WO2015036719A1 - Dispositif d'identification automatique de fluorescence de traceurs en vue du tri automatique et/ou du controle de qualite de produits ou matieres marquees, colorees ou non. - Google Patents

Dispositif d'identification automatique de fluorescence de traceurs en vue du tri automatique et/ou du controle de qualite de produits ou matieres marquees, colorees ou non. Download PDF

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WO2015036719A1
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tracer
fluorescence
sorting
materials
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PCT/FR2014/052302
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Elisabeth Maris
Daniel Froelich
Claude Paul LAMBERT
Jean-Michel Hachin
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Arts
Tracing Technologies
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a device and a method for high speed identification of objects, particles or materials, automatically, without contact. It relates in particular to such a device or such a method coupled to a device or a sorting method (positive sorting or negative ejection) or likely to create an alert (control-quality).
  • the present invention is particularly applicable to the sorting and recycling of materials from used objects.
  • the concept of tracing system of virgin polymers for sorting developed from the years 1993.
  • the first patent filed [British Petroleum Company, 1993] describes a method of identifying polymers by fluorescence detection of certain tracers based of rare earths in the near infrared (NIR) spectral range between 700 and 900 nm for tracer concentrations of 0.00 lppm to lppm.
  • the source used is a laser diode that emits in the NIR at 670nm.
  • the disadvantage of this method is the difficulty of detecting a signal in NIR when the matrix is dark.
  • the carbon black used as a dye absorbs all radiation in the NIR [Eisenreich, 1992].
  • a patent filed in 1994 [Bayer, 1994] describes two tracer systems having different fluorescence emission wavelengths and for each system of tracers having different fluorescence durations.
  • the identification principle allows coding with four tracers.
  • This method is currently used in the field of biochemistry, the experimental system includes a flash lamp and a programmable camera to postpone the triggering of the image taking a few nano seconds after excitation by the source.
  • This system therefore makes it possible to identify molecules that have the same fluorescence emission wavelength but not the same duration.
  • This method seems difficult to set up at the level of rapid and automated sorting because in the case of industrial systems the samples to be sorted are lit continuously and it is impossible to differentiate tracers.
  • X-ray fluorescence detection can detect rare earth oxide tracers at concentrations of 1000 ppm in black or painted color polymers. The absorption of X-ray fluorescence by the molecules of the ambient air does not make it possible to reduce the tracer concentrations to less than 100 ppm and the detection times are still long compared to the industrial fast sorting constraints. The choice of tracers is limited to rare earths.
  • Recycling materials from end-of-life products is essential to preserve our non-renewable resources and reduce our impacts on climate change, human health impacts and ecosystems.
  • the invention therefore more particularly aims to solve to allow a high-speed identification of objects or materials, including dark matter, particularly for sorting for the recycling of plastics.
  • such a device must meet the following requirements: - fast response, so automatic;
  • programmable in particular according to the matrices, the tracers, the positive or negative choice, the new formulations, nature of the feeds, and adjustable according to the purity or the desired grade, in particular the setting of a confidence interval;
  • a device for the identification and / or authentication of a substance or an object in particular with a view to sorting materials or articles containing one or more chemical tracers in low amount, ie concentrations below 50 ppm, includes:
  • a detector for a fluorescence signal emitted by the material subjected to the radiation a detector for a fluorescence signal emitted by the material subjected to the radiation; - Processing means for an electrical signal representing the fluorescence signal for detecting and identifying the tracer or tracers, then issue a response.
  • Such a device may further comprise:
  • the source may be a laser, whose beam is sent back to the conveyor by means of a parabolic angled mirror so that the laser beam scans a section of the conveyor. It can be designed to emit in the ultraviolet domain, for Stokes tracers, or infrared for Trace Stokes tracers. Advantageously, this source is designed to emit successive flashes.
  • the sorting means comprise ejection means, preferably by blowing.
  • the detector can be provided to detect in the visible or ultraviolet or infrared. It may advantageously comprise a collimation system with short focal length, preferably 30mm neighbor and a diameter of 25mm.
  • the collimation system can be connected to a spectrometer by means of an optical fiber.
  • a device comprises several detection means, and preferably several sources, along a path of the material in this device.
  • a method for the identification and / or authentication of a material or an object uses a device according to the invention.
  • Such a method preferably uses tracers having excitation wavelengths between 280 and 400 nm or 870 to 1100 nanometers, preferably between 970 and 1100 nm.
  • each tracer is chosen so that the lifetime of its fluorescence is greater than that of the matrix of the material or of the object.
  • the concentration of each tracer can be chosen to have a signal on noise allowing detection with a confidence interval of preferably 95%.
  • the speed of movement of the material or the object in front of the detector is advantageously between 1m / s and 5m / s, preferably close to 3m / s.
  • the method of calculating the fluorescence indices is preferably used to determine the presence of the tracer (s).
  • Such a method is advantageously used when the material is highly absorbent, dark, strongly colored or black.
  • the invention also relates to a process for sorting and recycling plastics using a method according to the second subject of the invention, in which the materials are reduced into pieces whose size is between 5 mm and 200 mm, preferably in particles whose size is between 30 and 60 mm.
  • the invention also relates to an authentication method using a method according to the second subject of the invention.
  • FIG. 1 schematically illustrates a configuration of a device according to the invention, adapted to the rapid detection of tracers
  • FIG. 2 schematically illustrates another configuration of a device according to the invention adapted to the rapid detection of tracers on a conveyor;
  • FIG. 3 is a graph illustrating results of a test for determining the fluorescence signal intensity as a function of the angle of the laser relative to the normal to the conveyor;
  • FIG. 4 is a graph illustrating results of a test for determining the fluorescence signal intensity as a function of the collimator angle with respect to the normal to the conveyor;
  • FIG. 5 is a graph illustrating results of a test for determining the fluorescence intensity of crushed plastics as a function of their size
  • FIG. 6 is a graph illustrating peaks of intensity at specific frequencies of tracers
  • FIG. 7 is a graph illustrating the determination of the decision threshold and the limit of detection by a predictive approach
  • FIG. 8 is a graph illustrating the spectra of tracers and a conveyor belt.
  • FIG. 9 is a graph illustrating the tracer indices and the detection thresholds.
  • FIG. 1 illustrates a device 1 making it possible to identify material 2 at high speed, which may take the form of objects or particles, for example thanks to the detection of a tracer signature.
  • tracers were mixed with the material 2.
  • the detection device 1 comprises:
  • UV ultraviolet
  • IR infrared
  • processing means 8 for an electrical signal 9 representing the fluorescence signal 7 making it possible to detect and identify the tracer (s), then to issue a response 10.
