WO2019135052A1 - Système et procédé pour quantifier un métal d'interêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène - Google Patents

Système et procédé pour quantifier un métal d'interêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène Download PDF

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Youssef MENJOUR
Aloïs LIEN
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    • G01N23/22—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
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Definitions

  • the invention relates to the field of systems or devices and methods for quantifying metals, which may be valuable or noble, such as, by way of non-limiting examples, gold, silver, platinum, copper, zinc, neodymium, tin or palladium, or other metals possibly qualified as strategic, for example, from the rare earth group.
  • Such devices or systems are used for all types of use and preferably but not exclusively, in connection with the recycling of various precious metals contained in waste resulting from new technologies, especially electronic, such as integrated electronic cards, for example. smart phones), tablets and / or computers, or any other wastes that may contain metals, such as silverware, electrical connectors or electronic devices or cables.
  • Such devices or systems and processes consist mainly of characterizing one or more wastes, that is to say, to detect and quantify the chemical elements of interest and to derive a value analysis of the waste "to be characterized”.
  • collectors also called intermediaries
  • collectors have the role of collecting electronic waste and preparing it, for example by cleaning and / or sorting it, for recycling.
  • the cards are thus prepared for sale to the refiners.
  • categories of collectors classified according to the quantities and / or products they collect.
  • Refiners have the role of extracting said electronic cards or metals and produce, in a final step of the recycling process, ingots of refined precious metals from tens of tons of electronic cards.
  • Such refiners generally from the fields of the iron and steel industry, use industrial processes based for example on hydrometallurgy, veritable environmental anachronisms, since such These processes have poor eco-conditionality due to the high energy consumed, the production of greenhouse gases, emitted following the combustion of the gas recovered at the exit of the blower.
  • the electronic cards are bought by the refiners, the latter characterizing and quantifying the various metals, possibly valuable, present within said electronic cards, during or after destruction of the latter, in particular by using analysis techniques by sampling. Prior sampling of said electronic boards not only leads to approximate quantifications and characterizations, since in some cases it may be difficult to obtain measurements correlated to a particular electronic card as a result of the processing thereof.
  • the destruction of said electronic cards can also lead to losses of materials and / or metals.
  • no contradictory control of the seller is possible, said seller must then rely on the results sent by the refiner in charge of processing.
  • the value of metals is determined in a partial and gross way without knowing exactly their exact quantity, generating significant economic losses for all actors in the sector, including collectors and intermediaries upstream of the chain.
  • Inductively Coupled Plasma Spectrometry also known as “Inductively Coupled Plasma - ICP” and “Transformed Coupled Plasma - TCP” terminologies and abbreviations
  • Laser Induced Plasma Spectrometry also known as English terminologies and abbreviations “laser-induce breakdown spectroscopy - LIES”
  • electronic waste Prior to such analyzes, electronic waste is sampled mechanically and converted into a "sample pellet”.
  • Inductively Coupled Plasma Spectrometry is a method of chemical analysis that simultaneously assays the plurality of elements present in a sample.
  • the sample to be analyzed, in solid or liquid form is thus ionized by being injected into an argon plasma or, alternatively, helium, preferably at high temperatures, between approximately six thousand to eight thousand degrees Kelvin, and undergoing then different changes of states: the fusion when the sample is in solid form, then the vaporization, and finally the ionization.
  • Laser-induced plasma spectrometry for its part, makes it possible to perform a qualitative and quantitative analysis, on any type of material, of the elementary chemical composition or even the simultaneous multi-elementary measurements of a sample, that the sample either in solid, liquid, gas or aerosol form.
  • a process implemented by refiners or professionals in the sector to obtain information on the metals present in electronic waste employs a succession of operations, more particularly destructive waste sampling steps, consisting of: exhaustively, crushing operations, possibly semi-fin, micronization operations or slagging operations.
  • steps to produce a representative sample that is to say steps of granulation and manufacture of a pellet, are implemented.
  • the analyzes performed today produce information on the purity of a metal with regard to other elements detected in the sample. For example, when analyzing a copper granule, information relating to the proportions of the elements, such as for example 99% copper, 0.5% lead, 0.1% silver ... will be obtained.
  • spectrometric techniques also known as spectroscopy
  • X-ray fluorescence also known as SFX and FX abbreviations and the terminology and abbreviation "X-ray fluorescence-XRF"
  • X-ray fluorescence-XRF abbreviation "X-ray fluorescence-XRF”
  • an X-ray beam usually from radioisotopes, X-ray tubes or synchrotrons
  • this radiation can be dispersed as well as absorbed.
  • the photoelectric effect mechanism then intervenes, that is to say that an electron of an inner layer of the atom is torn off and excited, creating an electronic hole, also called a gap, in the same place.
  • This excited state of the atom is unstable, the atom de-energizing to recover a stable state, by movement of an external electron that will fill the gap.
  • Such an electronic displacement is then accompanied by the emission of an energy X-ray equal to the energy difference between the states of the electron filling the gap, such an emission corresponding to the X-ray fluorescence.
  • the material When a material is bombarded with X-rays, the material re-emits energy in the form, inter alia, of X-rays, corresponding to X-ray fluorescence or X-ray secondary emission.
  • a spectrum of X-rays emitted by said material is characteristic of the composition of the sample to be analyzed.
  • the elemental composition of said sample can be deduced, such an elemental composition corresponding to the mass concentrations of the elements making up the sample.
  • the intensity of the characteristic lines detected and emitted by a particular chemical element is related to the concentration of said particular chemical element in the sample, thus making it possible to obtain the concentration of the chemical elements in said sample.
  • the current analyzes do not make it possible to obtain a direct and precise quantification of the elements independently of one another within the sample.
  • wavelength dispersive analysis also known under the terminology and abbreviation "wavelength dispersive X-ray fluorescence” WD-XRF ”
  • dispersive energy analysis also known under the terminology and abbreviation” energy dispersive X-ray fluorescence-ED-XRF ").
  • wavelength dispersive analysis wavelength dispersion is used to analyze the obtained X-ray spectrum.
  • the intensity of the signal is then recovered according to the deviation of the beam, such a deviation then making it possible to determine, by the Bragg law for example, the energy of the emitted photon, also called X-ray.
  • the sample is identifiable and quantifiable.
  • the X-rays emitted by the sample are captured by a detector, most often a cooled semiconductor, for example with nitrogen or by Peltier effect.
  • the photons or X-rays then cause ionizations in the semiconductor, causing Current pulses whose intensity is proportional to the energy of the photon. It is then possible to count the photons or incident X-rays according to their energies.
  • One of the main limitations of these detectors is their resolutions. However, this method has the advantage of being fast, automated and requires little or no sampling, in addition to being nondestructive for the sample.
  • SR- XRF also known by the abbreviation "SR- XRF ”: the SR-XRF uses synchrotron rays as an excitation source, ideal for high precision XRF analysis, even in complex matrices since the usable energy range is 5 to 80 keV, allowing detection of almost all elements by measuring the fluorescence of their respective K layers. This technique is only applicable with an adequate source, requiring considerable investment;
  • D 2 XRF - XRF double dispersion
  • Electron scanning microscopy coupled to ED-XRF also known as abbreviation
  • SEM-EDX Scanning electron microscopy
  • SEM for Scanning Electron Microscopy was used for the study of silver coins. This technique provides a high-resolution, detailed image of the surface of an analyzed sample, in addition to the identification and quantification provided by the ED-XRF. SEM allows images to be obtained at a scale of less than one micron (x50,000). It can therefore provide information on how an object has been manufactured or on the morphology of its surface;
  • PIXE also known under the English terminology “Particle-Induced X-ray Emission”
  • m-PIXE the PIXE nuclear probes (also known in the French terminology “Particle-induced RX emission”) produce clusters of protons accelerated to several MeV.
  • the principle of fluorescence X-ray emission is the same as for the XRF, but this time it is the protons instead of the electrons that are accelerated.
  • the intensity of the detected characteristic lines emitted by an element is related to its concentration in the sample, thus making it possible to determine the concentration of said elements in the sample, especially when the elements are homogeneously distributed in the analyzed volume within the sample and / or when the volume analyzed is representative of the sample in its entirety.
  • the main electronic cards or more generally the electronic waste do not meet such criteria. Indeed, such electronic cards are generally composed of heterogeneous volumes. Said electronic cards can be effectively composed of different metals, such as non-limitingly, gold, copper, silver or palladium, and possibly other materials such as plastics.
  • each metal is excited by X-rays, and emits, according to its nature, one or more emission lines.
  • Each metal has its own physical characteristics and therefore responds differently to X-ray excitation.
  • the absorption of emissions from other metals is not always taken into consideration and / or is attenuated.
  • the emission lines may possibly overlap in an X-ray spectrum. The data thus obtained are therefore unreliable.
  • each metal emits an energy that can be completely or partially absorbed by any neighboring metals, creating a noise, said noise thus parasitizing the measurement signal of the energy emitted and his interpretation.
  • the invention makes it possible to meet all or some of the disadvantages raised by the known solutions.
  • a method for quantifying a metal of interest among a plurality of materials of a heterogeneous sample is provided, said method being implemented by a processing unit of a system for detecting and quantifying a metal. of interest in a heterogeneous sample.
  • such a method includes a step for estimating a mass quantity of a metal of interest for a volume unit of said heterogeneous sample, from an experimental datum describing the material composition of said volume unit, said experimental datum being produced by means of detection of an electromagnetic wave emitted or transmitted by said unit of volume irradiated by an X-ray source, said step for estimating a mass quantity of a metal of interest consisting in converting the experimental data in a mass quantity of a metal of interest for a unit of volume.
  • a method for quantifying a metal of interest according to the invention can be implemented by successive iterations for a plurality of volume units considered.
  • a method for quantifying a metal of interest according to the invention may comprise a step to trigger the production of an experimental data by the detection means.
  • a system for detecting and quantifying a metal of interest comprises means supports of the heterogeneous sample and a first actuator arranged to cause a displacement of the support means
  • said method for quantifying a metal of interest according to the invention may comprise a step for controlling the first actuator, so as to cause a displacement of the heterogeneous sample with regard to the detection means.
  • a method for quantifying a metal of interest may comprise a step for driving the second actuator, so as to cause a displacement of the detection means with regard to the heterogeneous sample.
  • the step for estimating a mass quantity of a metal of interest of a process for quantifying a metal of interest may consist of an estimate made by a convolutional neural network of the processing unit of said system.
  • Such a method for quantifying a metal of interest according to the invention may then comprise a preliminary step of learning of said convolutional neural network.
  • the step for estimating a mass quantity of a metal of interest of a method for quantifying a metal of interest can consist of the joint exploitation of experimental data and third-party experimental data describing the material compositions of a plurality of standard samples.
  • a method for quantifying a metal of interest in accordance with the invention may comprise a step for delivering the mass quantity of an estimated metal of interest to an output man-machine interface capable of delivering it to a user.
  • the invention relates to a computer program product comprising computer - readable program instructions which, when executed or interpreted by a processing unit of said computer, cause the implementation of a method for quantifying a metal of interest from a plurality of materials of a heterogeneous sample according to the invention.
  • the invention further relates to a system for detecting and quantifying a metal of interest among a plurality of materials of a heterogeneous sample
  • a system for detecting and quantifying a metal of interest among a plurality of materials of a heterogeneous sample comprising an X-ray source arranged to irradiate all or part of the heterogeneous sample, detection means arranged to produce an experimental data, support means for said sample, first and second actuators, a processing unit, a data memory, a program memory, an output human-machine interface.
  • the program instructions of a computer program product according to the invention are registered in the program memory of said system.
  • the processing unit, the data memory and / or the program memory of a system for detecting and quantifying a metal of interest according to the invention may consist of means electronic object, such an electronic object may consist of a personal computer or industrial.
  • FIG. 1 presents a first nonlimiting example of a structural architecture of a system for detecting and quantifying a metal of interest among a plurality of materials of a heterogeneous sample, according to the invention
  • FIG. 2 illustrates a second nonlimiting example of a structural architecture of a system for detecting and quantifying a metal of interest among a plurality of materials of a heterogeneous sample, according to the invention
  • FIG. 3 presents a flowchart of a nonlimiting exemplary embodiment of a method for quantifying a metal of interest from among a plurality of materials of a heterogeneous sample, according to the invention.
  • the invention relates to a system for detecting and quantifying a metal of interest among a plurality of materials of a heterogeneous sample, such as, by way of nonlimiting example, an electronic waste, more particularly an electronic card.
  • a heterogeneous sample such as, by way of nonlimiting example, an electronic waste, more particularly an electronic card.
  • a heterogeneous sample such as, by way of nonlimiting example, an electronic waste, more particularly an electronic card.
  • a heterogeneous sample such as, by way of nonlimiting example, an electronic waste, more particularly an electronic card.
  • an electronic card is generally composed of heterogeneous volumes.
  • Said electronic cards can be effectively composed of different metals, such as non-limitingly, gold, copper, silver or palladium, and possibly other materials such as plastics.
  • the invention will be described through a preferred but nonlimiting application in connection with the characterization and quantification of gold within an electronic card. However, the invention could be limited to this single example of application.
  • the invention can thus be transposed to the non-destructive detection and quantification of any other noble metal, such as, but not limited to, platinum, silver, palladium, tantalum, copper, zinc, neodymium tin, or different metals, for example from the group of lanthanides or the group of rare earths, or strategic metals, considered essential for the technologies of the green advanced industry or the high-tech .
  • the invention may thus be transposed to the simultaneous non-destructive detection and quantification of a plurality of metals of interest, such as, without limitation, an alloy of metals of interest, such as, for example, coltan (also known as "colombite-tantalite").
  • Such a system for detecting and quantifying a metal of interest among a plurality of materials of a heterogeneous sample is advantageously adapted or arranged to exploit, jointly or separately, analysis technologies related to X-ray fluorescence or related spectrometry. with transmission imaging, especially X-ray tomography.
  • an X-ray consists of an electromagnetic radiation consisting of photons whose wavelength 1 is in 10 -12 and 10 -8 meters and emitted an X-ray source.
  • a beam X-rays generally from radioisotopes, X-ray tubes or synchrotrons, or more generally from an X-ray source, irradiate a sample
  • this radiation can be dispersed as well as absorbed.
  • the photoelectric effect then occurs, that is, an electron in an inner layer of the atom is torn off and excited, creating an electronic hole, also called a gap, in the same place.
  • This excited state of the atom is unstable, the atom de-energizing to recover a stable state, by movement of an external electron that will fill the gap.
  • Such an electronic displacement is then accompanied by the emission of an energy X-ray equal to the difference in energy between the states of the electron filling the gap, such an emission corresponding to the X-ray fluorescence.
  • X-ray transmission imaging (also referred to as X-ray transmission imaging) is based on the exploitation of the absorption of a photon beam in the X-ray range by an object or sample, otherwise says about the exploitation of X-ray transmission through the constituent materials of said object or said sample.
  • Transmission consists of a property of one or more materials, more particularly a metal of interest, included within a sample or object, to pass one or more electromagnetic waves in the range of X-rays.
  • X-ray imaging consists in scanning a sample or an X-ray beam object and obtaining a two-dimensional image, according to energy levels, said image being produced in grayscale, said gray levels corresponding to the respective attenuations of an X-ray beam, or more generally the X-ray absorption levels by the different materials composing the object or the sample to be analyzed.
  • X - ray tomography is a non - destructive transmission imaging technique, invented in 1972 by Godfrey N. Hounsfield.
  • 3D three-dimensional
  • a conventional radiography consists of a two-dimensional image, produced in gray levels, said gray levels corresponding to the respective attenuations of an X-ray beam, or more generally the levels of absorption of X-rays by the different materials composing the image. object or sample to be analyzed.
  • X-rays penetrate matter and form a transmission image.
  • X-ray tomography or more generally transmission imaging, is based on the exploitation of the absorption of a photon beam in the X-ray range by an object or a sample, in other words on the exploitation of the transmission of X-rays through the constituent materials of said object or said sample.
  • Absorption of X-rays usually depends on the thickness, density, and chemical composition of the different parts of the object or sample traversed.
  • the object or the sample is advantageously positioned on support means, in the form for example of a door- rotating sample, such support means being generally placed between the X-ray source and detection means.
  • support means in the form for example of a door- rotating sample, such support means being generally placed between the X-ray source and detection means.
  • the object or sample is then rotated through the sample holder.
  • the detection means then proceed to the acquisition of a radiographic image in two dimensions for each angle of rotation.
  • the X-ray tomography may be advantageously total or partial.
  • Partial X-ray tomography is implemented when only a few images with different angles are acquired, so that a depth analysis of the sample can be performed without making acquisitions of a complete rotation of the sample. sample.
