навіны

Мы выкарыстоўваем файлы cookie, каб палепшыць ваш вопыт.Працягваючы прагляд гэтага сайта, вы згаджаецеся з выкарыстаннем файлаў cookie.Дадатковая інфармацыя.
Калі паступае паведамленне аб дарожна-транспартным здарэнні і адзін з транспартных сродкаў пакідае месца здарэння, судова-медыцынскай лабараторыі часта даручаюць аднаўленне доказаў.
Рэшткавыя доказы ўключаюць разбітае шкло, разбітыя фары, заднія ліхтары або бамперы, а таксама сляды слізгацення і рэшткі фарбы.Калі транспартны сродак сутыкаецца з прадметам або чалавекам, фарба, верагодна, пераносіцца ў выглядзе плям або сколаў.
Аўтамабільная фарба звычайна ўяўляе сабой складаную сумесь розных інгрэдыентаў, нанесеных у некалькі слаёў.Нягледзячы на ​​тое, што гэтая складанасць ускладняе аналіз, яна таксама дае мноства патэнцыйна важнай інфармацыі для ідэнтыфікацыі аўтамабіля.
Камбінацыйная мікраскапія і інфрачырвонае пераўтварэнне Фур'е (FTIR) - некаторыя з асноўных метадаў, якія могуць быць выкарыстаны для вырашэння такіх праблем і палягчэння неразбуральнага аналізу пэўных слаёў у агульнай структуры пакрыцця.
Аналіз сколаў фарбы пачынаецца са спектральных даных, якія можна непасрэдна параўнаць з кантрольнымі ўзорамі або выкарыстоўваць у спалучэнні з базай дадзеных для вызначэння маркі, мадэлі і года выпуску аўтамабіля.
Каралеўская канадская конная паліцыя (RCMP) падтрымлівае адну з такіх баз дадзеных, базу дадзеных Paint Data Query (PDQ).Доступ да крыміналістычных лабараторый, якія ўдзельнічаюць, можна атрымаць у любы час, каб дапамагчы падтрымліваць і пашыраць базу дадзеных.
Гэты артыкул прысвечаны першаму кроку ў працэсе аналізу: збору спектральных даных са сколаў фарбы з дапамогай FTIR і раманаўскай мікраскапіі.
Дадзеныя FTIR збіраліся з дапамогай мікраскопа Thermo Scientific™ Nicolet™ RaptIR™ FTIR;поўныя даныя камбінацыйнага рассеяння былі сабраны з дапамогай мікраскопа камбінацыйнага рассейвання Thermo Scientific™ DXR3xi.Сколкі фарбы ўзялі з пашкоджаных дэталяў аўтамабіля: адзін адкалоўся ад дзвярной панэлі, другі — ад бампера.
Стандартны метад прымацавання ўзораў папярочнага сячэння - гэта заліванне іх эпаксіднай смолай, але калі смала пранікае ва ўзор, гэта можа паўплываць на вынікі аналізу.Каб прадухіліць гэта, кавалкі фарбы былі размешчаны паміж двума лістамі полі(тэтрафтарэтылену) (PTFE) у папярочным разрэзе.
Перад аналізам папярочны зрэз кавалачка фарбы ўручную аддзялялі ад ПТФЭ і чып размяшчалі на акне фтарыду барыю (BaF2).Адлюстраванне FTIR праводзілася ў рэжыме перадачы з выкарыстаннем апертуры 10 x 10 мкм2, аптымізаванага 15-кратнага аб'ектыва і кандэнсатара і кроку 5 мкм.
Тыя ж узоры былі выкарыстаны для аналізу камбінацыйнага рассеяння на кансістэнцыю, хоць тонкае папярочнае сячэнне BaF2 не патрабуецца.Варта адзначыць, што BaF2 мае пік камбінацыйнага рассеяння пры 242 см-1, які можна разглядаць як слабы пік у некаторых спектрах.Сігнал не павінен быць звязаны са шматкамі фарбы.
Атрымлівайце выявы камбінацыйнага рассеяння, выкарыстоўваючы памеры пікселяў выявы 2 мкм і 3 мкм.Спектральны аналіз быў праведзены на піках галоўных кампанентаў, і працэс ідэнтыфікацыі быў садзейнічаны выкарыстаннем такіх метадаў, як шматкампанентны пошук у параўнанні з камерцыйна даступнымі бібліятэкамі.
