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Fachtagung Prozessnahe Röntgenanalytik

30. 11. - 1.12.2017 im Technologiepark Berlin-Adlershof

ProRec – ein kompaktes Analysemodul zur schnellen und hoch ortsaufgelösten Stofferkennung
- mit Röntgenfluoreszenz für den Einsatz in Recycling und Rohstoffaufbereitung -

M. Scheiner (Institut für angewandte Photonik e. V., IAP e.V)

 Stofferkennung für den Einsatz in Recycling und Rohstoffaufbereitung -
Sortiersysteme mit hoher Ortsauflösung auf Förderbändern



Außenansicht des Moduls - mit Vergleichsmünze

ProRec - ProzessRecycling
ProRec – ist ein kompaktes Analysemodul zur schnellen und hoch ortsaufgelösten Stofferkennung mit Röntgenfluoreszenz für den Einsatz in Recycling und Rohstoffaufbereitung.

Auf Seiten der Anwender in der Industrie besteht ein großes Interesse an Sortiersystemen mit hoher Ortsauflösung zur Verarbeitung kleiner Partikel auf Förderbändern. Dies erfordert neben kleineren Spurbreiten eine hohe Geschwindigkeit der Signalverarbeitung, damit der geforderte Materialdurchsatz erreicht wird.

Aufbau des Analysenmoduls und seine techischen Eigenschaften
Das im Projekt entwickelte kompakte Analysemodul besteht aus Kollimator, Detektorzeile und der vollständigen Signalverarbeitungselektronik zur synchronen Abtastung von 32 Kanälen mit einer Messzeit von 10 ms.
Die Spurbreite kann durch einfachen Wechsel des Kollimators der jeweiligen Aufgabe angepasst werden. Mit einem Modul lässt sich eine Erfassungsbreite von 160 mm abdecken.
Soll Sortiergut auf einem breiteren Förderband analysiert werden, kann eine beliebige Anzahl der Module unter Beibehaltung des Spurrasters aneinander gereiht werden.
Rauen Umgebungsbedingungen beim Einsatz (Staub, Luftfeuchtigkeit, Temperaturen von  15…+50 °C) wurde durch die Konstruktion Rechnung getragen.
Das Gehäuse ist dicht nach IP 67 ausgeführt und kann z.B. mit trockenem Stickstoff gespült werden. Die Kommunikation findet über eine robuste Ethernetschnittstelle statt. Das Modul wurde an mit einem Bandsimulator bei Geschwindigkeiten des Förderbandes von 0,1…2 m/s getestet und funktioniert zuverlässig.



Abb. 2
Testvorlage für die ortsaufgelöste Röntgenfluoreszenzmessung,
bestehend aus dünner Kupferfolie auf Millimeterpapier (kleine Karos 5 mm x 5 mm).
Diese wurde auf dem Förderband befestigt und mit dem Analysemodul gemessen.


 

Abbb. 3
Falschfarbendarstellung der Vorlage als Ergebnis der Messung,
die Kupferkaros demonstrieren in x-Richtung die Ortsauflösung von 5 mm.

 






Abb. 4
Vorlage zur Demonstration der Empfindlichkeit.
Mir einem metallhaltigen Glanzmarker („Edding“) wurde
das IAP-Logo auf Papier gebracht – Kugelschreiber als Größenvergleich.











Abb. 5
Ergebnis der Messung in Falschfarbdarstellung.











Chip - kundenspezifiach
Neuartig
ist die Verwendung kundenspezifischer Detektorchips, welche ohne Kühlung eine für Sortieraufgaben ausreichende Energieauflösung realisieren.

Vorteile des neuen Analysatormoduls
Ortsauflösung
Gegenüber herkömmlichen XRF-Systemen wird die dort übliche Ortsauflösung (ca. 25 mm Spurbreite) wesentlich verbessert (5 mm).
Kostenreduzierung
Die neuen Sensoren müssen nicht gekühlt werden und ermöglichen bei akzeptabler Energieauflösung eine erhebliche Kostenreduzierung.
Flexibel
Die hohe Flexibilität des neuen XRF-Moduls gestattet die schnelle Anpassung an unterschiedliche Messaufgaben und in Kombination mit anderen Analyseverfahren (IR-Spektroskopie, LIBS) eine Abdeckung der Stofferkennung über die der XRF zugänglichen Elemente.
Das Projekt wurde im Rahmen der "FuE-Förderung gemeinnütziger externer Industrieforschungseinrichtungen in Ostdeutschland“ des BMWi gefördert.

Download Abstract   PRORA - Das Programm

 


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