  • FIGS. 1 and 2 illustrate first and second nonlimiting examples of respective structural architectures of a system 1 for detecting and quantifying a metal of interest among a plurality of materials of a heterogeneous sample, in the form of a waste according to the invention, based respectively on the exploitation of technologies based on X-ray fluorescence and on X-ray transmission imaging, possibly X-ray tomography.
  • a system 1 for detecting and quantifying a metal of interest among a plurality of materials of an electronic waste or more generally of a heterogeneous sample S according to the invention also qualified as system 1 for characterizing an electronic waste, comprises all firstly a source 2 of X-rays, such a source being adapted to produce an X-ray beam B and thus irradiate all or part of the heterogeneous sample S or electronic waste.
  • a source 2 can be arranged to emit an energy of at least eighty-one (81) keV , such energy being particularly suitable for detecting the Ka line of gold according to an X-ray fluorescence technique.
  • said source 2 of said system 1 can be configured so that the X-ray beam B emitted has a form of lateral divergence substantially equal to 60 ° and longitudinal divergence substantially equal to 3 °.
  • an X-ray source 2 may advantageously consist of an X-ray generator, in the form of an assembly of X-ray tubes.
  • the invention can not, however, be limited to these examples alone. and may alternatively or in addition present a completely different arrangement for irradiating a line of interest of a metal to be analyzed within a heterogeneous sample.
  • a plurality of sources 2 may be jointly present and employed within a system 1 for detecting and quantifying a metal of interest from a plurality of materials of a sample.
  • heterogeneous of the same energies or possibly of different energies, so that a system 1 according to the invention can allow the simultaneous characterization and quantification of different precious metals present within the same heterogeneous sample.
  • a source must be sufficiently ionizing to reach the threshold energy of X-rays, also called activation energy, so that analysis methods based on technologies related to X-ray fluorescence or imaging by X-ray transmission, possibly X-ray tomography can be exploited, after acquisition.
  • the invention thus provides that, depending on the precious metal to be analyzed, the power of the X-ray source 2 can be automatically increased and this in order to proportionally reduce the importance of the noise in the re-emitted signal.
  • the latter may advantageously comprise means for displacing the said source 2 (not shown in Figures 1 and 2 for the purpose of simplification), comprising or cooperating with an actuator, then allowing the orientation, more particularly the angle of incidence, of the X-ray beam B emitted by the source 2 with regard to the heterogeneous sample S to be analyzed.
  • such means of displacement of the source 2 may comprise a rotary axis, advantageously arranged to modify the angle of incidence of the X-ray beam B emitted by the source 2.
  • the invention can not however, be limited to this single structure of means for moving the source 2. Any element able to perform a substantially similar function to change the angle of incidence of the beam could be used instead of said rotary axis.
  • a system 1 for detecting and quantifying a precious metal within said electronic waste according to the invention may comprise means supports 4, arranged to support and / or to maintain jointly the electronic waste to be analyzed with respect to the source and / or detection means.
  • such support means may further comprise or cooperate with an axis of rotation, advantageously for positioning the electronic waste with respect to the angle of incidence of the beam emitted by the source.
  • Such support means may also, alternatively or in addition, comprise a clamp, arranged to clamp and maintain in a predetermined position the sample to be analyzed.
  • such support means may comprise a plate 4.
  • the invention can not, however, be limited to these structures and / or arrangements of support means alone. Any element capable of performing a function of a similar nature could be used.
  • the invention provides that the support means 4 of a system for characterizing and quantifying a precious metal according to the invention may themselves cooperate with displacement means comprising or cooperating with a first actuator. , in order to directly move the heterogeneous sample S to be analyzed, in translation and in rotation.
  • the invention provides that such support means and moving means may consist of a single physical entity.
  • the plate 4 of the support means of a heterogeneous sample SS can advantageously be rotatably mounted, so that the X-ray source can radiate at 360 ° the heterogeneous sample, more particularly the electronic card, to be analyzed. .
  • detecting means when detecting means, presented later, comprise a plurality of detectors or sensors, such displacement means may be arranged to move said heterogeneous sample in translation.
  • the invention can not, however, be limited to these structures and / or arrangements of displacement means. Any element capable of performing a function of a similar nature could be used.
  • a system 1 for detecting and quantifying a precious metal within a heterogeneous sample S comprises detection means 3 adapted or arranged according to the precious metal of interest and / or electronic waste. to analyze, or the technology used in connection with the intended application.
  • detection means 3 are advantageously arranged to produce one or more experimental data from one or more electromagnetic waves emitted or transmitted by the heterogeneous sample S irradiated by an X-ray source.
  • an experimental data in the case of imaging by X-ray transmission or more particularly tomography, may consist of a pixel of a matrix digital representation, reflecting a light intensity proportional to the amount of radiation transmitted by a unit of volume of the heterogeneous sample.
  • said experimental data associated with such a volume unit may describe a spectrum describing the amplitude of the electromagnetic waves emitted again in the form of lines by the sample for a given number of metals. , either for given wavelengths.
  • the detection means 3 of a system 1 for detecting and quantifying a metal of interest from a plurality of materials of a heterogeneous sample S according to the invention may comprise, cumulatively or separately:
  • one or more characterization sensors arranged to read information relating to the Ka and / or Kb lines of the energy spectrum of the metal to be quantified;
  • one or more detection sensors arranged to read information relating to the lines La and / or Eb of the energy spectrum of the metal to be detected.
  • the invention can not be limited to the types, arrangements and / or number of sensors present within a system 1 for detecting and quantifying a metal of interest from among a plurality of materials of a heterogeneous sample S according to the invention.
  • a system 1 according to the invention and exploiting the X-ray fluorescence comprises at least one sensor arranged to read a line characteristic of the energy spectrum of the metal of interest. Preferentially but not exclusively, such a characteristic line will consist of the line K of the metal to be quantified.
  • the detection means 3 of said system 1 may include an X-ray sensor and diode Cadmium-Telluride (also known under the terminology "CdTe-EDX detector").
  • a Cadmium-Telluride diode X-ray sensor or detector may include an electro-cooled thermo-X-ray detector and a pre-amplifier employing a Cadmium-Telluride (CdTe) diode.
  • the detection means 3 of said system 1 may comprise one or more platinum filter meter tubes.
  • the detection means 3 of a system 1 for detecting and quantifying a metal of interest from among a plurality of materials of a heterogeneous sample S according to the invention may comprise one or more matrix and / or linear sensors, the sensors can be arranged linearly.
  • a matrix sensor makes it possible to ultimately deliver one or more images relating to one or more volume units of the heterogeneous sample.
  • said matrix sensor delivers a matrix-like digital representation where each element is associated with a pixel, describing or translating a light intensity proportional to the amount of X-ray radiation transmitted by a unit. volume of the heterogeneous sample.
  • such a matrix sensor can rely on modes of transmission imaging that can possibly combine the principle of X-ray tomography, and the use of several levels of energy, ultimately allowing to identify the composition of the heterogeneous sample S and more particularly the quantity of a metal of interest among a plurality of materials of said heterogeneous sample.
  • a matrix sensor may consist of a spectral resolution RX camera or a photon pixel detector.
  • the invention can not, however, be limited to these exemplary embodiments and could alternatively or in addition present any other arrangement of detection means.
  • the invention provides that a plurality of sensors may be employed, said sensors may be identical or different, so that a system according to the invention can simultaneously characterize and quantify different metals of interest.
  • said detection means may comprise three sensors placed in a three-dimensional manner, in order to increase the resolution and to reduce the measurement noise.
  • the detection means 3 of a system 1 according to the invention may advantageously comprise displacement means (not shown in the figures for purposes of simplification) of said means 3, such displacement means comprising or cooperating with a second actuator.
  • such means for moving said detection means comprising one or more several sensors may comprise a vertical rail cooperating integrally with the sensor or sensors, advantageously arranged to change the height of the sensors with respect to the support means.
  • such means for moving said detection means may comprise a rotary axis cooperating integrally with the detection means, so as to change the measurement angle of said detection means.
  • the invention can not, however, be limited to this single arrangement and / or this single structure of means for moving the detection means. Any element capable of performing a substantially similar function could be used in place of said vertical rail.
  • such means for moving said detection means may optionally comprise a horizontal rail, in order to analyze a plurality of electronic cards, or more broadly heterogeneous samples, inserted within said system.
  • said detection means 3 and moving means of said system 1 may consist of a single physical entity.
  • the invention furthermore provides that a system for detecting and quantifying a metal of interest from among a plurality of materials of a heterogeneous sample S according to the invention may comprise other accessories, such as not presented exhaustively in the following of the document.
  • an X-ray source 2 of a system 1 for detecting and quantifying a metal of interest from among a plurality of materials of a heterogeneous sample S according to the invention is arranged to produce an X-ray beam B at a determined energy level.
  • the experimental data produced by the detection means consists of a spectrum describing the amplitude of the electromagnetic waves emitted again in the form of lines by the sample S.
  • Such a spectrum may optionally comprise lines corresponding to one of the heterogeneous sample materials S that we do not wish to detect and quantify, such lines then reducing the quality of the signal, by noising the spectrum or saturating it in the case where one of said materials of lesser interest is particularly present.
  • a system 1 for detecting and quantifying a metal of interest among a plurality of materials of a heterogeneous sample S may advantageously comprise one or more filters 6 positioned between the source 2 X-ray and the heterogeneous sample S to be analyzed, so as to attenuate any induced noise of the relevant lines, which would have been attenuated by the presence of parasitic lines in the absence of such filters, said relevant lines being then discriminated, improving and the signal relating to the experimental data produced by the detection means 3.
  • filters 6 may comprise one or more copper or aluminum plates of different thicknesses. The invention can not be limited to these only examples of structures and / or composition of filters 6.
  • said system 1 may advantageously comprise collimation means or a collimator 5 of the field that can be captured by said detection means 3, so that the detection means can detect a determined unit of volume.
  • a collimator 5 can advantageously but not limitatively comprise one or more convergent lenses.
  • the invention provides that the source 2 and / or the detection means 3 of said system 1 for detecting and quantifying a metal of interest among a plurality of
  • the materials of a heterogeneous sample S may advantageously be modular and / or removable elements, said elements being advantageously arranged and / or selected according to the material that it is desired to detect.
  • a system for detecting and quantifying a metal of interest among a plurality of materials of a heterogeneous sample S according to the invention can advantageously be compact and arranged to process small quantities of electronic cards, these being analyzed. one after the other.
  • the invention provides that such a system can be arranged to process batches of electronic cards, the latter being analyzed concomitament.
  • the latter can also include an envelope, enclosing the various elements previously mentioned of said system.
  • the invention provides in particular that such an envelope is advantageously arranged to meet the requirements in terms of security, particularly in connection with technologies based on the exploitation of an X-ray source, in order to preserve the integrity of a device. human operator.
  • a system 1 for detecting and quantifying a metal of interest among a plurality of materials of a heterogeneous sample S according to the invention may comprise means for conveying a plurality of waste or cards.
  • the invention provides that said conveying means and support means can be combined and form one and the same physical entity.
  • such conveying means may comprise a conveyor, advantageously arranged to position the waste. or the electronic card to be analyzed in relation to the source and / or the detection means of a system according to the invention in an optimum manner and to maintain said waste or said electronic card in this position for the time necessary for its analysis.
  • the invention can not, however, be limited to this single structure of means for conveying waste or electronic cards. Any element capable of performing a substantially similar function could be used in place of said conveyor.
  • a system for detecting and quantifying a metal of interest among a plurality of materials of a heterogeneous sample, such as for example within an electronic waste, according to the invention, more particularly for characterizing and / or quantifying the gold within an electronic card can be advantageously designed in a modular way, in particular according to the functionalities that the system seeks to fulfill, as for example, not exhaustively:
  • an estimated analysis such an analysis consists in estimating whether an electronic card and / or a lot of electronic cards are weakly, moderately or highly concentrated in gold, without quantifying precisely the concentration of gold in the one or more cards.
  • a complete characterization such a characterization consists in estimating an approximate value and / or quantification, or in some cases relatively exact, of the gold within an electronic card.
  • a system for detecting and quantifying a metal of interest among a plurality of materials of a heterogeneous sample according to the invention can advantageously comprise a processing unit, such a processing unit cooperating with the various possible elements of a system for detecting and quantifying a metal of interest among a plurality of materials of a heterogeneous sample S according to the invention, that is to say not limited to the X-ray source, the detection means, the sample support means, the actuators or the displacement means, such as the rails or the axis, by coupling and / or wired bus, and implementing different methods or methods, such as for example a method 100 for quantifying a metal of interest among a plurality of materials of a heterogeneous sample S , which will be described later in the document.
  • a processing unit cooperating with the various possible elements of a system for detecting and quantifying a metal of interest among a plurality of materials of a heterogeneous sample S according to the invention, that is to say not limited to the X-
  • the invention further relates to a method 100 for quantifying a metal of interest from a plurality of materials of a heterogeneous sample S.
  • Said method 100 for quantifying a metal of interest is advantageously implemented by an electronic object (not shown in the figures for purposes of simplification), said object being advantageously communicating.
  • an electronic object may advantageously be included within or even cooperate by any suitable link with a system 1 for detecting and quantifying a metal of interest from among a plurality of materials of a heterogeneous sample S according to the invention.
  • a system 1 for detecting and quantifying a metal of interest from among a plurality of materials of a heterogeneous sample S according to the invention.
  • such an electronic object may consist of a smart phone, a tablet computer and / or a personal or industrial computer.
  • the electronic object comprises a processing unit, consisting of one or more microcontrollers or microprocessors, responsible for implementing said method 100 for quantifying a metal of interest or any other treatment on experimental data as previously mentioned.
  • the invention provides that said method 100 for quantifying a metal of interest by the processing unit of a remote computer server accessible from a client station, for example according to the SAAS technology (acronym for the English terminology “Software As A Service”).
  • server means a computer server in the form of a hardware and software device arranged to deliver storage or computation services for one or more clients.
  • the latter are generally computers or mobile electronic objects, such as a mobile phone for example, cooperating with said server via a wired or wireless communication network, when the communication means emit wireless communication, by implementing Internet communication protocols, Intranet, WiFi, etc.
  • the electronic object furthermore comprises a program memory, said memory cooperating advantageously with the processing unit by means of internal communication buses or by coupling, arranged to comprise, in the form of a previously loaded computer program product.
  • a computer program product comprising program instructions, the execution of which by said processing unit causes the implementation of a method 100 for quantifying a metal of interest according to the invention.
  • Said experimental data may advantageously be, for all or part, recorded on one or more data memories, generally electrically erasable and writable.
  • the data memory may advantageously cooperate with the processing unit by means of internal communication buses and / or form one and the same entity with the previously mentioned program memory.
  • the electronic object comprises input and / or output means cooperating advantageously with the processing unit by means of internal communication buses.
  • Such input and / or output means ultimately make it possible to deliver to an operator or, more generally, a user, a rendering or a graphic representation of the mass quantity of a metal of estimated interest, optionally formatted in the form of a content, such as, for example, a graphical representation of the heterogeneous sample S highlighting the metal of interest with regard to a plurality of materials composing said heterogeneous sample.
  • a graphical representation of the heterogeneous sample S highlighting the metal of interest with regard to a plurality of materials composing said heterogeneous sample.
  • Such graphic representations may preferentially but not limitatively be restored in two or three dimensions.
  • Such a graphical representation may, advantageously and prior to its display, be parameterized, so that the size and / or the shape of such a representation are automatically or manually selected, for example a color palette.
  • the invention can not, however, be limited to these settings alone.
  • such input and / or output means may advantageously consist of a man-machine interface or graphic interface
  • an electronic object implementing a method for quantifying a metal of interest comprises means of communication with the outside world, ensuring communication, possibly close to, with any object or device close, that is to say, radio communication range for example, said communication means also cooperating with the processing unit by means of internal communication buses.
  • Said communication means can thus provide communication, possibly wired or wireless, for example when the communication means emit a wireless communication, implementing without contact proximity, such as but not limited to Bluetooth, Zigbee, Wi -Fi (governed by the standards of the IEEE 802.11 group), or Li-Fi (for "Light Fidelity" in English terminology), wireless communication technology based on the use of visible light, length of d wave between 480 nanometers and 650 nanometers, intended for any remote device, such as, for example, one or more actuators capable of causing a relative displacement of the support means 4 of the heterogeneous sample with regard to the detection means 3 and / or of the source 2 of X-rays, or an activation of said source 2.
  • the electronic object or more precisely its processing unit, can transmit and / or receive messages or signals, hereinafter referred to as messages for simplification, encoding for example a control signal interpretable by the actuator (s).
  • the latter can advantageously comprise a source of clean electrical energy, in the form of one or more accumulators previously charged and able to deliver sufficient electrical energy to allow the operation of the electronic object.