  • the device 1 further comprises:
  • a conveyor 11 for moving the material 2 vis-à-vis the source 3 and the detector 6;
  • the sorting means comprise an ejection system, for example by blow guns.
  • the material has the form of crushed plastic particles.
  • the speed V of the particles traveling on the conveyor is between 1 and 5 m / s and preferably 3m / s.
  • Tracer excitation is for example in the field of ultraviolet (stokes tracers) or infrared (anti-stokes tracer) and the detection of the polymer-tracer system is for example in the visible, in UV or infrared. This configuration is very favorable for light or dark colored plastics.
  • the acquisition time is between 1 and 10 ms minimum.
  • the excitation wavelengths of the tracers will be included for PUV between 280 and 400 nm but may be extended to other wavelengths. For IR excitation, the lengths may range from 870 to 1100 nanometers, preferably from 970 to 1100 nm.
  • the fluorescence lifetime of the tracers must be compatible with the speed of the particles of traced materials that run on the conveyor.
  • the device 1 allows a high-speed automated sorting reading of particles composed of a material added with fluorescent tracers.
  • the detected signal 7 for identifying the traced materials is a fluorescence intensity at specific wavelengths of the tracers.
  • the choice of the tracers and their concentration are dependent on the detection system, the fluorescence of the polymers constituting the material 2 and the fluorescence lifetime of the tracers, the size of the particles of material and their speed on the conveyor.
  • Polymeric materials have a greater or lesser degree of fluorescence depending on the excitation and emission wavelengths. To detect a tracer in low concentration, it is interesting to have a high signal-to-noise ratio, the noise being due to the materials must be low as well as that of the reading system, so that the noise signal of the tracer is detectable with a confidence interval compatible with industrial sorting. This range is preferably greater than 95%.
  • the configuration of the reading system adapts to an industrial conveyor for the automated sorting of plastic waste either on a conveyor or in free fall and the size of the particles of crushed material.
  • the particle size of the particles may be between 5 mm and 200 mm but preferably between 30 and 60 mm for a particle speed preferably equal to or close to 3 m / s.
  • the sources 3, poly chromatic or monochromatic can be:
  • UV for UV: lasers, laser diodes, LEDs, gas tubes such as, for example, xenon lamp or mercury lamp, operating in pulsed or continuous mode, with or without a reflector, condenser, provided with or without filters for example interferential to select good excitation wavelengths of the tracers and provided with or without optical fiber to transport the radiation; and,
  • IR For IR: lasers, laser diodes, LEDs, lamps such as filament lamps, operating in pulsed or continuous mode, with or without a reflector, condenser, with or without filters, for example interferential to select good excitation wavelengths of the tracers and provided with or without optical fiber to carry the radiation.
  • the detector 6 of the fluorescence signals 7 comprises:
  • the collection of photons is, for example, using an objective facing the conveyor belt. This goal collects and concentrates the light 7 emitted by one or more particles at the detector input.
  • Optical fibers can be used to collect and transport the fluorescence signals emitted by a particle to the detector (single fiber), or even the fluorescence signals emitted by several particles to the detector or detectors (multi-stranded fiber).
  • a spectrometer which makes it possible to determine the wavelengths of the fluorescence signals of the tracers. It may consist of a rapid spectrometer from the trade or optimally designed from different elements such as:
  • Sensors of high sensitivity such as photodiode arrays (avalanche or not), CCD, EMCD or CMOS sensors, linear or two-dimensional, cooled or not, integrating or not selective filters (Bayer matrix, IR filter, L filter RGB,), microlens arrays, ...
  • Linear CCDs are faster and can detect at integration times of 1ms. The data transfer times are generally 2 ⁇ 8.
  • a detector may also comprise photomultiplier tubes, avalanche photodiodes or any device capable of detecting and / or amplifying light signals of low intensities, equipped with Perot-Fabry type devices, selected interference filters for wavelengths. fluorescence tracers.
  • FIG. 2 also illustrates, by way of example, a hardware configuration adapted to the rapid detection of tracers on a conveyor 11.
  • the beam 4 of a laser 3 is returned to the conveyor 11 by means of a bent mirror 14 of parabolic shape and the laser signal scans a section of the conveyor.
  • the fluorescence detection is in the visible but can be extended in the field of UV and Infrared.
  • the detector 6 comprises a collimation system 15 with short focal length, for example 30 mm, and a diameter of 25 mm, for example.
  • the collimation system 15 is at a height H15 of 20 cm with respect to the conveyor 11.
  • This optical part 1 is connected to a spectrometer 16 thanks to an optical fiber 17.
  • such a system is repeated along the conveyor, for example every 10 cm. This repetition makes it possible to optimize the detection of numerous plastic particles that run on a conveyor, which may have a length of 50 or 100 cm, for example.
  • Tests were carried out with a UV laser, Kimmon Model IK Series HeCd, an interference filter passing a specific excitation wavelength to the signature of the tracers.
  • An optical ocean type spectrometer of type QE65000 or HR2000 + was used. The signal was detected using signal processing software.
  • the configuration of the device 1 is optimal, that is to say that the signal losses are less than 10%, if the incident beam 4 of the laser 3 or the collimation system makes an angle with the normal to the lower carpet at 30 °.
  • the crushed plastics generally have different thicknesses, for example between 1 mm and 4 mm thick, a variation of 3 mm.
  • the short focal length of the collimation system 15 makes it possible to detect a variation in 3mm with a signal loss of less than 10%.
  • each wavelength corresponding to a tracer is illustrated by a peak 21.
  • the wavelength corresponding to a fluorescence specific to each tracer, represented by a peak 21, serves as a signature for the plastic. This wavelength is indicated in a software equipping the processing means 8 as well as the wavelength interval to be taken into account in calculating the area of each peak 21.
  • a black is made to subtract the noises parasites due to any light pollution, a blank is made to subtract the noise due to the polymer matrix.
  • the conveyor belt should preferably be made of a material that does not have wavelength fluorescence for the detection of tracers and preferably plastics containing as much carbon black as possible or halogenated substances that absorb the fluorescence of the plastic carpet so as not to emit parasitic fluorescence. Residual fluorescence from the carpet can then be recorded and subtracted from the tracer signal.
  • Polymers a component of the plastics material 2 are organic materials and have a high fluorescence which can hinder the detection of low tracer concentrations. A favorable zone must therefore be determined.
  • the excitation zone favorable to the detection of tracers is preferably less than 350 nm. Beyond the polymers have a high fluorescence in the visible and infrared.
  • the detection zone favorable to fluorescence detection is preferably in the visible range between 400 nm and 750 nm. In fact, the fluorescence of the polymers is high.
