Die Erfindung betrifft ein System zum Analysieren und Sortieren eines Materialteils, insbesondere eines Schrottteils aus Aluminium, umfassend: ein Zuführmittel zum Transportieren des Materialteils eine Sortiereinheit, die dazu eingerichtet ist, das Materialteil einer von zwei Fraktionen zuzuführen, eine Lasereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, mit einem sich entlang einer Strahlachse ausbreitenden Laserstrahl auf einer Oberfläche des Materialteils ein Plasma zu erzeugen, ein Spektrometersystem, das dazu eingerichtet ist, eine Spektralanalyse eines von dem laserinduzierten Plasma emitierten Plasmalichts durchzuführen und in Entsprechung eines Ergebnisses der durchgeführten Spektralanalyse ein Ausgangssignal zu erzeugen, und eine Steuervorrichtung, die dazu eingerichtet ist, das Ausgangssignal zu empfangen und die Sortiereinheit basierend auf dem Ausgangssignal und einem Sortierkriterium zu betreiben, wobei das Spektrometersystem ein Spektrometer und eine mit dem Spektrometer optisch verbundene Detektionseinheit aufweist,

- wobei die Detektionseinheit ein Objektiv aufweist, dem ein Detektionskegel zugeordnet ist, der in einem Überlappungsbereich mit dem Laserstrahl einen Plasmadetektionsbereich ausbildet, wobei das Zuführmitel drei einzelne und in Transportrichtung des Materialteils in Reihe hintereinander angeordnete Zuführaggregate aufweist, wobei jedes Zuführaggregat jeweils dazu eingerichtet ist, das Materialteil entlang einer vom jeweiligen Zuführaggregat bereitgestellten Zuführfläche zu transportieren, wobei die Zuführflächen jeweils unter Ausbildung eines jeweiligen Neigungswinkels geneigt zur Horizontalen ausgerichtet sind, wobei die Neigungswinkel unterschiedlich ausgebildet sind.

Ein System zum Analysieren und Sortieren eines Materialteils ist aus der EP 3352 919 B1 bekannt. Das vorbekannte System ermöglicht eine Sortierung von Materialteilen, insbesondere von Schrotteilen aus Aluminium, auf Basis einer laserinduzierten Plasmaspektroskopie, auch als LIBS (Laser-induced breakdown spectroscopy) bezeichnet. Dabei wird die laserinduzierte Plasmaspektroskopie zur Bestimmung einer elementspezifischen Zusammensetzung eines Materialteils, d. h. einer Probe mithilfe eines Plasmas eingesetzt. Das Plasma wird mit hochintensiver, fokussierter Laserstrahlung an einer Oberfläche des Materialteils erzeugt. Vom Plasma imitiertes Licht wird detektiert und spektral ausgewertet, um auf eine elementare Zusammensetzung des Materialteils rückzuschließen.

Zudem ist aus der DE 91 06292 U eine Vorrichtung zum Sortieren von Altmaterial, insbesondere Altglas, nach seiner Farbe mit einem Rüttel-Stangensieb, einer Vereinzelungsvorrichtung sowie einer optoelektronischen Meß- und Sortiervorrichtung bekannt

Aus der WO 90/11142 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Sortieren von Abfall in verschiedene Abfallarten bekannt. Die Vorrichtung umfasst einen ersten Förderer, einen zweiten Förderer und einen dritten Förderer, sowie Mitel zum Abladen, Identifikationsmittel, Aufzeichnungs- und Kontrollmitel und Mitel zum Trennen des Abfalls.

Gemäß einem aus der EP 2 859963 A1 vorbekannten System umfasst eine Vorrichtung zum Sortieren von Schüttgut, insbesondere von Pellets, eine Vibrationsfördereinrichtung und eine Zuführeinrichtung, die der Vibrationsfördereinrichtung Schüttgut zuführt, einen ersten Ausgang und einen zweiten Ausgang, eine Detektoreinrichtung und eine Aussortiereinrichtung, die als defekt erkanntes Schütgut derart in seiner Flugbahn beeinflusst, dass es in den zweiten Ausgang fällt, wobei sich an das Ende der Vibrationsfördereinrichtung eine drehend angetriebene Rolle anschließt, auf die das über das Ende der Vibrationsfördereinrichtung geförderte Schütgut gelangt und die das Schütgut mit einer durch die Drehung der Rolle vorgegebenen Flugbahn in Richtung des ersten Ausgangs fördert. Es wird dort vorgeschlagen, dass die mindestens eine Vibrationsfördereinrichtung mehrere in Förderrichtung des Schüttguts hintereinander angeordnete Vibrationsförderer umfassen kann. Mindestens zwei der mehreren Vibrationsförderer können unter unterschiedlichem Winkel gegenüber der Horizontalen angeordnet sein.

Gemäß dem aus der EP 3 352 919 B1 vorbekannten System werden zu sortierende Materialteile einem Zuführmittel aufgegeben. Bei dem Zuführmittel kann es sich beispielsweise um schwingungsbewegte Platten handeln, die eine Zuführfläche bereitstellen, entlang derer die Materialteile bewegt werden.

Mittels des Zuführmitels werden die zu analysierenden und sortierenden Materialteile gemäß der EP 3 352 919 B1 einer Rutsche aufgegeben. Der Schwerkraft folgend rutschen die Materialteile die Rutsche herunter und verlassen diese über eine untere Randkante der Rutsche. Von hier aus bewegen sich die zu analysierenden und zu sortierenden Materialteile nach wie vor der Gewichtskraft folgend im freien Fall durch die Umgebungsatmosphäre hindurch. Dabei dienen das Zuführmitel und die Rutsche dafür, dass eine Vereinzelung der Materialteile stattfindet und diese im freien Fall durch einen räumlich definierten Fallkorridor hindurchbewegt werden.

Während des freien Falls findet für jedes die Rutsche verlassende Materialteil eine laserinduzierte Plasmaspektroskopie stat. Zu diesem Zweck ist eine Lasereinrichtung vorgesehen, die dazu eingerichtet ist, mit einem sich entlang einer Strahlachse ausbreitenden Laserstrahl auf einer Oberfläche eines Materialteils ein Plasma zu erzeugen. Des Weiteren ist ein Spektrometersystem vorgesehen, das dazu eingerichtet ist, eine Spektralanalyse eines von dem laserinduzierten Plasma emittierten Plasmalichts durchzuführen und in Entsprechung eines Ergebnisses der durchgeführten Spektralanalyse ein Ausgangssignal zu erzeugen.

Dieses Ausgangssignal dient dann in Kombination mit einem Sortierkriterium im Weiteren einer Sortiereinheit dazu, die die Rutsche verlassenden Materialteile einer von zwei Fraktionen zuzuführen. Als Sortiereinheit kann beispielsweise eine Luftdüse zum Einsatz kommen, die mitels der Steuervorrichtung entsprechend angesteuert wird. Aus dem Strom an Materialteilen, die die Rutsche verlassen, können so unter Luftdruckeinwirkung bestimmte Materialteile aussortiert werden. Im Ergebnis stehen so eine Fraktion von aussortierten und eine Fraktion von nicht aussortierten Materialteilen.

Typischerweise dient das vorbekannte System dazu, Materialteile einer bestimmten Zusammensetzung zu erkennen und von Materialteilen einer anderen Zusammensetzung zu trennen. Dabei erfolgt eine solche Trennung entweder deshalb, weil ein Materialteil einer ungewünschten Zusammensetzung erkannt und mittels der Sortiereinheit ausgeschleust wird oder weil die Zusammensetzung eines Materialteils nicht sicher festgestellt werden konnte und deshalb eine Ausschleusung mitels der Sortiereinheit stattfindet. Die Fraktion der ausgeschleusten Materialteile setzt sich mithin zusammen aus in ihrer Zusammensetzung eindeutig identifizierten und nicht gewünschten Materialteilen einerseits und in ihrer Zusammensetzung nicht eindeutig identifizierten Materialteilen andererseits.

Obgleich sich das vorbeschriebene System im alltäglichen Praxiseinsatz bewährt hat, besteht Verbesserungsbedarf. So hat sich insbesondere herausgestellt, dass es für ein effektives Sortierergebnis von entscheidender Bedeutung ist, die zu sortierenden Materialteile der Lasereinrichtung und/oder dem Spektrometersystem vereinzelt zuzuführen, damit im weiteren Gang des Verfahrens ein optimierter Zugriff durch die Lasereinrichtung und/oder das Spektrometersystem ermöglicht ist. Andernfalls wird das Sortierergebnis nachteilig beeinflusst, wobei es in nachteiliger Weise insbesondere zur Aussortierung nicht eindeutig identifizierter Materialteile kommt.

Es ist deshalb ausgehend vom vorbeschriebenen Stand der Technik die Aufgabe der Erfindung, ein System der eingangs genannten Art konstruktiv dahingehend weiterzuentwickeln, dass eine gesteigerte Sortiereffizienz erreicht ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein System der eingangsgenannten Art vorgeschlagen, das sich dadurch auszeichnet, dass der Neigungswinkel der Zuführungsfläche des in Transportrichtung ersten Zuführaggregats kleiner als der Neigungswinkel der Zuführfläche des in Transportrichtung zweiten Zuführaggregats ausgebildet ist und dass der Neigungswinkel der Zuführfläche des in Transportrichtung zweiten Zuführaggregats kleiner als der Neigungswinkel der Zuführfläche des in Transportrichtung dritten Zuführaggregats ausgebildet ist.

Gemäß der EP 3 352 919 B1 kommt ein Zuführmittel zum Transportieren des Materialteils zum Einsatz, das eine Zuführfläche bereitstellt, entlang welcher das Materialteil im bestimmungsgemäßen Verwendungsfall bewegt wird. Das Zuführmittel kann beispielsweise als schwing bewegte Platte ausgebildet sein. Es dient insbesondere dazu, eine Mehrzahl von auf das Zuführmittel aufgegebenen Materialteilen zu vereinzeln, so dass diese im Weiteren voneinander beabstandet der Lasereinrichtung und/oder dem Spektrometersystem zugeführt werden können. Die mit dem aus der EP 3 352 919 B1 vorbekannten Zuführmittel erreichte Vereinzelung ist allerdings begrenzt, womit eine nur vergleichsweise geringe Durchsatzmenge ermöglicht ist. Dabei kann die Durchsatzmenge auch nicht dadurch erhöht werden, dass dem Zuführmitel ein Mehr an zu sortierenden Materialteilen aufgegeben wird, da es in diesem Fall zu einer nicht hinreichenden Vereinzelung mit der Folge kommt, dass die Sortierqualität und damit auch die Sortiereffizienz sinkt. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung schafft hier Abhilfe.