  • a method according to the invention can manipulate many data, resulting from multiple captures of a heterogeneous sample S when the detection means 3 comprise a matrix sensor, the implementation of process for detecting and quantifying a metal of interest from a plurality of materials of said heterogeneous sample S, for rapidly providing relevant information to the user or operator of the electronic object of a system 1 to detect and quantifying a metal of interest implementing said method.
  • the processing unit may comprise or execute a complementary computer program product, allowing an accelerated processing of analysis of the experimental data or the digital representations delivered by the means of detection 3, for example to quantify one or more metals of interest among a plurality of materials of a heterogeneous sample S.
  • such a product computer program complementary may consist for example of a convolutional neural network, also known as "convolutional neural network", advantageously deep or multilayer.
  • the invention is not based on the design of this type of network or more generally any technical solution for analysis or extraction of similar characteristics. On the contrary, the invention is based on an advantageous and optional exploitation of this type of technical solution. As such, the specific implementation modalities and other technical descriptions of such solutions will not be detailed in this document.
  • a neural network mainly to predict a characteristic through a set of input data, usually called observations, by simulating a response of a neuron that could be described as “artificial” to such observations, in order to implement a suitable method for processing and / or weighting said observations to predict said characteristic.
  • Such a network must be previously "driven”, ie fed with examples, such as experimental data of heterogeneous and homogeneous standard samples, so that according to a desired prediction, the respective weights affected at different entrances evolve so as to find a optimal value for each input.
  • a preliminary learning step will generally be required.
  • the advantageous exploitation of such a neural network or equivalent, as means for calculating or estimating one or more respective quantities of one or more metals of interest among a plurality of a heterogeneous sample in particular, from experimental data or numerical representations, in connection with said heterogeneous sample produced by detection means also makes it possible to use these characteristics extracted during the training process.
  • Said characteristics calculated or estimated from the experimental data may thus constitute input data or parameters for a carrier vector machine, also known as the "Support Vector Machine", implanted in the processing unit. an electronic object of a system according to the invention.
  • FIG. 3 illustrates an exemplary implementation of a method 100 for quantifying a metal of interest among a plurality of materials of a heterogeneous sample according to the invention.
  • a method 100 is arranged to be implemented by the processing unit of an electronic object, such an object cooperating with, by any suitable connection, or being included within a system 1 to detect and quantifying a metal of interest according to Figure 1 or 2.
  • FIG. 3 illustrates an exemplary implementation of a method 100 for quantifying a metal of interest among a plurality of materials of a heterogeneous sample according to the invention.
  • such a method 100 for quantifying a metal of interest among a plurality of materials of a heterogeneous sample according to the invention firstly comprises a step 140 for estimating a mass quantity Qm of a metal of interest for a unit volume of said heterogeneous sample S.
  • the unit of volume may correspond to all or part of the total volume of the sample heterogeneous, more particularly of the total volume of the electric waste, such a unit of volume advantageously comprising a metal of interest to be analyzed.
  • Such a unit of volume can, advantageously and prior to the implementation of a step 140 for estimating a mass quantity Qm of a metal of interest, be the subject of a parameterization, so that are automatically or manually selected , the size and / or shape of such a volume unit.
  • Such a step 140 for estimating a mass quantity Qm of a metal of interest for a volume unit of said heterogeneous sample S is implemented, by the processing unit, from an experimental data d describing the composition of materials, in particular the metal composition of interest, of said volume unit, said experimental datum d being produced by means of detection 3 of an electromagnetic wave emitted or transmitted by said volume unit irradiated by a source 2 of X-rays
  • an experimental datum d being produced by means of detection 3 of an electromagnetic wave emitted or transmitted by said volume unit irradiated by a source 2 of X-rays
  • one or more electromagnetic waves of an X-ray beam B produced by a source 2 of X-rays can irradiate the unit of volume of the heterogeneous sample S and be transmitted, when the technology used by a system according to the invention, such as that described with reference to FIG.
  • an experimental datum d in the case of imaging by X-ray transmission, possibly tomography, may consist of a pixel of a matrix digital representation, reflecting a light intensity proportional to the amount of radiation transmitted by a unit of volume of the
  • said experimental datum d associated with such a volume unit may describe a spectrum describing the amplifiers.
  • Such experimental data d can advantageously be stored in a server, or more generally in a cooperative data memory by any suitable link with the processing unit implementing said method, during their acquisition, to be processed later by a user or operator of a system 1 for detecting and quantifying a metal of interest among a plurality of materials of a heterogeneous sample S.
  • a method for quantifying a metal of interest may comprise a step 130 for triggering the production of an experimental data d by the detection means 3 of a system 1 according to the invention, thus consisting in acquiring said experimental datum d, prior to step 140 to estimate a mass quantity Qm of a metal of interest for a volume unit of said heterogeneous sample S.
  • said production 130 of the experimental data d can be continuous, said experimental data d being read and operated in step 140 at a time t determined or unitary on command.
  • such a step 130 for triggering the production of an experimental data item d by the detection means 3 may consist of generating and transmitting a control signal interpretable by said detection means 3 or alternatively, an actuator arranged to provoke the triggering of the production of an experimental datum of such an actuator cooperating with, by any suitable connection, with said detection means 3.
  • a method 100 for quantifying a metal of interest according to the invention Prior to such a step 130 to trigger the production of an experimental data by the detection means 3 of a system 1 according to the invention, so as to minimize energy expenditure and preserve a system 1 for detecting and quantifying a metal of interest according to the invention, a method 100 for quantifying a metal of interest according to the invention provides an optional step 110 to cause the activation of the X-ray source 2, if only the successive implementation of step 130 is performed, said source 2 remaining active for a determined duration and sufficient to irradiate the unit of volume of the heterogeneous sample S during the capture of the electromagnetic waves by the detection means 3.
  • such a step 110 to cause the activation of the source 2 of X-rays may consist to generate and transmit a control signal interpretable by said X-ray source 2 or, alternatively, an actuator arranged to cause the activation of such an X-ray source 2, such an actuator cooperating with, by any suitable link, with said source 2 of X-rays.
  • Such a step 140 for estimating a mass quantity Qm of a metal of interest among a plurality of materials of a heterogeneous sample may finally consist of converting the experimental data d into a mass quantity Qm of a metal of interest for a unit of volume. According to the technology exploited, whether based on X-ray fluorescence or transmission, more particularly on X-ray tomography, different treatments can be carried out to implement said step 140 to estimate a mass quantity Qm of a metal of interest from a plurality of materials of a heterogeneous sample.
  • step 140 for estimating the mass quantity Qm of a metal of interest of a method 100 for quantifying a metal of interest according to the invention may result from a solicitation 141 of a convolutional neural network of the processing unit, putting in said method 100, of the electronic object or more generally of a system 1 for detecting and quantifying a metal of interest according to the invention and / or a support vector machine of said processing unit, said neural network having been a step, not shown in Figure 3, training or deep learning.
  • Such training or deep learning can result, for example, from the implementation of the same method, so as to produce preliminary estimates of known and respective mass quantities Qm of the same metal of interest of heterogeneous samples or homogeneous standards from third-party experimental data.
  • the estimate 140 of a mass quantity Qm is advantageously achieved by such a convolutional neural network of the processing unit of said electronic device or more generally of a system 1 for detecting and quantifying a metal of interest according to the invention. .
  • step 140 for estimating the mass quantity Qm of a metal of interest of a method 100 for quantifying a metal of interest may consist of the joint exploitation of the data.
  • Such an operation 142 may, for example, result from the implementation of the same process, so as to produce preliminary estimates of quantities known and respective mass Qm of the same metal of interest of heterogeneous and / or homogeneous samples standards from third experimental data.
  • the operation 142 can then consist in the implementation, by the processing unit, of a method of mathematical analysis by numerical interpolation.
  • the exploitation 142 may consist of reconstructing in three dimensions the unit of volume from the experimental data produced for each pixel of the volume unit.
  • step 140 for estimating the mass quantity Qm of a metal of interest of a method 100 for quantifying a metal of interest when it is based on the X-ray transmission imaging, possibly X-ray tomography, such a step 140 for estimating the mass quantity Qm of a metal of interest may consist, in a first step, in the spatial reconstruction 143 of the distribution of X-ray. a metal of interest within the volume unit, more particularly comprising the location of said metal of interest per pixel of the volume unit.
  • the reconstruction 143 may consist, beforehand, of reconstructing in three dimensions the unit of volume from the experimental data d produced for each pixel of the volume unit, via a reconstruction algorithm, such as by way of examples non-limiting an FDK type algorithm (for Feldkamp, David and Klauss) or an algorithm based on the Radon transform.
  • step 140 for estimating the mass quantity Qm of a metal of interest may consist in determining, by calculation of the mass quantity Qm of said metal of interest using the density of said metal of interest.
  • the heterogeneous sample S may be necessary to move the heterogeneous sample S, via the support means 4 of said heterogeneous sample S with regard to the detection means 3 and / or the X-ray source 2, so as to ensure optimal positioning of the heterogeneous sample with respect to the X-ray source and the detection means.
  • a method 100 for quantifying a metal of interest according to the invention may comprise a plurality 120 steps for controlling actuators, such actuators cooperating, by any suitable connection, with various elements of a system 1 for detecting and quantifying a metal of interest according to the invention, such as, for example, not exhaustively the support means 4 of the heterogeneous sample S.
  • the invention provides for moving said source 2 of X-ray and or said detection means 3 with respect to the heterogeneous sample S.
  • Said step 120 may thus comprise one or more substeps for driving one or more actuators to cause such displacements of said source 2 and / or said detection means 3. 1 / the invention can not be limited to only variants of steps for controlling actuators described below, to cause a relative displacement of the sample with respect to the source 2 and / or detection means 3.
  • a method 100 for quantifying a metal of interest according to the invention may comprise a step 121 for controlling the first actuator, so as to cause a displacement of the heterogeneous sample S with respect to the detection means 3.
  • a step 121 for controlling the first actuator may consist in generating and transmitting a control signal interpretable by the first actuator.
  • a method 100 to quantify a metal of interest according to the invention may comprise a step 122 for controlling the second actuator, so as to cause a displacement of the detection means 3 with respect to the heterogeneous sample S.
  • a step 122 for controlling the second actuator may consist of generating and transmitting a control signal interpretable by said second actuator.
  • Such a step 122 could further, alternatively or in addition, consist in generating and transmitting a control signal interpretable by a third actuator arranged to cause a displacement of the source 2 of X-rays.
  • One of the ultimate objectives of the invention is to produce and provide an operator with a system 1 for detecting and quantifying a metal of interest among a plurality of materials of a heterogeneous sample S, an intelligible and transmissible information, in a fast and reliable way.
  • a method 100 for quantifying a metal of interest in accordance with the the invention may comprise a subsequent step 150 for delivering the mass quantity Qm of an estimated metal of interest to an output human-machine interface capable of delivering it to a user or an operator, for example in a graphical form.
  • Such a step 150 makes it possible ultimately to deliver to an operator or, more generally, a user, a rendering or a graphic representation of the mass quantity of an estimated metal of interest, possibly formatted in the form of a content, such as by for example, a graphical representation of the heterogeneous sample S highlighting the metal of interest with regard to a plurality of materials composing said heterogeneous sample.
  • the delivery of such a rendering or of such a graphic representation can advantageously be carried out in two or three dimensions and consists mainly of displaying the content, possibly formatted, whose parameters can be defined or predetermined.
  • a method 100 for quantifying a metal of interest may optionally comprise a step of configuring the respective parameters of said human-machine output interface, including and possibly the graphical representation of such an estimated mass quantity, including but not limited to the shape, texture or the color palette used to represent, for example, a mass gradient.
  • the volume unit of a heterogeneous sample S to be analyzed may correspond to all or part of the total volume of the heterogeneous sample, more particularly of the total volume of the electrical waste, such a unit of volume advantageously comprising a metal of interest to analyze.
  • a method 100 according to the invention can cause an iterative implementation of steps 130 and 140 mentioned above for a plurality of volume units considered.
  • said mass quantity Qm of a metal of interest can be estimated for each unit of volume by means of a method 100 according to the invention as described above implemented iteratively for each volume unit by the processing unit.
  • Such a method 100 can very advantageously be transcribed in the form of instructions of a computer program product P usable by the processing unit of an electronic object or more generally of a system 1 for detecting and quantifying a metal. of interest among a plurality of materials of a heterogeneous sample S, such as that described above.
  • said program instructions can be stored in the program memory of said electronic object or said system 1, so that when they are executed or interpreted by said unit process, said program instructions cause the implementation of a method for quantifying a metal of interest among a plurality of materials of a heterogeneous sample, according to the invention, such as the method 100 described in connection with the figure 3.
  • the invention has been described when used in connection with waste treatment applications.
  • electronics especially electronic cards, more particularly the detection and quantification of precious metals, such as, for example, gold, silver, platinum, copper or palladium. It can also be implemented to detect and quantify any other valuable or strategic metal.
  • a system according to the invention could be adapted and / or arranged to identify and quantify one or more metals of interest, possibly valuable or strategic, in a heterogeneous sample, continuously and non-destructively.
  • system and / or method according to the invention can be arranged to detect and quantify, in a non-destructive manner, simultaneously a plurality of metals of interest, such as, without limitation, a metal alloy of interest, such as coltan (also known as colombite-tantalite).
  • a metal alloy of interest such as coltan (also known as colombite-tantalite).
  • the invention provides that systems and / or processes in accordance with the invention can be exploited in connection with samples extracted from quarries. The invention can not thus be limited to the only examples of embodiment and / or application previously described.

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Abstract

L'invention concerne un procédé (100) pour quantifier un métal d'intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène (S), ledit procédé (100) étant mis en œuvre par une unité de traitement d'un système (1) pour détecter et quantifier un métal d'intérêt au sein d'un échantillon hétérogène, et caractérisé en ce qu'il comporte une étape (140) pour estimer une quantité massique (Qm) d'un métal d'intérêt pour une unité de volume dudit échantillon hétérogène (S), à partir d'une donnée expérimentale (d) décrivant la composition en matériaux de ladite unité de volume, ladite donnée expérimentale (d) étant produite par des moyens de détection (3) d'une onde électromagnétique émise ou transmise par ladite unité de volume irradiée par une source (2) de rayons X. L'invention concerne en outre un système (1) pour détecter et quantifier un métal d'intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène (S).

Description

Système et procédé pour quantifier un métal d'intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon
hétérogène
L'invention concerne le domaine des systèmes ou dispositifs et procédés de quantification de métaux, éventuellement précieux ou nobles, tels qu'à titre d'exemples non limitatifs, l'or, l'argent, le platine, le cuivre, le zinc, le néodyme, l'étain ou encore le palladium, ou encore d'autres métaux éventuellement qualifiés de stratégiques provenant, par exemple, du groupe des terres rares. De tels dispositifs ou systèmes sont utilisés pour tous types d'usage et préférentiellement mais non limitativement, en lien avec le recyclage de différents métaux précieux contenus au sein de déchets issus des nouvelles technologies, notamment électroniques, comme par exemple les cartes électroniques intégrées, par exemple, au sein de téléphones intelligents (également connus sous la terminologie anglo-saxonne « smartphones ») , de tablettes et/ou d'ordinateurs, ou de tous autres déchets pouvant contenir des métaux, tels que l'argenterie, les connecteurs électriques ou électroniques ou encore les câbles. De tels dispositifs ou systèmes et procédés consistent principalement à caractériser un ou plusieurs déchets, c'est-à-dire à détecter et quantifier les éléments chimiques d' intérêt et en tirer une analyse de valeur du déchet « à caractériser ».