  • An indicator is calculated. If its value reaches a threshold defined by preliminary tests for a confidence interval greater than 95%, then the signal is positive and the tracer is detected and the material identified.
  • the threshold is determined by detecting the signal of materials without tracer and that of materials with tracer.
  • the indicator may be the ratio of the peak area to an area corresponding to a non-tracer area. The advantage of the ratio method is to ignore the intensity of a signal that varies with the color of the material. Calculating a ratio is equivalent to normalizing all spectra.
  • Tests were carried out with 40mmx40mm particles with and without tracer.
  • the tracer has a peak between the wavelengths of 624 and 629nm, an indicator is calculated by making the ratio between the peak area and the area of a fluorescence zone of the stable and weak matrix.
  • the threshold is 0.1 and corresponds to the brait. Only the plastics signals containing the tracer are detected with an indicator greater than 0.1 (see Figure 6).
  • the value of the indicator may depend on the size and the manner in which the particle appears in front of the detector for a speed of 3m / s.
  • the source 3 emits the radiation 4 in the form of successive flashes.
  • the tracer or tracers are suitably chosen so that their fluorescence has a longer life than that of the matrix of material 2 in which they are included, between two flashes, a measurement of a persistent fluorescence is carried out. This fluorescence then corresponds more to that of the tracer or, as the matrix or, of shorter duration, decreases.
  • the flashes are emitted at a rate large enough that several measurements can be made on the same particle of matter 2; the risk of error related to the identification of each material is all the more negligible as the number of measurements made on the same particle is large.
  • the polymers In the case of industrial sorting, the polymers have different hues. As the intensity of the fluorescence peaks varies according to the carbon black content, the intensities are variable. In this case, the shape of the peak is a characteristic allowing its detection. It is therefore necessary to use a form recognition method (it is then necessary to build a library) or to use the index calculation method.
  • the fluorescence index calculation method which is an intensity ratio (Perrette et al., 2004, Poulenard et al., 2008) makes it possible to calculate a relative value of the intensity with respect to the fluorescence intensity of the polymers which is stable. This method amounts to normalizing the spectra and calculating a decision threshold.
  • the decision threshold is the critical value yc (see Figure 7) for which the probability of obtaining a measurement value greater than this value is equal to the risk.
  • an index is calculated as well as a threshold from which the tracer signal is identified.
  • the index may be a ratio of peak intensity, peak integral, value of first or second derivatives, sum of ratios of several indexes characterizing different bandwidths of the spectrum.
  • the index Indl is the ratio between the value of the integral of the intensity peaks of the tracers and the value of the integral of a zone of the spectrum where there is no fluorescence of the tracers.
  • the values of the index of the plotted polymer and the index of the same polymer not plotted are calculated from the measurements.
  • Figure 8 illustrates the intensities recorded at different wavelengths.
  • the carpet black in color, has a fluorescence emission in the zone [430; 650] nanometers. Its peak of fluorescence is slightly lower than that of tracer T1 in static for the concentration of 300 ppm.
  • the tracers T3 and T10 are perfectly discriminated at the respective concentrations of 30 and 100 ppm. Without the fluorescence of the carpet, the tracer T1 could be perfectly discriminated.
  • IndTj Indj IndT 3 Ind 3 IndT 10 Ind 10 mean 9.96 8.06 3.14 0.38 1.61 0.47 standard deviation 0.56 0.24 0.22 0.01 0.07 0.02 deviation relative type 6% 3% 7% 4% 5% 4%
  • a device according to the invention is not limited to sorting materials for recycling. It can also be used to authenticate an object.
  • an object may be a bottle of wine equipped with an identifier, for example a capsule or a label.
  • This identifier advantageously comprises one or more tracers making it possible to recognize the identifier and, consequently, to authenticate the bottle and the wine that it can contain.
  • the invention is also perfectly adapted to the control of the quality of raw materials before being put into production.
  • plastic pellets may be tracer added by their supplier; the invention makes it possible to control that the granules thus supplied are, each, those which must be used for the manufacture of a plastic object.

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Abstract

L'invention se rapporte à un dispositif (1) pour l'identification et/ou L'authentification d'une matière (2) ou d'un objet, notamment pour le tri de matières plastiques sombres ou noires contenant des traceurs chimiques à des concentrations inférieures à 50 ppm, comprenant : - une source (3) d'un rayonnement d'excitation (4) UV ou IR; - un détecteur (6) de fluorescence émise par la matière (2) soumise audit rayonnement; - des moyens de traitement (8) pour détecter et identifier les traceurs. L'invention porte aussi sur un procédé utilisant un tel dispositif.

Description

DISPOSITIF D'IDENTIFICATION AUTOMATIQUE DE FLUORESCENCE DE TRACEURS EN VUE DU TRI AUTOMATIQUE ET/OU DU CONTROLE DE QUALITE DE PRODUITS OU MATIERES MARQUEES, COLOREES OU NON
La présente invention concerne un dispositif et un procédé pour identifier à grande vitesse des objets, des particules ou des matières, de manière automatique, sans contact. Elle concerne en particulier un tel dispositif ou un tel procédé couplé à un dispositif ou un procédé de tri (tri positif ou négatif par éjection) ou susceptible de créer une alerte (contrôle-qualité).
La présente invention est notamment applicable au tri et au recyclage de matières provenant d'objets usagés.
Le concept de système de traçage des polymères vierges pour le tri s'est développé à partir des années 1993. Le premier brevet déposé [British Petroleum Company, 1993] décrit une méthode d'identification des polymères par détection de fluorescence de certains traceurs à base de terres rares dans le domaine spectrale de l'infrarouge proche (NIR) entre 700 et 900nm pour des concentrations de traceurs de 0.00 lppm à lppm. La source utilisée est une diode laser qui émet dans le NIR à 670nm. L'inconvénient de cette méthode est la difficulté de détecter un signal en NIR lorsque la matrice est de couleur sombre. Le noir de carbone utilisé comme colorant absorbe la totalité des rayonnements dans le NIR [Eisenreich, 1992].
Un brevet déposé en 1994 [Bayer, 1994] décrit deux systèmes de traceurs ayant des longueurs d'onde d'émission de fluorescence différentes et pour chaque système des traceurs ayant des durées de fluorescence différentes. Le principe d'identification permet une codification avec quatre traceurs. Cette méthode est utilisée actuellement dans le domaine de la biochimie, le système expérimental comprend une lampe flash et une caméra programmable pour différer le déclenchement de la prise d'image de quelques nano secondes après l'excitation par la source. Ce système permet donc d'identifier des molécules qui ont une même longueur d'onde d'émission de fluorescence mais pas une même durée. Cette méthode parait difficile à mettre en place au niveau du tri rapide et automatisé car dans le cas des systèmes industriels les échantillons à trier sont éclairés en continu et il est impossible de différencier des traceurs.