Рыс.1. Дыяграма тыпавога чатырохслаёвага ўзору аўтамабільнай фарбы (злева).Папярочны разрэз відэамазаікі аскепкаў фарбы, зробленых з дзвярэй аўтамабіля (справа).Аўтар выявы: Thermo Fisher Scientific – матэрыялы і структурны аналіз
Хоць колькасць слаёў шматкоў фарбы ва ўзоры можа адрознівацца, узоры звычайна складаюцца прыкладна з чатырох слаёў (малюнак 1).Пласт, які наносіцца непасрэдна на металічную падкладку, уяўляе сабой пласт электрафарэтычнай грунтоўкі (таўшчынёй прыкладна 17-25 мкм), які служыць для абароны металу ад навакольнага асяроддзя і служыць мантажнай паверхняй для наступных слаёў фарбы.
Наступным пластом з'яўляецца дадатковая грунтоўка, шпаклевка (таўшчынёй каля 30-35 мкм), каб забяспечыць гладкую паверхню для наступнай серыі слаёў фарбы.Затым ідзе асноўнае пакрыццё або асноўнае пакрыццё (таўшчынёй каля 10-20 мкм), якое складаецца з пігмента асноўнай фарбы.Апошні пласт - гэта празрысты ахоўны пласт (таўшчынёй прыкладна 30-50 мікрон), які таксама забяспечвае глянцавае пакрыццё.
Адной з асноўных праблем пры аналізе слядоў фарбы з'яўляецца тое, што не ўсе пласты фарбы на арыгінальным аўтамабілі абавязкова прысутнічаюць у выглядзе сколаў фарбы і плям.Акрамя таго, узоры з розных рэгіёнаў могуць мець розны склад.Напрыклад, аскепкі фарбы на бамперы могуць складацца з матэрыялу бампера і фарбы.
Бачны відарыс папярочнага разрэзу кавалачка фарбы паказаны на малюнку 1. На бачным відарысе бачныя чатыры пласта, што суадносіцца з чатырма пластамі, ідэнтыфікаванымі інфрачырвоным аналізам.
Пасля адлюстравання ўсяго папярочнага разрэзу асобныя пласты былі вызначаны з дапамогай FTIR-выяў розных плошчаў пікаў.Рэпрэзентатыўныя спектры і звязаныя з імі выявы FTIR чатырох слаёў паказаны на мал.2. Першы пласт адпавядаў празрыстаму акрылаваму пакрыццю, якое складаецца з паліурэтана, меламіну (пік пры 815 см-1) і стыролу.
Другі пласт, базавы (каляровы) пласт і празрысты пласт падобныя па хімічным складзе і складаюцца з акрылу, меламіну і стыролу.
Нягледзячы на ​​тое, што яны падобныя і ніякіх канкрэтных пікаў пігмента не было выяўлена, спектры ўсё яшчэ паказваюць адрозненні, галоўным чынам з пункту гледжання інтэнсіўнасці пікаў.Спектр пласта 1 паказвае больш моцныя пікі пры 1700 см-1 (паліурэтана), 1490 см-1, 1095 см-1 (CO) і 762 см-1.
Пікавыя інтэнсіўнасці ў спектры пласта 2 павялічваюцца пры 2959 см-1 (метыл), 1303 см-1, 1241 см-1 (эфір), 1077 см-1 (эфір) і 731 см-1.Спектр павярхоўнага пласта адпавядаў бібліятэчнаму спектру алкидной смалы на аснове изофталевой кіслаты.
Канчатковы пласт грунтоўкі e-coat - эпаксідная смала і, магчыма, паліурэтана.У канчатковым выніку вынікі адпавядалі тым, якія звычайна сустракаюцца ў аўтамабільных фарбах.
Аналіз розных кампанентаў у кожным слоі праводзіўся з выкарыстаннем камерцыйна даступных бібліятэк FTIR, а не баз даных аўтамабільных фарбаў, таму, хаця супадзенні рэпрэзентатыўныя, яны могуць не быць абсалютнымі.
Выкарыстанне базы дадзеных, прызначанай для такога тыпу аналізу, павялічыць бачнасць нават маркі, мадэлі і года выпуску аўтамабіля.
Малюнак 2. Рэпрэзентатыўныя FTIR-спектры чатырох ідэнтыфікаваных слаёў у папярочным разрэзе сколаў фарбы дзвярэй аўтамабіля.Інфрачырвоныя выявы ствараюцца з абласцей пікаў, звязаных з асобнымі пластамі, і накладваюцца на відэамалюнак.Чырвоныя вобласці паказваюць размяшчэнне асобных слаёў.Выкарыстоўваючы апертуру 10 х 10 мкм2 і памер кроку 5 мкм, інфрачырвоны відарыс ахоплівае плошчу 370 х 140 мкм2.Аўтар выявы: Thermo Fisher Scientific – матэрыялы і структурны аналіз
На мал.3 паказвае відэамалюнак папярочнага разрэзу сколаў фарбы бампера, прынамсі тры пласта добра бачныя.