Das Zuführmitel verfügt über wenigstens drei Zuführaggregate. Diese sind jeweils als eigenständige Baugruppe ausgebildet. Es sind mithin mindestens drei separate, das heißt einzelne Zuführaggregate vorgesehen. Diese sind in Transportrichtung des Materialteils in

Reihe hintereinander angeordnet, womit ein in Transportrichtung erstes Zuführaggregat, ein in Transportrichtung zweites Zuführaggregat sowie ein in Transportrichtung drittes

Zuführaggregat gegeben sind. Diese Zuführaggregate bilden in ihrer Gemeinschaft das erfindungsgemäße Zuführmittel

Jedes der Zuführaggregate ist jeweils dazu eingerichtet, das Materialteil entlang einer vom jeweiligen Zuföhraggregat bereitgestellten Zuführfläche zu transportieren. Jedes Zuführaggregat stellt mithin eine Zuführfläche bereit. Dabei wird das Materialteil im bestimmungsgemäßen Verwendungsfall in Transportrichtung gefördert und von Zuführaggregat zu Zuführaggregat weitergegeben.

Die Zuführflächen der Zuführaggregate sind jeweils unter Ausbildung eines jeweiligen Neigungswinkels geneigt zur Horizontalen ausgerichtet. Die Zuführaggregate beziehungsweise deren Zuführflächen sind mithin schräg ausgerichtet, und zwar zur Horizontalen derart geneigt, dass ein Materialteil bei seinem Transport in Transportrichtung infolge der Schwerkrafteinwirkung unterstützt wird.

Die Zuführaggregate stellen jeweils beispielsweise eine schwing bewegte Plate zur Verfügung, die die jeweilige Zuführfläche bereitstellt. Infolge einer Schwingbewegung einer solchen Plate kommt es zum Transport eines darauf befindlichen Materialteils in Transportrichtung. Die erfindungsgemäß vorgesehene geneigte Ausrichtung der jeweiligen Zuführflächen unterstützt diesen Transport, da in Ergänzung der Schwingbewegung die auf das Materialteil einwirkende Schwerkraft hinzutrit. Es ist in diesem Zusammenhang ferner vorgesehen, dass die Neigungswinkel der Zuführflächen unterschiedlich groß ausgebildet sind. Im Ergebnis führt die unterschiedliche Neigungswinkelausbildung dazu, dass die auf das Materialteil einwirkende Schwerkraft je nach Zuführaggregat einen anderen Einfluss auf den Transport des Materialteils in Transportrichtung nimmt. Dabei ist der Einfluss umso größer, je größer der Neigungswinkel ausgebildet ist.

Die unterschiedliche Neigungswinkelausgestaltung sorgt mithin in vorteilhafter Weise dafür, dass ein Materialteil je nach Zuführaggregat unterschiedlich stark in Transportrichtung beschleunigt wird. Dies wiederum gestattet es in vorteilhafter Weise, eine sehr viel effizientere Vereinzelung mehrerer Materialteile vornehmen zu können, und dies auch bei einer hohen Anzahl an zu vereinzelnden Materialteilen. Denn die unterschiedliche Schrägstellung der Zuführflächen der einzelnen Zuführaggregate sorgt sicher dafür, dass mit zunehmender Transportstrecke die Transportgeschwindigkeit der Materialteile zunimmt, womit auch die Vereinzelung bei zunehmender Transportstrecke steigt. Folglich können der Lasereinrichtung und/oder dem Spektrometersystem zuverlässig vereinzelte Materialteile zugeführt werden, und dies auch bei einem im Unterschied zum Stand der Technik Mehr an zu vereinzelnden Materialteilen. Damit sorgt das erfindungsgemäße Zuführmittel für eine gesteigerte Durchflussmenge, und dies bei gleichzeitig gesteigerter Sortierqualität, womit die Sortiereffizienz des erfindungsgemäßen Systems im Unterschied zum Stand der Technik insgesamt gesteigert ist.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Neigungswinkel der Zuführfläche des in Transportrichtung des Materialteils ersten Zuführaggregats kleiner als der Neigungswinkel der Zuführfläche des in Transportrichtung des Materialteils zweiten Zuführaggregats ausgebildet ist. Schwerkraftbedingt wird mithin das Materialteil mittels des zweiten Zuführaggregats auf eine höhere Transportgeschwindigkeit beschleunigt. Dies führt zu einer Vereinzelung der Materialteile insbesondere in Längsrichtung des Zuführaggregats, das heißt in Transportrichtung des Materialteils.

Die vergleichsweise niedrige Transportgeschwindigkeit, die mittels des ersten Zuführaggregats erreicht wird, dient insbesondere dazu, eine Vereinzelung der aufgegebenen Materialteile in Breitenrichtung des Zuführaggregats, das heißt quer zur Transportrichtung des Materialteils vorzunehmen. Durch diese Maßnahme wird sichergestellt, dass ein Vergleichmäßigung der aufgegebenen Materialteile in Breitenrichtung stattfindet, so dass die im weiteren Verfahrensgang von den Materialteilen jeweils zu passierenden Sortiervorrichtungen gleichermaßen bedient werden können. Es wird so in vorteilhafter Weise insbesondere vermieden, dass einzelne Sortiereinheiten mit zur Erreichung einer gewünschten Sortierqualität zu vielen Materialteilen beschickt werden, während andere Sortiereinheiten nicht genutzte Verarbeitungskapazitäten bereitstellen. Das erste Zuführaggregat dient mithin einer Verteilung der Materialteile über die insgesamt zur Verfügung stehende Breite des Zuführmitels.

Die vergleichsweise niedrige Geschwindigkeit der Materialteile in Transportrichtung, die vom ersten Zuführaggregat zwecks Materialteilverteilung in der Breite zur Verfügung gestellt wird, sorgt für eine gewisse Aufstauung der Materialteile in Transportrichtung. Diese Aufstauung wird nach Übergabe der Materialteile vom ersten Zuführaggregat auf das zweite Zuführaggregat aufgelöst, da das zweite Zuführaggregat erfindungsgemäß unter einem größeren Neigungswinkel als das erste Zuführaggregat steht. Hierdurch bedingt kommt es zu einer Vereinzelung der auf das zweite Zuführaggregat aufgegebenen Materialteile in Längsrichtung, das heißt in Transportrichtung der Materialteile.

Erfindungsgemäß ist zudem vorgesehen, dass der Neigungswinkel der Zuführfläche des in Transportrichtung des Materialteils zweiten Zuführaggregats kleiner als der Neigungswinkel der Zuführfläche des in Transportrichtung des Materialteils driten Zuführaggregats ausgebildet ist.

Durch den Unterschied zum zweiten Zuführaggregat noch steilere Neigung des driten Zuführaggregats, wird eine weitere Beschleunigung der Materialteile in Transportrichtung erreicht. Die mittels des zweiten Zuführaggregats in Transportrichtung bereits vorvereinzelten Materialteile werden nun mittels des driten Zuführaggregats noch weiter in Transportrichtung auseinandergezogen, mithin vereinzelt. Diese zweite Vereinzelungsstufe in Längsrichtung ermöglicht eine im Unterschied zum Stand der Technik höhere Anzahl an vom Zuführmittel verarbeitbaren Materialteilen. Dabei wird mittels des ersten Zuführaggregats eine Vereinzelung in Breitenrichtung und mittels der beiden weiteren Zuführaggregate jeweils eine Vereinzelung in Längsrichtung vorgenommen, womit im Ergebnis über die gesamte Breite des Zuführmitels in Längsrichtung jeweils vereinzelte Materialteile abgabeseitig der Lasereinrichtung bzw. dem Spektrometersystem zugeführt werden. Es ist so im Weiteren eine bestimmungsgemäße Spektroskopie ermöglicht, und zwar im Unterschied zum Stand der Technik bei einer erhöhten Durchflussmenge.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass der Unterschied zwischen den Neigungswinkeln 2° bis 8°, vorzugsweise 3° bis 7°, am meisten bevorzugt 5° beträgt.

Wie Untersuchungen gezeigt haben, können die einzelnen Neigungswinkel nicht völlig frei gewählt werden. Einerseits müssen die Winkel steil genug sein, damit eine der Gewichtskraft folgende Beschleunigung der Materialteile insbesondere in Längsrichtung zur Vereinzelung derselben statfinden kann. Andererseits dürfen die Winkel aber auch nicht zu steil gewählt werden, weil es ansonsten zu übersteigendem Material und/oder zu Oberholeffekten kommt, was der gewünschten Vereinzelung widerspricht. Die vorstehend angegebenen Winkelbereiche sind nach Untersuchungen der Anmelderin optimal, wobei insbesondere ein Unterschied zwischen den Neigungswinkeln von 5° gewählt wird.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass der Neigungswinkel der Zuführfläche des in Transportrichtung des Materialteils ersten Zuführaggregats 7° bis 13°, vorzugsweise 8° bis 12°, am meisten bevorzugt 10° beträgt. Mit dieser Winkelwahl ist sichergestellt, dass eine hinreichende Beschleunigung der dem Zuführaggregat aufgegebenen Materialteile in Transportrichtung statfindet, gleichzeitig aber noch die gewünschte Verteilung der Materialteile in Breitenrichtung erfolgt. Ein zu steiler Neigungswinkel würde in nachteiliger Weise dazu führen, dass die gewünschte Verteilung der Materialteile in Breitenrichtung ausbleibt.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass der Neigungswinkel der Zuführfläche des in Transportrichtung des Materialteils zweiten Zuführaggregats 12° bis 18°, vorzugsweise 13° bis 17°, am meisten bevorzugt 15° beträgt

Nach einer Übergabe der Materialteile vom ersten Zuführaggregat auf das zweite Zuführaggregat findet eine Beschleunigung der Materialteile in Transportrichtung stat, und zwar zum Zwecke der Vereinzelung der Materialteile in Längsrichtung des Zuführaggregats, das heißt in Transportrichtung. Dabei kommt es in einem ersten Schritt darauf an, eine Vorvereinzelung der Materialteile vorzunehmen, und zwar unter Vermeidung insbesondere von Überholeffekten. Ein Neigungswinkel von 10° hat sich zur Erfüllung dieser wünschenswerterweise zu erreichenden Vereinzelung als besonders geeignet herausgestellt. Eine insbesondere noch steilere Winkelausgestaltung würde nicht zu einer noch größeren Vereinzelung führen, sondern ganz im Gegenteil zu partiellen ungewünschten Materialteilansammlungen führen, insbesondere infolge von übersteigenden Materialteilen und/oder Überholeffekten.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass der Neigungswinkel der Zuführfläche des in Transportrichtung des Materialteils dritten Zuführaggregats 17° bis 23°, vorzugsweise 18° bis 22°, am meisten bevorzugt 20° beträgt.

