вести

Користиме колачиња за да го подобриме вашето искуство. Со продолжување на прелистувањето на оваа страница, се согласувате со нашата употреба на колачиња. Повеќе информации.
Кога ќе се пријави сообраќајна несреќа и едно од возилата го напушта местото на настанот, форензичките лаборатории честопати имаат задача да ги пронајдат доказите.
Преостанатите докази вклучуваат скршено стакло, скршени фарови, задни светла или браници, како и траги од лизгање и остатоци од боја. Кога возилото ќе се судри со предмет или лице, бојата веројатно ќе се пренесе во форма на дамки или струготини.
Автомобилската боја е обично комплексна мешавина од различни состојки нанесени во повеќе слоеви. Иако оваа сложеност ја комплицира анализата, таа исто така обезбедува богатство од потенцијално важни информации за идентификација на возилата.
Рамановата микроскопија и инфрацрвеното зрачење со Фуриеова трансформација (FTIR) се некои од главните техники што можат да се користат за решавање на вакви проблеми и олеснување на недеструктивната анализа на специфични слоеви во целокупната структура на облогата.
Анализата на чиповите на бојата започнува со спектрални податоци што можат директно да се споредат со контролни примероци или да се користат заедно со база на податоци за да се одреди марката, моделот и годината на производство на возилото.
Кралската канадска коњаничка полиција (RCMP) одржува една таква база на податоци, базата на податоци Paint Data Query (PDQ). До учесничките форензички лаборатории може да се пристапи во секое време за да се помогне во одржувањето и проширувањето на базата на податоци.
Оваа статија се фокусира на првиот чекор во процесот на анализа: собирање спектрални податоци од чипови за боја користејќи FTIR и Раманова микроскопија.
FTIR податоците беа собрани со помош на Thermo Scientific™ Nicolet™ RaptIR™ FTIR микроскоп; комплетните Раманови податоци беа собрани со помош на Thermo Scientific™ DXR3xi Раман микроскоп. Отпадоци од боја беа земени од оштетените делови на автомобилот: едниот беше искршен од панелот на вратата, а другиот од браникот.
Стандардниот метод за прицврстување на примероци од попречен пресек е да се лијат со епоксидна смола, но ако смолата навлезе во примерокот, резултатите од анализата може да бидат засегнати. За да се спречи ова, парчињата боја беа поставени помеѓу два листа од поли(тетрафлуороетилен) (PTFE) на попречен пресек.
Пред анализата, пресекот на чипот за боја беше рачно одвоен од PTFE и чипот беше поставен на прозорец од бариум флуорид (BaF2). FTIR мапирањето беше извршено во режим на трансмисија со употреба на отвор од 10 x 10 µm2, оптимизиран објектив од 15x и кондензатор, и наклон од 5 µm.
Истите примероци беа користени за Раманова анализа за конзистентност, иако не е потребен тенок пресек на прозорецот на BaF2. Вреди да се напомене дека BaF2 има Раманов врв на 242 cm-1, што може да се смета за слаб врв во некои спектри. Сигналот не треба да биде поврзан со снегулки од боја.
Добијте Раманови слики користејќи големини на пиксели на сликата од 2 µm и 3 µm. Спектралната анализа беше извршена на врвовите на главните компоненти, а процесот на идентификација беше потпомогнат со употреба на техники како што се пребарувања со повеќе компоненти во споредба со комерцијално достапните библиотеки.
Ориз. 1. Дијаграм на типичен примерок од автомобилска боја со четири слоја (лево). Видео мозаик од пресек на парчиња боја земени од вратата на автомобилот (десно). Фотографија: Thermo Fisher Scientific – Материјали и структурна анализа
Иако бројот на слоеви на снегулки од боја во еден примерок може да варира, примероците обично се состојат од приближно четири слоја (Слика 1). Слојот што се нанесува директно на металната подлога е слој од електрофоретска прајмер (дебелина од приближно 17-25 µm) што служи за заштита на металот од околината и служи како површина за монтирање за последователните слоеви на боја.
Следниот слој е дополнителен прајмер, кит (дебелина од приближно 30-35 микрони) за да се обезбеди мазна површина за следната серија слоеви на боја. Потоа доаѓа основниот слој или основниот слој (дебелина од околу 10-20 µm) кој се состои од основниот пигмент на боја. Последниот слој е транспарентен заштитен слој (дебелина од приближно 30-50 микрони) кој исто така обезбедува сјаен финиш.
