法は、サンプルあたり多くの電解質を消費するが、小さい穴部への導入は容易である。
【００９１】
これに代えて、図１７の配置１７００に示されるように、衝突試験プローブ１７０２は、これと一体化した膜または電解質分注器を用い、衝突試験プローブ１７０２が金属またはアロイの廃棄物中に作られる穴部に保持されたままになる様式で構成されてもよい。さらに特定的には、衝突試験プローブ１７０２は、絶縁された固い外側ケース１７０４を備え、試験されるサンプルを浸透させるのに十分な強度を有する。試験プローブ電極１７０６（例えば、グラファイト電極）は、絶縁された固い外側ケース１７０４の中に位置する。図１７は、さらに、多孔性膜部分１７０８を示し、膜の少なくとも一部が、固い外側ケース１７０４の切断部分１７１０内に適合する。図１７の右側は、金属またはアロイのサンプル１７１４の穴部１７１２に埋め込まれた衝突試験プローブ１７０２を（切断された図で）示す。新しいきれいな金属またはアロイ１７１６は、プローブの浸透によって露出する。円１７１８は、新しい金属またはアロイ１７１６のうち、電解質で濡れた膜１７０８と接触する部分を示す。固い外側ケース１７０４は、廃金属またはアロイ１７１４よりも固い必要があるが、（衝突に耐えるために）脆くはなく、電解質に影響を受けず、非導電性であることが理解されるべきである。
【００９２】
（複数のプローブ）
図１８の複数の試験プローブの配置１８００を見ると、特定の用途に必要な試験プローブ１８０２、１８０４、１８０６、１８０８の数は、望ましい出力（例えば、金属またはアロイの群のための試験、または特定のアロイのための試験、または保護方法）に依存して変わり、また、金属またはアロイのサンプルについてすでに知られていること（例えば、５０００または６０００のアルミニウムアロイ群のいずれかであることが知られている）に依存して変わるだろう。ある場合には、あるシステムまたは試験プローブが十分な場合があり、他の場合には、異なる電解質と共に作動するいくつかの試験プローブが必要な場合がある。この章は、複数の試験プローブの位置および使用を教示する。
【００９３】
特定の実施形態において、たった１個のシステムまたは試験プローブ１８０２、１８０４、１８０６、１８０８が、特定の金属またはアロイのサンプルを試験するとき、所与の時間に電気的に活性であり（すなわち、電気接続線１８０２ａ、１８０４ａ、１８０６ａ、１８０８ａは、図１４の試験システム１４１４のような試験システムに戻るように導かれ）、不活性なプローブは、電気的に単離されている。１００ｍｓ程度の少しだけプロセスを行うとき、この連続的な手法は、スループットにほとんど影響を与えない。
【００９４】
バルク型の並べ替え機の構造の場合には、これらの複数のプローブは、かなり独立していてもよい。実際に、衝突試験プローブの場合には、干渉を避けるために、適切な距離で試験プローブを分離すべきである。衝突試験プローブが、固定機構として二重で使用される場合、その位置は、ほとんどがその役割によって示されるだろう。例えば、４つのプローブが、図１８に示されるような受動的なホルダーの上の１つの点に向かう。
【００９５】
直接的な機械的方法が使用される場合、特定の実施形態において、ちょうど１個の表面領域を調製し、すべてのシステムの試験プローブと、可能ならば、１個の位置にある共通のプローブ（例えば、サンプルまたは廃棄プローブとも呼ばれる）電極と接触するためにもっと有効である場合がある。試験プローブが十分に近い場合、１つの試験プローブからの電解質が、隣接する次の試験プローブ（複数可）または共通プローブと接触する危険性がいくらか存在する。この状況は、電気化学セルを「ショート」（または短絡）させる場合があり、および／またはさらなる試験のための試験プローブ（複数可）および／または共通プローブを汚染する場合がある。試験プローブおよび／または共通プローブを近接した状態で使用する場合、プローブ（複数可）周囲に耐化学薬品性の柔軟な密閉部（例えば、７５Ａデュロメーターを備えるＶｉｔｏｎフルオロエラストマーのＯリング）を有すると、この危険性が減る。
【００９６】
図１９、図２０および図２１は、１個の本体構造（単一本体構造）１９１０中に提供された３個のシステム試験プローブ１９０２、１９０４、１９０６と、１個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洗浄可能なサンプル金属またはアロイの定義された衝突領域にすべて接触するように整列する。図１９の絵１９００によって示されるように、試験プローブおよび共通プローブ電極１９０２、１９０４、１９０６、１９０８は、１個の本体構造１９１０に収納されており、図２１の絵２１００に最も良く示されるように、独立して、対応するばねの配置１９０２ｂ、１９０４ｂ（完全には図示せず）、１９０６ｂ、１９０８ｂを介してばねが付けられている。