Die mitels des zweiten Zuführaggregats vorvereinzelten Materialteile können nun mitels des driten Zuführaggregats noch weiter vereinzelt werden. Dabei ist die weitere Schrägstellung hinsichtlich des driten Zuführaggregats auch unter Vermeidung von übersteigendem Material und/oder Überholeffekten deshalb möglich, weil die Materialteile mitels des zweiten Zuführaggregats bereits vorbeschleunigt sind. Mitels des dritten Zuführaggregats findet mithin eine weitere Vereinzelung der Materialteile stat, so dass schlussendlich definiert voneinander beabstandete Materialteile das Zuführmittel in Richtung der Lasereinrichtung und/oder des Spektrometersystems verlassen.

Die Dreistufigkeit des erfindungsgemäßen Zuführmitels gestattet es im Unterschied zum Stand der Technik einerseits, dass eine erhöhte Menge an Materialteilen verarbeitet werden kann, wobei andererseits eine Gleichverteilung in Breitenrichtung sowie eine Vereinzelung in Transportrichtung sicher gewährleistet ist. Dabei sind die einzelnen Stufen hinsichtlich ihres jeweiligen Neigungswinkels derart aufeinander abgestimmt, dass die zu vereinzelnden. Materialteile von Stufe zu Stufe, das heißt von Zuführaggregat zu Zuführaggregat weiter beschleunigt werden, wobei unerwünschte Überholeffekte und/oder übersteigende Materialteile sicher vermieden sind.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die Neigungswinkel einstellbar ausgebildet sind. Die Einstellbarkeit der Neigungswinkel ist insbesondere dann von Vorteil, wenn nach Größe und Gewicht unterschiedliche Materialteile sortiert werden können. Denn so ist es insbesondere gestatet, die jeweiligen Neigungswinkel hinsichtlich der Sortieraufgabe optimiert einstellen zu können. So können insbesondere in Abhängigkeit der Größe der zu sortierenden Materialteile und/oder deren spezifisches Gewicht die Neigungswinkel sämtlicher oder auch nur einzelner Zuführaggregate entsprechend eingestellt werden. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass das in Transportrichtung des Materialteils erste Zuführaggregat ein Schwingförderer mit einem Unwuchtantrieb ist.

Das in Transportrichtung erste Zuführaggregat dient der Vereinzelung der Materialteile bzw. Verteilung derselben in Breitenrichtung. Ein Schwingförderer mit einem Unwuchtantrieb ist hierfür ausreichend, so dass dieser ob seiner vergleichsweise geringen Anschaffungs- und Unterhaltungskosten bevorzugt ist.

Das zweite und das drite Zuführaggregat sind gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung bevorzugterweise als Schwingförderer mit einem Magnetantrieb ausgebildet. Ein Schwingförderer mit Magnetantrieb bietet im Unterschied zu einem Schwingförderer mit Unwuchtantrieb den Vorteil, stufenlos dosiert werden zu können, womit ein exakterer Einfluss auf die Fördergeschwindigkeit in Transportrichtung genommen werden kann. Der Magnetantrieb gewährleistet es zudem, dass ein Nachlaufen von Materialteilen dem Grunde nach ausgeschlossen ist. Dies erlaubt im Ergebnis eine sehr präzise Regelung des Materialtransports, womit gezielt Einfluss auf die gewünschte Vereinzelung der Materialteile genommen werden kann.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die Detektionseinheit ein weiteres Objektiv aufweist, dem ein weiterer Detektionskegel zugeordnet ist, der in einem weiteren Oberlappungsbereich mit dem Laserstrahl einen weiteren Plasmadetektionsbereich ausbildet, wobei die Objektive in Relation zueinander derart angeordnet und/oder ausgerichtet sind, dass der Plasmadetektionsbereich und der weitere Plasmadetektionsbereich entlang der Strahlachse versetzt angeordnet sind und zusammen einen Sichtbereich der Detektionseinheit ausbilden.

Diese Ausgestaltung erbringt in vorteilhafter Weise einen vergrößerten Detektionsbereich, und dies mit der Folge, dass ein Mehr an Materialteilen hinsichtlich ihrer Zusammensetzung sicher erkannt werden kann. In der Konsequenz ist das Sortierergebnis verbessert, da Fehlaussortierungen minimiert sind. Im Ergebnis ergibt sich eine in ihrer Effektivität gesteigerte Sortierung.

Der vergrößerte Detektionsbereich ergibt sich dadurch, dass im Unterschied zum Stand der Technik nicht nur ein Objektiv vorgesehen ist, sondern mehrere Objektive, mindestens also zwei Objektive. Bevorzugt sind indes mehr als zwei Objektive, beispielsweise drei, vier oder noch mehr Objektive.

Je Objektiv stellt sich ein Plasmadetektionsbereich ein. Bei vier Objektiven sind mithin vier Plasmadetektionsbereiche gegeben. Erfindungsgemäß ist nun ferner vorgesehen, dass die Objektive in Relation zueinander derart angeordnet und/oder ausgerichtet sind, dass die Plasmadetektionsbereiche entlang der Strahlachse des Laserstrahls versetzt angeordnet sind und zusammen den Sichtbereich der Detektionseinheit ausbilden. Dabei stellt der Sichtbereich den sich insgesamt ergebenden Detektionsbereich dar, der sich aus den einzelnen Plasmadetektionsbereichen zusammensetzt und mithin im Unterschied zum Stand der Technik deutlich vergrößert ist.

Gemäß dem Stand der Technik wird also der Detektionsbereich durch nur einen Plasmadetektionsbereich eines Objektives gebildet. Entlang der Strahlachse des Laserstrahls kann sich ein solcher Plasmadetektionsbereich typischerweise über eine Strecke von 8 bis 10 mm erstrecken. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung des Sichtbereichs der Detektionseinheit aus einzelnen entlang der Strahlachse versetzt angeordneten Plasmadetektionsbereichen führt zu einem Gesamtdetektionsbereich, der in Richtung der Strahlachse eine Erstreckung von 20 mm, 30 mm, 40 mm oder mehr aufweist. Hierdurch ist in vorteilhafter Weise erreicht, dass aufgrund ihrer geometrischen Ausgestaltung ansonsten nicht detektierbare Materialteile sicher erkannt werden können, so auch insbesondere sphärisch oder teilsphärisch ausgebildete Materialteile.

Im Ergebnis erlaubt das erfindungsgemäße System eine verbesserte Sortierung, da der Anteil an aussortierten Materialteilen, die deshalb aussortiert werden, weil ihre Zusammensetzung nicht sicher identifiziert werden kann, minimiert ist.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Zuführmitels einerseits und die Ausrüstung der Detektionseinheit mit einem weiteren Objektiv andererseits erbringen im Ergebnis den synergetischen Effekt einer insgesamt gesteigerten Durchsatzmenge. Denn so mag zwar das erfindungsgemäße Zuführmittel im Unterschied zum Stand der Technik ein Mehr an Materialteilen verarbeiten, doch bedarf es auch einer hierauf abgestimmten Detektionseinheit. Andererseits wird eine mit einem weiteren Objektiv ausgestattete Detektionseinheit nicht vollends ausgelastet, wenn das Zuführmitel nicht in der Lage ist, eine entsprechende Menge an Materialteilen vereinzelt bereitzustellen. Das erfindungsgemäß ausgebildete Zuführmittel einerseits und die weitergebildete Detektionseinheit andererseits sorgen mithin in Kombination für eine insgesamt noch weiter gesteigerte Durchflussmenge.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Plasmadetektionsbereich dazu eingerichtet ist, dass im Falle eines im Plasmadetektionsbereich vorliegenden Plasmas ein Messanteil des Plasmalichts von dem zugehörigen Objektiv erfasst wird. Wenn also in einem Plasmabereich ein laserinduziertes Plasma liegt, zumindest teilweise, so wird ein Messanteil des emittierten Plasmalichts von dem zugehörigen Objektiv erfasst. Bei erfindungsgemäß mehreren Objektiven führt dies dazu, dass die Detektionseinheit Plasmalicht in Form von Messanteilen einzelner Objektive erfassen kann.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die Plasmadetektionsbereiche entlang der Strahlachse ineinander übergehend oder voneinander beabstandet angeordnet sind. Alternativ oder zusätzlich können sich die Plasmadetektionsbereiche entlang der Strahlachse jeweils über 1/10 bis 1/4 des Sichtbereichs erstrecken. Es ist mithin möglich, insbesondere nach Sortieraufgabe einen sich insgesamt ergebenden Detektionsbereich durch entsprechende Anordnung der Plasmadetektionsbereiche auszubilden.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass das erfindungsgemäße Zuführmittel zum Transportieren des Materialteils dazu eingerichtet ist, das Materialteil entlang einer Zuführfläche bis hin zu einem oberen Abschnit einer Rutsche zu transportieren. Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform wird das Materialteil dem Zuführmittel aufgegeben. Von dort aus gelangt es zu einer Rutsche, wobei es entlang einer Zuführfläche des Zuführmittels transportiert wird, und zwar bis hin zu einem oberen Abschnit der Rutsche. Sobald das Materialteil die Rutsche erreicht hat, bewegt es sich der Schwerkraft folgend die Rutsche hinunter. Der Sinn und Zweck der Rutsche ist es insbesondere, das Materialteil auszurichten und in einen definierten Fallkorridor zu übergeben.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sortiereinheit einer dem oberen Abschnitt der Rutsche gegenüberliegenden unteren Randkante der Rutsche zugeordnet ist, wobei die Sortiereinheit dazu eingerichtet ist, dass die Rutsche über die untere Randkante der Rutsche verlassende Materialteil einer von zwei Fraktionen zuzuführen.

Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform verlässt ein Materialteil die Rutsche im freien Fall und wird im freien Fall einer Analyse und einer Sortierung unterzogen. Zu diesem Zweck sind insbesondere die Lasereinrichtung sowie das Spektrometersystem in Höhenrichtung unterhalb der unteren Randkante der Rutsche angeordnet.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die Detektionseinheit ein Schutzgehäuse trägt, das den Laserstrahl sowie den Detektionskegel umgibt.

Es ist ein Schutzgehäuse vorgesehen, das sowohl den Laserstrahl als auch den Detektionskegel des Objektivs vor einem ungewollten Staub- beziehungsweise Partikeleintrag von außen schützt. Staubbedingte Schwankungen der Sortiereffizienz sind damit in wirkungsvoller Weise minimiert, womit eine auch über die Zeit zumindest gleich bleibleibend gute Sortiereffizienz sichergestellt ist.

Das Schutzgehäuse umgibt den Laserstrahl sowie den Detektionskegel. Der Laserstrahl und der Detektionskegel sind mithin durch einen vom Schutzgehäuse bereitgestellten Volumeninnenraum hindurchgeführt. Dieser Volumeninnenraum ist dank der Abkapselung durch das Schutzgehäuse weitestgehend frei von Fremdpartikeln, insbesondere Staubpartikeln und/oder dergleichen Verunreinigungen, sodass weder der Laserstrahl noch der Detektionskegel in ihrer Funktionsweise beeinträchtigt sind. Ferner sorgt das Schutzgehäuse in vorteilhafter Weise dafür, dass sich insbesondere auf der Optik nicht ungewollt Staub- oder andere Fremdpartikel ansammeln können, wodurch die Gefahr eines Linsendefekts durch das Einbrennen solcher Partikel minimiert ist

Das Schutzgehäuse stellt mithin einerseits sicher, dass der vom Schutzgehäuse bereitgestellte und sowohl vom Laserstrahl als auch vom Detektionskegel durchquerte Volumenraum weitestgehend frei von Staub- oder ähnlichen Fremdpartikeln gehalten wird, und gewährleistet andererseits, dass ein Ansammeln auf der Optik oder ein Zusetzen der Durchgangsöffnung durch Staub- oder andere Fremdpartikel vermieden ist. Im Ergebnis ist so eine auch über die Zeit zumindest gleichbleibende, wenn nicht sogar gesteigerte Sortiereffizienz sichergestellt, und dies in konstruktiv einfacher und damit kostengünstiger Weise.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass sich das Schutzgehäuse entlang der Strahlachse des Laserstrahls erstreckt. Das Schutzgehäuse ist an der Detektionseinheit angeordnet, wird mithin von dieser getragen und erstreckt sich von der Detektionseinheit in Richtung der Längsachse des Laserstrahls, mithin entlang der Strahlachse. Der Laserstrahl und somit auch der Detektionsbereich des Objektivs sind so vom Schützgehäuse eingehaust, womit eine sichere Abschirmung sowohl des Objektivs als auch der Durchgangsöffnung für den Laserstrahl vor Staub- oder anderen Fremdpartikeln gegeben ist.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass sich das Schutzgehäuse über einen Teil der Strecke zwischen der Detektionseinheit und dem Plasmadetektionsbereich erstreckt.

Der Plasmadetektionsbereich befindet sich außerhalb des Schutzgehäuses. Ansonsten wäre eine bestimmungsgemäße Materialteildetektion nicht möglich. Für ein möglichst staub- beziehungsweise fremdpartikelfreies Heranführen sowohl des Laserstrahls als auch der Detektionskegel an den Plasmadetektionsbereich erstreckt sich das Schutzgehäuse über zumindest einen Teil der Strecke zwischen der Detektionseinheit und dem Plasmadetektionsbereich. Bevorzugter Weise erstreckt sich das Schutzgehäuse indes bis hin zum Plasmadetektionsbereich, sodass der gesamte Streckenabschnitt zwischen Detektionseinheit und Plasmadetektionsbereich mitels des Schutzgehäuses möglichst abgedeckt ist.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass das Schutzgehäuse ein kegelstumpfförmig ausgebildeter Rohrabschnitt ist. Das Schutzgehäuse ist mithin als Rohr ausgebildet, das sich plasmadetektionsbereichsseitig verjüngt. Durch diese Verjüngung ist vorteilhafter Weise zweierlei bewirkt. Zum einen ist das Schutzgehäuse detektionseinheitenseitig groß genug ausgebildet, um die von der Detektionseinheit bereitgestellte Optik einerseits und die von der Detektionseinheit bereitgestellte Durchgangsöffnung für den Laser andererseits vollumfänglich aufnehmen zu können. Die gesamte Optik sowie die Durchgangsöffnung sind durch das Schutegehäuse mithin abgedeckt und somit vor einem ungewollten äußeren Einfluss geschützt. In Folge der Verjüngung des Schutzgehäuses in Richtung auf den Plasmadetektionsbereich wird zum anderen eine Austritsöffnung bereitgestellt, die so klein wie möglich ausgebildet ist, allerdings noch so hinreichend groß genug, dass der Laserstrahl und der Detektionskegel im Plasmadetektionsbereich in gewünschter Weise zur Ausbildung kommen, durch das Schutzgehäuse also nicht in ihrer Ausbildung beeinträchtigt sind. Dabei ist der Austritsquerschnit des Schutzgehäuses deshalb möglichst klein auszubilden, um einen ungewollten Staub- oder Fremdpartikeleintrag durch die Austrittsöffnung hindurch in das Schutzgehäuse zu minimieren. Es ist in diesem Zusammenhang bevorzugt, dass die Austrittsöffnung einen Durchmesser von 9 mm bis 13 mm, vorzugsweise von 10 mm bis 12 mm, noch mehr bevorzugt von 11 mm aufweist.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass das Schutzgehäuse laserstrahleintrittsseitig an eine Pressluftversorgung angeschlossen ist.

Mitels der Pressluftversorgung ist es möglich, das Schutzgehäuse mit Luft zu fluten und zu durchströmen. Dabei wird die Luft dem Schutzgehäuse laserstrahleinrichtungsseitig aufgegeben, sodass die Luft das Schutzgehäuse in Laserstrahlausbreitungsrichtung durchströmt und selbiges über die Austrittsöffnung verlässt.

Die Luftdurchspülung des Schutzgehäuses erbringt im Wesentlichen zwei Vorteile. Zum einen wird das Schutzgehäuse vollständig frei von ungewollten Staub- oder Fremdpartikeln gehalten, da etwaige Staub- oder andere Fremdpartikel, die über die Austrittsöffnung in das Schutzgehäuse eindringen könnten, druckluftbedingt ausgeblasen werden. Zum anderen bildet sich ausgangsöffungsseitig eine Luftsäule um den Laserstrahl herum. Damit kann auch der Plasmadetektionsbereich frei von Staub- oder anderen Fremdpartikeln gehalten werden, sodass mittels des Laserstrahls ein staubpartikelfreier Zugriff auf die zu sortierenden Materialteile stattfinden kann. Dies optimiert die Lasererkennung, was die Sortiereffizienz des erfindungsgemäßen Systems weiter steigert.

Das Schutzgehäuse ist gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung aus einem Material gebildet, das eine Innenoberfläche bereitstellt, die eine Reflektion weitestgehend vermindert. Als Material kommt insbesondere Kunststoff in Frage, der anders als Metall keine glänzende Oberfläche bereitstellt. Etwaiges von außen in das Schutzgehäuse eindringende Streulicht wird so weitestgehend absorbiert, wodurch eine optimierte Linsennutzung ermöglicht ist, da keine Streulichteffekte den Linsenbetrieb beeinträchtigen.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird in diesem Zusammenhang gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgeschlagen, dass die Innenoberfläche des Schutzgehäuses aufgeraut ausgebildet ist. Die Aufrauhung sorgt dafür, dass eventuell auftretende Streulichteffekte zu einer diffusen Reflektion führen, was dazu beiträgt, die Lichtabsorptionsrate zu maximieren. Sowohl die Materialwahl als auch die Ausgestaltung der Innenoberfläche könne mithin in vorteilhafter Weise dafür Sorge tragen, dass eine zusätzliche Effizienzsteigerung dadurch erreicht wird, dass eine Beeinträchtigung der Optik durch Streulicht vermieden ist. Das erfindungsgemäße Schutzgehäuse erbringt somit in synergetischer Weise zwei Effekte. Zum einen wird eine Beeinflussung durch Staub- oder andere Fremdpartikel minimiert und zum anderen ergibt sich insbesondere eine Abschirmung der Optik gegenüber Streulicht. Im Ergebnis der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann so nicht nur eine über die Zeit gleichbleibende Sortiereffizienz und -qualität sichergestellt werden, im Unterschied zum Stand der Technik ergibt sich zudem eine Steigerung der Sortiereffizienz und -qualität. Das erfindungsgemäße System erlaubt deshalb im Unterschied zum Stand der Technik eine erhöhte Durchsatzmenge. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sortiereinheit eine Druckluftdüse mit einem Austrittsöffnung von größer 3 mm aufweist, wobei die Druckluftdüse zu einem von der Lasereinrichtung erzeugten Laserstrahl in Bewegungsrichtung eines des Laserstrahl passierenden Materialteils beabstandet angeordnet ist, wobei der Abstand zwischen dem Laserstrahl und der Mitte der Austrittsöffnung der Druckluftdüse kleiner als 10 mm beträgt.