Еден од главните проблеми со анализата на трагите од боја е тоа што не сите слоеви боја на оригиналното возило се нужно присутни како парчиња боја и дамки. Покрај тоа, примероците од различни региони може да имаат различен состав. На пример, парчињата боја на браникот може да се состојат од материјал на браникот и боја.
Видливата слика од пресек на чип од боја е прикажана на Слика 1. На видливата слика се видливи четири слоја, што е во корелација со четирите слоја идентификувани со инфрацрвена анализа.
По мапирањето на целиот пресек, поединечните слоеви беа идентификувани со помош на FTIR слики од различни површини на пиковите. Репрезентативни спектри и поврзани FTIR слики од четирите слоја се прикажани на Сл. 2. Првиот слој одговараше на транспарентен акрилен слој кој се состоеше од полиуретан, меламин (пик на 815 cm-1) и стирен.
Вториот слој, основниот (обоен) слој и проѕирниот слој се хемиски слични и се состојат од акрил, меламин и стирен.
Иако се слични и не се идентификувани специфични пигментни врвови, спектрите сè уште покажуваат разлики, главно во однос на интензитетот на врвовите. Спектарот на слој 1 покажува посилни врвови на 1700 cm-1 (полиуретан), 1490 cm-1, 1095 cm-1 (CO) и 762 cm-1.
Врвните интензитети во спектарот на слој 2 се зголемуваат на 2959 cm-1 (метил), 1303 cm-1, 1241 cm-1 (етер), 1077 cm-1 (етер) и 731 cm-1. Спектарот на површинскиот слој одговараше на библиотечниот спектар на алкидна смола базирана на изофталична киселина.
Последниот слој од прајмерот за е-премаз е епоксидна смола и евентуално полиуретанска. На крајот, резултатите беа во согласност со оние што најчесто се наоѓаат во автомобилските бои.
Анализата на различните компоненти во секој слој беше извршена со користење на комерцијално достапни FTIR библиотеки, а не бази на податоци за автомобилски бои, па иако совпаѓањата се репрезентативни, тие можеби не се апсолутни.
Користењето на база на податоци дизајнирана за овој тип на анализа ќе ја зголеми видливоста дури и на марката, моделот и годината на производство на возилото.
Слика 2. Репрезентативни FTIR спектри на четири идентификувани слоеви во пресек од оштетена боја на врата од автомобил. Инфрацрвените слики се генерираат од регионите на врвовите поврзани со поединечни слоеви и се надредени на видео сликата. Црвените области ја покажуваат локацијата на поединечните слоеви. Користејќи отвор од 10 x 10 µm2 и големина на чекор од 5 µm, инфрацрвената слика покрива површина од 370 x 140 µm2. Фотографија: Thermo Fisher Scientific – Материјали и структурна анализа
На сл. 3 е прикажана видео-слика од пресек на парчиња боја од браникот, при што јасно се видливи најмалку три слоја.
Инфрацрвените слики од пресек потврдуваат присуство на три различни слоја (сл. 4). Надворешниот слој е проѕирен слој, најверојатно полиуретан и акрил, што беше конзистентно во споредба со спектрите на проѕирниот слој во комерцијалните форензички библиотеки.
Иако спектарот на основниот (боен) премаз е многу сличен на оној на проѕирниот премаз, сепак е доволно различен за да се разликува од надворешниот слој. Постојат значителни разлики во релативниот интензитет на врвовите.
Третиот слој може да биде самиот материјал за браник, кој се состои од полипропилен и талк. Талкот може да се користи како зајакнувачки фил за полипропилен за подобрување на структурните својства на материјалот.
И двата надворешни слоја беа во согласност со оние што се користат во автомобилската боја, но не беа идентификувани специфични пигментни врвови во прајмерот.
