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Comment fonctionnent réellement les machines de fusion électrique?

Les machines de fusion électrique sont des systèmes de préparation d’échantillons de haute technologie utilisés pour créer des disques ou des perles homogènes à partir de matériaux minéralogiques bruts – à ne pas confondre avec les appareils d’électrofusion, également appelés soudeurs bout à bout.

La raison pour laquelle le verbiage utilisé semble si similaire est que les deux méthodes de fusion électrique reposent sur des principes similaires pour atteindre des objectifs différents. Le soudage par électrofusion implique le chauffage, ou dans certains cas la mise sous pression, de deux pièces en contact jusqu’à ce qu’elles forment une jointure. Ceci est généralement réalisé via un chauffage par résistance électronique par opposition au soudage à la flamme nue ou au chalumeau plasma. Les scientifiques analytiques s’appuient sur des principes remarquablement similaires lorsqu’ils préparent un échantillon minéral ou métallique pour une spectroscopie par fluorescence X (XRF) – sous réserve qu’ils utilisent une machine de fusion électrique plutôt qu’un système à gaz.

Alors, comment fonctionnent réellement les machines de fusion électrique utilisées par les scientifiques analytiques ?

Machines de fusion électrique: Les bases

Tester le contenu chimique des minéraux granulés par spectroscopie XRF peut être extrêmement complexe. Bien que de nombreux systèmes existent pour effectuer un examen direct des matériaux sur le terrain, ils ne tiennent souvent pas compte des hétérogénéités des échantillons et des divers effets de matrice, ce qui conduit à de plus importantes marges d’erreur et des imprécisions de mesure. Les machines de fusion à gaz et électriques visent à éliminer ces éléments d’incertitude en créant une représentation vraiment homogène de votre échantillon à analyser sans les effets de matrice associés.

Comme mentionné, le principe de fonctionnement est superficiellement similaire à celui de l’électrofusion. Des appareils de chauffage à résistance sont utilisés pour élever la température de deux ou plusieurs matériaux différents jusqu’à atteindre le point ou ils créent une jonction. Dans le contexte de la préparation d’échantillons pour une analyse XRF, les matériaux utilisés sont l’échantillon brut, un fondant approprié et tous les additifs nécessaires qui améliorent l’efficacité du processus ou la qualité du produit final.

La première étape consiste à broyer votre échantillon jusqu’à atteindre une consistance fine et à le doser avec un flux eutectique et – le cas échéant – un agent de démoulage comme de l’iodure d’ammonium. La plupart des machines de fusion électriques contiennent un berceau en céramique qui abrite une sélection de creusets en platine. Assurez-vous de savoir quels modèles de creusets sont compatibles avec votre système avant de passer une commande et envisagez une machine de fusion électrique avec une plus large gamme d’options de creusets pour maximiser la flexibilité de votre instrument.

Une fois que l’échantillon est correctement placé dans la chambre d’échantillonnage et que les paramètres de chauffage sont définis, la fusion peut commencer. Les éléments chauffants en céramique commenceront à chauffer à une vitesse prédéfinie en fonction des réglages de l’utilisateur et des capacités de programmation de l’appareil. Une fois que les serpentins/tiges de chauffage ont atteint leur température maximale – généralement supérieure à 1000 °C – ils resteront à ce niveau pendant une période définie. Les thermocouples internes surveillent la température de fonctionnement pour fournir une lecture en temps réel et pour modérer la chaleur.

La structure moléculaire de l’échantillon à analyser commencera à se décomposer et à se dissoudre dans le flux, formant une mixture unique fondue et homogène. Certaines machines de fusion électrique facilitent ce processus en faisant basculer le berceau pour ajouter une agitation mécanique. Une fois suffisamment mélangé – tel que déterminé par la programmation de l’utilisateur – le berceau s’inclinera pour verser le mélange fondu dans un plat ou un moule en céramique, où il reposera tout au long du processus de refroidissement. Une fois que le système aura refroidi, le plat contiendra une perle ou un disque de verre uniforme.

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