Інфрачырвоныя выявы папярочнага разрэзу пацвярджаюць наяўнасць трох розных слаёў (мал. 4).Знешні пласт уяўляе сабой празрыстае пакрыццё, хутчэй за ўсё з паліурэтана і акрылу, якое адпавядае спектру празрыстага пакрыцця ў камерцыйных крыміналістычных бібліятэках.
Нягледзячы на ​​тое, што спектр базавага (каляровага) пакрыцця вельмі падобны на спектр празрыстага пакрыцця, ён усё яшчэ дастаткова выразны, каб яго можна было адрозніць ад вонкавага пласта.Існуюць істотныя адрозненні ў адноснай інтэнсіўнасці пікаў.
Трэцім пластом можа быць сам матэрыял бампера, які складаецца з поліпрапілена і тальку.У якасці армавальнага напаўняльніка для поліпрапілена для павышэння структурных уласцівасцяў матэрыялу можна выкарыстоўваць тальк.
Абодва вонкавыя пласты адпавядалі тым, якія выкарыстоўваюцца ў аўтамабільнай фарбе, але ў грунтоўцы не было выяўлена ніякіх пікаў пігмента.
Рыс.3. Відэамазаіка папярочнага разрэзу сколаў фарбы з бампера аўтамабіля.Аўтар выявы: Thermo Fisher Scientific – матэрыялы і структурны аналіз
Рыс.4. Рэпрэзентатыўныя FTIR-спектры трох ідэнтыфікаваных слаёў у папярочным разрэзе фарбы на бамперы.Інфрачырвоныя выявы ствараюцца з пікавых абласцей, звязаных з асобнымі пластамі, і накладваюцца на відэамалюнак.Чырвоныя вобласці паказваюць размяшчэнне асобных слаёў.Выкарыстоўваючы апертуру 10 х 10 мкм2 і памер кроку 5 мкм, інфрачырвоны відарыс ахоплівае плошчу 535 х 360 мкм2.Аўтар выявы: Thermo Fisher Scientific – матэрыялы і структурны аналіз
Раманаўская мікраскапія выкарыстоўваецца для аналізу серыі папярочных зрэзаў для атрымання дадатковай інфармацыі аб узоры.Аднак раманаўскі аналіз ускладняецца флуарэсцэнцыяй, якую выпраменьвае ўзор.Некалькі розных лазерных крыніц (455 нм, 532 нм і 785 нм) былі пратэставаны для ацэнкі балансу паміж інтэнсіўнасцю флуарэсцэнцыі і інтэнсіўнасцю камбінацыйнага рассеяння.
Для аналізу сколаў фарбы на дзвярах лепшыя вынікі дае лазер з даўжынёй хвалі 455 нм;хоць флуарэсцэнцыя ўсё яшчэ прысутнічае, каб супрацьстаяць ёй, можна выкарыстоўваць базавую карэкцыю.Аднак гэты падыход не быў паспяховым на эпаксідных пластах, таму што флуарэсцэнцыя была занадта абмежаванай і матэрыял быў успрымальны да пашкоджання лазерам.
Хоць некаторыя лазеры лепш, чым іншыя, ні адзін лазер не падыходзіць для аналізу эпаксіднай смалы.Раманаўскі аналіз папярочнага перасеку сколаў фарбы на бамперы з дапамогай лазера з даўжынёй даўжыні 532 нм.Уклад флуарэсцэнцыі па-ранейшаму прысутнічае, але ліквідаваны карэкцыяй базавай лініі.
Рыс.5. Рэпрэзентатыўныя спектры камбінацыйнага рассеяння першых трох слаёў узору чыпа дзвярэй аўтамабіля (справа).Чацвёрты пласт (эпаксідны) быў страчаны пры вырабе ўзору.Спектры былі скарэкціраваны па базавай лініі, каб выдаліць эфект флуарэсцэнцыі, і сабраны з дапамогай лазера з даўжынёй даўжыні 455 нм.Плошча 116 х 100 мкм2 была адлюстравана з выкарыстаннем памеру пікселя 2 мкм.Папярочны разрэз відэамазаікі (уверсе злева).Выява папярочнага разрэзу шматмернай крывой раманаўскага рассеяння (МКР) (унізе злева).Аўтар выявы: Thermo Fisher Scientific – матэрыялы і структурны аналіз
Раманаўскі аналіз папярочнага сячэння кавалка фарбы дзвярэй аўтамабіля паказаны на малюнку 5;гэты ўзор не паказвае эпаксіднага пласта, таму што ён быў страчаны падчас падрыхтоўкі.Аднак, паколькі раманаўскі аналіз эпаксіднага пласта быў прызнаны праблематычным, гэта не лічылася праблемай.