Dans la suite du document, l'invention sera décrite, préférentiellement mais non limitativement, dans le cadre du recyclage des métaux précieux, plus particulièrement de l'or, intégrés au sein de cartes électroniques. La France, comme de nombreux pays développés, produit chaque année plus de vingt-cinq mille tonnes de cartes électroniques. A l'instar d'une majorité de produits employés dans la vie courante, de telles cartes électroniques ont une durée de vie et/ou d'utilisation limitée. Une fois l'emploi des cartes électroniques terminé, de telles cartes électroniques, plus particulièrement les métaux qui les composent, subissent des traitements de recyclage. Le recyclage s'entend comme tout procédé de traitement, visant à récupérer de la matière première, comme des métaux tels que précédemment mentionnés, au sein de cartes électroniques en fin de vie permettant entre autres de les réintroduire dans le cycle de production d'un ou de plusieurs nouveaux produits. La chaîne de valeur du recyclage des cartes électroniques est actuellement constituée de deux typologies d'acteurs : les collecteurs et les affineurs. Tout d'abord, les collecteurs, également qualifiés d'intermédiaires, ont pour rôle de collecter les déchets électroniques et de les préparer, par exemple en les nettoyant et/ou en les triant, en vue de leur recyclage. Les cartes sont ainsi préparées pour être ensuite vendues aux affineurs. Il existe différentes catégories de collecteurs, classés selon les quantités et/ou produits qu'ils collectent. Les affineurs ont, quant à eux, pour rôle d'extraire desdites cartes électroniques un ou des métaux et de produire, dans une étape finale du processus de recyclage, des lingots de métaux précieux affinés à partir de dizaines de tonnes de cartes électroniques. De tels affineurs, généralement issus des domaines de la sidérurgie, utilisent des procédés industriels basés par exemple sur l' hydrométallurgie, véritables anachronismes environnementaux, puisque de tels procédés présentent une mauvaise éco conditionnalité de par une énergie consommée importante, la production de gaz à effet de serre, émis suite à la combustion du gaz récupéré à la sortie du gueulard. En France, les cartes électroniques sont rachetées par les affineurs, ces derniers caractérisant et quantifiant les différents métaux, éventuellement précieux, présents au sein desdites cartes électroniques, pendant ou après destruction de ces dernières, en faisant notamment appel à des techniques d'analyse par échantillonnage. L'échantillonnage préalable desdites cartes électroniques entraîne non seulement des quantifications et caractérisations approximatives, puisqu'il peut s'avérer, dans certains cas, difficile d' obtenir des mesures corrélées à une carte électronique particulière suite au traitement de celle-ci. En outre, selon les affineurs, la destruction desdites cartes électroniques peut également entraîner des pertes de matières et/ou de métaux. Par ailleurs, aucun contrôle contradictoire du vendeur n'est possible, ledit vendeur devant alors se fier aux résultats transmis par l'affineur en charge du traitement. Ainsi, la valeur des métaux est déterminée de façon partiale et grossière sans connaître rigoureusement leur quantité exacte, générant des pertes économiques importantes chez tous les acteurs de la filière, notamment les collecteurs et intermédiaires en amont de la chaîne.
Actuellement, pour caractériser et quantifier les métaux précieux, éventuellement au sein des déchets électroniques, les acteurs présents sur le marché emploient des systèmes et procédés destructifs basés sur différentes techniques spectrométriques , telles que, par exemple, la Spectrométrie à Plasma à couplage inductif (également connue sous les terminologies et abréviations anglo-saxonnes "Inductively Coupled Plasma - ICP" et "Transformed coupled plasma - TCP") ou encore la Spectrométrie sur plasma induit par laser (également connue sous les terminologies et abréviations anglo- saxonnes "laser-lnduced breakdown spectroscopy - LIES") . Préalablement à de telles analyses, les déchets électroniques sont échantillonnés mécaniquement et transformés en une « pastille échantillon ». La spectrométrie à plasma à couplage inductif consiste en une méthode d'analyse chimique permettant de doser simultanément la pluralité d'éléments présents dans un échantillon. L'échantillon à analyser, sous forme solide ou liquide, est ainsi ionisé en étant injecté dans un plasma d'argon ou, en variante, d'hélium, préférentiellement à hautes températures, entre environ six mille à huit mille degrés Kelvin, et subit alors différents changements d'états : la fusion lorsque l'échantillon est sous forme solide, puis la vaporisation, et enfin l'ionisation. La Spectrométrie sur plasma induit par laser, quant à elle, permet notamment de réaliser une analyse qualitative et quantitative, sur tout type de matériau, de la composition chimique élémentaire ou encore des mesures multi-élémentaires simultanées d'un échantillon, que l'échantillon soit sous forme solide, liquide, de gaz ou encore d'aérosols. Cette technique repose sur l'interaction d'un laser pulsé avec le matériau à analyser, ce qui induit une vaporisation de la matière et une formation d'un plasma. L'analyse du spectre d'émission du rayonnement du plasma permet finalement d'obtenir la composition atomique élémentaire de l'échantillon. Toutefois, bien que permettant de procéder à des analyses rapides, précises et/ou simultanées d'éléments présents au sein d'un échantillon, tel que par exemple un déchet électronique, de telles technologies s'avèrent actuellement inadaptées à l'application visée de traitement des déchets électroniques, puisque de telles technologies détruisent tout ou partie de l'échantillon à détecter et à quantifier.
Un procédé mis en œuvre par les affineurs ou professionnels du secteur, afin d'obtenir des informations quant aux métaux présents dans les déchets électroniques, emploie une succession d'opération, plus particulièrement des étapes d'échantillonnage destructrices des déchets, consistant en, non exhaustivement, des opérations de broyage, éventuellement semi-fin, des opérations de micronisation ou encore des opérations de fusion scorifiante. Aujourd'hui, personne n'est en capacité d'analyser un déchet électronique directement, sans procéder à la destruction de ce dernier. Préalablement à l'analyse, des étapes pour fabriquer un échantillon représentatif, c'est-à-dire des étapes de granulation puis de fabrication d'une pastille, sont mises en œuvre. En outre, les analyses aujourd'hui effectuées produisent des informations relatives à la pureté d'un métal au regard d'autres éléments détectés dans l'échantillon. Par exemple, lors de l'analyse d'un granulé de cuivre, des informations relatives aux proportions des éléments, telles que par exemple 99 % du cuivre, 0,5% de plomb, 0,1 % d'argent... seront obtenues. Aucune information relative à la quantité de métal ne sera ainsi fournie. En effet, recycler et valoriser un déchet électronique nécessite deux prérequis : dans un premier temps, savoir le caractériser, c'est-à-dire en connaître les quantités de matières valorisables telles que par exemple les métaux précieux et, dans un deuxième temps, savoir le traiter. Or, aujourd'hui, aucun acteur dans le monde n'a développé de techniques permettant de détecter et quantifier précisément et rapidement les métaux des déchets électroniques, notamment les cartes électroniques, sans procéder à leur destruction.
D'autres techniques peuvent en lieu et place être employées : les techniques de spectrométrie, également qualifiée de spectroscopie, par fluorescence X (également connue sous les abréviations SFX et FX et les terminologie et abréviation anglo-saxonnes "X-ray fluorescence- XRF") s'avèrent être particulièrement intéressantes pour quantifier les métaux précieux des déchets électroniques, notamment les cartes électroniques, puisque elles sont parmi les seules actuellement à pouvoir permettre des analyses continues et non destructives. Un Rayon X (RX) consiste en un rayonnement électromagnétique constitué de photons dont la longueur d'onde l est comprise en 1012 et 108 mètres. En principe, lorsqu'un faisceau de rayons X, généralement issu de radio-isotopes, de tubes à rayons X ou de synchrotrons ) irradie un échantillon, ce rayonnement peut être aussi bien dispersé qu'absorbé. Le mécanisme d'effet photoélectrique intervient ensuite, c'est-à-dire qu'un électron d'une couche interne de l'atome est arraché et excité, créant un trou électronique, également qualifié de lacune, au même endroit. Cet état excité de l'atome est instable, l'atome se désexcitant pour recouvrer un état stable, par mouvement d'un électron externe qui va remplir la lacune. Un tel déplacement électronique est accompagné alors de l'émission d'un rayon X d'énergie égale à la différence d'énergie entre les états de l'électron remplissant la lacune, une telle émission correspondant à la fluorescence X. Le tableau périodique, pour chaque élément, mentionne les niveaux d'énergie seuils qu'il faut fournir pour qu' il y ait fluorescence X en fonction des raies dudit élément. Chaque élément du tableau périodique, dont les métaux précieux tels l'or, l'argent, le platine, le cuivre ou encore le palladium, possédant des niveaux énergétiques propres, les spectres d'émission de rayons X correspondants leur sont propres et les caractérisent. La spectroscopie des rayons X entre 1 et 30 keV permet généralement l'identification de tous les éléments chimiques de numéro atomique compris entre Z=ll et Z=92, par la détection des raies L de leur spectre de rayons X.
Lorsqu'une matière est bombardée avec des rayons X, la matière réémet de l'énergie sous la forme, entre autres, de rayons X, correspondant à la fluorescence X ou émission secondaire de rayons X. Un spectre des rayons X émis par ladite matière est caractéristique de la composition de l'échantillon à analyser. En analysant un spectre, la composition élémentaire dudit échantillon peut être déduite, une telle composition élémentaire correspondant aux concentrations massiques des éléments composant l'échantillon. En effet, l'intensité des raies caractéristiques détectées et émises par un élément chimique particulier est liée à la concentration dudit élément chimique particulier dans l'échantillon, permettant ainsi d'obtenir la concentration des éléments chimiques dans ledit échantillon. Toutefois, comme d'ores et déjà mentionné, les analyses actuelles ne permettent pas d'obtenir une quantification directe et précise des éléments indépendamment les uns des autres au sein de 1 ' échantillon .
L'analyse du spectre de rayons X peut être réalisée de différentes manières, telles que non exhaustivement : par analyse dispersive en longueur d'onde (également connue sous les terminologie et abréviation anglo-saxonnes "wavelength dispersive X-ray fluorescence- WD-XRF") ou encore par analyse dispersive en énergie (également connue sous les terminologie et abréviation anglo-saxonnes "energy dispersive X-ray fluorescence- ED-XRF" ) .
En analyse dispersive en longueur d'onde, la dispersion en longueur d'onde est utilisée pour analyser le spectre de rayons X obtenu. Pour ce faire, on utilise un cristal déterminé et choisi pour l'analyse sur lequel vont diffracter les rayons X émis par l'échantillon. L' intensité du signal est ensuite récupérée selon la déviation du faisceau, une telle déviation permettant alors de déterminer, par la loi de Bragg par exemple, l'énergie du photon émis, également qualifié de rayon X. En analysant tout le spectre de cette façon, l'échantillon est identifiable et quantifiable.
En analyse dispersive en énergie, les rayons X émis par l'échantillon sont captés par un détecteur, le plus souvent un semi-conducteur refroidi, par exemple à l'azote ou par effet Peltier. Les photons ou rayons X provoquent alors des ionisations dans le semi-conducteur, provoquant des impulsions de courant dont l'intensité est proportionnelle à l'énergie du photon. Il est alors possible de compter les photons ou rayons X incidents en fonction de leurs énergies. Une des principales limites de ces détecteurs est leurs résolutions. Toutefois, Cette méthode présente l'avantage d'être rapide, automatisable et nécessite peu ou pas d'échantillonnage, en plus d'être non destructive pour l'échantillon. Plusieurs méthodes de calibration existent : avec une utilisation d'étalons métalliques, qui est généralement à adapter aux échantillons à analyser, ou avec la méthode FP (acronyme pour Paramètres Fondamentaux) , basée sur un algorithme de calcul et de modélisation déterminé. Cette dernière méthode FP présente l'avantage de moins dépendre de la taille de l'échantillon analysé, ou de la qualité de préparation de la surface analysée. Elle présente également une meilleure précision statistique quand la géométrie dudit échantillon est irrégulière, mais cette méthode est plus lourde à mettre en œuvre qu'un simple étalonnage. Il est toutefois possible de calibrer l'appareil avec une méthode FP semi-empirique, c'est-à- dire en utilisant des étalons standards pour confirmer une calibration FP.
D' autres méthodes ont été développées et peuvent être employées, selon les applications et les échantillons à analyser en lieu et place des analyses dispersives en longueur d'onde et en énergie. De manière non exhaustive, de telles techniques peuvent être sélectionnées parmi :
XRF par induction de Radiation Synchrotron
(également connue sous l'abréviation « SR- XRF ») : la SR-XRF utilise comme source d'excitation des rayons Synchrotron, idéaux pour une analyse XRF de haute précision, même dans des matrices complexes puisque la gamme d'énergie utilisable est comprise entre 5 à 80 keV, permettant une détection de presque tous les éléments par mesure de la fluorescence de leur couches K respectives. Cette technique n'est applicable qu'avec une source adéquate, nécessitant un considérable investissement ;
- XRF double dispersion (également connue sous l'abréviation « D2XRF ») : dans l'optique d'améliorer la détection du platine dans une matrice d'or, une équipe à mis au point un détecteur basé sur la dispersion d'énergie par une puce pnCCD (pn pour semi-conducteur, CCD pour « Charge Coupled Device » selon une terminologie anglo-saxonne ou « Dispositif à transfert de charge » selon une terminologie francophone) . Principalement, un faisceau de rayons X issu d'une source Synchotron atteint et irradie un échantillon, puis les rayons X émis par l'échantillon sont dispersés une première fois, avant de rencontrer un cristal qui disperse le rayonnement, puis émis une seconde fois vers un détecteur ;
- Microscopie à balayage électronique couplée à la ED-XRF (également connue sous l'abréviation
« SEM-EDX ») : la Microscopie à balayage électronique (« SEM pour Scanning Electron Microscopy » selon des abréviation et terminologie anglo-saxonnes) couplée à la ED-XRF a été utilisée pour l'étude de pièces d'argent. Cette technique fournit une image détaillée à haute résolution de la surface d'un échantillon analysé, en plus de l'identification et de la quantification qu'offre la ED-XRF. La SEM permet d'obtenir des images à une échelle inférieure au micron (x50 000) . Elle peut donc fournir des informations sur la façon dont a été manufacturée un objet ou sur la morphologie de sa surface ;
- PIXE (également connue sous la terminologie anglo-saxonne « Particle- Induced X-ray Emission ») et m-PIXE : les sondes nucléaires PIXE (également connue sous la terminologie francophone « Emission de RX induite par particules ») produisent des faisceaux de protons accélérés à plusieurs MeV. Le principe d'émission de rayons X par fluorescence est le même que pour la XRF, mais cette fois-ci, ce sont les protons au lieu des électrons qui sont accélérées.
Bien que proposant des solutions pour détecter des éléments compris au sein de tout ou parties des cartes électroniques et/ou évaluer la concentration desdits éléments, les solutions d'ores et déjà connues présentent toutefois un certain nombre d'inconvénients, relatifs notamment à la détection et à la quantification. En effet, caractériser la présence de métaux précieux ne consiste pas seulement à connaître de quels métaux la carte est composée, mais également à connaître la masse précise de chacun des métaux qui la composent, correspondant à une quantification desdits métaux. Aujourd'hui, aucun industriel ne sait quantifier, par spectrométrie à fluorescence X, les métaux précieux au sein de cartes électroniques. Certes, des technologies par spectrométrie de masse existent et fonctionnent pour détecter un ou plusieurs métaux, mais de telles technologies emploient des méthodes destructives des métaux caractérisés, ne permettant pas ensuite de valoriser les métaux précieux détectés. Comme d'ores et déjà présenté, l'intensité des raies caractéristiques détectées émises par un élément, tel que l'or, est liée à sa concentration dans l'échantillon, permettant ainsi la détermination de la concentration desdits éléments dans l'échantillon, notamment lorsque les éléments sont distribués de façon homogène dans le volume analysé au sein de l'échantillon et/ou lorsque le volume analysé est représentatif de l'échantillon dans sa globalité. Or, les principales cartes électroniques, ou plus généralement les déchets électroniques ne répondent pas à de tels critères. En effet, de telles cartes électroniques sont généralement composées de volumes hétérogènes. Lesdites cartes électroniques peuvent être effectivement composées de différents métaux, tels que non limitativement, l'or, le cuivre, l'argent ou encore le palladium, et éventuellement d'autres matériaux tels que des plastiques. Lors de la détection par spectrométrie à fluorescence X, chaque métal est excité par les rayons X, et émet, selon sa nature, une ou plusieurs raies d'émission. Chaque métal possède ses propres caractéristiques physiques et répond donc différemment à l'excitation par rayons X. Avec les solutions connues, l'absorption des émissions des autres métaux n'est pas toujours prise en considération et/ou est atténuée. En outre, les raies d'émission peuvent éventuellement se chevaucher dans un spectre de rayons X. Les données ainsi obtenues sont donc peu fiables.
Par ailleurs, comme d'ores et déjà mentionnés, il n'existe pas à l'heure actuelle de dispositifs ou systèmes permettant une quantification, quand bien même approximative, des métaux précieux au sein de déchets électroniques. En outre, lors de l'excitation par rayon X, chaque métal émet une énergie pouvant pour tout ou partie être absorbée par d'éventuels métaux voisins, créant alors un bruit, ledit bruit venant ainsi parasiter le signal de mesure de l'énergie émise et son interprétation.
L' invention permet de répondre à tout ou partie des inconvénients soulevés par les solutions connues.