Die Druckluftdüse der Sortiereinrichtung dient dazu, eine von der Detektionseinheit durchgeführte Materialteilerkennung umzusetzen, indem mittels der Dosiereinheit identifizierte Materialteile druckbeaufschlagt und infolge der Druckbeaufschlagung ausgeschleust werden. Eine nach dem Stand der Technik zum Einsatz kommende

Druckluftdüse weist typischerweise einen Austrittsöffnungsdurchmesser von 3 mm auf. Mit der Erfindung wird nun vorgeschlagen, den Austritsöffnungsdurchmesser deutlich größer zu wählen, in jedem Fall größer als 3 mm. Des Weiteren ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass der Abstand zwischen Druckluftdüse und Laserstrahl im Unterschied zum Stand der Technik verringert wird und weniger als 10 cm beträgt. Nach dem Stand der Technik beträgt der Abstand zwischen Laserstrahl und Druckluftdüse typischerweise 10 cm und mehr.

In der Kombination des im Unterschied zum Stand der Technik vergrößerten Austrittsöffnungsdurchmessers einerseits und des im Unterschied zum Stand der Technik vergrößerten Abstands zwischen Laserstrahl und Druckluftdüse andererseits wird in vorteilhafter Weise eine gesteigerte Durchsatzmenge an zu sortierenden Materialteilen erreicht.

Bei einer typischen Fallgeschwindigkeit der zu sortierenden Materialteile und einer nach dem Stand der Technik vorgesehenen Düsenöffnungszeit von 30 ms müssen die zu sortierenden Materialteile der Sortiereinheit in einem Abstand von wenigstens 9 cm zugeführt werden, damit eine optimierte Sortierung stattfinden kann. Sobald sich die Abstände der einzelnen Materialteile zueinander verkürzen und unter 9 cm liegen, können einzelne Materialteile mittels der Druckluftdüse nicht mehr sauber getroffen werden, was eine verminderte Sortierqualität zur Folge hat.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung schafft hier Abhilfe. Zum einen ist erfindungsgemäße vorgesehen, den Abstand zwischen Laserstrahl einerseits und Druckluftdüse andererseits, das heißt den Abstand zwischen dem Laserstrahl und der Mitte der Austrittsöffnung der Druckluftdüse im Unterschied zum Stand der Technik zu verkürzen und kleiner als 10 cm zu wählen. Diese Abstandsverkürzung sorgt dafür, dass sich die im freien Fall in Richtung auf den Laserstrahl befindlichen Materialteile aneinander weniger annähern können, was es wiederum gestatet, eine Vereinzelung der Materialteile mit verringertem Abstand vorsehen zu können. Da aufgrund der Abstandsverkürzung die Fallstrecke minimiert ist, ergibt sich auch eine kürzere Fallzeit, so dass die mit einer vorangehenden Vereinzelung einhergehende Abstandswahrung zwischen den Materialteilen auch durch einen freien Fall in Richtung auf die Lasereinrichtung nicht wesentlich abgeändert wird. Folglich kann die durch eine Vereinzelung der Materialteile gewählte Abstandshaltung verkürzt werden, was eine höhere Durchsatzmenge erlaubt.

Da der durch die Vereinzelung bedingte Abstand zwischen einzelnen Materialteilen in schon vorbeschriebener Weise verkürzt werden kann, ist auch eine kürzere Schaltzeit bezüglich der Druckluftdüse ermöglicht. Dies wiederum gestattet es, den Austrittsöffnungsdurchmesser im Unterschied zum Stand der Technik zu vergrößern, so dass mittels der Druckluftdüse ein größerer Wirkbereich geschaffen ist. Dieser im Unterschied zum Stand der Technik vergrößerte Wirkbereich führt indes aber nicht dazu, dass ungewollt auch benachbarte Materialteile des eigentlich auszuschleusenden Materialteils bei einer Druckluftbeaufschlagung mit ausgeschleust werden, weil im Unterschied zum Stand der Technik aufgrund der Abstandsverminderung die Schaltzeit der Druckluftdüse vermindert werden kann. Die Vergrößerung des Austrittsöffnungsdurchmessers ermöglicht aber eine sicherere Erfassung und damit Ausschleusung des auszuschleusenden Materialteils, so dass in Kombination der beiden erfindungsgemäßen Merkmale im synergetischen Effekt sowohl eine verbesserte Ausschleusungsqualität einerseits als auch eine erhöhte Durchsatzmenge andererseits steht. Im Ergebnis kann so im Unterschied zum Stand der Technik die Sortiereffizienz deutlich erhöht werden.

Gemäß dem Stand der Technik ist bislang davon ausgegangen worden, den Austrittsöffnungsdurchmesser der Druckluftdüse möglichst klein zu wählen, und zwar 3 mm und kleiner. Dies deshalb, um sicher zu stellen, dass nur auszuschleusende Materialteile druckluftbeaufschlagt werden und nicht etwa auch zum auszuschleusenden Materialteil benachbarte Materialteile. Es ist nicht erkannt worden, dass der Austrittsöffnungsdurchmesser der Druckluftdüse und der Abstand zwischen Druckluftdüse und Laserstrahl in der Weise Zusammenhängen, dass es eine Verkürzung des Abstands zwischen Laserstrahl und Druckluftdüse ermöglicht, den Austrittsöffnungsdurchmesser der Luftdruckdüse zu erhöhen. Denn aufgrund eines verkürzten Abstandes zwischen Druckluftdüse und Laserstrahl können Einhol- und/oder Überholeffekte bezüglich der sich im freien Fall befindlichen Materialteile minimiert werden, so dass trotz vergrößertem Austritsöffnungsdurchmesser nicht die Gefahr besteht, zu einem auszuschleusenden Materialteil benachbarte Materialteile mitzuerfassen. Der vergrößerte Austrittsöffnungsdurchmesser erlaubt es aber, auszuschleusende Materialteile sicherer zu erfassen, so dass in Kombination mit der verkürzten Abstandsstrecke zwischen Druckluftdüse und Laserstrahl im Unterschied zum Stand der Technik eine erhöhte Durchsatzmenge bei gleichzeitig verbesserter Sortierqualität steht. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass der Austrittsöffnungsdurchmesser 5 mm bis 8 mm, vorzugsweise 6 mm bis 7 mm, am meisten bevorzugt 6,5 mm beträgt.

Wie Untersuchungen der Anmelderin gezeigt haben, kann der Austrittsöffnungsdurchmesser deutlich größer als 3 mm gewählt werden. Dabei ist die Größe des Austrittsöffnungsdurchmessers in Abhängigkeit des Abstandes zwischen Druckluftdüse und Laserstrahl einerseits sowie in Abhängigkeit der zu sortierenden Materialteile andererseits zu optimieren. Besonders bevorzugt ist in diesem Zusammenhang ein Austritsöffnungsdurchmesser von 6 mm bis 7 mm.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass der Abstand zwischen dem Laserstrahl und der Mitte der Austrittsöffnung der Druckluftdüse 8 cm bis 3 cm, vorzugsweise 6 cm bis 3,5 cm, noch mehr bevorzugt 5 cm bis 4 cm, am meisten bevorzugt 4,5 cm beträgt.

Die im Unterschied zum Stand der Technik vorgesehene Verkürzung des Abstandes zwischen dem Laserstrahl und der Mitte der Austrittsöffnung der Druckluftdüse erbringt die schon vorstehend genannten Vorteile. Dabei haben Untersuchungen der Anmelderin gezeigt, dass bei entsprechend gewähltem Austritsöffnungsdurchmesser der Druckluftdüse eine deutliche Verkürzung dieses Abstandes im Unterschied zum Stand der Technik möglich ist. Dabei gilt, dass je kürzer der Abstand zwischen Laserstrahl und Druckluftdüse ausfällt, desto weniger treten Einhol- und/oder Oberholeffekte hinsichtlich der sich im freien Fall auf den Laserstrahl befindlichen Materialteile auf. Bei hinreichender Vereinzelung der Materialteile ist so ein Abstand zwischen zwei aufeinander nachfolgenden Materialteilen gegeben, dass infolge einer Druckluftbeaufschlagung der Druckluftdüse zur Ausschleusung eines Materialteils nicht auch benachbarte Materialteile des auszuschleusenden Materialteils miterfasst werden. In der Konsequenz steigt die Qualität der Sortierung, da es nämlich insbesondere verhindert ist, dass Materialteile trotz eindeutiger Identifizierung fehlerhaft ausgeschleust werden.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sortiereinheit ein mit der Druckluftdüse zusammenwirkendes Magnetventil aufweist, wobei die Druckluftdüse und das Magnetventil baulich voneinander getrennt angeordnet sind. Die bauliche Trennung von Druckluftdüse und Magnetventil erlaubt es, den in unmittelbarer Nähe zur Lasereinrichtung zur Verfügung stehenden Bauraum optimiert in der Weise zu nutzen, als dass ein möglichst kleiner Abstand zwischen der Druckluftdüse und dem im bestimmungsgemäßen Verwendungsfall von der Lasereinrichtung erzeugten Laserstrahl ausgebildet wird. Die räumliche Trennung von Druckluftdüse und Magnetventil erbringt mithin den Vorteil, dass der in unmitelbarer Nähe der Lasereinrichtung zur Verfügung stehende Bauraum nicht durch die Unterbringung auch des Magnetventils unnötig verschenkt wird. Dieser bleibt vielmehr frei, um die Druckluftdüse in ihrem Abstand zur Lasereinrichtung optimiert ausrichten zu können.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die Druckluftdüse mitels einer Druckluftleitung in strömungstechnischer Verbindung mit dem Magnetventil steht. Die ansonsten übliche direkte strömungstechnische Verbindung von Druckluftdüse und Magnetventil ist gemäß diesem Vorschlag der Erfindung durch eine Druckluftleitung ersetzt, die beispielsweise als Verschlauchung ausgebildet sein kann. Hierdurch ist es konstruktiv ermöglicht, die Druckluftdüse und das Magnetventil baulich voneinander trennen zu können, wobei die bestimmungsgemäße Funktionstüchtigkeit der Druckluftdüse hierdurch nicht beeinträchtigt ist.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schaltzeit des Magnetventils weniger als 30 ms, vorzugsweise weniger als 20 ms, noch mehr bevorzugt weniger als 10 ms beträgt.