En 1998 une autre étude financée [Simmons et al, 98] [Ahmad, 2000] par un programme européen a abouti à un premier pilote pour une application de tri des bouteilles en plastique du secteur de l'emballage. Le système permettait, à partir d'une codification basée sur des combinaisons de trois traceurs à des concentrations comprises entre 0,5 et 20 ppm, d'identifier des emballages de bouteilles fabriquées en PEHD. Des brevets sur le système d'identification ont été déposés [Lambert, 2004]. Le banc pilote ne permettait pas d'identifier des polymères de couleur sombre et aucun test n'a été fait sur d'autres types de matrices polymères.
En 2005 un brevet [ERIEZ, 2005] a été déposé sur le tri magnétique de polymères contant des traceurs magnétiques. En 2007, une étude sur les traceurs a validé le tri rapide automatisé de polypropylène broyé de couleur noir [Froelich, 2007]. Dans la même étude, un état de l'art a été réalisé sur les différentes technologies de traçage [Froelich, 2007]. Deux technologies ont été validées pour le tri du polypropylène de couleur noire: la détection de traceurs magnétiques et la détection en X rays fluorescence de traceurs à base de terres rares. En 2008, une thèse a été financée par l'ADEME (Agence pour le développement et la maîtrise de l'énergie) pour réaliser des tests de laboratoire pour la détection de fluorescence X [Bezati et al, 2010]. Les résultats de ces travaux montrent que la détection par traceurs magnétiques est viable industriellement mais ne permet pas la codification avec plusieurs traceurs. La détection par fluorescence X permet de détecter des traceurs à base d'oxyde de terres rares à des concentrations de lOOOppm dans des polymères de couleur noire ou peints. L'absorption de la fluorescence X par les molécules de l'air ambiant, ne permet pas de diminuer les concentrations de traceurs à moins de lOOppm et les temps de détection sont encore longs par rapport aux contraintes industrielles de tri rapide. Le choix des traceurs est limité aux terres rares.
Ces différentes brevets et études ont toutes validées la technique de traçage des polymères mais ces technologies ne sont pas adaptées pour les matériaux de couleur sombre, elles ne sont pas non plus adaptées aux contraintes industrielles, notamment le tri rapide en 10 ms.
Un brevet a été publié sous le numéro FR 2 934 510 [Lambert, 2010] sur le concept de traçage des polymères pour le recyclage et la contrefaçon.
Le recyclage des matériaux issus de produits arrivant en fin de vie est essentiel pour préserver nos ressources non renouvelables et diminuer nos impacts sur le changement climatique, les effets sur la santé humaine et les écosystèmes. Plusieurs freins au recyclage des matériaux existent, des freins techniques et des freins liés à l'acceptabilité sociale des matières recyclées.
Il existe encore plusieurs freins techniques au recyclage des matières issues des produits arrivant en fin de vie. Ces produits sont collectés et traités en fin de vie, cela conduit après broyage à trier des mélanges complexes [Reuter, 2005] qui au départ au niveau d'un produit pouvait être éco-conçu. Un autre frein est lié aux deux types de technologies de tri industrielles les plus représentatives du secteur du recyclage qui ne permettent pas de trier des matériaux par tri physico-chimique comme le tri densimétrique quand les densités se chevauchent et par tri spectrométrique rapide NIR quand les polymères sont de couleurs foncées.
En 2009, 24.3 Millions de tonnes de déchets plastiques ont été générées en Europe et seulement 22,5% en moyenne ont été recyclés tous secteurs confondus (PlasticsEurope, 2010).
Les freins liés à l'acceptabilité sociale se situent au niveau de la traçabilité des substances toxiques potentiellement contenues dans les matériaux recyclés et des déchets que l'on retrouve dans les mers parce qu'ils ne sont pas recyclés. Une proposition est donc d'ajouter une nouvelle propriété spécifique au matériau (signature, marquage) qui peut être détectée afin d'identifier le matériau avec une machine de tri automatisée rapide industrielle. Des systèmes traceurs/polymère ont été mis au point à partir d'essais de laboratoire, des tests de détection ont été réalisés pour détecter les signaux de ces systèmes.
L'invention a donc plus particulièrement pour but de résoudre de permettre un une identification à grande vitesse d'objets ou de matières, notamment de matière sombre, particulièrement pour le tri en vue du recyclage de matières plastiques.
Cela implique de développer un appareil de détection permettant l'identification de matériaux polymères de couleurs claire et sombre contenant de faibles concentrations de traceurs. Ces concentrations sont de préférence inférieures à lOOOppm et doivent être détectés dans des matériaux noirs. Les concentrations sont de préférences de 0,1 ppm à 1000 ppm. Les faibles concentrations ne modifient pas les propriétés des matériaux tracés, sont moins coûteuses et difficiles à contrefaire.
De préférence, un tel appareil doit répondre aux exigences suivantes : - réponse rapide, donc automatique ;
- pouvoir être couplé ou intégré à un dispositif de tri automatique ou dispositif d'alerte, dans le ca de contrôles qualité ;
- sans contact et à distance, par exemple à 30cm ;
- peu ou pas de partie mobile ;
- peu de sensibilité à l'environnement, par exemple des poussières ; ou support de transport, par exemple un tapis ;
- programmable, notamment en fonction des matrices, des traceurs, du choix positif ou négatif, des nouvelles formulations, nature des charge, et, ajustable en fonction de la pureté ou du grade recherché, notamment la fixation d'un intervalle de confiance ;
- durée de vie de plusieurs milliers d'heures, d'où le choix important de la source d'excitation ;
- sensible même aux signaux très faibles : détection des traceurs même à très faible concentrations ;
- traitement du signal permettant l'identification de traceurs dans des matrices non seulement colorées mais aussi noires ;
- capacité à identifier non seulement des objets du type emballages mais aussi ayant de faibles surfaces tels des copeaux, des particules ou des poudres.
Selon un premier objet de l'invention, un dispositif pour l'identification et/ou Pauthentifïcation d'une matière ou d'un objet, notamment en vue d'effectuer un tri de matières ou d'objets contenant un ou plusieurs traceurs chimiques en faible quantité, soit des concentrations inférieures à 50 ppm, comprend :
- une source pour émettre un rayonnement d'excitation ultraviolet ou infrarouge en direction de la matière ;
- un détecteur pour un signal de fluorescence émis par la matière soumise au rayonnement ; - des moyens de traitement pour un signal électrique représentant le signal de fluorescence permettant détecter et identifier le ou les traceurs, puis, émettre une réponse.