【００９７】
この１個の本体プローブ集合体１９１０が、サンプル（または廃棄物）の平坦な調製される表面に向かって押し出されると、Ｏリング１９０２ａ、１９０４ａ、１９０６ａ（図２０の絵２０００に部分的に見られるような）は、最初に、密閉面１９１２と接触し、試験される金属またはアロイのサンプルを圧縮する。さらに圧力を加えると、３個のシステム試験プローブ１９０２、１９０４、１９０６は、それぞれがサンプル表面に接するまで、ばねの配置を介して進む。さらなる圧力によって、共通（廃棄）プローブ電極１９０８が金属またはアロイのサンプルと接触する。試験システムの電子機器（例えば、図１４の１４１４）は、共通（廃棄）試験電極１９０８と、システム試験プローブ（例えば、電極）１９０２、１９０４、１９０６のいずれか１つとの間のＯＣＶ（開放回路電圧）を検出することができる。
【００９８】
共通（廃棄）プローブ電極１９０８が最後に接触するため（図２０の絵２０００によってさらにわかるように、収納されているという観点によって）、この試験システムは、すべての試験プローブ電極が金属またはアロイのサンプルと接触することを確保することができ、試験を開始することができる。共通プローブ電極１９０８と、観察される特定の試験プローブ電極（すなわち、試験プローブ１９０２、１９０４、１９０６のいずれか）との間に小さな電流を加えると、もっと簡単に検出されるトリガーシグナルを生成するだろう。このシグナルは、接続線１９０２ｃ、１９０４ｃ（完全には図示せず）、１９０６ｃを介し、共通接続線１９０８ｃを用いて与えられる。
【００９９】
これらの小型のばね仕掛けの集合体は、複数の独立した位置または広く空間が空けられた位置を作るような様式でプローブを保持することが困難な携帯型の配置と共に有用である。金属またはアロイのサンプル上にわずか１つの領域を調製しなければならないことは、携帯型の場合には有益でもある。
【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造も可能であることが当業者には明らかであろう。例えば、図２２は、３個のシステム試験プローブ電極の構造２２０２、２２０４、２２０６を有する線形の設計２２００を示す。共通の接続は、鋸歯状のパターンを有する万力の突起部によって作られるか、または他の接続配置によって作られる（この図には示されないが、図１４に示される）。図１９〜図２２の試験プローブは、このような配置に他の試験プローブとして同じ電解質または異なる電解質を含んでいてもよいことが理解されるべきである。この決定は、特定の実施に依存する。
【０１０１】
また、複数のプローブデバイス（バルク型の試験配置および携帯型の配置の両方について）において、すべてのシステムの試験プローブが、金属またはアロイのサンプル表面と一度に接触する必要はない。例えば、特定のバルク型の並べ替え機の配置において、異なる電解質を含む異なる試験プローブは、並べ替えシステムの連続したステーションに適用することができる。実際に、ある試験からの結果が、金属またはアロイのサンプルを次のプローブが適用される前に迂回させるのに十分なほど決定的であってもよい（次の試験プローブの装着／使用を節約する）。
【０１０２】
図２３および図２４を見ると、電解質の管２３０２を含み、電解質２３０４、試験プローブ電極２３０６、電解質膜２３０８を保持する電解質試験カートリッジ２３００の異なる図が示される。この実施形態において、膜２３０８は、多孔性ポリエチレンであり、電解質の管２３０２は、高密度ポリエチレンまたはピークであり、試験電極２３０６は、ガラス状炭素電極である。しかしながら、これらの材料は、一例として与えられているだけであり、カートリッジ２３００の構成要素は、他の材料で構成されてい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、試験プローブ２３０６の端２３０６ａと、膜２３０８の端２３０８ａの間にあり、試験プローブ電極２３０６の他の部分を囲んでいることを示す。さらに、膜２３０８は、細長い部分２３０８ｂが管２３０２の内側に入り込んだｔ型構造に作られていることを示す。さらに、試験プローブ電極２３０６の第２の端２３０６ｂは、すでに記載したような試験システム構成要素に戻るように接続する電気接続線２３１０を有するように設計される。
【０１０３】
