uutiset

Käytämme evästeitä parantaaksemme käyttökokemustasi.Jatkamalla tämän sivuston selaamista hyväksyt evästeiden käytön.Lisää tietoa.
Kun liikenneonnettomuudesta ilmoitetaan ja yksi ajoneuvoista poistuu paikalta, rikosteknisten laboratorioiden tehtävänä on usein kerätä todisteet.
Jäljelle jääneitä todisteita ovat rikkoutuneet lasit, rikkoutuneet ajovalot, takavalot tai puskurit sekä luistojäljet ​​ja maalijäämät.Kun ajoneuvo törmää esineeseen tai henkilöön, maali todennäköisesti siirtyy täplinä tai siruina.
Automaali on yleensä monimutkainen seos eri ainesosista, joita levitetään useisiin kerroksiin.Vaikka tämä monimutkaisuus vaikeuttaa analysointia, se tarjoaa myös runsaasti mahdollisesti tärkeää tietoa ajoneuvon tunnistamiseen.
Raman-mikroskopia ja Fourier-muunnos infrapuna (FTIR) ovat eräitä tärkeimmistä tekniikoista, joita voidaan käyttää tällaisten ongelmien ratkaisemiseen ja helpottamaan tiettyjen kerrosten tuhoamatonta analysointia yleisessä pinnoiterakenteessa.
Maalisiruanalyysi alkaa spektritiedoista, joita voidaan verrata suoraan kontrollinäytteisiin tai käyttää yhdessä tietokannan kanssa ajoneuvon merkin, mallin ja vuoden määrittämiseksi.
Royal Canadian Mounted Police (RCMP) ylläpitää yhtä tällaista tietokantaa, Paint Data Query (PDQ) -tietokantaa.Osallistuviin oikeuslääketieteellisiin laboratorioihin pääsee milloin tahansa tietokannan ylläpitämiseksi ja laajentamiseksi.
Tämä artikkeli keskittyy analyysiprosessin ensimmäiseen vaiheeseen: spektritietojen keräämiseen maalisiruista FTIR- ja Raman-mikroskoopilla.
FTIR-tiedot kerättiin käyttämällä Thermo Scientific™ Nicolet™ RaptIR™ FTIR-mikroskooppia;täydelliset Raman-tiedot kerättiin käyttämällä Thermo Scientific™ DXR3xi Raman -mikroskooppia.Auton vaurioituneista osista otettiin maalilastuja: toinen ovipaneelista, toinen puskurista.
Poikkileikkausnäytteiden vakiokiinnitysmenetelmä on valaa ne epoksilla, mutta jos hartsi tunkeutuu näytteen sisään, se voi vaikuttaa analyysin tuloksiin.Tämän estämiseksi maalipalat asetettiin poikkileikkaukseltaan kahden poly(tetrafluorieteeni) (PTFE) -levyn väliin.
Ennen analyysiä maalisirun poikkileikkaus erotettiin manuaalisesti PTFE:stä ja siru asetettiin bariumfluoridi-ikkunalle (BaF2).FTIR-kartoitus suoritettiin lähetystilassa käyttämällä 10 x 10 µm2:n aukkoa, optimoitua 15x objektiivia ja kondensaattoria sekä 5 µm:n jakoväliä.
Samoja näytteitä käytettiin Raman-analyysiin sakeuden vuoksi, vaikka ohutta BaF2-ikkunan poikkileikkausta ei vaadita.On syytä huomata, että BaF2:n Raman-huippu on 242 cm-1, joka voidaan nähdä heikkona piikkinä joissakin spektreissä.Signaalia ei saa yhdistää maalihiutaleisiin.
Hanki Raman-kuvia käyttämällä kuvan pikselikokoja 2 µm ja 3 µm.Pääkomponenttipiikkeille suoritettiin spektrianalyysi, ja tunnistusprosessia auttoi käyttämällä tekniikoita, kuten monikomponenttihakuja verrattuna kaupallisesti saataviin kirjastoihin.