Un tel dispositif peut en outre comprendre :
- un convoyeur pour déplacer la matière en vis-à-vis de la source et du détecteur ; et,
- des moyens de tri de la matière en fonction de la réponse.
La source peut être un laser, dont le faisceau est renvoyé vers le convoyeur grâce à un miroir coudé de forme parabolique de sorte que le faisceau du laser balaye une section du convoyeur. Elle peut être prévue pour émettre dans le domaine de l'Ultra- Violet, pour des traceurs de type Stokes, ou de l'infrarouge pour des traceurs de type Traceur anti-Stokes. Avantageusement, Cette source est prévue pour émettre des éclairs successifs.
Les moyens de tri comprennent des moyens d'éjection, de préférence par soufflage.
Le détecteur peut être prévu pour détecter dans le visible ou l'ultraviolet ou l'infrarouge. Il peut avantageusement comprendre un système de collimation à focale courte, de préférence voisin 30mm et d'un diamètre de 25mm. Le système de collimation peut être relié à un spectromètre au moyen d'une fibre optique.
Avantageusement un dispositif selon l'invention comprend plusieurs moyens de détection, et de préférence plusieurs sources, le long d'un parcours de la matière dans ce dispositif.
Selon un deuxième objet de l'invention, un procédé pour l'identification et/ou l'authentification d'une matière ou d'un objet, notamment en vue d'effectuer un tri de matières ou d'objets contenant un ou plusieurs traceurs chimiques en faible quantité, soit des concentrations inférieures à 50 ppm, utilise un dispositif selon l'invention.
Un tel procédé utilise de préférence des traceurs ont des longueurs d'onde d'excitation comprises entre 280 et 400 nm ou 870 à 1100 nanomètres, de préférence entre 970 et 1100 nm. Avantageusement, on choisit chaque traceur de sorte que la durée de vie de sa fluorescence est supérieure à celle de la matrice de la matière ou de l'objet.
La concentration de chaque traceur est peut être choisie pour avoir un signal sur bruit permettant une détection avec un intervalle de confiance de préférence de 95%.
La vitesse de déplacement de la matière ou de l'objet devant le détecteur est avantageusement comprise entre lm/s et 5m/s, de préférence voisine de 3 m/s.
Dans un tel procédé, on utilise de préférence la méthode de calcul des index de fluorescence pour déterminer la présence du ou des traceurs.
Un tel procédé est avantageusement utilisé lorsque la matière est fortement absorbante, sombre, fortement colorée ou noire.
L'invention porte aussi sur un procédé de tri et de recyclage de matières plastiques utilisant un procédé selon le deuxième objet de l'invention, dans lequel les matières sont réduites en morceaux dont la taille est comprise entre 5 mm et 200 mm, de préférence en particules dont la taille est comprise entre 30 et 60 mm. L'invention porte aussi sur un procédé d'authentification utilisant un procédé selon le deuxième objet de l'invention.
Plusieurs modes d'exécution de l'invention seront décrits ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 illustre schématiquement une configuration d'un dispositif selon l'invention, adapté à la détection rapide de traceurs ;
- la figure 2 illustre schématiquement une autre configuration d'un dispositif selon l'invention, adapté à la détection rapide de traceurs sur un convoyeur ;
- la figure 3 est un graphique illustrant des résultats d'un test pour déterminer l'intensité du signal de fluorescence en fonction de l'angle du laser par rapport à la normale au convoyeur ;
- la figure 4 est un graphique illustrant des résultats d'un test pour déterminer l'intensité du signal de fluorescence en fonction de l'angle du collimateur par rapport à la normale au convoyeur ;
- la figure 5 est un graphique illustrant des résultats d'un test pour déterminer l'intensité de la fluorescence de plastiques broyés en fonction de leur taille ;
- la figure 6 est un graphique illustrant des pics d'intensité à des fréquences spécifiques de traceurs ;
- la figure 7 est un graphique illustrant la détermination du seuil de décision et la limite de détection par une approche prédictive ;
- la figure 8 est un graphique illustrant les spectres de traceurs et d'un tapis de convoyeur ; et,
- la figure 9 est un graphique illustrant les index de traceurs et des seuils de détection.
La figure 1 illustre un dispositif 1 permettant d'identifier à grande vitesse de la matière 2, qui peut prendre la forme d'objets ou de particules, par exemple grâce à la détection d'une signature de traceurs. Dans l'exemple illustré, des traceurs ont été mélangés à la matière 2.
Le dispositif de détection 1 comprend :
- une source 3 pour émettre un rayonnement d'excitation 4 ultraviolet (UV) ou infrarouge (IR) en direction de la matière 2 ;
- un détecteur pour un signal 7 de fluorescence émis par la matière 2 soumise au rayonnement ;
- des moyens de traitement 8 pour un signal électrique 9 représentant le signal de fluorescence 7 permettant détecter et identifier le ou les traceurs, puis, émettre une réponse 10.
Dans l'exemple illustré, le dispositif 1 comprend en outre :
- un convoyeur 11 pour déplacer la matière 2 en vis-à-vis de la source 3 et du détecteur 6 ; et,
- des moyens 12 de tri de la matière 2 en fonction de la réponse 10.
Dans l'exemple illustré, les moyens de tri comprennent un système d'éjection, par exemple par soufflettes.
Dans l'exemple illustré, la matière a la forme de particules de plastiques broyés. La vitesse V de défilement des particules sur le convoyeur est comprise entre 1 et 5 m/s et de préférence 3m/s.
L'excitation des traceurs se fait par exemple dans le domaine de l'Ultra- Violet (Traceurs Stokes) ou de l'infrarouge (Traceur anti-Stokes) et la détection du système polymère-traceur se fait par exemple dans le visible, dans l'UV ou l'infrarouge. Cette configuration est très favorable pour les plastiques de couleur claire ou sombre. Le temps d'acquisition se fait entre 1 et 10 ms minimum. Les longueurs d'ondes d'excitation des traceurs, seront comprises pour PUV entre 280 et 400 nm mais peuvent être étendus à d'autres longueurs d'ondes. Pour l'excitation IR, les longueurs pourront aller de 870 à 1100 nanomètres, de préférence entre 970 et 1100 nm. La durée de vie de fluorescence des traceurs doit être compatible avec la vitesse des particules de matériaux tracés qui défilent sur le convoyeur.
Le dispositif 1 permet une lecture de tri automatisé haute vitesse, de particules composées d'une matière additionnée de traceurs fluorescents. Le signal détecté 7 pour identifier les matériaux tracés est une intensité de fluorescence à des longueurs d'onde spécifiques des traceurs.