開示される試験プローブ２３００は、比較的単純であり、ある実施形態において、使い捨てであると考えられてもよい（すなわち、電解質液が交換されず、むしろ、新しいカートリッジを挿入し、使用済みのカートリッジを交換する）。カートリッジ２３００が有する潜在的な課題の１つは、（特に、試験プローブ表面での）電解質の乾燥であり、電解質が望ましくない程度まで濃縮する。実質的に気密の様式で試験プローブ電極の膜に適合するように構成されるキャップ２４００を使用し、この課題を軽減してもよい。
【０１０４】
代替的な実施形態（図２５〜図３０を参照）において、図２３および図２４のカートリッジ２３００は、カートリッジ２５００の膜末端付近にバルブ配置２５０２を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以外に、カートリッジ２５００は、図２３および図２４のカートリッジ２３００と関連して記載されるのと同様の様式で設計される。
【０１０５】
図２５および図２６は、バルブ配置２５０２をもっと詳細に示し、バルブ配置が開放位置にある場合、バルブ配置２５０２が電解質を（特定の実施形態において、所定容積で）分注するように構成されていることを示す。例えば、この実施形態において、図２６のウェーブワッシャーまたは圧縮されたフォームリング２６００は、管２５０４の片方の端と、膜２５０６の広い方の部分の表面との間に、ｔ型の膜２５０６の狭い方の部分の周囲に配置される。この位置で、ウェーブワッシャーまたは圧縮されたフォームリング２６００は、ｔ型の膜２５０６の末端部分２５０８を管２５０４から離れる方に押すように作用する。この作用によって、膜２５０６の上側のｕ形状の部分２５１０が、可撓性の密封要素（マッシュルーム形状の構成要素）２５１４の茎部分２５１２を掴み、固いバルブベース２５１６に対して引っ張る。この位置は、ｔ形状の膜２５０６を、管２５０４の中の電解質から密閉する。さらに特定的には、図２７の絵２７００および図２８の絵２８００に示されるように、密封構成要素２５１４およびバルブベース２５１６は、互いに接触したとき、流体の流れを遮断するように設計される。このことは、密封構成要素２５１４が、開口部２５１４ａ、２５１４ｂ、２５１４ｃ、２５１４ｄを有することをもっと明確に示す図２８の分解図２８００を再検討するときに示される。図２９は、バルブベース２５１６が、開口領域２５１６ａを有することをもっと明確に示す。閉じた位置（図３０の絵３０００に見られるような）において、これらの開口部は、膜２５０６への流体の流れを止めるように互いに相殺されている。特に、バルブベース２５１６の表面２５１６ｂが、密封構成要素２５１４の表面２５１４ｅに対して配置されている場合、流体（例えば、電解質）は膜２５０６に流れない。しかしながら、膜２５０６の先端２５０８が、金属またはアロイのサンプル表面に対して押される場合、密封構成要素２５１４が内側に曲がり、バルブが開放し、新しい電解質が、管２５０４の内側から、２５１４ａ〜２５１４ｄおよび２５１６ａを介して膜２５０６へと流れることができる。
【０１０６】
これらの１個のカートリッジは、簡単に試験場を交換可能である（特に、携帯型の場合に有用である）。異なる管は、ユーザが正しいカートリッジを正しいスロットに挿入するのを助けるために、色でコード化されていてもよく、または、記号または文字が付けられていてもよい。ユーザは、特定の用途のためにすべてのスロットを充填しないように選択してもよく、特定の実施にどのカートリッジが重要かについて、ユーザインターフェイス（以下の章を参照）によって補助されてもよい。
【０１０７】
特定の実施形態において、カートリッジ（２３００、２５００）は、電解質の種類、容量、工場の充填日およびプローブ前の較正データのいくつかまたはすべてを試験システムに電気的に通信するための通信構成要素を備える。このことは、実験室で調整され／調節されたレジスタまたはキャパシタによって、ＥＥＰＲＯＭの使用によって、または他の通信装置によって行うことができる。再プログラム可能なメモリをそれぞれのプローブに取り付けた場合、行われた測定数、最初の使用日／時間、最新の使用日／時間のような値をすべて記録してもよい。このさらなる情報は、試験プローブに残る有用な寿命をシステムに計算させ（ユーザに示し）、または、傾向の計算を行うことができる。当業者は、この情報を通信／格納する他の様式がわかり、通信または格納され得る他の物品がわかるだろう。
【０１０８】
（携帯型の並べ替え機）