Parmi les nombreux avantages apportés par l'invention, nous pouvons mentionner que celle-ci :
offre des dispositifs ou systèmes et procédés de caractérisation de métaux présents au sein de cartes électroniques, permettant de quantifier de façon non destructive, fiable, précise, directe et rapide, d'un ou plusieurs métaux présents au sein desdites cartes électroniques tout en préservant l'intégrité de ces dernières avant traitement ;
propose des systèmes et des procédés d' analyse s'adaptant à un grand nombre de collecteurs et/ou d'intermédiaires, selon les besoins, les quantités et/ou les types de métaux précieux à détecter, quantifier et/ou récupérer. Selon un premier objet, il est notamment prévu un procédé pour quantifier un métal d' intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène, ledit procédé étant mis en œuvre par une unité de traitement d'un système pour détecter et quantifier un métal d'intérêt au sein d'un échantillon hétérogène. Pour permettre d'identifier et de quantifier un métal d'intérêt, éventuellement précieux, au sein d'un échantillon hétérogène, de façon non destructive, fiable, précise, directe et rapide, un tel procédé comporte une étape pour estimer une quantité massique d'un métal d'intérêt pour une unité de volume dudit échantillon hétérogène, à partir d'une donnée expérimentale décrivant la composition en matériaux de ladite unité de volume, ladite donnée expérimentale étant produite par des moyens de détection d'une onde électromagnétique émise ou transmise par ladite unité de volume irradiée par une source de rayons X, ladite étape pour estimer une quantité massique d'un métal d' intérêt consistant à convertir la donnée expérimentale en quantité massique d'un métal d'intérêt pour une unité de volume.
De manière avantageuse mais non limitative, pour permettre la quantification d'un métal d'intérêt dans la totalité d'un échantillon hétérogène, un procédé pour quantifier un métal d'intérêt conforme à l'invention peut être mis en œuvre par itérations successives pour une pluralité d'unités de volumes considérés.
Pour permettre une estimation rapide et particulièrement efficace d'une quantité massique d'un métal d'intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène, un procédé pour quantifier un métal d'intérêt conforme à l'invention peut comporter une étape pour déclencher la production d'une donnée expérimentale par les moyens de détection.
Selon un mode de réalisation avantageux mais non limitatif, pour assurer un positionnement optimal de l'échantillon hétérogène au regard de la source de rayons X et des moyens de détection, lorsqu'un système pour détecter et quantifier un métal d' intérêt comporte des moyens supports de l'échantillon hétérogène et un premier actionneur agencé pour provoquer un déplacement des moyens supports, ledit procédé pour quantifier un métal d'intérêt conforme à l'invention peut comporter une étape pour piloter le premier actionneur, de sorte à provoquer un déplacement de l'échantillon hétérogène au regard des moyens de détection.
En variante ou en complément, toujours pour assurer un positionnement optimal de l'échantillon hétérogène au regard de la source de rayons X et des moyens de détection, lorsqu'un système pour détecter et quantifier un métal d' intérêt comporte les moyens de détection et un deuxième actionneur agencé pour provoquer un déplacement des moyens de détection, un procédé pour quantifier un métal d' intérêt conforme à l'invention peut comporter une étape pour piloter le deuxième actionneur, de sorte à provoquer un déplacement des moyens de détection au regard de l'échantillon hétérogène.
Selon un premier mode de réalisation de l'étape pour estimer la quantité massique d'un métal d'intérêt d'un procédé pour quantifier un métal d' intérêt conforme à l'invention, en fonction de la technologie à exploiter, que celle-ci soit basée sur la fluorescence X ou l'imagerie par transmission de rayons X, éventuellement la tomographie par rayons X, l'étape pour estimer une quantité massique d'un métal d'intérêt peut consister en une estimation réalisée par un réseau neuronal convolutif de l'unité de traitement dudit système. Un tel procédé pour quantifier un métal d'intérêt conforme à l'invention peut alors comporter une étape préalable d'apprentissage dudit réseau neuronal convolutif.
En variante, selon un deuxième mode de réalisation de l'étape pour estimer la quantité massique d'un métal d'intérêt d'un procédé pour quantifier un métal d'intérêt conforme à l'invention, en fonction de la technologie à exploiter, que celle-ci soit basée sur la fluorescence X ou l'imagerie par transmission de rayons X, éventuellement la tomographie par rayons X, l'étape pour estimer une quantité massique d'un métal d'intérêt peut consister en l'exploitation conjointe de la donnée expérimentale et de données expérimentales tierces décrivant les compositions en matériaux d'une pluralité d'échantillons étalons.
Avantageusement mais non limitativement, pour délivrer la quantité massique de manière intelligible à un opérateur ou utilisateur d'un système pour détecter et quantifier un métal d'intérêt, un procédé pour quantifier un métal d'intérêt conforme à l'invention peut comporter une étape pour délivrer la quantité massique d'un métal d'intérêt estimée à une interface homme-machine de sortie apte à la délivrer à un utilisateur.
Selon un deuxième objet, l ' invention concerne un produit programme d' ordinateur comportant des instructions de programme exploitables par un ordinateur, qui, lorsqu'elles sont exécutées ou interprétées par une unité de traitement dudit ordinateur, provoquent la mise en œuvre d'un procédé pour quantifier un métal d'intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène conforme à l'invention.
Selon un troisième objet, l'invention concerne en outre un système pour détecter et quantifier un métal d'intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène comprenant une source à rayons X agencée pour irradier tout ou partie de l'échantillon hétérogène, des moyens de détection agencés pour produire une donnée expérimentale, des moyens supports dudit échantillon, des premier et deuxième actionneurs, une unité de traitement, une mémoire de données, une mémoire de programmes, une interface homme-machine de sortie. Pour permettre la quantification d'un métal d'intérêt au sein d'un échantillon hétérogène, de façon non destructive, fiable, précise, directe et rapide, les instructions de programme d'un produit programme d'ordinateur selon l'invention sont inscrites dans la mémoire de programmes dudit système.
Selon un mode de réalisation avantageux mais non limitatif, l'unité de traitement, la mémoire de données et/ou la mémoire de programmes d'un système pour détecter et quantifier un métal d'intérêt conforme à l'invention peut consister en des moyens électroniques d'un objet électronique, un tel objet électronique pouvant consister en un ordinateur personnel ou industriel.
D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent parmi lesquelles :
- la figure 1 présente un premier exemple non limitatif d'une architecture structurelle d'un système pour détecter et quantifier un métal d' intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène, conforme à l'invention ;
- la figure 2 illustre un deuxième exemple non limitatif d'une architecture structurelle d'un système pour détecter et quantifier un métal d'intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène, conforme à l'invention ;
- la figure 3 présente un organigramme d'un exemple de réalisation non limitatif d'un procédé pour quantifier un métal d' intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène, conforme à 1 ' invention .
L' invention concerne un système pour détecter et quantifier un métal d' intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène, tel que, à titre d'exemple non limitatif, un déchet électronique, plus particulièrement une carte électronique. En effet, une telle carte électronique est généralement composée de volumes hétérogènes. Lesdites cartes électroniques peuvent être effectivement composées de différents métaux, tels que non limitativement, l'or, le cuivre, l'argent ou encore le palladium, et éventuellement d'autres matériaux tels que des plastiques. L'invention sera décrite au travers d'une application préférée mais non limitative en lien avec la caractérisation et la quantification de l'or au sein d'une carte électronique. Toutefois, l'invention ne saurait être limitée à ce seul exemple d'application. L' invention pourra ainsi être transposée à la détection et à la quantification non destructives de tout autre métal noble, tel que non limitativement, le platine, l'argent, le palladium, le tantale, le cuivre, le zinc, le néodyme, l'étain, ou encore de différents métaux, provenant par exemple du groupe des lanthanides ou du groupe des terres rares, ou encore des métaux stratégiques, considérés comme indispensables pour les technologies de l'industrie de pointe verte ou encore de l' high-tech. En variante, l'invention pourra ainsi être transposée à la détection et à la quantification non destructives simultanées d'une pluralité de métaux d'intérêt, tels que, non limitativement un alliage de métaux d'intérêt, comme par exemple le coltan (également connu sous la dénomination « colombite-tantalite ») .
Un tel système pour détecter et quantifier un métal d'intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène est avantageusement adapté ou agencé pour exploiter, conjointement ou séparément, des technologies d'analyse en lien avec la spectrométrie à fluorescence X ou en lien avec l'imagerie de transmission, plus particulièrement la tomographie à rayons X.
Pour rappel, un rayon X (RX) consiste en un rayonnement électromagnétique constitué de photons dont la longueur d'onde l est comprise en 10-12 et 10-8 mètres et émis une source de rayons X. En principe, lorsqu'un faisceau de rayons X, généralement issu de radio-isotopes, de tubes à rayons X ou de synchrotrons , ou plus généralement d'une source de rayons X, irradie un échantillon, ce rayonnement peut être aussi bien dispersé qu'absorbé. Le mécanisme d'effet photoélectrique intervient ensuite, c'est-à-dire qu'un électron d'une couche interne de l'atome est arraché et excité, créant un trou électronique, également qualifié de lacune, au même endroit. Cet état excité de l'atome est instable, l'atome se désexcitant pour recouvrer un état stable, par mouvement d'un électron externe qui va remplir la lacune. Un tel déplacement électronique est accompagné alors de l'émission d'un rayon X d'énergie égale à la différence d'énergie entre les états de l'électron remplissant la lacune, une telle émission correspondant à la fluorescence X.
En variante, l'invention prévoit qu'un système conforme à l'invention puisse exploiter des technologies d'imageries de transmission. L'imagerie de transmission par rayons X (également qualifiée d' imagerie par transmission de rayons X) se base sur l'exploitation de l'absorption d'un faisceau de photons dans la gamme des rayons X par un objet ou un échantillon, autrement dit sur l'exploitation de la transmission des rayons X au travers des matériaux composant dudit objet ou dudit échantillon. La transmission consiste en une propriété d'un ou plusieurs matériaux, plus particulièrement un métal d'intérêt, compris au sein d'un échantillon ou d'un objet, de laisser passer une ou plusieurs ondes électromagnétiques dans la gamme des rayons X. L'imagerie de transmission par rayons X consiste à balayer un échantillon ou un objet de faisceau de rayons X et à obtenir une image en deux dimensions, en fonction de niveaux d'énergie, ladite image étant produite en niveaux de gris, lesdits niveaux de gris correspondant aux atténuations respectives d'un faisceau de rayons X, ou plus généralement les niveaux d' absorption des rayons X par les différents matériaux composant l'objet ou l'échantillon à analyser.
Plus particulièrement, la tomographie par rayons X (RX) est une technique d' imagerie par transmission non destructive, inventée en 1972 par Godfrey N. Hounsfield. Elle permet notamment d'obtenir une description en trois dimensions (3D) des structures internes d'un objet ou d'un échantillon, éventuellement hétérogène, à partir d'une série, c'est-à-dire une pluralité, de l'ordre de cinq cents à trois mille, d'images ou radiographies en deux dimensions. Une radiographie conventionnelle consiste en une image en deux dimensions, produites en niveaux de gris, lesdits niveaux de gris correspondant aux atténuations respectives d'un faisceau de rayons X, ou plus généralement les niveaux d'absorption des rayons X par les différents matériaux composant l'objet ou l'échantillon à analyser. Les rayons X pénètrent la matière et forment une image par transmission. Comme d'ores et déjà mentionné, la tomographie par rayons X, ou plus généralement l'imagerie par transmission, se base sur l'exploitation de l'absorption d'un faisceau de photons dans la gamme des rayons X par un objet ou un échantillon, autrement dit sur l'exploitation de la transmission des rayons X au travers des matériaux composant dudit objet ou dudit échantillon. L'absorption des rayons X dépend généralement de l'épaisseur, de la densité et de la composition chimique des différentes parties de l'objet ou de l'échantillon traversées. Lors de l'analyse d'un échantillon ou d'un objet par imagerie par transmission de rayons X, éventuellement tomographie par rayons X, l'objet ou l'échantillon est avantageusement positionné sur des moyens supports, sous la forme par exemple d'un porte- échantillon rotatif, de tels moyens supports étant généralement placés entre la source de rayons X et des moyens de détection. Afin de réaliser l'analyse, l'objet ou l'échantillon est ensuite mis en rotation par le biais du porte-échantillon. Les moyens de détection procèdent alors à l'acquisition d'une image de radiographie en deux dimensions pour chaque angle de rotation. Selon le cadre d'application, la tomographie par rayons X pourra être avantageusement totale ou partielle. Lorsque la tomographie par rayons X est exploitée pour reconstruire totalement le volume d'un objet ou échantillon en trois dimensions, la qualité de la reconstruction sera d'autant plus élevée que l'intervalle balayé sera important, idéalement entre -90° et +90°, et que l'angle d'incrémentation, c'est-à-dire l'angle de rotation entre chaque image acquise, sera faible. La tomographie partielle par rayons X est mise en œuvre lorsque, seules quelques images à angles différents sont acquises, de sorte à pouvoir procéder à une analyse de profondeur de l'échantillon, sans pour autant effectuer des acquisitions d'une rotation complète de l'échantillon.
Les figures 1 et 2 illustrent des premier et deuxième exemples non limitatifs d'architectures structurelles respectives d'un système 1 pour détecter et quantifier un métal d'intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène, sous la forme d'un déchet électronique, conforme à l'invention, respectivement basé sur l'exploitation de technologies basées sur la fluorescence X et sur l'imagerie de transmission par rayons X, éventuellement la tomographie par rayons X. Un système 1 pour détecter et quantifier un métal d'intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un déchet électronique ou plus généralement d'un échantillon hétérogène S conforme à l'invention, également qualifié de système 1 pour caractériser un déchet électronique, comporte tout d'abord une source 2 de rayons X, une telle source étant adaptée pour produire un faisceau B de rayons X et ainsi irradier tout ou partie de l'échantillon hétérogène S ou du déchet électronique. Préférentiellement mais non limitativement, dans le cadre de l'application préférée mais non limitative en lien avec la caractérisation de l'or, une telle source 2 peut être agencée pour émettre une énergie d' au moins quatre-vingt- un (81) keV, une telle énergie étant particulièrement adaptée pour détecter la raie Ka de l'or selon une technique de fluorescence X. Par ailleurs, en variante ou en complément, ladite source 2 dudit système 1 peut être configurée de sorte que le faisceau B de rayons X émis présente une forme de divergence latérale sensiblement égale à 60° et de divergence longitudinale sensiblement égale à 3°. A titre d'exemple non limitatif, une telle source 2 de rayons X peut avantageusement consister en un générateur de rayons X, sous la forme d'un assemblage de tubes à rayons X. L'invention ne saurait toutefois être limitée à ces seuls exemples de réalisation et pourrait, en variante ou en complément, présenter un tout autre agencement pour irradier une raie d'intérêt d'un métal à analyser au sein d'un échantillon hétérogène. En outre, l'invention prévoit qu'une pluralité de sources 2 puissent être conjointement présentes et employées au sein d'un système 1 pour détecter et quantifier un métal d' intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène, de mêmes énergies ou éventuellement d'énergies distinctes, afin qu'un système 1 conforme à l'invention puisse permettre la caractérisation et la quantification simultanées de différents métaux précieux présents au sein d'un même échantillon hétérogène. A minima, une telle source doit être suffisamment ionisante pour atteindre l'énergie seuil des rayons X, également qualifiée d'énergie d'activation, afin que des méthodes d'analyse basées sur des technologies en lien avec la fluorescence X ou l'imagerie par transmission de rayons X, éventuellement la tomographie à rayons X puissent être exploitées, après acquisition.
A l'heure actuelle, comme d'ores et déjà mentionné, il est impossible d'obtenir une quantification de métaux précieux précise, puisque le bruit engendré par les réactions concomitantes de différents métaux à une même excitation n'est actuellement ni maîtrisé ni atténué suffisamment. Aujourd'hui, cette tâche est complexe, car aucune application n'a encore été développée pour des produits aussi hétérogènes que des cartes ou composants électroniques. L'invention prévoit ainsi que, selon le métal précieux à analyser, la puissance de la source 2 de rayons X puisse être automatiquement augmentée et ce afin de réduire proportionnellement l'importance du bruit dans le signal réémis.
Selon le métal précieux d'intérêt et/ou la structure de l'échantillon hétérogène, sous la forme préférée mais non limitative d'une carte électronique, à analyser, plus précisément la localisation dudit métal au sein de ladite carte électronique, il peut être nécessaire de procéder à un déplacement de la source 2 de rayons X d'un système 1 conforme à l'invention, afin notamment de détecter et quantifier de manière optimale ledit métal. Pour ce faire, selon un exemple de réalisation non limitatif d'un système pour détecter et quantifier un métal d' intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène conforme à l'invention, ce dernier peut avantageusement comprendre des moyens de déplacement de ladite source 2 (non représentés sur les figures 1 et 2 à des fins de simplification) , comprenant ou coopérant avec un actionneur, permettant alors l'orientation, plus particulièrement l'angle d'incidence, du faisceau B de rayons X émis par la source 2 au regard de l'échantillon hétérogène S à analyser. A titre d'exemples non limitatifs, de tels moyens de déplacement de la source 2 peuvent comprendre un axe rotatif, avantageusement agencé pour modifier l'angle d'incidence du faisceau B de rayons X émis par la source 2. L'invention ne saurait toutefois être limitée à cette seule structure de moyens de déplacement de la source 2. Tout élément apte à réaliser une fonction sensiblement similaire afin de modifier l'angle d'incidence du faisceau pourrait être employé en lieu et place dudit axe rotatif.