У спектры КР пласта 1 дамінуе прысутнасць стыролу, у той час як карбанільны пік значна менш інтэнсіўны, чым у ВК-спектры.У параўнанні з FTIR аналіз камбінацыйнага рассеяння паказвае значныя адрозненні ў спектрах першага і другога слаёў.
Найбольш блізкім да базавага пакрыцця раманаўскім пакрыццём з'яўляецца перылен;хоць гэта і не дакладнае супадзенне, вядома, што вытворныя перылену выкарыстоўваюцца ў пігментах аўтамабільнай фарбы, таму яны могуць уяўляць сабой пігмент у каляровым пласце.
Спектры паверхні адпавядалі ізафталевым алкидным смолам, аднак яны таксама выявілі прысутнасць дыяксіду тытана (TiO2, рутыл) ва ўзорах, што часам было цяжка выявіць з дапамогай FTIR, у залежнасці ад спектральнага адсечэння.
Рыс.6. Рэпрэзентатыўны спектр камбінацыйнага рассеяння ўзору сколаў фарбы на бамперы (справа).Спектры былі скарэкціраваны па базавай лініі, каб выдаліць эфект флуарэсцэнцыі, і сабраны з дапамогай лазера з даўжынёй даўжыні 532 нм.Плошча 195 х 420 мкм2 была адлюстравана з выкарыстаннем памеру пікселя 3 мкм.Папярочны разрэз відэамазаікі (уверсе злева).Раманаўская MCR выява частковага папярочнага разрэзу (унізе злева).Аўтар выявы: Thermo Fisher Scientific – матэрыялы і структурны аналіз
На мал.6 паказаны вынікі камбінацыйнага рассейвання папярочнага сячэння сколаў фарбы на бамперы.Быў знойдзены дадатковы пласт (слой 3), які раней не быў выяўлены FTIR.
Бліжэй за ўсё да вонкавага пласта знаходзіцца супалімер стыролу, этылену і бутадыену, але таксама ёсць доказы наяўнасці дадатковага невядомага кампанента, пра што сведчыць невялікі невытлумачальны карбанільны пік.
Спектр базавага пакрыцця можа адлюстроўваць склад пігмента, так як спектр у некаторай ступені адпавядае фталацыяніну, які выкарыстоўваецца ў якасці пігмента.
Раней невядомы пласт вельмі тонкі (5 мкм) і часткова складаецца з вугляроду і рутылу.З-за таўшчыні гэтага пласта і таго факту, што TiO2 і вуглярод цяжка выявіць з дапамогай FTIR, нядзіўна, што яны не былі выяўлены пры ІЧ-аналізе.
Згодна з вынікамі FT-IR, чацвёрты пласт (матэрыял бампера) быў ідэнтыфікаваны як поліпрапілен, але раманаўскі аналіз таксама паказаў прысутнасць некаторай колькасці вугляроду.Нягледзячы на ​​​​тое, што прысутнасць тальку, назіранага ў FITR, нельга выключыць, дакладная ідэнтыфікацыя не можа быць зроблена, таму што адпаведны пік камбінацыйнага рассеяння занадта малы.
Аўтамабільныя фарбы - гэта складаныя сумесі інгрэдыентаў, і хоць гэта можа даць шмат ідэнтыфікацыйнай інфармацыі, гэта таксама робіць аналіз сур'ёзнай праблемай.Сляды ад сколаў фарбы можна эфектыўна выявіць з дапамогай мікраскопа Nicolet RaptIR FTIR.
FTIR - гэта метад неразбуральнага аналізу, які дае карысную інфармацыю аб розных слаях і кампанентах аўтамабільнай фарбы.
У гэтым артыкуле абмяркоўваецца спектраскапічны аналіз слаёў фарбы, але больш дбайны аналіз вынікаў, альбо праз прамое параўнанне з падазронымі транспартнымі сродкамі, альбо праз спецыяльныя спектральныя базы дадзеных, можа даць больш дакладную інфармацыю, каб супаставіць доказы з іх крыніцай.