ある好ましい実施形態において、図３１および図３２の携帯型の並べ替え機３１００は、休憩することができる平坦な表面３１０２を備え、片手で簡単に持つための一体型のハンドル３１０４を備えるように設計される。これに、表面調製デバイス（例えば、円形の研磨板を保持し、回転することができる回転チャック）３１０６を組み込んでもよい。これに、圧縮された液（例えば、ＣＯ２またはＮ２）３１０８の小さなカートリッジも含んでいてもよい。このカートリッジの出力は、ユーザによってバルブが調節され、表面を研磨した後、調製された表面の残渣をきれいに吹くように、出力管３１１０を介して進む。酸素を含まないガスを使用すると、天然の酸化物再生成が減少する。
【０１０９】
複数の試験プローブと共通プローブ（例えば、図１４〜図１７および図１９〜図２１と関連して記載されるような）を保持するためのプローブカートリッジホルダー３１１２（例えば、図１９〜図２４と関連して記載されるような）は、携帯型のデバイス３１００にも組み込まれ、カートリッジホルダー３１１２の試験プローブは、すでに開示したように、場内の（オンボード）試験システムに接続される。
【０１１０】
携帯型の並べ替え機３１００は、一次電池または再充電可能な電池３１１４から電力を受けてもよく、または、場合により、外部電源（例えば、ＡＣ電源、図示せず）から電力を受けてもよい。電池は、標準的な大きさ（例えば、ＡＡ）、一体的に固定されたもの、またはパワードリルと同様のモジュラーユニットであってもよい。
【０１１１】
（ユーザインターフェイス）
携帯型の試験機の実施形態において、図３２に示されるユーザインターフェイス３２００は、入力／出力スクリーンの形態で提供される。ユーザインターフェイス３２００は、音によって活性化されるシステム、ＬＥＤなどを含め、他の構造で設計することもできることが理解されるべきである。何のサンプル金属またはアロイが可能であるかについて、ユーザが知っている（ユーザインターフェイスを介し、携帯型デバイスに知らせる）ことが多いほど、得ることができる結果が良い。例えば、５ｘｘｘシリーズと７ｘｘｘシリーズのアルミニウムアロイの間で曖昧な結果を与える試験は、このデバイスが、サンプルが５ｘｘｘまたは６ｘｘｘのいずれかであると知らされている場合には、簡単に正しい方向に解決することができる。上に、サンプル金属またはアロイが廃金属であってもよいと述べられているが、本発明の概念は、特に、ロール構造、平板構造で構成される新しく作られた金属またはアロイと共にも使用することができる。
【０１１２】
カートリッジが、（すでに記載したように）試験システムに自動的に通信する方法を含まなければ、ユーザは、（電解質の種類、容量、工場の充填日およびプローブ前の較正データを含め）変更されるそれぞれの時間に試験プローブカートリッジについての情報を入力する必要があるだろう。それぞれのカートリッジのためのソケットは、正しいプローブが正しいスロットに確実に入るように、鍵が付けられていてもよく、または色／記号でコード化されていてもよい。しかしながら、ある実施形態において、スロットより多種類のプローブが存在し、ユーザは、どの種類のプローブが挿入されるかを示さなければならない。
【０１１３】
望ましい試験および電流プローブ構造がわかれば、システムは、ユーザにカートリッジを加える／除去する／変更するように助言することができる。カートリッジの容量、製造日、最初の使用日および試験数のうち、１つ以上がわかれば、システムは、古いカートリッジをユーザに交換させるように助言することができる。
【０１１４】
もちろん、ユーザに対する鍵となる情報は、群（例えば、６０００シリーズのアルミニウムアロイ）、または特殊なアロイ（例えば、６０６１型のアロイ）、または主なアロイ化剤（例えば、１％を超える銅）または製造方法（鋳造または鍛造）の１つ以上の試験システムの出力である。この結果には、不確実性の可能性があるため、システムは、信頼性の指標を与えてもよく、またはそれぞれの可能性を有する複数の候補を列挙してもよい。これらの回答は、音声または視覚によってもよい（例えば、文字を示すＬＣＤディスプレイ）。ユーザが単純な試験を構築する場合には（「すべてが５ｘｘｘであることを検査する」、または「５ｘｘｘと６ｘｘｘを並べ替える」）、少数の指標となる光で十分な場合があり、もっと迅速に実施してもよい（例えば、緑＝「はい、５ｘｘｘです」であり、赤＝「何か別のものが検出されました」）。
【０１１５】
他の実施形態において、試験が終了したときにハンドルが振動することによって、もっと触覚を使用し、または（逆に）、繰り返すべきか、または、逸脱値が検出されたことを示す。
【０１１６】
システムは、試験が成功したかどうか（高い十分な信頼性）、またはシステムが表面調製および試験を繰り返すことを推奨する場合に、ユーザにフィードバックを与えてもよい。これも音声または視覚によってもよい。