Pour assurer un positionnement optimal de l'échantillon hétérogène, notamment du déchet électronique à analyser, plus particulièrement d'une carte électronique, un système 1 pour détecter et quantifier un métal précieux au sein dudit déchet électronique conforme à l'invention peut comporter des moyens supports 4, agencés pour supporter et/ou pour maintenir solidairement le déchet électronique à analyser au regard de la source et/ou de moyens de détection. Selon un exemple de réalisation non limitatif d'un système pour caractériser et quantifier un métal précieux conforme à l'invention, de tels moyens supports peuvent en outre comporter ou coopérer avec un axe de rotation, permettant avantageusement de positionner le déchet électronique au regard de l'angle d'incidence du faisceau émis par la source. De tels moyens supports peuvent également, en variante ou en complément, comporter une pince, agencé pour serrer et maintenir dans une position déterminée l'échantillon à analyser. En variante, conformément à des premiers et deuxièmes exemples de réalisation d'un système pour caractériser et quantifier un métal précieux conforme à l'invention, décrits notamment et respectivement en lien avec les figures 1 et 2, de tels moyens supports peuvent comporter un plateau 4. L' invention ne saurait toutefois être limitée à ces seuls structures et/ou agencements de moyens supports. Tout élément apte à assurer une fonction sensiblement similaire pourrait être employé.
En variante ou en complément, l'invention prévoit que les moyens supports 4 d'un système pour caractériser et quantifier un métal précieux conforme à l'invention, puissent eux-mêmes coopérer avec des moyens de déplacement, comportant ou coopérant avec un premier actionneur, afin de mouvoir directement l'échantillon hétérogène S à analyser, en translation et ou en rotation. En variante, l'invention prévoit que de tels moyens supports et moyens de déplacement puissent consister en une seule et même entité physique. Selon la figure 2, le plateau 4 des moyens supports d'un échantillon hétérogène SS peut être avantageusement être monté rotatif, de sorte que la source de rayons X puisse irradier à 360° l'échantillon hétérogène, plus particulièrement la carte électronique, à analyser. En variante (non représentée sur les figures à des fins de simplification) , lorsque des moyens de détection, présentés ultérieurement, comportent une pluralité de détecteurs ou capteurs, de tels moyens de déplacement peuvent être agencés pour mouvoir en translation ledit échantillon hétérogène. L'invention ne saurait toutefois être limitée à ces seuls structures et/ou agencements de moyens de déplacement. Tout élément apte à assurer une fonction sensiblement similaire pourrait être employé .
Comme d'ores et déjà mentionné, l'un des buts de l'invention est de détecter et quantifier un métal précieux au sein d'un déchet électronique, plus précisément, selon une application préférée mais non limitative, l'or au sein d'une carte électronique. Pour ce faire, un système 1 pour détecter et quantifier un métal précieux au sein d'un échantillon hétérogène S conforme à l'invention comporte des moyens de détection 3 adaptés ou agencés en fonction du métal précieux d'intérêt et/ou du déchet électronique à analyser, ou encore de la technologie exploitée en lien avec l'application visée. De tels moyens de détection 3 sont avantageusement agencés pour produire une ou plusieurs données expérimentales à partir d'une ou plusieurs ondes électromagnétiques émises ou transmises par l'échantillon hétérogène S irradié par une source de rayons X. Selon la technologie exploitée, que celle-ci consiste en de la fluorescence X ou de l'imagerie de transmission par rayons X, plus particulièrement la tomographie par rayons X, et/ou la structure et/ou l'agencement des moyens de détection, la nature et les informations liées à une ou de telles données expérimentales pourront être différentes. Ainsi, selon la technologie exploitée, une donnée expérimentale, dans le cas de l'imagerie par transmission de rayons X ou plus particulièrement de la tomographie, pourra consister en un pixel d'une représentation numérique matricielle, traduisant une intensité lumineuse proportionnelle à la quantité de rayonnement transmis par une unité de volume de l'échantillon hétérogène. En variante, dans le cas de la fluorescence X, ladite donnée expérimentale associée à une telle unité de volume pourra décrire un spectre décrivant l'amplitude des ondes électromagnétiques émises à nouveau sous la forme de raies par l'échantillon pour un nombre de métaux donnés, soit pour des longueurs d'ondes données .
A titre d'exemples non limitatifs, les moyens de détection 3 d'un système 1 pour détecter et quantifier un métal d'intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène S conforme à l'invention peuvent comprendre, cumulativement ou séparément :
-un ou plusieurs capteurs de caractérisation, agencés pour lire des informations relatives aux raies Ka et/ou Kb du spectre d'énergie du métal à quantifier ;
- -un ou plusieurs capteurs de détection, agencés pour lire des informations relatives aux raies La et/ou Eb du spectre d'énergie du métal à détecter.
L'invention ne saurait être limitée aux types, agencements et/ou nombre de capteurs présents au sein d'un système 1 pour détecter et quantifier un métal d' intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène S conforme à l'invention. Un tel système 1 conforme à l'invention et exploitant la fluorescence X comprend au minimum un capteur agencé pour lire une raie caractéristique du spectre d'énergie du métal d'intérêt. Préférentiellement mais non limitativement, une telle raie caractéristique consistera en la raie K du métal à quantifier .
A titre d'exemples non limitatifs, lorsqu'un système 1 pour détecter et quantifier un métal d' intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène S exploite une technologie basée sur la fluorescence X, les moyens de détection 3 dudit système 1 peuvent comprendre un capteur ou détecteur à rayons X et à diode Cadmium- Telluride (également connu sous la terminologie anglo- saxonne « CdTe-EDX detector ») . Un tel capteur ou détecteur à rayons X et à diode Cadmium-Telluride peut comprendre un détecteur à rayons X thermo électriquement refroidi et un pré-amplificateur employant une diode à Cadmium-Telluride (CdTe) . En variante ou en complément, les moyens de détection 3 dudit système 1 peuvent comprendre un ou plusieurs tubes compteurs à filtre à platine .
En variante, les moyens de détection 3 d'un système 1 pour détecter et quantifier un métal d' intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène S conforme à l'invention peuvent comprendre un ou plusieurs capteurs matriciels et/ou linéaires, les capteurs pouvant être agencés linéairement. Un tel capteur matriciel permet de délivrer in fine une ou plusieurs images relatives à une ou plusieurs unités de volume de l'échantillon hétérogène. En l'espèce, ledit capteur matriciel délivre une représentation numérique s'apparentant à une matrice où chaque élément est associé à un pixel, décrivant ou traduisant une intensité lumineuse proportionnelle à la quantité de rayonnement de rayons X transmis par une unité de volume de l'échantillon hétérogène. Aussi, un tel capteur matriciel peut s'appuyer sur des modalités d' imagerie par transmission qui peut éventuellement allier le principe de la tomographie par rayon X, et de l'utilisation de plusieurs niveaux d'énergies, permettant in fine de pouvoir identifier la composition de l'échantillon hétérogène S et plus particulièrement la quantité d'un métal d'intérêt parmi une pluralité de matériaux dudit échantillon hétérogène. A titre d'exemples non limitatifs, un tel capteur matriciel peut consister en une caméra RX à résolution spectrale ou un détecteur à pixels de photons.
L' invention ne saurait toutefois être limitée à ces seuls exemples de réalisation et pourrait en variante ou en complément présenter tout autre agencement de moyens de détection. En outre, l'invention prévoit qu'une pluralité de capteurs puisse être employée, lesdits capteurs pouvant être identiques ou différents, afin qu'un système conforme à l'invention puisse caractériser et quantifier simultanément différents métaux d'intérêt. Selon un exemple de réalisation non limitatifs, lesdits moyens de détection peuvent comprendre trois capteurs placés de manière tridimensionnelle, afin d'augmenter la résolution et de diminuer le bruit de mesure.
Selon le métal précieux d'intérêt et/ou la structure de la carte électronique à analyser, plus précisément la localisation dudit métal au sein de ladite carte électronique, il peut être nécessaire de procéder à un déplacement des moyens de détection 3 d'un système 1 conforme à l'invention, afin notamment de détecter et quantifier de manière optimale ledit métal. Pour ce faire, selon un exemple de réalisation non limitatif d'un système 1 pour détecter et quantifier un métal d' intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène S conforme à l'invention, ce dernier peut avantageusement comprendre des moyens de déplacement (non représentés sur les figures à des fins de simplification) desdits moyens de détection 3, de tels moyens de déplacement comprenant ou coopérant avec un deuxième actionneur. Selon un exemple de réalisation non limitatif d'un système pour détecter et quantifier un métal d' intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène S conforme à l'invention, de tels moyens de déplacement desdits moyens de détection, comprenant un ou plusieurs capteurs, peuvent comprendre un rail vertical coopérant de manière solidaire avec le ou les capteurs, avantageusement agencé pour modifier la hauteur des capteurs au regard des moyens supports. En variante ou en complément, de tels moyens de déplacement desdits moyens de détection peuvent comprendre un axe rotatif coopérant de manière solidaire avec les moyens de détection, de sorte à modifier l'angle de mesure desdits moyens de détection. L'invention ne saurait toutefois être limitée à ce seul agencement et/ou cette seule structure de moyens de déplacement des moyens de détection. Tout élément apte à réaliser une fonction sensiblement similaire pourrait être employé en lieu et place dudit rail vertical. En variante ou en complément, de tels moyens de déplacement desdits moyens de détection peuvent éventuellement comprendre un rail horizontal, afin d'analyser une pluralité de cartes électroniques, ou plus largement d'échantillons hétérogènes, insérés au sein dudit système. Également, selon une autre variante (non représentée à des fins de simplification) de réalisation d'un système 1 pour détecter et quantifier un métal d'intérêt conforme à l'invention, l'invention prévoit que lesdits moyens de détection 3 et moyens de déplacement dudit système 1 puissent consister en une seule et même entité physique.
L'invention prévoit par ailleurs qu'un système pour détecter et quantifier un métal d' intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène S conforme à l'invention puisse comprendre d'autres accessoires, tels que présentés non exhaustivement dans la suite du document.
Généralement, une source 2 de rayons X d'un système 1 pour détecter et quantifier un métal d' intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène S conforme à l'invention est agencé pour produire un faisceau B de rayons X à un niveau d'énergie déterminé. Selon le métal d'intérêt, dans le cas où la technologie exploitée consiste en la fluorescence X notamment, la donnée expérimentale produite par les moyens de détection consiste en spectre décrivant l'amplitude des ondes électromagnétiques émises à nouveau sous la forme de raies par l'échantillon S. Un tel spectre peut éventuellement comporter des raies correspondant à un des matériaux de l'échantillon hétérogène S que l'on ne souhaite pas détecter et quantifier, de telles raies venant alors réduire la qualité du signal, en bruitant le spectre ou en saturant celui-ci dans le cas où l'un desdits matériaux de moindre intérêt est particulièrement présent. Selon la figure 1, un système 1 pour détecter et quantifier un métal d'intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène S peut avantageusement comprendre un ou plusieurs filtres 6, positionnées entre la source 2 de rayons X et l'échantillon hétérogène S à analyser, de sorte à atténuer les éventuels bruits induits des raies pertinentes, qui auraient été atténuées par la présence de raies parasites en l'absence de tels filtres, lesdites raies pertinentes étant alors discriminées, améliorant ainsi le signal relatif à la donnée expérimentale produite par les moyens de détection 3. A titre d'exemples non limitatifs, de tels filtres 6 peuvent comprendre une ou plusieurs plaques de cuivre ou d'aluminium de différentes épaisseurs. L'invention ne saurait être limitée à ces seuls exemples de structures et/ou de composition de filtres 6.
Également, pour améliorer la qualité et la résolution de la donnée expérimentale produite par les moyens de détection 3 d'un système 1 pour détecter et quantifier un métal d'intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène S conforme à l'invention, ledit système 1 peut avantageusement comporter des moyens de collimation ou un collimateur 5 du champ capturable par lesdits moyens de détection 3, de sorte que les moyens de détection puissent détecter une unité de volume déterminée. A titre d'exemples non limitatifs, un tel collimateur 5 peut avantageusement mais non limitativement comprendre une ou plusieurs lentilles convergentes.
En variante ou en complément, selon la nature ou la composition du ou des échantillons hétérogènes, en fonction également de l'application visée, il peut être avantageux d' adapter le système pour détecter et quantifier un métal d' intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène S en conséquence. Pour ce faire, l'invention prévoit que la source 2 et/ou les moyens de détection 3 dudit système 1 pour détecter et quantifier un métal d' intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène S puissent avantageusement être des éléments modulaires et/ou amovibles, lesdits éléments étant avantageusement agencés et/ou sélectionnés suivant le matériau que l'on souhaite détecter .
Par ailleurs, un système pour détecter et quantifier un métal d'intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène S conforme à l'invention peut avantageusement être compact et agencé pour traiter de faibles quantités de cartes électroniques, celles-ci étant analysées l'une après l'autre. En variante ou en complément, l'invention prévoit qu'un tel système puisse être agencé pour traiter des lots de cartes électroniques, celles-ci étant analysées concomitament .
En outre, afin de répondre à certaines normes en matière de sécurité et de préserver un ou plusieurs opérateurs d'un système pour détecter et quantifier un métal d'intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène S conforme à l'invention, ce dernier peut comprendre également une enveloppe, enceignant les différents éléments précédemment cités dudit système. L'invention prévoit notamment qu'une telle enveloppe est avantageusement agencée pour répondre aux exigences en matière de sécurité, notamment en lien avec les technologies basées sur l'exploitation d'une source à rayons X, afin de préserver l'intégrité d'un opérateur humain .
Par ailleurs, comme d'ores et déjà mentionné, selon les applications, de nombreux lots de cartes électroniques peuvent être à analyser. Il peut être ainsi relativement fastidieux, pour un opérateur d'un système pour détecter et quantifier un métal d' intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène S conforme à l'invention de placer chaque carte électronique à analyser ou plus généralement échantillon hétérogène, l'un après l'autre dans ledit système. Afin de pallier un tel inconvénient, un système 1 pour détecter et quantifier un métal d'intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène S conforme à l'invention peut comprendre des moyens d'acheminement d'une pluralité de déchets ou cartes électroniques, de tels moyens d'acheminement coopérant de manière solidaire avec les moyens supports du système précédemment mentionnés. En variante, l'invention prévoit que lesdits moyens d'acheminement et moyens supports puissent être confondus et ne former qu'une seule et même entité physique. Selon un exemple de réalisation non limitatif d'un système pour détecter et quantifier un métal précieux conforme à l'invention (non représenté à des fins de simplifications), de tels moyens d'acheminement peuvent comprendre un convoyeur, avantageusement agencé pour positionner le déchet ou la carte électronique à analyser relativement à la source et/ou aux moyens de détection d'un système conforme à l'invention de manière optimale et maintenir ledit déchet ou ladite carte électronique dans cette position durant le temps nécessaire à son analyse. L' invention ne saurait toutefois être limitée à cette seule structure de moyens d' acheminement de déchets ou de cartes électroniques. Tout élément apte à réaliser une fonction sensiblement similaire pourrait être employé en lieu et place dudit convoyeur.
Selon un exemple de réalisation avantageux mais non limitatif, un système pour détecter et quantifier un métal d'intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène, tel que par exemple au sein d'un déchet électronique, conforme à l'invention, plus particulièrement pour caractériser et/ou quantifier l'or au sein d'une carte électronique, peut être avantageusement conçu de manière modulaire, notamment selon les fonctionnalités que le système cherche à remplir, comme par exemple, non exhaustivement :
- une analyse estimative : une telle analyse consiste à estimer si une carte électronique et/ou un lot de cartes électroniques sont faiblement, moyennement ou fortement concentré en or, sans pour autant quantifier précisément la concentration en or dans la ou lesdites cartes.
- une caractérisation complète : une telle caractérisation consiste à estimer une valeur et/ou une quantification approximatives, voire dans certains cas relativement exactes, de l'or au sein d'une carte électronique.