Riisi.1. Kaavio tyypillisestä nelikerroksisesta automaalinäytteestä (vasemmalla).Auton ovesta otettu poikkileikkausvideomosaiikki maalilastuista (oikealla).Kuvan luotto: Thermo Fisher Scientific – Materiaalit ja rakenneanalyysi
Vaikka maalihiutalekerrosten lukumäärä näytteessä voi vaihdella, näytteet koostuvat tyypillisesti noin neljästä kerroksesta (kuva 1).Suoraan metallialustalle levitettävä kerros on kerros elektroforeettista pohjustetta (paksuus noin 17-25 µm), joka suojaa metallia ympäristöltä ja toimii asennuspinnana myöhempiä maalikerroksia varten.
Seuraava kerros on lisäpohjamaali, kitti (paksuus n. 30-35 mikronia), joka antaa tasaisen pinnan seuraavalle maalikerrossarjalle.Sitten tulee pohjamaali tai pohjamaali (paksuus noin 10-20 µm), joka koostuu perusmaalipigmentistä.Viimeinen kerros on läpinäkyvä suojakerros (paksuus noin 30-50 mikronia), joka antaa myös kiiltävän pinnan.
Yksi maalijäljen analyysin suurimmista ongelmista on, että kaikki alkuperäisen ajoneuvon maalikerrokset eivät välttämättä ole maalilastuina ja -virheinä.Lisäksi eri alueilta tulevilla näytteillä voi olla erilainen koostumus.Esimerkiksi puskurissa olevat maalilastut voivat koostua puskurin materiaalista ja maalista.
Maalisirun näkyvä poikkileikkauskuva on esitetty kuvassa 1. Näkyvässä kuvassa näkyy neljä kerrosta, mikä korreloi infrapuna-analyysillä tunnistetun neljän kerroksen kanssa.
Kun koko poikkileikkaus oli kartoitettu, yksittäiset kerrokset tunnistettiin käyttämällä FTIR-kuvia eri huippualueista.Neljän kerroksen edustavat spektrit ja niihin liittyvät FTIR-kuvat on esitetty kuvioissa 1 ja 1.2. Ensimmäinen kerros vastasi läpinäkyvää akryylipinnoitetta, joka koostui polyuretaanista, melamiinista (huippu 815 cm-1) ja styreenistä.
Toinen kerros, pohjakerros (väri) ja kirkas kerros ovat kemiallisesti samanlaisia ​​ja koostuvat akryylistä, melamiinista ja styreenistä.
Vaikka ne ovat samankaltaisia ​​eikä erityisiä pigmenttipiikkejä ole tunnistettu, spektrit osoittavat silti eroja, pääasiassa piikin intensiteetin suhteen.Kerroksen 1 spektri osoittaa voimakkaampia huippuja kohdilla 1700 cm-1 (polyuretaani), 1490 cm-1, 1095 cm-1 (CO) ja 762 cm-1.
Piikkien intensiteetit kerroksen 2 spektrissä kasvavat kohdissa 2959 cm-1 (metyyli), 1303 cm-1, 1241 cm-1 (eetteri), 1077 cm-1 (eetteri) ja 731 cm-1.Pintakerroksen spektri vastasi isoftaalihappopohjaisen alkydihartsin kirjastospektriä.
E-coat primerin viimeinen kerros on epoksia ja mahdollisesti polyuretaania.Loppujen lopuksi tulokset olivat yhdenmukaisia ​​automaaleissa yleisesti havaittujen tulosten kanssa.
Kunkin kerroksen eri komponenttien analyysi suoritettiin käyttämällä kaupallisesti saatavilla olevia FTIR-kirjastoja, ei autojen maalitietokantoja, joten vaikka osumat ovat edustavia, ne eivät ehkä ole absoluuttisia.
Tällaisiin analyyseihin suunnitellun tietokannan käyttö lisää jopa ajoneuvon merkin, mallin ja vuoden näkyvyyttä.
Kuva 2. Edustavat FTIR-spektrit neljästä tunnistetusta kerroksesta poikkileikkauksessa murtuneesta auton ovien maalista.Infrapunakuvat luodaan yksittäisiin kerroksiin liittyvistä huippualueista ja asetetaan videokuvan päälle.Punaiset alueet osoittavat yksittäisten kerrosten sijainnin.10 x 10 µm2:n aukolla ja 5 µm:n askelkokolla infrapunakuva kattaa 370 x 140 µm2 alueen.Kuvan luotto: Thermo Fisher Scientific – Materiaalit ja rakenneanalyysi
KuvassaKuvassa 3 on videokuva puskurin maalilastujen poikkileikkauksesta, ainakin kolme kerrosta on selvästi näkyvissä.