Le choix des traceurs et leur concentration sont dépendants du système de détection, de la fluorescence des polymères constituant la matière 2 et de la durée de vie de fluorescence des traceurs, de la taille des particules de matière et leur vitesse sur le convoyeur.
La démarche adoptée pour le choix des traceurs et leur concentration est :
1. d'analyser la fluorescence des matériaux à tracer ;
2. déterminer une fenêtre d'excitation et d'émission où la fluorescence des matériaux est faible ;
3. choisir un traceur adapté au matériau et aux matériels de lecture existants sur le marché ;
4. calculer la concentration de traceur pour avoir un signal sur bruit permettant une détection haute vitesse avec un intervalle de confiance de préférence de 95% ; et,
5. choisir une fenêtre de détection favorable à la détection des traceurs incorporés dans les matériaux.
Les matériaux polymères ont une fluorescence plus ou moins importante selon les longueurs d'onde d'excitation et d'émission. Pour détecter un traceur en faible concentration, il est intéressant d'avoir un rapport signal sur bruit élevé, le bruit étant dû aux matériaux doit être faible ainsi que celui du système de lecture, afin que le signal sur bruit du traceur soit détectable avec un intervalle de confiance compatible avec le tri industriel. Cet intervalle est de préférence supérieur à 95%.
La configuration du système de lecture s'adapte à un convoyeur industriel pour le tri automatisé des déchets plastiques soit sur un convoyeur soit en chute libre et à la taille des particules de matériaux broyés. La granulométrie des particules peut être comprise entre 5mm et 200mm mais de préférence entre 30 et 60 mm pour une vitesse des particules de préférence égale ou voisine de 3m/s.
Les sources 3, poly chromatiques ou monochromatiques, peuvent être :
- pour l'UV : des lasers, diodes laser, leds, tubes à gaz comme par exemple, lampe xénon ou lampe à mercure, fonctionnant en mode puisé ou en continu, munis ou pas d'un réflecteur, condenseur, muni ou pas de filtres par exemple interférentiels pour sélectionner de bonnes longueurs d'onde d'excitation des traceurs et muni ou pas de fibre optique pour transporter le rayonnement ; et,
- pour l'IR : Les lasers, diodes laser, leds, les lampes comme par exemple les lampes à filaments, fonctionnant en mode puisé ou en continu, munis ou pas d'un réflecteur, condenseur, muni ou pas de filtres par exemple interférentiels pour sélectionner de bonnes longueurs d'onde d'excitation des traceurs et muni ou pas de fibre optique pour transporter le rayonnement.
Le détecteur 6 des signaux de fluorescence 7, comprend :
- Un collecteur pour des photons de fluorescence émis par les traceurs ;
La collecte des photons se fait, par l'exemple, à l'aide d'un objectif tourné vers la bande roulante du convoyeur. Cet objectif collecte et concentre la lumière 7 émise par une ou plusieurs particules à l'entrée du détecteur. Des fibres optiques peuvent être utilisées pour collecter et transporter les signaux de fluorescence émis par une particule vers le détecteur (fibre unique), voire les signaux de fluorescence émis par plusieurs particules vers le ou les détecteurs (Fibre multibrins).
- Un spectromètre, qui permet de déterminer les longueurs d'onde des signaux de fluorescence des traceurs. Il pourra être constitué d'un spectromètre rapide issu du commerce ou conçu de façon optimale à partir de différents éléments comme par exemple :
• d'une fente d'entrée, d'un trou calibré ou d'une rangée de fibres de petits diamètres ;
• d'un système dispersif pour les longueurs d'onde de type Réseau diffraction, prisme,... ou de dispositif de type Perot- Fabry, filtres interférentiels sélectionnés pour les longueurs d'ondes de fluorescence des traceurs ;
• d'optiques de collimation et de concentration des faisceaux ;
• de capteurs de haute sensibilité comme des barrettes de photodiodes (à avalanche ou pas), des capteurs CCD, EMCD ou CMOS, linéaires ou bidimensionnels, refroidis ou pas, intégrant ou pas des filtres sélectifs (Matrice de Bayer, filtre IR, filtre L RVB, ), des réseaux de microlentilles,... Les CCD linéaires étant plus rapides et pouvant détecter à des temps d'intégration de 1ms. Les temps de transfert des données sont en général de 2μ8.
Un détecteur peut également comprendre des tubes photomultiplicateurs, des photodiodes à avalanche ou tout dispositif susceptible de détecter et/ou d'amplifier des signaux lumineux de faibles intensités, muni de dispositifs de type Perot-Fabry, filtres interférentiels sélectionnés pour les longueurs d'ondes de fluorescence des traceurs. La figure 2 illustre aussi à titre d'exemple une configuration de matériel adaptée à la détection rapide de traceurs sur un convoyeur 11.
Dans cet exemple, le faisceau 4 d'un laser 3 est renvoyé vers le convoyeur 11 grâce à un miroir coudé 14 de forme parabolique et le signal du laser balaye une section du convoyeur.
La détection de fluorescence se fait dans le visible mais peut être étendue dans le domaine de l'UV et de l'Infrarouge. Le détecteur 6 comprend un système de collimation 15 à focale courte, par exemple 30mm, et d'un diamètre de 25mm, par exemple. Le système de collimation 15 est à une hauteur H15 de 20 cm par rapport au convoyeur 11. Cette pièce optique 1 est reliée à un spectromètre 16 grâce à une fibre optique 17.
Avantageusement, un tel système est répété le long du convoyeur, par exemple tous les 10 cm. Cette répétition permet pour d'optimiser la détection de nombreuses particules de plastiques qui défilent sur un convoyeur, qui peut avoir une longueur de 50 ou 100 cm, par exemple.
Des essais ont été réalisés avec un laser UV, Kimmon modèle IK Séries HeCd, un filtre interférentiel laissant passer une longueur d'onde d'excitation spécifique à la signature des traceurs. Un spectromètre du type océan optique de type QE65000 ou HR2000+ a été utilisé. La détection du signal a été réalisée grâce à un logiciel de traitement du signal.
Comme illustré aux figures 3 et 4, la configuration du dispositif 1 est optimale, c'est-à-dire que les pertes de signal sont inférieures à 10%, si le rayon 4 incident du laser 3 ou le système de collimation fait un angle avec la normale au tapis inférieur à 30°. Les plastiques broyés ont généralement des épaisseurs différentes, par exemple comprises entre 1 mm et 4 mm d'épaisseur, soit une variation de 3 mm, Comme illustré à la figure 5, la focale courte du système de collimation 15 permet de détecter une variation de 3mm avec une perte de signal inférieure à 10%.