【０１１７】
ユーザ入力は、ボタン、スイッチおよび音声コマンドのいくつかの組合せであってもよい。ある好ましい実施形態において、ユーザ入力（および出力）は、携帯型の有線（例えば、ＵＳＢ）または無線（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標））通信で、別の装置の一部（例えば、電話またはタブレット）を介して行われてもよい。このような別の装置の一部との通信は、一連の試験の設定、セッションまたはシフトの終了時にまとめた結果を報告するときに特に有用である。
【０１１８】
（バルク型の並べ替え機）
携帯型の並べ替え機およびバルク型の並べ替え機の配置は、イオン試験の概念の実施のためのスペクトルに沿った特定の点である。以下の章は、バルク型の並べ替え機に限定されないが、有用な用途を有するこのような実施形態で使用可能なさらなる配置を記載する。
【０１１９】
（単一化および固定）
廃棄物の入力流は、廃棄山から、またはトラックの後部から直接得てもよく、またはシャベルによって手動でシステムに加えてもよい。特定の実施形態において、これらはすべて、コンベヤベルト上に廃棄物の乱雑な山を生じる。図３３および図３４の試験システム３３００および３４００において、それぞれ、試験システムは、試験中にそれぞれの試験片を別個に保持する（または固定する）ことを教示する。乱雑な山を単一化する種々の方法は、当業者には知られているが、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が挙げられる。
【０１２０】
単一化したら、廃棄物の小片は、最初に表面調製部に保持されなければならず、次いで、試験プローブに保持されなければならない。多くの選択肢（例えば、万力、クロー、クランプ）が存在するが、廃金属は、広範囲の予想することができない複雑な形状を有していてもよい。ある好ましい実施形態は、すでに記載したような廃棄物に対し、空気圧によって駆動して指し示す複数の金属プローブである。これらは、廃棄物の予想できない形状に十分に適応し、廃棄電極としても役立つ。
【０１２１】
予想できない形状の廃棄物への固定に適応するための代替例は、廃棄物の形状を、もっと均一または簡便な形状に変化させて固定することである。例えば、図３３および図３４と関連してもっと完全に詳細が示されるように、一対のローラーは、投入した廃棄物を、低品質の既知の厚みのプレートへと冷圧延してもよい。別の実施形態において、システムは、入ってくる廃棄物を長方形の角柱へとプレス加工するように働くいくつかのプレートを有するように構成されてもよい。これらのいずれかの場合において、固定システムは単純化され、もっと信頼性が高くなる。
【０１２２】
増加したスループットのために、試験プロセスは、２つ以上の連続したステーションに分けることができ、固定デバイスは、試験のいくつかの工程、例えば、表面調製、第１のプローブを用いた試験、第２のプローブを用いた試験、次いで、放出によって移動してもよい（廃棄物を保有する）。
【０１２３】
（プローブの位置）
予想できない形状の廃棄物の表面の一部を調製し、表面にプローブを配置する選択は、自動的に行うのは困難な場合がある。理想的には、この配置は、廃棄物の接触面積に対するプローブ先端を最大にするように、そのため、垂直および平坦な領域（一段の「ピーク」または半分では休止しない）の中央部になるように選択される。このことは、プローブおよび／または廃棄物保持デバイスのいずれかをいくつかの軸方向に移動することが必要な場合がある。視覚システムを使用し、直接配置してもよい。明らかに、表面の調製は、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。この領域を信頼性高く選択し、調製することは困難であると仮定すると、一実施形態において、同じ種類の複数のプローブが、同じ廃棄物の小片の異なる場所に配置される。これらのプローブからの電気化学的な応答の最も信頼性の高い結果、平均結果、信頼性によって軽重を付けた平均結果、またはいくつかの他の組合せを、最終的な決定に使用してもよい。
【０１２４】
上の章で記載されるローリング技術または圧縮技術が使用される場合、プローブの配置および表面の調製は単純化される。例えば、平坦な水平シートに冷圧延される場合、垂直に取り付けられた試験プローブは、常に、平坦な表面の大きな一面に垂直に向かうだろう。
【０１２５】
（較正サンプル）