Infrapunapoikkileikkauskuvat vahvistavat kolmen erillisen kerroksen olemassaolon (kuva 4).Ulompi kerros on kirkasta pinnoitetta, todennäköisesti polyuretaania ja akryylia, mikä oli johdonmukainen verrattuna kaupallisten oikeuslääketieteellisten kirjastojen kirkaslakan spektreihin.
Vaikka pohjapinnoitteen (väri) spektri on hyvin samankaltainen kirkkaan pinnoitteen spektrin kanssa, se on silti tarpeeksi erottuva erottuakseen ulkokerroksesta.Huippujen suhteellisessa intensiteetissä on merkittäviä eroja.
Kolmas kerros voi olla itse puskurin materiaali, joka koostuu polypropeenista ja talkista.Talkkia voidaan käyttää polypropeenin vahvistavana täyteaineena materiaalin rakenteellisten ominaisuuksien parantamiseksi.
Molemmat ulkopinnoitteet olivat yhdenmukaisia ​​automaaleissa käytettyjen kanssa, mutta pohjamaalissa ei havaittu erityisiä pigmenttipiikkejä.
Riisi.3. Videomosaiikki poikkileikkauksesta maalilastuista, jotka on otettu auton puskurista.Kuvan luotto: Thermo Fisher Scientific – Materiaalit ja rakenneanalyysi
Riisi.4. Kolmen tunnistetun kerroksen edustavat FTIR-spektrit puskurin maalilastujen poikkileikkauksessa.Infrapunakuvat luodaan yksittäisiin kerroksiin liittyvistä huippualueista ja asetetaan videokuvan päälle.Punaiset alueet osoittavat yksittäisten kerrosten sijainnin.10 x 10 µm2:n aukolla ja 5 µm:n askelkokolla infrapunakuva kattaa 535 x 360 µm2 alueen.Kuvan luotto: Thermo Fisher Scientific – Materiaalit ja rakenneanalyysi
Raman-kuvausmikroskopiaa käytetään poikkileikkausten sarjan analysointiin saadakseen lisätietoa näytteestä.Raman-analyysiä mutkistaa kuitenkin näytteen lähettämä fluoresenssi.Useita erilaisia ​​laserlähteitä (455 nm, 532 nm ja 785 nm) testattiin fluoresenssin intensiteetin ja Raman-signaalin intensiteetin välisen tasapainon arvioimiseksi.
Ovien maalilastujen analysoinnissa parhaat tulokset saadaan laserilla, jonka aallonpituus on 455 nm;vaikka fluoresenssia on edelleen läsnä, emäskorjausta voidaan käyttää sen torjumiseksi.Tämä lähestymistapa ei kuitenkaan onnistunut epoksikerroksissa, koska fluoresenssi oli liian rajoitettua ja materiaali oli herkkä laservaurioille.
Vaikka jotkut laserit ovat parempia kuin toiset, mikään laser ei sovellu epoksianalyysiin.Puskurin maalilastujen Raman-poikkileikkausanalyysi 532 nm:n laserilla.Fluoresenssin vaikutus on edelleen olemassa, mutta se poistetaan perusviivakorjauksella.
Riisi.5. Korin oven sirunäytteen kolmen ensimmäisen kerroksen edustavat Raman-spektrit (oikealla).Neljäs kerros (epoksi) hävisi näytteen valmistuksen aikana.Spektrit korjattiin perusviivaan fluoresenssin vaikutuksen poistamiseksi ja kerättiin käyttämällä 455 nm:n laseria.116 x 100 µm2:n alue näytettiin käyttämällä 2 µm:n pikselikokoa.Poikkileikkausvideomosaiikki (ylävasemmalla).Moniulotteisen Raman Curve Resolution (MCR) -poikkileikkauskuva (vasemmalla).Kuvan luotto: Thermo Fisher Scientific – Materiaalit ja rakenneanalyysi
Kuvassa 5 on esitetty auton oven maalikappaleen poikkileikkauksen Raman-analyysi;tässä näytteessä ei näy epoksikerrosta, koska se hävisi valmistuksen aikana.Koska epoksikerroksen Raman-analyysi havaittiin kuitenkin ongelmalliseksi, tätä ei pidetty ongelmana.