Pour ce faire, un système pour détecter et quantifier un métal d'intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène conforme à l'invention, plus particulièrement pour quantifier l'or d'un ou plusieurs déchets électroniques, peut avantageusement comporter une unité de traitement, une telle unité de traitement coopérant avec les différents éléments éventuels d'un système pour détecter et quantifier un métal d' intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène S conforme à l'invention, c'est-à-dire non limitativement la source de rayons X, les moyens de détection, les moyens supports de l'échantillon, les actionneurs ou encore les moyens de déplacement, tels que les rails ou l'axe, par couplage et/ou par bus filaire, et mettant en œuvre différents procédés ou méthodes, tel que par exemple un procédé 100 pour quantifier un métal d'intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène S, qui sera décrit dans la suite du document .
Plus précisément, l'invention concerne en outre un procédé 100 pour quantifier un métal d'intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène S.
Ledit procédé 100 pour quantifier un métal d'intérêt est avantageusement mis en œuvre par un objet électronique (non représenté sur les figures à des fins de simplification), ledit objet étant avantageusement communicant. Un tel objet électronique peut avantageusement être compris au sein, voire coopérer par toute liaison adaptée avec, un système 1 pour détecter et quantifier un métal d' intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène S conforme à l'invention. A titre d'exemples d'application préférée mais non limitatifs, un tel objet électronique peut consister en un téléphone intelligent, une tablette informatique et/ou un ordinateur personnel ou industriel. Plus précisément, l'objet électronique comporte une unité de traitement, consistant en un ou plusieurs microcontrôleurs ou microprocesseurs, chargés de mettre en œuvre ledit procédé 100 pour quantifier un métal d'intérêt ou tout autre traitement sur des données expérimentales telles que précédemment mentionnées. En variante, l'invention prévoit que ledit procédé 100 pour quantifier un métal d'intérêt par l'unité de traitement d'un serveur informatique distant accessible depuis un poste client, par exemple selon la technologique SAAS (acronyme de la terminologie anglo-saxonne « Software As A Service ») . Au sens de l'invention et dans tout le document, on entend par « serveur », un serveur informatique sous la forme d'un dispositif matériel et logiciel agencé pour délivrer des services de stockage ou calculatoire pour un ou plusieurs clients. Ces derniers sont généralement des ordinateurs ou objets électroniques nomades, tel qu'un téléphone portable par exemple, coopérant avec ledit serveur via un réseau de communication filaire ou sans fil, lorsque les moyens de communication émettent une communication sans fil, en mettant en œuvre des protocoles de communication Internet, Intranet, WiFi, etc. L'objet électronique comporte en outre une mémoire de programmes, ladite mémoire coopérant avantageusement avec l'unité de traitement au moyen de bus de communication internes ou par couplage, agencée pour comporter, sous la forme d'un produit programme d' ordinateur préalablement chargé au sein de ladite mémoire, un tel produit programme d' ordinateur comportant des instructions de programme dont l'exécution par ladite unité de traitement provoque la mise en œuvre d'un procédé 100 pour quantifier un métal d'intérêt conforme à l'invention. Lesdites données expérimentales peuvent avantageusement être, pour toutes ou parties, enregistrées sur une ou plusieurs mémoires de données, généralement électriquement effaçables et inscriptibles . La mémoire de données peut avantageusement coopérer avec l'unité de traitement au moyen de bus de communication internes et/ou ne former qu'une seule et même entité avec la mémoire de programmes préalablement mentionnée . Par ailleurs, l'objet électronique comprend des moyens d'entrée et/ou de sortie coopérant avantageusement avec l'unité de traitement au moyen de bus de communication internes. De tels moyens d'entrée et/ou de sortie permettent in fine de délivrer à un opérateur ou plus généralement un utilisateur, un rendu ou une représentation graphique de la quantité massique d'un métal d'intérêt estimée, éventuellement formatée sous la forme d'un contenu, tel que par exemple une représentation graphique de l'échantillon hétérogène S mettant en exergue le métal d'intérêt au regard d'une pluralité de matériaux composant ledit échantillon hétérogène. De telles représentations graphiques peuvent préférentiellement mais non limitativement être restituées en deux ou trois dimensions. Une telle représentation graphique peut, avantageusement et préalablement à son affichage, être paramétrée, afin que soient automatiquement ou manuellement sélectionnées, par exemple une palette de couleurs, la taille et/ou la forme d'une telle représentation. L'invention ne saurait toutefois être limitée à ces seuls paramétrages. Aussi, à titre d'exemples non limitatifs, de tels moyens d'entrée et/ou de sortie peuvent avantageusement consister en une interface homme- machine ou interface graphique, un écran, éventuellement tactile, ou tout autre moyen équivalent adapté pour afficher ladite représentation graphique.
De plus, afin de réceptionner des données du monde extérieur, un objet électronique mettant en œuvre un procédé pour quantifier un métal d' intérêt selon l'invention comporte des moyens de communication avec le monde extérieur, assurant une communication, éventuellement de proximité, avec tout objet ou dispositif proche, c'est-à-dire à portée de communication radio par exemple, lesdits moyens de communication coopérant également avec l'unité de traitement au moyen de bus de communication internes. Lesdits moyens de communication peuvent ainsi assurer une communication, éventuellement filaire ou sans fil, par exemple lorsque les moyens de communication émettent une communication sans fil, en mettant en œuvre sans contact de proximité, tel que de manière non exhaustive, Bluetooth, Zigbee, Wi-Fi (régis par les normes du groupe IEEE 802.11), ou encore Li-Fi (pour « Light Fidelity » selon une terminologie anglo- saxonne) , technologie de communication sans fil basée sur l'utilisation de la lumière visible, de longueur d'onde comprise entre 480 nanomètres et 650 nanomètres, à destination de tout dispositif distant, comme par exemple, un ou plusieurs actionneurs aptes à provoquer un déplacement relatif des moyens supports 4 de l'échantillon hétérogène au regard des moyens de détection 3 et/ou de la source 2 de rayons X, ou encore une activation de ladite source 2. Par l'intermédiaire desdits moyens de communication, l'objet électronique, ou plus précisément son unité de traitement, peut émettre et/ou recevoir des messages ou signaux, ci-après dénommés messages par mesure de simplification, encodant par exemple un signal de commande interprétable par le ou les actionneurs.
En outre, pour que l'objet électronique puisse fonctionner en totale autonomie, ce dernier peut comporter avantageusement une source d'énergie électrique propre, sous la forme d'un ou plusieurs accumulateurs préalablement chargés et aptes à délivrer l'énergie électrique suffisante pour permettre le fonctionnement de l'objet électronique. Comme nous l'étudierons plus en détails en lien avec la figure 3, illustrant un exemple de procédé 100 mis en œuvre par l'unité de traitement telle que précédemment décrite d'un objet électronique ou plus généralement d'un système pour détecter et quantifier un métal d' intérêt conforme à l'invention, un tel procédé conforme à l'invention peut manipuler de nombreuses données, découlant de captures multiples d'un échantillon hétérogène S lorsque les moyens de détection 3 comprennent un capteur matriciel, de la mise en œuvre de traitements divers visant à détecter et quantifier un métal d' intérêt parmi une pluralité de matériaux dudit échantillon hétérogène S, pour délivrer rapidement des informations pertinentes à l'utilisateur ou l'opérateur de l'objet électronique d'un système 1 pour détecter et quantifier un métal d'intérêt mettant en œuvre ledit procédé. De telles opérations pour produire et/ou exploiter lesdites données nécessitent parfois un temps de calcul qui peut être conséquent, voire rédhibitoire, selon les ressources matérielles disponibles de l'unité de traitement de l'objet électronique, ou plus généralement du système et/ou selon la complexité de certaines opérations mathématiques. De tels temps de calcul peuvent être particulièrement préjudiciables si l'on souhaite obtenir des informations caractéristiques pertinentes et intelligibles rapidement. Pour cela, l'invention prévoit que de manière avantageuse, l'unité de traitement puisse comporter ou exécuter un produit programme d' ordinateur complémentaire, permettant un traitement accéléré d' analyse des données expérimentales ou des représentations numériques délivrées par les moyens de détection 3, pour par exemple quantifier un ou plusieurs métaux d'intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène S. Pour maintenir un haut niveau de performances et de précisions nécessaire à la pertinence des informations, un tel produit programme d'ordinateur complémentaire peut consister par exemple en un réseau neuronal convolutif, également connu sous l'appellation « réseau de neurones à convolution », avantageusement profond ou multicouches . L'invention n'a pas pour fondement la conception de ce type de réseaux ou plus généralement de toute solution technique d' analyse ou d'extraction de caractéristiques similaire. Au contraire, l'invention s'appuie sur une exploitation avantageuse et optionnelle de ce type de solutions techniques. A ce titre, les modalités précises de mise en œuvre et autres descriptions techniques desdites solutions ne seront pas détaillées dans le présent document. Nous pouvons toutefois d'une manière synthétique, voire minimaliste, rappeler brièvement que l'objectif d'un tel réseau neuronal consiste principalement à prédire une caractéristique à travers un ensemble de données en entrée, que l'on appelle généralement des observations, en simulant une réponse d'un neurone que l'on pourrait qualifier d' "artificiel" à de telles observations, afin de mettre en œuvre un procédé idoine permettant de traiter et/ou de pondérer lesdites observations pour en prédire ladite caractéristique. Un tel réseau doit être préalablement "entraîné", c'est-à-dire nourri d'exemples, tels que des données expérimentales d'échantillons hétérogènes et homogènes étalons, pour qu'en fonction d'une prédiction souhaitée, les poids respectifs affectés à différentes entrées évoluent de sorte à trouver une valeur optimale pour chaque entrée. Ainsi, lorsqu'un procédé conforme à l'invention s'appuie, pour la mise en œuvre de certaines de ses étapes, sur un tel réseau neuronal, une étape préalable d'apprentissage sera généralement requise. Selon l'invention, l'exploitation avantageuse d'un tel réseau neuronal ou équivalent, en tant que moyens de calculs ou d'estimations d'une ou plusieurs quantités respectives d'un ou plusieurs métaux d'intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène notamment, à partir de données expérimentales ou de représentations numériques, en lien avec ledit échantillon hétérogène produites par des moyens de détection, permet en outre d'utiliser ces caractéristiques extraites durant le processus d'entraînement. Lesdites caractéristiques calculées ou estimées à partir des données expérimentales peuvent ainsi constituer des données d'entrée ou des paramètres pour une machine à vecteurs de support, également connue sous les termes anglo-saxons « Support Vector Machine », implantée dans l'unité de traitement d'un objet électronique d'un système conforme à l'invention.
Selon un mode de réalisation préféré mais non limitatif, la figure 3 illustre un exemple de mise en œuvre d'un procédé 100 pour quantifier un métal d'intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène conforme à l'invention. Comme mentionné précédemment, un tel procédé 100 est agencé pour être mis en œuvre par l'unité de traitement d'un objet électronique, un tel objet coopérant avec, par toute liaison adaptée, ou étant compris au sein d'un système 1 pour détecter et quantifier un métal d'intérêt selon la figure 1 ou 2. Conformément au mode de réalisation décrit en lien avec la figure 3, un tel procédé 100 pour quantifier un métal d'intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène conforme à l'invention comporte tout d'abord une étape 140 pour estimer une quantité massique Qm d'un métal d'intérêt pour une unité de volume dudit échantillon hétérogène S. Au sens de l'invention et dans tout le document, l'unité de volume peut correspondre à tout ou partie du volume total de l'échantillon hétérogène, plus particulièrement du volume total du déchet électrique, une telle unité de volume comprenant avantageusement un métal d'intérêt à analyser. Une telle unité de volume peut, avantageusement et préalablement à la mise en œuvre d'une étape 140 pour estimer une quantité massique Qm d'un métal d'intérêt, faire l'objet d'un paramétrage, afin que soient automatiquement ou manuellement sélectionnées, la taille et/ou la forme d'une telle unité de volume.
Une telle étape 140 pour estimer une quantité massique Qm d'un métal d'intérêt pour une unité de volume dudit échantillon hétérogène S est mise en œuvre, par l'unité de traitement, à partir d'une donnée expérimentale d décrivant la composition en matériaux, notamment la composition en métal d'intérêt, de ladite unité de volume, ladite donnée expérimentale d étant produite par des moyens de détection 3 d'une onde électromagnétique émise ou transmise par ladite unité de volume irradiée par une source 2 de rayons X. Selon la technologie exploitée par les moyens de détection 3, comme décrit précédemment, une ou plusieurs ondes électromagnétiques d'un faisceau B de rayons X produit par une source 2 de rayons X peuvent irradier l'unité de volume de l'échantillon hétérogène S et être soit transmises, lorsque la technologie exploitée par un système conforme à l'invention, tel que celui décrit en lien avec la figure 2, est basée sur l'imagerie par transmission de rayons X, éventuellement la tomographie par rayons X, soit faire l'objet d'une émission secondaire, lorsque la technologie exploitée par un système conforme à l'invention, tel que celui décrit en lien avec la figure 1, est basée sur la fluorescence X. Ainsi, selon la technologie exploitée, une donnée expérimentale d, dans le cas de l'imagerie par transmission de rayons X, éventuellement la tomographie, peut consister en un pixel d'une représentation numérique matricielle, traduisant une intensité lumineuse proportionnelle à la quantité de rayonnement transmis par une unité de volume de l'échantillon hétérogène S. En variante, dans le cas de la fluorescence X, ladite donnée expérimentale d associée à une telle unité de volume pourra décrire un spectre décrivant l'amplitude des ondes électromagnétiques émises à nouveau sous la forme de raies par l'échantillon S pour un nombre de métaux donné, soit pour des longueurs d'ondes données. Une telle donnée expérimentale d peut avantageusement être stockée dans un serveur, ou plus généralement dans une mémoire de données en coopération par toute liaison adaptée avec l'unité de traitement mettant en œuvre ledit procédé, lors de leur acquisition, pour être traitées plus tard par un utilisateur ou opérateur d'un système 1 pour détecter et quantifier un métal d'intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène S. En variante ou en complément, pour permettre une estimation rapide et particulièrement efficace d'une quantité massique Qm d'un métal d'intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène, l'invention prévoit qu'un procédé pour quantifier un métal d'intérêt conforme à l'invention puisse comporter une étape 130 pour déclencher la production d'une donnée expérimentale d par les moyens de détection 3 d'un système 1 conforme à l'invention, consistant donc à acquérir ladite donnée expérimentale d, préalablement à l'étape 140 pour estimer une quantité massique Qm d'un métal d'intérêt pour une unité de volume dudit échantillon hétérogène S. En effet, ladite production 130 de la donnée expérimentale d peut être continue, ladite donnée expérimentale d pouvant être lue et exploitée à l'étape 140 à un instant t déterminé ou bien unitaire sur commande. Dans ce cas, à titre d'exemple non limitatif, une telle étape 130 pour déclencher la production d'une donnée expérimentale d par les moyens de détection 3 peut consister à générer et émettre un signal de commande interprétable par lesdits moyens de détection 3 ou, en variante, un actionneur agencé pour provoquer le déclenchement de la production d'une donnée expérimentale d, une tel actionneur coopérant avec, par toute liaison adaptée, avec lesdits moyens de détection 3.
Préalablement à une telle étape 130 pour déclencher la production d'une donnée expérimentale par les moyens de détection 3 d'un système 1 conforme à l'invention, de manière à minimiser les dépenses en énergies et préserver un système 1 pour détecter et quantifier un métal d' intérêt conforme à l'invention, un procédé 100 pour quantifier un métal d'intérêt conforme à l'invention prévoit une étape 110 optionnelle pour provoquer l'activation de la source 2 de rayons X, si seulement la mise en œuvre successive de l'étape 130 est réalisée, ladite source 2 demeurant active durant une durée déterminée et suffisante pour irradier l'unité de volume de l'échantillon hétérogène S durant la capture des ondes électromagnétiques par les moyens de détection 3. A titre d'exemple non limitatif, une telle étape 110 pour provoquer l'activation de la source 2 de rayons X peut consister à générer et émettre un signal de commande interprétable par ladite source 2 de rayons X ou, en variante, un actionneur agencé pour provoquer l'activation d'une telle source 2 de rayons X, un tel actionneur coopérant avec, par toute liaison adaptée, avec ladite source 2 de rayons X.
Une telle étape 140 pour estimer une quantité massique Qm d'un métal d'intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène peut consister finalement à convertir la donnée expérimentale d en une quantité massique Qm d'un métal d'intérêt pour une unité de volume. Selon la technologie exploitée, que celle-ci soit basée sur de la fluorescence X ou de la transmission, plus particulièrement de la tomographie par rayons X, différents traitements peuvent être effectués pour mettre en œuvre ladite étape 140 pour estimer une quantité massique Qm d'un métal d'intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène.