Diese im Unterschied zum Stand der Technik verkürzte Schaltzeit ist aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ermöglicht und erbringt im Ergebnis eine deutlich höhere Durchsatzmenge. Pro Zeiteinheit können so die doppelte Menge, ggfls. sogar die dreifache Menge an Materialteilen bestimmungsgemäß sortiert werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen

Fig. 1 in schematischer Darstellung das erfindungsgemäße System; Fig. 2 in schematischer Darstellung ein erfindungsgemäßes Zuführmittel;

Fig. 3 in einer weiteren schematischen Darstellung die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Systems;

Fig. 4 in vergrößerter schematischer Darstellung das Spektrometersystem gemäß dem erfindungsgemäßen System nach Fig. 1;

Fig. 5 in einer weiteren schematischen Darstellung die Funktionsweise eines LIBS- Moduls des erfindungsgemäßen Systems;

Fig. 6 in schematischer Seitenansicht ausschnitsweise das Modul nach Fig. 5;

Fig. 7 in teilgeschnittener Seitenansicht ein erfindungsgemäßes Schutzgehäuse und

Fig. 8 in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße Ausgestaltung und

Anordnung einer Druckluftdüse,

Fig. 1 lässt in schematischer Darstellung das erfindungsgemäße System 100 erkennen.

Das System 100 ist dazu eingerichtet, ein Materialteil 120 einer laserinduzierten Plasmaspektroskopie zu unterziehen und in Abhängigkeit des Ergebnisses der Spektralanalyse zu sortieren, wobei im gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Fraktionen F1 und F2 vorgesehen sind, denen das Materialteil 120 zugeordnet werden kann. Zur Aufnahme der jeweiligen Fraktionen F1 und F2 dienen Sammelstellen 170, beispielsweise in Form von Behältern.

Wie die schematische Darstellung nach Figur 1 ferner erkennen lässt, verfügt das System 100 über ein Zuführmittel 110 gefolgt von einer Rutsche 130. Im bestimmungsgemäßen Verwendungsfall wird ein Materialteil 120 dem Zuführmittel 110 aufgegeben. Das Zuführmittel 110 dient dem Transport des Materialteils 120 entlang einer vom Zuführmittel bereitgestellten Zuführfläche 111 , und zwar bis zu einem oberen Abschnit 131 der Rutsche 130. Hier wird das Materialteil 120 vom Zuführmittel 110 auf die Rutsche 130 übergeben. Das Zuführmitel 110 dient insbesondere dazu, eine Mehrzahl von auf das Zuführmittel 110 aufgegebenen Materialteilen 120 zu vereinzeln, so dass diese im weiteren voneinander beabstandet der Rutsche 130 zugeführt werden können.

Ein auf die Rutsche 130 übergebenes Materialteil 120 rutscht der Schwerkraft folgend die Rutsche 130 hinunter, bis zur unteren Randkante 132 der Rutsche, die dem oberen Abschnitt 131 der Rutsche 130 gegenüberliegend ausgebildet ist Es ist insbesondere die Aufgabe der Rutsche 130, das Materialteil 120 auszurichten und in einen definierten Fallkorridor zu überführen.

Mit Verlassen der Rutsche 130 bewegt sich das Materialteil 120 nach wie vor unter Schwerkrafteinwirkung im freien Fall durch die Umgehungsatmosphäre. Dabei passiert es das Spektrometersystem 1. Dieses sorgt für eine Analyse des Materialteils 120, wie des im Weiteren noch näher beschrieben werden wird. In Entsprechung eines Ergebnisses einer durchgeführten Spektralanalyse erzeugt das Spektrometersystem 1 ein Ausgangssignal. Dieses wird einer Steuereinrichtung 150 zugeführt, die in Abhängigkeit dieses Ausgangssignals einerseits und einem Sortierkriterium andererseits eine Sortiereinheit 160 betreibt, das heißt ansteuert. Mittels dieser Sortiereinheit 160 wird das Materialteil 120 in seinem freien Fall entweder abgelenkt oder es findet keine Ablenkung statt. Für den Fall, dass keine Ablenkung statfindet, gelangt das Materialteil 120 zur Sammelstelle 170 der Fraktion F2. Andernfalls, wenn also eine Aussortierung mitels der Sortiereinheit 160 stattfindet, gelangt das Materialteil 120 zur Sammelstelle 170 für die Fraktion F1.

Zur Analyse der Zusammensetzung des Materialteils 120 dient das Spektrometersystem 1, das Teil eines LIBS-Moduls 180 ist. Dabei gehören zum LIBS-Modul 180 ferner eine Lasereinrichtung 140 sowie die Steuervorrichtung 150. Bevorzugterweise sind die Lasereinrichtung 140, das Spektrometersystem 1 und die Steuervorrichtung 150 in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht, was in Figur 1 nicht im Einzelnen dargestellt ist.

Die Lasereinrichtung 140 besteht ihrerseits aus weiteren Einzelkomponenten, beispielsweise einer Laserstrahlquelle 9, einer Lichtleitfaser 9A und einer Fokussieroptik 11 , wie dies insbesondere anhand des Ausführungsbeispiels nach Figur 2 zu erkennen ist.

Das Zuführmitel 110 ist erfindungsgemäß dreistufig ausgebildet, wie dies die Darstellung nach Fig. 2 erkennen lässt. Das Zuführmitel 110 verfügt im gezeigten Ausführungsbespiel über drei separate Zuführaggregate 201 , 202 und 203. Diese Zuführaggregate sind in Transportrichtung 207 des Materialteils 120 in Reihe hintereinander angeordnet. Dabei stellt jedes Zuführaggregat 201, 202 und 203 jeweils eine Zuführfläche 204, 205 bzw. 206 bereit, entlang welcher ein Materialteil 120 im bestimmungsgemäßen Verwendungsfall bewegt wird.

Die Zuführflächen 204, 205 und 206 sind jeweils unter Ausbildung eines jeweiligen Neigungswinkels ch, a ₂ und a ₃ geneigt zur Horizontalen ausgerichtet. Dabei sind die Neigungswinkel ch, a ₂ und a ₃ erfindungsgemäß unterschiedlich groß ausgebildet.

In ihrer Gesamtheit bilden die Zuführaggregate 201, 202 und 203 das Zuführmitel 110. Dabei ist die vom Zuföhrmitel 110 bereitgestellte Zuführfläche 111 in die Zuführflächen 204, 205 und 206 der Zuführaggregate 201 , 202 und 203 unterteilt.

Im bestimmungsgemäßen Verwendungsfall werden dem Zuführmitel 110 Materialteile 120 aufgegeben, beispielsweise mittels eines Förderers 200, der als Bandförderer ausgebildet sein kann.

Vom Förderer 200 gelangen die Materialteile 120 zunächst zu dem in Transportrichtung 207 ersten Zuführaggregat 201. Dieses Zuführaggregat 201 ist beispielsweise als Schwingförderer mit Unwuchtantrieb ausgebildet und dient in erster Linie dazu, die aufgegebenen Materialteile 120 in B reiten richtung, das heißt quer zur Transportrichtung 207 zu verteilen.

Die Zuführfläche 204 des ersten Zuführaggregats 201 steht unter einem Neigungswinkel eh von zum Beispiel 10°. Schwerkraftbedingt wird hierdurch ein Transport der Materialteile in Transportrichtung 207 unterstützt.

Vom ersten Zuführaggregat 201 gelangen die Materialteile 120 alsdann zum zweiten Zuführaggregat 202, das dem ersten Zuführaggregat 201 in Transportrichtung 207 nachgeschaltet ist. Die vom zweiten Zuführaggregat 202 bereitgestellte Zuführfläche 205 steht unter einem Neigungswinkel a ₂ , der größer als der Neigungswinkel Ch ausgebildet ist und beispielsweise 15° beträgt. Dieser steilere Neigungswinkel a ₂ sorgt dafür, dass schwerkraftbedingt eine höhere Transportgeschwindigkeit der Materialteile 120 in Transportrichtung 207 erreicht wird. Im Ergebnis kommt es zu einer Vereinzelung der

Materialteile 120 in Transportrichtung 207.

Vom zweiten Zuführaggregat 202 gelangen die Materialteil 120 schließlich zum driten Zuführaggregat 203, dessen Zuführfläche 206 unter dem Neigungswinkel a ₃ zur Horizontalen geneigt ist. Der Neigungswinkel a ₃ ist größer als der Neigungswinkel a ₂ der zweiten Zuführfläche 205 und beträgt beispielsweise 20°. Durch diesen noch steileren Neigungswinkel a ₃ findet eine weitere Beschleunigung der Materialteile 120 stat, was zu einer noch höheren Geschwindigkeit der Materialteile 120 mit dem Ergebnis führt, dass eine noch weitergehende Vereinzelung in Transportrichtung 207 stattfindet.

Schlussendlich erreichen die Materialteile 120 eine solche Vereinzelung in Transportrichtung 207, dass sie nach einem passieren des Zuführaggregats 203 auf die Rutsche 130 gelangen, so dass dann eine Sortierung in schon vorbeschriebener Weise bestimmungsgemäß stattfinden kann.

Wie sich insbesondere aus Figur 3 ergibt, verfügt das Spektrometersystem 1 über eine Detektionseinheit 21, die ihrerseits mehrere Objektive bereitstellt. Jedem dieser Objektive ist ein Detektionskegel 35 zugeordnet, die in einem Überlappungsbereich mit dem Laserstrahl 5 jeweils einen Plasmadetektionsbereich 39 ausbilden. Diese Plasmadetektionsbereiche 39 sind entlang der Strahlachse des Laserstrahls 5 versetzt zueinander angeordnet und bilden zusammen einen Sichtbereich 41 der Detektionseinheit 21 aus. Der Sichtbereich 41 setzt sich mithin aus den einzelnen Plasmadetektionsbereichen 39 zusammen, wodurch der von der Detektionseinheit insgesamt abgedeckte Detektionsbereich definiert ist.