Styreenin läsnäolo hallitsee kerroksen 1 Raman-spektrissä, kun taas karbonyylipiikki on paljon vähemmän voimakas kuin IR-spektrissä.Verrattuna FTIR:ään Raman-analyysi osoittaa merkittäviä eroja ensimmäisen ja toisen kerroksen spektrissä.
Lähin Raman-vastine pohjamaalille on peryleeni;vaikka peryleenijohdannaisia ​​ei täsmällisesti täsmää, niiden tiedetään käytettävän automaalin pigmenteissä, joten ne voivat edustaa pigmenttiä värikerroksessa.
Pintaspektrit vastasivat isoftaalialkydihartseja, mutta ne havaitsivat näytteistä myös titaanidioksidin (TiO2, rutiili) läsnäolon, jota oli toisinaan vaikea havaita FTIR:llä spektrin rajasta riippuen.
Riisi.6. Edustava Raman-spektri maalilastujen näytteestä puskurissa (oikealla).Spektrit korjattiin perusviivaan fluoresenssin vaikutuksen poistamiseksi ja kerättiin käyttämällä 532 nm:n laseria.195 x 420 µm2:n alue näytettiin käyttämällä 3 µm:n pikselikokoa.Poikkileikkausvideomosaiikki (ylävasemmalla).Raman MCR -kuva osittaisesta poikkileikkauksesta (vasemmalla).Kuvan luotto: Thermo Fisher Scientific – Materiaalit ja rakenneanalyysi
KuvassaKuva 6 esittää puskurin maalilastujen poikkileikkauksen Raman-sirontatulokset.Lisäkerros (kerros 3) on löydetty, jota FTIR ei aiemmin havainnut.
Lähimpänä ulkokerrosta on styreenin, eteenin ja butadieenin kopolymeeri, mutta on myös todisteita ylimääräisen tuntemattoman komponentin läsnäolosta, mistä on osoituksena pieni selittämätön karbonyylipiikki.
Pohjamaalin spektri voi heijastaa pigmentin koostumusta, koska spektri vastaa jossain määrin pigmenttinä käytettyä ftalosyaniiniyhdistettä.
Aikaisemmin tuntematon kerros on hyvin ohut (5 µm) ja koostuu osittain hiilestä ja rutiilista.Tämän kerroksen paksuuden ja sen tosiasian vuoksi, että TiO2:ta ja hiiltä on vaikea havaita FTIR:llä, ei ole yllättävää, että niitä ei havaittu IR-analyysillä.
FT-IR-tulosten mukaan neljäs kerros (puskurin materiaali) tunnistettiin polypropeeniksi, mutta Raman-analyysi osoitti myös jonkin verran hiiltä.Vaikka FITR:ssä havaittua talkin esiintymistä ei voida sulkea pois, tarkkaa tunnistusta ei voida tehdä, koska vastaava Raman-piikki on liian pieni.
Automaalit ovat monimutkaisia ​​ainesosien seoksia, ja vaikka tämä voi tarjota paljon tunnistetietoja, se tekee myös analysoinnista suuren haasteen.Maalilastujäljet ​​voidaan havaita tehokkaasti Nicolet RaptIR FTIR -mikroskoopilla.
FTIR on hajoamaton analyysitekniikka, joka tarjoaa hyödyllistä tietoa automaalin eri kerroksista ja komponenteista.
Tässä artikkelissa käsitellään maalikerrosten spektroskooppista analyysiä, mutta tulosten perusteellisempi analyysi joko vertaamalla niitä suoraan epäilyttäviin ajoneuvoihin tai käyttämällä erityisiä spektritietokantoja, voi tarjota tarkempaa tietoa todisteiden yhdistämiseksi sen lähteeseen.