バルク型の並べ替え機で特に有用なことに、試験回数が多い場合、１つ以上の既知の試験サンプルに対するプローブの周期的な配置は、較正に役立つ場合がある。時折、試験システムを既知のサンプルに適用することによって、システムの現在の正確性を評価することができる。
【０１２６】
これは、プローブの洗浄のきっかけとなり、膜交換のきっかけとなるか、または電極の「傾向」を補正するために用いられる較正値のテーブルをアップデートするために使用することができる。
【０１２７】
（出力）
自動化された／バルク型の並べ替え機において、１つの用途は、金属またはアレイの入ってくる流れを複数の出力流に並べ替えることである。この並べ替えは、群、アロイなどによって、または例外によって行ってもよく、例えば、５ｘｘｘではないすべてを拒絶流に送る。これを行うために、試験操作が終了した後の分流器は、試験システムによって制御される。この分流器は、分流パドル、プッシャー、トラップドア、または当業者に知られている多くの他の方法の１つの１つ以上であってもよく、分流器の配置を示す特定のものは、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、試験システムがその同定において低い信頼性を有する金属またはアロイの小片について、最も良く適合するものとして処理されるか、または拒絶流に並べ替えられてもよい。経済性に依存して、この拒絶流は、場合により、再試験のための入力流に再び向かってもよい。この欠点は、品質が非常に悪い廃棄物（例えば、岩）が繰り返し循環することである。代替例として、信頼性が低い試験は固定したままで、この試験を何度も繰り返してもよい。この場合には、多くの品質の悪いものを読み取った後、廃棄物は、試験することができないと考えることができ、この基準に従って並べ替えることができる。
【０１２９】
別の実施形態において、システムは、並べ替えずに、すべての小片が通過する。次いで、その作業は、廃棄流の累積的なアッセイを周期的に与えることである。これは、完全な並べ替え機よりも安価な選択肢であるが、第２の溶鉱炉によって、炉に入り、添加物を適切に調製することについて少なくとも知ることができる。
【０１３０】
（バルク型の並べ替えの実施）
バルク型の並べ替えシステムの種々の実施は、上の記載を用いて実施されてもよいが、図３３および図３４は、２つの特定の実施を与える。
【０１３１】
図３３を見ると、システム３３００は、コンベヤシステム３３０４に沿って移動する廃金属３３０２を有する。廃金属は、多くは、皺がよっているか、または他の形態で変形しており、特定の実施は、冷圧延システム３３０６（この場合には、２つの冷ローラーを用いる）を使用してもよく、それによって、廃金属がコンベヤベルト３３０４の上を移動するにつれて、金属またはアロイの平坦になった小片またはもっと線形の小片に順に移動する。圧縮された金属またはアロイの小片（例えば、３３０８）が所定の位置に達したら、ピックアンドグラブシステム３３１０を使用し、平坦になった金属またはアロイの小片を保持ステーション３３１２（例えば、すでに記載されたもの）に移動してもよい。これには、空気圧による保持または他の既知の種類が挙げられるだろう。保持ステーション３３１２には、洗浄ステーション３３１４も組み込まれていてもよく、すでに記載された様式で金属を洗浄するだろう。洗浄され、固定されたら、試験システム３３１６は、すでに記載された試験プローブのいずれかの配列で、試験プローブまたは電極の配置３３１８、および当業者に明らかであり、金属またはアロイの小片（例えば、３３２０）を試験するための位置に移動し得るその他のものを与えるだろう。試験が達成されたら、試験された金属またはアロイの小片を、ピックアンドプレイスシステム３３１０の別の部分によって掴み、並べ替え領域３３２２に与えてもよく、この領域は、さらなる処理のために同様の金属またはアロイが配置される種々の位置であってもよい。
【０１３２】
図３４を見ると、同様の構造がバルク型の並べ替えシステム３４００に示される。このシステムにおいて、構成要素の多くは、すでに記載されたものと同様であるため、繰り返さない。しかしながら、特に異なるのは、ローラー配列３３０６の代わりに、金属片を平らにする企てのために、冷金属スタンピング構造３４０２を使用してもよいことである。複数のスタンプが異なる軸方向に移動し、金属片は、長方形の角柱へと成型され、平坦な表面を提示し、もっと大きな厚みを維持する。
【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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