Fig. 3 zeigt eine schematische Übersicht eines Spektrometersystems 1 zur Spektralanalyse eines von einem Laserinduzierten Plasma 3 (schematisch als gefüllter Kreis angedeutet) emitierten Plasmalichts 3A. Detektierbares Plasmalicht 3A liegt beispielsweise im Wellenlängenbereich von UV-Licht, sichtbarem Licht, nahem Infrarotlicht und/oder Infrarotlicht; insbesondere kann zu delektierendes Plasmalicht im Spektralbereich von ca. 190 nm bis ca. 920 nm liegen. Bei LIBS wird das Plasma 3 mit einem Laserstrahl 5 auf einer Oberfläche 7A einer Probe 7 erzeugt.

Zur Erzeugung des, z. B. gepulsten, Laserstrahls 5 umfasst das Spektrometersystem 1 eine Laserstrahlquelle 9. Die Laserstrahlquelle 9 ist dazu ausgebildet, für die Plasmaerzeugung benötigte Laserstrahlparameter bereitzustellen. Der Laserstrahl 5 wird z. B. über eine Lichtleitfaser 9A einer Fokussieroptik 11 zugeführt und von dieser auf die Oberfläche 7 A der Probe 7 (Materialteil 120 gemäß Figur 1 ) fokussiert. Die Fokussieroptik 11 kann insbesondere als eine Laserkopfkomponente mit Fokussierfunktion wie eine insbesondere auf das Spektrum oder die Pulsdauer oder die Pulsenergie einwirkende aktive Laserkomponente mit Fokussierfunktion ausgebildet sein. Die Ausbreitung des Laserstrahls 5 zwischen Fokussieroptik 11 und Probe 7 erfolgt entlang einer Strahlachse 5A. Beispielhafte Fokusdurchmesser (1/e ² -Strahldurchmesser in der Strahltaille) und Fokuslängen (doppelte Rayleigh-Längen) liegen im Bereich von <50 pm bis >250 pm bzw. im Bereich von <5 mm bis >1.000 mm.

Laserparameter können insbesondere derart eingestellt/gewählt werden, dass sich ein Bereich, in dem Plasmaerzeugung stattfinden kann (auch als Zündbereich bezeichnet), beispielsweise über eine Länge im Bereich von ca. 5 mm bis ca. 50 mm, beispielsweise über eine Länge von 10 mm, 20 mm oder 30 mm, entlang der Strahlachse 5A erstreckt.

Fig. 3 zeigt schematisch eine entlang der Strahlachse 5A langgezogene Fokuszone 11 A, wie sie im Bereich der Oberfläche 7A der Probe 7 ausgebildet wird. Das Plasma 3 bildet sich aufgrund der Wechselwirkung der Laserstrahlung mit dem Material an der Oberfläche der Probe 7A aus. Bei LIBS liegen übliche Ausmaße (gemittelter Durchmesser) eines Plasmas 3 im Bereich von z. B. 0,1 mm bis 5 mm (abhängig von Probenmaterial und Laserparameter).

Das Spektrometersystem 1 umfasst ferner ein optisches Spektrometer 13 zur Spektralanalyse des Plasmalichts 3A. Das optische Spektrometer 13 ist in Fig. 2 beispielhaft als Giterspektrometer dargestellt. Allgemein umfasst das Spektrometer 13 mindestens ein dispersives Element 13A, z. B. ein Gitter, ein Prisma oder ein Gitterprisma, und einen pixelbasierten Detektor 13B, auf den das Plasmalicht spektral aufgeweitet auftrifft. Den Pixeln des Detektors 13B sind spektrale Komponenten des zu analysierenden Plasmalichts 3A zugeordnet. Der Detektor 13B gibt Intensitätswerte der bestrahlten Pixel an eine Auswerteeinheit 15, üblicherweise ein Computer mit einem Prozessor und einem Speicher, aus. Die Auswerteeinheit 15 gibt eine gemessene spektrale Verteilung 17 aus und vergleicht diese beispielsweise mit abgelegten Vergleichsspektren, um dem Plasmalicht 3A und damit der untersuchten Probe 3 die zum Plasmalicht 3A beitragenden Elemente zuzuordnen und als Ergebnis der spektralen Untersuchung auszugeben.

Im Spektrometer 13 ist ein (spektralabhängiger) Strahleingang für das zu analysierende Plasmalicht durch eine Eintrittsapertur 19, üblicherweise ein Eintritsspalt 19A, festgelegt.

Das Spektrometersystem 1 umfasst ferner eine Detektionseinheit 21 mit einer Objektivhalterung 23 und mehreren Objektiven 25A, 25B, 25C, die von der Objektivhalterung 23 gehalten werden. Beispielhaft werden in den Figuren drei Objektive gezeigt, zwei in der Bildebene und eines dahinterliegend. Die Anzahl der verwendeten Objektive kann in Abhängigkeit räumlicher und optischer Parameter sowie Parameter des Materials der zu untersuchenden Probe ausgewählt werden; sie liegt z. B. im Bereich von 2 bis 20, beispielsweise bei 4, 5, 8, 9 oder 15 Objektiven.

Das Spektrometersystem 1 , insbesondere die Detektionseinheit 21, umfasst ferner ein optisches Lichtleitsystem 27, das die Objektive 25A, 25B, 25C mit dem Spektrometer 13 optisch verbindet. Das Lichtleitsystem 27 stellt mehrere optische Eingänge 29, die jeweils optisch einem der Objektive 25A, 25B, 25C zugeordnet sind, und einen (den Objektiven gemeinsamen, funktionellen) optischen Ausgang 31, der optisch der Eintrittsapertur 19 zugeordnet ist, bereit.

Jedes der Objektive 25A, 25B, 25C ist zum Erfassen eines Messanteils 33 des Plasmalichts 3A eingerichtet und umfasst mindestens ein fokussierendes optisches Element, wie z. B. eine Sammellinse oder einen konkaven Spiegel. Jedem der Objektive 25A, 25B, 25C ist ein Detektionskegel 35 zugeordnet. Die Strahlachse 5A verläuft durch die Detektionskegel 35, wobei die Detektionskegel 35 im Bereich des Laserstrahls 5 eine eingestellte Mindestgröße aufweisen. Jeder der Detektionskegel 35 umfasst in einem Oberlappungsbereich mit dem Laserstrahl 5 einen Plasmadetektionsbereich 39, der dem entsprechenden Objektiv 25A, 25B, 25C zugeordnet ist. Beispielsweise weisen die Detektionskegel 35 eine Länge von einer Eintrittsapertur eines Objektivs zum Laserstrahl im Bereich von 200 mm bis 400 mm auf. Beispielhaft wird in Fig. 2 das Plasma 3 im Plasmadetektionsbereich 39 des Objektivs 25B erzeugt, sodass der zugehörige Messanteil 33 des Plasmalichts 3A vom Objektiv 25B erfasst und auf den zugeordneten optischen Eingang 29 des Lichtleitsystems 27 abgebildet wird. Von einem oder mehreren Objektiven erfasste Messanteile 33 werden vom optischen Lichtleitsystem 27 zum gemeinsamen optischen Ausgang 31 geleitet und durch die Eintrittsapertur 19 in das optische Spektrometer 13 zur spektralen Analyse eingekoppelt.

Fig. 3 zeigt beispielhaft drei Objektive 25A, 25B, 25C, die azimutal verteilt um die Strahlachse 5A angeordnet sind. Die Objektive 25A und 25B liegen auf gegenüberliegenden Seiten der Strahlachse 5A und sind somit von gegenüberliegenden Seiten auf die Strahlachse 5A gerichtet. Das Objektiv 250 ist von hinten auf die Strahlachse 5A gerichtet. Ein weiteres Objektiv (in Fig. 2 nicht gezeigt) kann beispielsweise von vorne auf die Strahlachse 5A gerichtet sein oder mithilfe eines Strahlteilers entlang der Strahlachse 5A auf die Fokuszone 11A gerichtet sein. Zur Verdeutlichung sind in Fig. 2 die Detektionskegel 35 konisch auf die Strahlachse 5A zulaufend gestrichelt angedeutet, wobei die Fokuszone 11A, das Plasma 3 und die Plasmadetektionsbereiche 39 zur Verdeutlichung im Vergleich zu den Detektionskegeln 35 übergroß dargestellt sind.

Fig. 4 zeigt noch einmal eine Detailansicht des erfindungsgemäßen Systems 100 gemäß Fig. 1. Zu erkennen ist hier, dass in ihrer Zusammensetzung unterschiedliche Materialteile vorgesehen sind, und zwar Materialteile 120B aus Kunststoff und Materialteile 120A aus Aluminium. In schon vorbeschriebener Weise kann mittels des erfindungsgemäßen Spektrometersystems 1 eine Aussortierung dahingehend statfinden, dass die Materialteile 120A von den Materialteilen 120B getrennt werden. Zu diesem Zweck erfolgt mittels der Sortiereinheit 160 im Falle der Erkennung eines Materialteils 120B aus Kunststoff ein Ausschleusen desselben. Die Sortiereinheit 160 verfügt zu diesem Zweck über eine Luftdruckdüse 400, mittels der ein Kunststoffteil 120B aus dem Strom an Materialteilen ausgeschleust werden kann. Infolge einer solchen Sortierung sammeln sich an den Sammelstellen 170 voneinander getrennt Materialteile 120B aus Kunststoff einerseits und Materialteile 120A aus Aluminium andererseits an.

Fig. 4 zeigt eine Halterungsplatte 23A der Detektionseinheit 21 des LIBS-Systems zur Verdeutlichung der Anordnung und Ausrichtung der Objektive 25A, 25B, 25C. Zur ortsfesten Montage der Objektive weist die Halterungsplatte 23A Objektivhalterungsöffnungen zur Aufnahme der Objektive 25A, 25B, 25C auf. Die Objektivhalterungsöffnungen sind jeweils in einem radialen Abstand zur Strahlachse 5A angeordnet und für eine schräge Ausrichtung der Objektive 25A, 25B, 25C auf die Strahlachse 5A ausgebildet. Wie in Fig. 4 angedeutet, bilden die Plasmadetektionsbereiche 39 zusammen einen Sichtbereich 41 der Detektionseinheit 21 aus. Der Sichtbereich 41 erstreckt sich entlang der Strahlachse 5A im Bereich der Fokuszone 11 A.

Ferner erkennt man in Fig. 2 eine optische Durchgangsöffnung 43 in der Halterungsplate 23A, die dazu dient, den Laserstrahl durch die Halterung 23 und an den Objektiven 25A, 25B, 25C vorbei auf die Probe 7 richten zu können.