Selon un premier mode de réalisation de l'étape 140 pour estimer la quantité massique Qm d'un métal d'intérêt d'un procédé 100 pour quantifier un métal d'intérêt conforme à l'invention, en fonction de la technologie à exploiter, que celle-ci soit basée préférentiellement sur la fluorescence X ou encore sur la transmission, plus particulièrement sur la tomographie par rayons X, une telle étape 140 peut résulter d'une sollicitation 141 d'un réseau neuronal convolutif de l'unité de traitement, mettant en œuvre ledit procédé 100, de l'objet électronique ou plus généralement d'un système 1 pour détecter et quantifier un métal d'intérêt conforme à l'invention et/ou d'une machine à vecteurs de support de ladite unité de traitement, ledit réseau neuronal ayant fait l'objet d'une étape, non représentée en figure 3, d'entraînement ou apprentissage profond. Un tel entraînement ou apprentissage profond peut résulter, par exemple, de la mise en œuvre d'un même procédé, de sorte à produire des estimations préalables de quantités massiques Qm connues et respectives d'un même métal d'intérêt d'échantillons hétérogènes ou homogènes étalons à partir de données expérimentales tierces. L'estimation 140 d'une quantité massique Qm est avantageusement réalisée par un tel réseau neuronal convolutif de l'unité de traitement dudit dispositif électronique ou plus généralement d'un système 1 pour détecter et quantifier un métal d' intérêt conforme à 1 ' invention .
Selon un deuxième mode de réalisation de l'étape 140 pour estimer la quantité massique Qm d'un métal d'intérêt d'un procédé 100 pour quantifier un métal d'intérêt conforme à l'invention, que celle-ci soit basée préférentiellement sur la fluorescence X ou encore sur l'imagerie par transmission de rayons X, éventuellement la tomographie par rayons X, une telle étape 140 pour estimer la quantité massique Qm d'un métal d'intérêt peut consister en l'exploitation 142 conjointe de la donnée expérimentale d et de données expérimentales tierces décrivant les compositions en matériaux d'une pluralité d'échantillons hétérogènes étalons. Une telle exploitation 142 peut, par exemple, résulter de la mise en œuvre d'un même procédé, de sorte à produire des estimations préalables de quantités massiques Qm connues et respectives d'un même métal d'intérêt d'échantillons hétérogènes et/ou homogènes étalons à partir de données expérimentales tierces. L'exploitation 142 peut alors consister en la mise en œuvre, par l'unité de traitement, d'une méthode d'analyse mathématique par interpolation numérique. Dans le cas où la technologie exploitée est basée sur la tomographie par rayons X, l'exploitation 142 peut consister préalablement à reconstruire en trois dimensions l'unité de volume à partir des données expérimentales d produites pour chaque pixel de l'unité de volume.
Selon un troisième mode de réalisation de l'étape 140 pour estimer la quantité massique Qm d'un métal d'intérêt d'un procédé 100 pour quantifier un métal d'intérêt conforme à l'invention, lorsque celle-ci est basée sur l'imagerie par transmission de rayons X, éventuellement la tomographie par rayons X, une telle étape 140 pour estimer la quantité massique Qm d'un métal d'intérêt peut consister, dans un premier temps, en la reconstitution spatiale 143 de la répartition d'un métal d'intérêt au sein de l'unité de volume, comprenant plus particulièrement, la localisation dudit métal d'intérêt par pixel de l'unité de volume. La reconstitution 143 peut consister, au préalable, à reconstruire en trois dimensions l'unité de volume à partir des données expérimentales d produites pour chaque pixel de l'unité de volume, via un algorithme de reconstruction, tels qu'à titre d'exemples non limitatifs un algorithme de type FDK (pour Feldkamp, David et Klauss) ou encore un algorithme basé sur la transformée de Radon. Dans un deuxième temps, une fois la reconstitution spatiale de la répartition dudit métal d'intérêt au sein de l'unité de volume réalisée, l'étape 140 pour estimer la quantité massique Qm d'un métal d' intérêt peut consister en la détermination, par calcul de la quantité massique Qm dudit métal d'intérêt à l'aide de la masse volumique dudit métal d'intérêt.
Selon la technologie exploitée, notamment lorsque celle-ci est basée sur l'imagerie par transmission de rayons X, éventuellement la tomographie par rayons X ou, en variante ou en complément, selon la taille et/ou la forme de l'échantillon hétérogène S à analyser par un système pour détecter et quantifier un métal d' intérêt parmi une pluralité de matériaux dudit échantillon hétérogène S conforme à l'invention, il peut être nécessaire de déplacer l'échantillon hétérogène S, via les moyens supports 4 dudit échantillon hétérogène S au regard des moyens de détection 3 et/ou de la source 2 de rayons X, de sorte à assurer un positionnement optimal de l'échantillon hétérogène au regard de la source de rayons X et des moyens de détection.
Pour ce faire, un procédé 100 pour quantifier un métal d'intérêt conforme à l'invention peut comporter une pluralité 120 d'étapes pour piloter des actionneurs, de tels actionneurs coopérant, par toute liaison adaptée, avec divers éléments d'un système 1 pour détecter et quantifier un métal d'intérêt conforme à l'invention, tels que, par exemple, non exhaustivement les moyens supports 4 de l'échantillon hétérogène S. En variante ou en complément, l'invention prévoit de déplacer ladite source 2 de rayons X et ou lesdits moyens de détection 3 au regard de l'échantillon hétérogène S. Ladite étape 120 peut ainsi comporter une ou plusieurs sous-étapes pour piloter un ou plusieurs actionneurs pour provoquer de tels déplacements de ladite source 2 et/ou desdits moyens de détection 3. 1/ invention ne saurait être limitée aux seules variantes de réalisation d'étapes pour piloter des actionneurs décrites ci-après, pour provoquer un déplacement relatif de l'échantillon au regard de la source 2 et/ou des moyens de détection 3.
Selon une première variante de réalisation, lorsqu'un système 1 pour détecter et quantifier un métal d' intérêt conforme à l'invention comporte des moyens supports 4 de l'échantillon hétérogène S et un premier actionneur agencé pour provoquer un déplacement des moyens supports 4, un procédé 100 pour quantifier un métal d'intérêt conforme à l'invention peut comporter une étape 121 pour piloter le premier actionneur, de sorte à provoquer un déplacement de l'échantillon hétérogène S au regard des moyens de détection 3. A titre d'exemple non limitatif, une telle étape 121 pour piloter le premier actionneur peut consister à générer et émettre un signal de commande interprétable par le premier actionneur.
Selon une deuxième variante de réalisation, lorsqu'un système 1 pour détecter et quantifier un métal d' intérêt conforme à l'invention peut comporter les moyens de détection 3 et un deuxième actionneur agencé pour provoquer un déplacement des moyens de détection 3, un procédé 100 pour quantifier un métal d'intérêt conforme à l'invention peut comporter une étape 122 pour piloter le deuxième actionneur, de sorte à provoquer un déplacement des moyens de détection 3 au regard de l'échantillon hétérogène S. A titre d'exemple non limitatif, une telle étape 122 pour piloter le deuxième actionneur peut consister à générer et émettre un signal de commande interprétable par ledit deuxième actionneur. Une telle étape 122 pourrait en outre, en variante ou en complément, consister à générer et émettre un signal de commande interprétable par un troisième actionneur agencé pour provoquer un déplacement de la source 2 de rayons X.
L'un des objectifs finaux de l'invention consiste à produire et fournir à un opérateur d'un système 1 pour détecter et quantifier un métal d' intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène S, une information intelligible et transmissible, de manière rapide et fiable. Pour délivrer la quantité massique Qm estimée d'un métal d'intérêt de manière intelligible à un opérateur ou utilisateur d'un système 1 pour détecter et quantifier un métal d'intérêt, un procédé 100 pour quantifier un métal d'intérêt conforme à l'invention peut comporter une étape 150 subséquente pour délivrer la quantité massique Qm d'un métal d'intérêt estimée à une interface homme-machine de sortie apte à la délivrer à un utilisateur ou à un opérateur, par exemple sous une forme graphique. Une telle étape 150 permet in fine de délivrer à un opérateur ou plus généralement un utilisateur, un rendu ou une représentation graphique de la quantité massique d'un métal d'intérêt estimée, éventuellement formatée sous la forme d'un contenu, tel que par exemple une représentation graphique de l'échantillon hétérogène S mettant en exergue le métal d'intérêt au regard d'une pluralité de matériaux composant ledit échantillon hétérogène. La délivrance d'un tel rendu ou d'une telle représentation graphique peut avantageusement s'effectuer en deux ou trois dimensions et consiste principalement en l'affichage du contenu, éventuellement formaté, dont les paramètres peuvent être définis ou prédéterminés. La représentation graphique d'un tel contenu dépend généralement d'un grand nombre de facteurs, notamment et à titre d'exemples non limitatifs, de l'opérateur, des éléments paramétrables sur l'interface homme-machine de sortie, etc. Ainsi, préalablement à l'étape 150 pour délivrer la quantité massique Qm d'un métal d'intérêt estimée, un procédé 100 pour quantifier un métal d'intérêt conforme à l'invention peut éventuellement comprendre une étape de configuration des paramètres respectifs de ladite interface homme-machine de sortie, notamment et éventuellement de la représentation graphique d'un telle quantité massique estimée, notamment mais non limitativement la forme, la texture ou encore la palette de couleurs utilisées pour représenter, par exemple, un gradient de masse.
Comme mentionné précédemment, l'unité de volume d'un échantillon hétérogène S à analyser peut correspondre à tout ou partie du volume total de l'échantillon hétérogène, plus particulièrement du volume total du déchet électrique, une telle unité de volume comprenant avantageusement un métal d'intérêt à analyser. Comme le décrit l'exemple illustré par la figure 3, un tel procédé 100 conforme à l'invention peut provoquer une mise en œuvre itérative des étapes 130 et 140 susmentionnées pour une pluralité d'unités de volumes considérées. Selon l'invention, ladite quantité massique Qm d'un métal d' intérêt peut être estimée pour chaque unité de volume au moyen d'un procédé 100 conforme à l'invention tel que décrit précédemment mis en œuvre itérativement pour chaque unité de volume par l'unité de traitement. Il est ainsi possible, d'estimer une quantité massique globale d'un métal d' intérêt résultant de la somme de quantités massiques Qm respectivement estimées pour une pluralité d'unités de volumes définissant tout ou partie du volume de l'échantillon hétérogène S considéré. L'invention ne saurait toutefois être limitée aux itérations de ces seules étapes 130 et 140. En effet, l'invention prévoit que toutes les étapes susmentionnées 110 à 150 d'un procédé 100 pour quantifier un métal d'intérêt conforme à l'invention puissent être mises en œuvre par itérations successives pour une pluralité d'unités de volumes considérées.
Un tel procédé 100 peut très avantageusement être transcrit sous la forme d'instructions d'un produit programme d'ordinateur P exploitables par l'unité de traitement d'un objet électronique ou plus généralement d'un système 1 pour détecter et quantifier un métal d'intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène S, tel que celle décrite précédemment. Pour adapter un tel équipement ou ordinateur et rendre ce dernier conforme à l'invention, lesdites instructions de programme peuvent être enregistrées dans la mémoire de programmes dudit objet électronique ou dudit système 1, de sorte que lorsqu'elles sont exécutées ou interprétées par ladite unité de traitement, lesdites instructions de programme provoquent la mise en œuvre d'un procédé pour quantifier un métal d' intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène, conforme à l'invention, tel que le procédé 100 décrit en lien avec la figure 3.
L' invention a été décrite lors de son utilisation en lien avec des applications de traitement de déchets électroniques, notamment des cartes électroniques, plus particulièrement la détection et la quantification de métaux précieux, tels que, par exemple, l'or, l'argent, le platine, le cuivre ou encore le palladium. Elle peut également être mise en œuvre pour détecter et quantifier tout autre métal précieux ou stratégiques. Également, un système selon l'invention pourrait être adapté et/ou agencé pour identifier et quantifier un ou plusieurs métaux d'intérêt, éventuellement précieux ou stratégiques, au sein d'un échantillon hétérogène, de manière continue et non destructive. En variante ou en complément, des système et/ou procédé conformes à l'invention peuvent être agencés pour détecter et quantifier, de manière non destructive, simultanément une pluralité de métaux d'intérêt, tels que, non limitativement un alliage de métaux d'intérêt, comme par exemple le coltan (également connu sous la dénomination « colombite-tantalite ») . En variante, l'invention prévoit que des système et/ou procédé conformes à l'invention puissent être exploitées en lien avec des échantillons extraits de carrières minières. L'invention ne saurait ainsi être limitée aux seuls exemples de réalisation et/ou d'application précédemment décrits.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé (100) pour quantifier un métal d'intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène (S), ledit procédé (100) étant mis en œuvre par une unité de traitement d'un système (1) pour détecter et quantifier un métal d'intérêt au sein d'un échantillon hétérogène, et caractérisé en ce qu'il comporte une étape (140) pour estimer une quantité massique (Qm) d'un métal d'intérêt pour une unité de volume dudit échantillon hétérogène (S), à partir d'une donnée expérimentale (d) décrivant la composition en matériaux de ladite unité de volume, ladite donnée expérimentale (d) étant produite par des moyens de détection (3) d'une onde électromagnétique émise ou transmise par ladite unité de volume irradiée par une source (2) de rayons X.
2. Procédé (100) pour quantifier un métal d'intérêt selon la revendication précédente, un tel procédé (100) étant mis en œuvre par itérations successives pour une pluralité d'unités de volumes considérées.
3. Procédé (100) pour quantifier un métal d'intérêt selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant une étape (130) pour déclencher la production d'une donnée expérimentale (d) par les moyens de détection (3) .
4. Procédé (100) pour quantifier un métal d'intérêt selon l'une quelconque des revendications précédentes, ledit système comportant des moyens supports (4) de l'échantillon hétérogène (S) et un premier actionneur agencé pour provoquer un déplacement des moyens supports (4), ledit procédé comportant une étape (121) pour piloter le premier actionneur, de sorte à provoquer un déplacement de l'échantillon hétérogène (S) au regard des moyens de détection (3) .
5. Procédé (100) pour quantifier un métal d'intérêt selon l'une quelconque des revendications précédentes, ledit système comportant les moyens de détection (3) et un deuxième actionneur agencé pour provoquer un déplacement des moyens de détection (3) , ledit procédé
(100) comportant une étape (122) pour piloter le deuxième actionneur, de sorte à provoquer un déplacement des moyens de détection (3) au regard de l'échantillon hétérogène (S).
6. Procédé (100) pour quantifier un métal d'intérêt selon l'une quelconque des revendications précédentes, pour lequel l'étape (140) pour estimer une quantité massique d'un métal d'intérêt consiste en une estimation (141) réalisée par un réseau neuronal convolutif de l'unité de traitement dudit système.
7. Procédé (100) pour quantifier un métal d'intérêt selon la revendication précédente, comportant une étape préalable d'apprentissage dudit réseau neuronal convolutif .
8. Procédé (100) pour quantifier un métal d'intérêt selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, pour lequel l'étape (140) pour estimer une quantité massique (Qm) d'un métal d'intérêt consiste en l'exploitation conjointe (142) de la donnée expérimentale d et de données expérimentales tierces décrivant les compositions en matériaux d'une pluralité d'échantillons étalons.
9. Procédé (100) pour quantifier un métal d'intérêt selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant une étape (150) pour délivrer la quantité massique (Qm) d'un métal d'intérêt estimée à une interface homme-machine de sortie apte à la délivrer à un utilisateur.
10. Produit programme d'ordinateur (P) comportant des instructions de programme exploitables par un ordinateur (1), qui, lorsqu'elles sont exécutées ou interprétées par une unité de traitement dudit ordinateur (1), provoquent la mise en œuvre d'un procédé (100) pour quantifier un métal d'intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.
11. Système (1) pour détecter et quantifier un métal d'intérêt parmi une pluralité de matériaux d'un échantillon hétérogène (S), comprenant une source (2) à rayons X agencée pour irradier tout ou partie de l'échantillon hétérogène (S), des moyens de détection (3) agencés pour produire une donnée expérimentale (d) , des moyens supports (4) dudit échantillon (S), des premier et deuxième actionneurs, une unité de traitement, une mémoire de données, une mémoire de programmes, une interface homme-machine de sortie, caractérisé en ce que les instructions de programme d'un produit programme d'ordinateur (P) selon la revendication précédente sont inscrites dans la mémoire de programmes dudit système (1) .
12. Système (1) pour détecter et quantifier un métal d'intérêt selon la revendication précédente, pour lequel l'unité de traitement, la mémoire de données et/ou la mémoire de programmes consistent en des moyens électroniques d'un objet électronique, un tel objet électronique pouvant consister en un ordinateur personnel ou industriel.
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