D'autres tests ont été faits pour déterminer l'intensité de fluorescence de plastiques broyés en fonction du temps. Selon la surface des plastiques broyés et le temps de défilement du convoyeur on peut détecter les particules qui contiennent des traceurs. Comme illustré à la figure 6, chaque longueur d'onde correspondant à un traceur est illustrée par un pic 21. La longueur d'onde correspondant à une fluorescence spécifique à chaque traceur, représentée par un pic 21, sert de signature au plastique. Cette longueur d'onde est indiquée dans un logiciel équipant les moyens de traitement 8 ainsi que l'intervalle des longueurs d'onde à prendre en compte dans le calcul de l'aire de chaque pic 21. Un black est réalisé pour soustraire les bruits parasites dus à une quelconque pollution lumineuse, un blanc est fait pour soustraire le bruit dû à la matrice polymère.
Le tapis du convoyeur doit être de préférence en matériau qui n'a pas de fluorescence dans les longueurs d'onde permettant la détection des traceurs et de préférence en plastique contenant le plus de noir de carbone possible ou des substances halogénées qui absorbent les signaux de fluorescence du tapis en plastique afin de ne pas émettre de fluorescence parasite. La fluorescence résiduelle due au tapis peut être ensuite enregistrée et soustraite du signal des traceurs.
Les polymères, composant de la matière plastique 2, sont des matériaux organiques et ont une fluorescence élevée qui peut gêner la détection de faibles concentrations de traceurs. Une zone favorable doit donc être déterminée. La zone d'excitation favorable à la détection des traceurs est de préférence inférieure à 350nm. Au-delà les polymères ont une fluorescence élevée dans le visible et l'infrarouge. La zone de détection favorable à la détection de fluorescence est de préférence dans le visible entre 400nm et 750nm. En deçà la fluorescence des polymères est élevée.
Un indicateur est calculé. Si sa valeur atteint un seuil défini par des essais préliminaires pour un intervalle de confiance supérieur à 95%, alors le signal est positif et le traceur est détecté et le matériau identifié. Le seuil est déterminé en détectant le signal de matériaux sans traceur et celui de matériaux avec traceur. L'indicateur peut être le ratio de l'aire du pic avec une aire correspondant à une zone sans traceur. L'avantage de la méthode du ratio est de ne pas tenir compte de l'intensité d'un signal qui varie selon la couleur du matériau. Calculer un ratio équivaut à normaliser tous les spectres.
Des essais ont été réalisés avec des particules de 40mmx40mm avec et sans traceur. Le traceur a un pic entre les longueurs d'onde de 624 et 629nm, un indicateur est calculé en faisant le ratio entre l'aire du pic et l'aire d'une zone de fluorescence de la matrice stable et faible. Le seuil est de 0,1 et correspond au brait. Seuls les signaux des plastiques contenant le traceur sont détectés avec un indicateur supérieur à 0,1 (voir la figure 6). La valeur de l'indicateur peut dépendre de la taille et de la manière dont la particule se présente devant le détecteur pour une vitesse de 3m/s.
De préférence, la source 3 émet le rayonnement 4 sous forme d'éclairs successifs. Lorsque le ou les traceurs sont convenablement choisis de sorte que leur fluorescence a une durée de vie supérieure à celle de la matrice de matière 2 dans laquelle ils sont inclus, entre deux éclairs, on effectue une mesure d'une fluorescence rémanente. Cette fluorescence correspond alors plus principalement à celle du ou des traceurs, à mesure ou celle de la matrice, de durée plus réduite, diminue. Avantageusement, lorsqu'on utilise le dispositif 1 pour trier des particules de matière, les éclairs sont émis à un rythme suffisamment grand pour que plusieurs mesures puissent être effectuées sur une même particule de matière 2 ; le risque d'erreur lié à l'identification de chaque matière est alors d'autant plus négligeable que le nombre de mesures effectuées sur une même particule est grand.
On va maintenant décrire plus en détail le procédé de détection en référence aux figures 7 à 9.
Dans le cas d'un tri industriel, les polymères ont des teintes différentes. Comme l'intensité des pics de fluorescence varie en fonction du taux de noir de carbone, les intensités sont donc variables. Dans ce cas, la forme du pic est une caractéristique permettant sa détection. Il est donc nécessaire d'utiliser une méthode de reconnaissance de forme (il est alors nécessaire de constituer une bibliothèque) ou bien d'utiliser la méthode de calcul des index.
La méthode de calcul des index de fluorescence qui est un rapport d'intensité (Perrette et al. 2004, Poulenard et al. 2008) permet de calculer une valeur relative de l'intensité par rapport à l'intensité de fluorescence des polymères qui est stable. Cette méthode revient à normaliser les spectres et calculer un seuil de décision.
Le seuil de décision est la valeur critique yc (voir figure 7) pour laquelle la probabilité d'obtenir une valeur de mesure supérieure à cette valeur est égale au risque. Le risque a est la probabilité d'avoir un faux positif et le risque β d'avoir un faux négatif (PJVIER et al. 2004). Si la distribution de la population des mesures suit une loi normale (table loi normale) pour un risque de 2 = 0,05 soit un intervalle de confiance de 0,95, le facteur numérique est : z =l,96.
Pour identifier un polymère à partir du signal de fluorescence de traceur(s), un index est calculé ainsi qu'un seuil à partir duquel le signal du traceur est identifié. L'index peut être un rapport d'intensité de pic, d'intégrale de pic, de valeur de dérivées premières ou secondes, de somme de rapports de plusieurs index caractérisant différentes bandes passantes du spectre. Par exemple, l'index Indl est le rapport entre la valeur de l'intégrale des pics d'intensités des traceurs et la valeur de l'intégrale d'une zone du spectre où il n'y a pas de fluorescence des traceurs. Nous avons alors :
Figure imgf000019_0001
Pour trois traceurs nommés Tl, T3 et T10, les plages de longueurs d'onde pour Ind] sont données par le tableau ci-dessous.
Figure imgf000019_0002
Le calcul d'un index correspondant au rapport des intensités n'a pas été retenu car moins fiable pour le traceur Tl puisque l'on obtient des valeurs au numérateur parfois négatives (à cause de la fluorescence du tapis) et avec des écarts types relatifs plus grands. L'avantage de cet index est de permettre de discriminer des traceurs ayant des pics proches.
Les valeurs de l'index du polymère tracé et de l'index du même polymère non tracé sont calculées à partir des mesures. L'index IndTl est la moyenne des valeurs mesurées pour les échantillons contenant un traceur moins deux fois l'écart type sur les mesures (risque β=0,25, z=l,96). L'index Indl est la moyenne des valeurs du blanc (polymère non tracé) plus deux fois l'écart type (risque a=0,25). IndTl doit être supérieur à Indl pour que la concentration et la vitesse des particules soient validées. La figure 8 illustre les intensités relevées aux différentes longueurs d'onde.