Fig. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften LIBS-Messkopfs, der über eine Lichtleitfaser 9A mit einer Laserstrahlquelle verbunden ist. Die Halterung 23 des LIBS-Messkopfs umfasst eine Längsträgerplatte 23B, an der eingangsseitig eine Befestigung für die Lichtleitfaser 9A und die Fokussieroptik 11 (Laserkopf mit Strahlformung) vorgesehen ist. An der Längsträgerplatte 23B ist ferner das optische Spektrometer 13 befestigt sowie die Halterungsplate 23A für vier Objektive 25A, 25B, 25C, 25D (allgemein eine n>1 -fache Eintrittsoptik) vorgesehen. Die Objektive 25A, 25B, 25C, 25D sind dazu eingerichtet, von Plasmadetektionsbereichen 39, die entlang der Strahlachse 5A versetzt zueinander angeordnet sind, Messanteile von Plasmalicht zu erfassen und über das Lichtleitsystem 27 (beispielsweise ein Faserbündel mit n>1 Eingängen und einem funktionellen Ausgang - „n-auf-1 -Faserbündel“) dem Spektrometer 13 zur spektralen Analyse zuzuführen. Beispielhaft sind in Fig. 3 Lichtleitfasern 45 des Lichtleitsystems 27 dargestellt, die die Objektive mit dem gemeinsamen Spektrometer 13 optisch verbinden. Mit dem Lichtleitsystem 27 können die Messanteile im Spektrometer 13 (oder optional vor Einkopplung in das Spektrometer 13) für einen Messvorgang kombiniert werden.

Figur 6 lässt in schematischer Seitenansicht ausschnittsweise das Modul nach Figur 5 erkennen, wobei die Halterungsplate 23A mit einem erfindungsgemäßen Schutzgehäuse 300 ausgerüstet ist.

Wie sich aus der Darstellung nach Figur 6 entnehmen lässt, ist das Schutzgehäuse 300 ein kegelstumpfförmig ausgebildeter Rohrabschnit. Dieser erstreckt sich entlang der Strahlachse 5A des Laserstrahls 5 ausgehend von der Halterungsplatte 23A bis hin zum Sichtbereich 41 , das heißt bis hin zu dem in Ausbreitungsrichtung des Laserstrahls 5 ersten Plasmadetektionsbereich 39. Mittels des Schutzgehäuses 300 ist mithin die Strecke zwischen dem Plasmadetektionsbereich 39 und der Halterungsplatte 23A in Längsrichtung des Laserstrahls 5 im Wesentlichen überbrückt.

Das Schutzgehäuse 300 umgibt sowohl den Laserstrahl 5 als auch die Detektionskegel 35, die jeweils den Objektiven 25A bis 25D zugeordnet sind. Den Laserstrahl 5 und die Detektionsbereiche 35 sind mithin durch das Schutzgehäuse 300 eingehaust.

Mittels des Schutzgehäuses 300 werden im Wesentlichen zwei Effekte erzielt. Zum einen sind die Objektive 25A bis 25D ebenso wie die in der Halterungsplatte 23A ausgebildete optische Durchgangsöffnung 43 für den Laserstrahl 5 vor einem ungewollten Einfluss von aus der Umgebung stammenden Staub- und/oder anderen Fremdpartikeln geschützt. Eine ungewollte Beeinträchtigung der Objektive 25A bis 25D sowie der Durchgangsöffnung 43 durch Staub- und/oder andere Fremdpartikel ist damit weitestgehend ausgeschlossen.

Zum anderen wird auch der vom Schutzgehäuse 300 bereitgestellte und im bestimmungsgemäßen Verwendungsfall sowohl vom Laserstrahl 5 als auch von den Detektionskegeln 35 durchquerte Volumenraum frei von Staub- und/oder anderen Fremdpartikeln gehalten, sodass sowohl der Laserstrahl 5 als auch die Detektionskegel 35 in ihrer bestimmungsgemäßen Funktion unbeeinträchtigt sind.

Das Schutzgehäuse 300 ist an eine in den Figuren nicht im Besonderen dargestellte Presslufteinheit angeschlossen. Mitels dieser kann dem Schutzgehäuse 900 halterungsplattenseitig Druckluft aufgegeben werden, welche das Schutzgehäuse 300 in Ausbreitungsrichtung des Laserstrahls 5 durchströmt. In Folge einer solchen Luftdurchströmung werden etwaige Staub- und/oder andere Fremdpartikel effektiv daran gehindert, in das Schutzgehäuse 300 über die plasmadetektionsbereichsseitige Austritsöffnung 303 des Schutzgehäuses 303 in dieses eindringen zu können.

Die Luftbeaufschlagung des Schutzgehäuses 300 bringt ferner den Vorteil mit sich, dass austrittsöffnungsseitig des Schutzgehäuses 300 ein Luftkegel beziehungsweise eine Luftsäule 301 ausgebildet wird, die den Laserstrahl 5 umhüllt. Es wird hierdurch der positive Effekt erzielt, dass auch der sich aus den Plasmadetektionsbereichen 39 zusammengesetzte Sichtbereich 41 weitestgehend frei von Staub- und/oder anderen Fremdpartikeln gehalten wird.

Figur 7 lässt das erfindungsgemäße Schutzgehäuse 300 ausschnittsweise in einer teilgeschnittenen Seitenansicht erkennen. Wie sich insbesondere aus dieser Darstellung ergibt, verläuft das Schutzgehäuse 300 kegelstumpfartig und stellt ausgangsseitig die Austrittsöffnung 303 zur Verfügung. Diese ist im Querschnitt vorzugsweise kreisförmig ausgebildet und wird vom Laserstrahl 5 mitig durchquert.

Das Schutzgehäuse 300 besteht vorzugsweise aus Kunststoff, mit möglichst geringen bis gar keinen Reflektionseigenschaften. Etwaiges über die Austrittsöffnung 303 in das Schutzgehäuse 200 eindringendes Streulicht wird so weitestgehend absorbiert, sodass eine Beeinträchtigung der vom Schutzgehäuse 300 abgedeckten Optik durch reflektierendes Streulicht vermieden ist. In diesem Zusammenhang ist ferner vorgesehen, die Innenoberfläche 303 des Schutzgehäuses 200 aufgeraut auszubilden. Dies führt bei einem in das Schutzgehäuse eindringenden Streulicht zu einer diffusen Reflektion, was ebenfalls hilft, eine ungewollte Beeinträchtigung der vom Schutzgehäuse 300 abgedeckten Objektive 25A bis 25D zu minimieren.

Fig. 8 lässt in rein schematischer Darstellung die erfindungsgemäße Ausgestaltung und Anordnung einer Druckluftdüse 400 erkennen.

Wie sich aus Fig. 8 ergibt, ist die Druckluftdüse 400 zu einem von der Lasereinrichtung 140 erzeugten Laserstrahl 5 in Bewegungsrichtung 401 eines den Laserstrahl 5 passierenden Materialteils 120 beabstandet angeordnet. Dieser Abstand A zwischen dem Laserstrahl 5 und der Mite der Austriftsöffnung 402 der Druckluftdüse 400 beträgt weniger als 10 cm. Bevorzugt ist indes ein Abstand A von 6 cm bis 3,5 cm, noch mehr bevorzugt von 5 cm bis 4 cm.

Der Öffnungsdurchmesser der Austrittsöffnung 402 der Druckluftdüse 400 ist erfindungsgemäß größer als 3 mm und beträgt vorzugsweise 6 mm bis 7 mm, am meisten bevorzugt 6,5 mm.

Die Druckluftdüse 400 wird von einem Drucklufterzeuger 405 mit Druckluft versorgt. Die Druckluftdüse 400 ist schaltbar ausgebildet, zu welchen Zweck ein Magnetventil 403 vorgesehen ist. Dies steht in strömungstechnischer Verbindung mit dem Drucklufterzeuger 505 einerseits, und zwar über die Leitung 406, sowie mit der Druckluftdüse 400 andererseits, und zwar über die Leitung 404.

Die bauliche Trennung von Druckluftdüse 400 und Magnetventil 403 ermöglicht es, den Bauraum in unmittelbarer Nähe der Lasereinrichtung 140 in optimierter Weise dazu zu nutzen, die Druckluftdüse 400 möglichst nahe des Laserstrahls 5 zu positionieren, das heißt den Abstand A in schon vorbeschriebener Weise zu wählen.

Bezugszeichen

Spektrometersystem 35 111 Zuführmittel

3 Plasma 120 Materialteil

3A Plasmalicht 120A Aluminiumteil 5 Laserstrahl 120B Kunststoffteil

5A Strahlachse 130 Rutsche

7 Probe 40 131 oberer Abschnit

7A Oberfläche 132 untere Randkante

9 Lasterstrahlquelle 140 Laservorrichtung 9A Lichtleitfaser 150 Steuervorrichtung

11 Fokussieroptik 160 Sortiereinheit

11A Fokuszone 45 170 Sammelstelle

13 optisches Spektrometer 180 LIBS-Modul

13A dispersives Element 200 Förderer 13B Detektor 201 Zuführaggregat

15 Auswerteeinheit 202 Zuführaggregat

17 spektraler Verteilung 50 203 Zuführaggregat

19 Eintrittsapertur 204 Zuführfläche

19A Eintritsspalt 205 Zuführfläche 21 Detektionseinheit 206 Zuführfläche

23 Objektivhalterung 207 Transportrichtung

25A Objektiv 55 300 Schutzgehäuse

25B Objektiv 301 Luftsäule

25C Objektiv 302 Innenoberfläche 25D Objektiv 303 Austrittsöffnung

27 Lichtleitsystem 400 Druckluftdüse

29 optischer Eingang 60 401 Bewegungsrichtung

31 optischer Ausgang 402 Austritsöffnung

33 Messanteil 403 Magnetventil 35 Detektionskegel 404 Leitung

39 Plasmadetektionsbereich 405 Luftdruckerzeuger

41 Sichtbereich 65 406 Leitung

100 System

110 Zuführmittel Ch Neigungswinkel a ₂ Neigungswinkel a ₃ Neigungswinkel