Le tapis, de couleur noire, a une émission de fluorescence dans la zone [430 ; 650] nanomètres. Son pic de fluorescence est légèrement inférieur à celui du traceur Tl en statique pour la concentration de 300ppm. Les traceurs T3 et T10 sont parfaitement discriminés aux concentrations respectives de 30 et lOOppm. Sans la fluorescence du tapis, le traceur Tl pourrait être parfaitement discriminé.
Comme illustré à la figure 9 illustre les index des traceurs Tl, T3 et T10, en dynamique, à v=3m/s, et les seuils de détection.
Les traceurs T3 et T10 sont parfaitement discriminés sauf Tl dont la valeur de l'index est pratiquement égale à celle du polymère sans traceur, (voir tableau ci-dessous). A v=lm/s, Tl est parfaitement discriminé, l'index du traceur est très supérieur à celui du polymère (T0 sur le graphique de la figure 9).
Le tableau ci-dessous illustre les index à vitesse V= 3 m/s.
IndTj Indj IndT3 Ind3 IndT10 Ind10 moyenne 9,96 8,06 3,14 0,38 1,61 0,47 écart type 0,56 0,24 0,22 0,01 0,07 0,02 écart type relatif 6% 3% 7% 4% 5% 4%
Index critique pour un risque 8,90 8,53 2,73 0,41 1,47 0,51 =β=0,25
Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits.
Ainsi, la détection des systèmes polymères-traceur, constituants de cette matière, peut aussi se faire en chute libre ; dans ce cas, le système de collimation est situé en dessous du convoyeur et avant les soufflettes d'éjection. En outre, un dispositif selon l'invention n'est pas limité au tri de matières en vue de leur recyclage. Il peut aussi être utilisé pour authentifier un objet. A titre d'exemple un tel objet peut être une bouteille de vin équipée d'un identifiant, par exemple d'une capsule ou d'une étiquette. Cet identifiant comprend avantageusement un ou plusieurs traceurs permettant de reconnaître l'identifient et en conséquence, d'authentifier la bouteille et le vin qu'elle peut contenir.
L'invention est aussi parfaitement adaptée au contrôle de la qualité de matières premières, avant mise en fabrication. Par exemple, des granulés de plastique peuvent être additionnés de traceurs par leur fournisseur ; l'invention permet de contrôler que les granulés ainsi fournis sont bien, chacun, ceux qui doivent être utilisés pour la fabrication d'un objet en plastique.

Claims

Revendications
1. Dispositif (1) pour l'identification et/ou Pauthentification d'une matière (2) ou d'un objet, notamment en vue d'effectuer un tri de matières ou d'objets contenant un ou plusieurs traceurs chimiques en faible quantité, soit des concentrations inférieures à 50 ppm, caractérisé en ce qu'il comprend :
- une source (3) pour émettre un rayonnement d'excitation (4) ultraviolet (UV) ou infrarouge (I ) en direction de la matière (2) ;
- un détecteur (6) pour un signal (7) de fluorescence émis par la matière
(2) soumise audit rayonnement ;
- des moyens de traitement (8) pour un signal électrique (9) représentant ledit signal de fluorescence (7) permettant détecter et identifier le ou les traceurs, puis, émettre une réponse (10).
2. Dispositif (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre :
- un convoyeur (11) pour déplacer la matière (2) en vis-à-vis de la source
(3) et du détecteur (6) ; et,
- des moyens (12) de tri de la matière (2) en fonction de la réponse (10).
3. Dispositif (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la source (3) est un laser, dont le faisceau (4) est renvoyé vers le convoyeur (11) grâce à un miroir coudé (14) de forme parabolique de sorte que le faisceau dudit laser balaye une section du convoyeur.
4. Dispositif (1) selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les moyens de tri comprennent des moyens d'éjection, de préférence par soufflage.
5. Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la source émet dans le domaine de l'Ultra- Violet, pour des traceurs de type Stokes, ou de l'infrarouge pour des traceurs de type Traceur anti-Stokes.
6. Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la source est prévue pour émettre des éclairs successifs.
7. Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le détecteur est prévu pour détecter dans le visible ou l'ultraviolet ou l'infrarouge.
8. Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le détecteur (6) comprend un système de collimation (15) à focale courte, de préférence voisin 30mm et d'un diamètre de 25mm.
9. Dispositif (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce que le système de collimation est relié à un spectromètre (16) au moyen d'une fibre optique (17).
10. Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs moyens de détection, et de préférence plusieurs sources, le long d'un parcours de la matière dans ledit dispositif.
11. Procédé pour l'identification et/ou l'authentification d'une matière (2) ou d'un objet, notamment en vue d'effectuer un tri de matières ou d'objets contenant un ou plusieurs traceurs chimiques en faible quantité, soit des concentrations inférieures à 50 ppm, caractérisé en ce qu'il utilise un dispositif selon l'une des revendications 1 à 10.
12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le ou les traceurs ont des longueurs d'onde d'excitation comprises entre 280 et 400 nm ou 870 à 1 100 nanomètres, de préférence entre 970 et 1100 nm.
13. Procédé selon les revendications 11 ou 12, caractérisé en ce que l'on choisit chaque traceur de sorte que la durée de vie de sa fluorescence est supérieure à celle de la matrice de la matière ou de l'objet.
14. Procédé selon l'une des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que la concentration de chaque traceur est choisie pour avoir un signal sur bruit permettant une détection avec un intervalle de confiance de préférence de 95%.
15. Procédé selon l'une des revendications 11 à 14, caractérisé en ce que la vitesse de déplacement de la matière ou de l'objet devant le détecteur est comprise entre lm/s et 5m/s, de préférence voisine de 3 m/s.
16. Procédé selon l'une des revendications 11 à 15, caractérisé en ce qu'on utilise la méthode de calcul des index de fluorescence pour déterminer la présence du ou des traceurs.
17. Procédé selon l'une des revendications 1 1 à 16, caractérisé en ce qu'il est utilisé pour une matière fortement absorbante, sombre, fortement colorée ou noire.
18. Procédé de tri et de recyclage de matières plastiques selon l'une des revendications 11 à 17, caractérisé en ce que lesdites matières sont réduites en morceaux dont la taille est comprise entre 5 mm et 200 mm, de préférence en particules dont la taille est comprise entre 30 et 60 mm.
19. Procédé d'authentification, caractérisé en ce qu'il comprend un procédé selon l'une des revendications 1 à 17.
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