Ориз. 3. Видео мозаик од пресек на парчиња боја земени од браник на автомобил. Фотографијата е оценета како: Thermo Fisher Scientific – Материјали и структурна анализа
Ориз. 4. Репрезентативни FTIR спектри на три идентификувани слоеви во пресек од парчиња боја на браник. Инфрацрвените слики се генерираат од регионите на врвовите поврзани со поединечни слоеви и се надредени на видео сликата. Црвените области ја покажуваат локацијата на поединечните слоеви. Користејќи отвор од 10 x 10 µm2 и големина на чекор од 5 µm, инфрацрвената слика покрива површина од 535 x 360 µm2. Фотографија: Thermo Fisher Scientific – Материјали и структурна анализа
Рамановата микроскопија со слика се користи за анализа на серија напречни пресеци за да се добијат дополнителни информации за примерокот. Сепак, Рамановата анализа е комплицирана поради флуоресценцијата што ја емитува примерокот. Неколку различни ласерски извори (455 nm, 532 nm и 785 nm) беа тестирани за да се процени рамнотежата помеѓу интензитетот на флуоресценцијата и интензитетот на Рамановиот сигнал.
За анализа на парчиња боја на вратите, најдобри резултати се добиваат со ласер со бранова должина од 455 nm; иако флуоресценцијата е сè уште присутна, може да се користи корекција на основата за нејзино неутрализирање. Сепак, овој пристап не беше успешен на епоксидни слоеви бидејќи флуоресценцијата беше премногу ограничена и материјалот беше подложен на оштетување од ласер.
Иако некои ласери се подобри од други, ниеден ласер не е погоден за епоксидна анализа. Раманова анализа на пресек на парчиња боја на браник со употреба на ласер од 532 nm. Придонесот на флуоресценција е сè уште присутен, но е отстранет со корекција на основната линија.
Ориз. 5. Репрезентативни Раманови спектри на првите три слоја од примерок од чип од врата на автомобил (десно). Четвртиот слој (епоксидна смола) беше изгубен за време на производството на примерокот. Спектрите беа корегирани според основната линија за да се отстрани ефектот на флуоресценција и собрани со помош на ласер од 455 nm. Површина од 116 x 100 µm2 беше прикажана со помош на големина на пиксел од 2 µm. Видео мозаик со пресек (горе лево). Слика со пресек со резолуција на повеќедимензионална Раманова крива (MCR) (долу лево). Фотографија: Thermo Fisher Scientific – Материјали и структурна анализа
Рамановата анализа на пресек од парче боја за врата од автомобил е прикажана на Слика 5; овој примерок не го прикажува епоксидниот слој бидејќи бил изгубен за време на подготовката. Меѓутоа, бидејќи Рамановата анализа на епоксидниот слој се покажа како проблематична, ова не се сметаше за проблем.
Присуството на стирен доминира во Рамановиот спектар на слој 1, додека карбонилниот врв е многу помалку интензивен отколку во IR спектарот. Во споредба со FTIR, Рамановата анализа покажува значајни разлики во спектрите на првиот и вториот слој.
Најблиското Раманово совпаѓање со основниот премаз е периленот; иако не е целосно совпаѓање, познато е дека дериватите на периленот се користат во пигменти во автомобилските бои, па затоа може да претставува пигмент во слојот на боја.
Површинските спектри беа во согласност со изофталските алкидни смоли, но тие исто така открија присуство на титаниум диоксид (TiO2, рутил) во примероците, што понекогаш беше тешко да се открие со FTIR, во зависност од спектралната гранична вредност.
Ориз. 6. Репрезентативен Раманов спектар на примерок од парчиња боја на браник (десно). Спектрите беа корегирани според основната линија за да се отстрани ефектот на флуоресценција и собрани со помош на ласер од 532 nm. Површина од 195 x 420 µm2 беше прикажана со помош на големина на пиксел од 3 µm. Видео мозаик од пресек (горе лево). Раманова MCR слика на делумен пресек (долу лево). Фотографија: Thermo Fisher Scientific – Материјали и структурна анализа
На сл. 6 се прикажани резултатите од Рамановото расејување на пресек од парчиња боја на браник. Откриен е дополнителен слој (слој 3) кој претходно не бил детектиран со FTIR.
Најблиску до надворешниот слој е кополимер на стирен, етилен и бутадиен, но постојат и докази за присуство на дополнителна непозната компонента, што се потврдува со мал необјаснив карбонилен врв.
Спектарот на основниот слој може да го одразува составот на пигментот, бидејќи спектарот до одреден степен одговара на соединението фталоцијанин што се користи како пигмент.
Претходно непознатиот слој е многу тенок (5 µm) и делумно составен од јаглерод и рутил. Поради дебелината на овој слој и фактот дека TiO2 и јаглеродот тешко се детектираат со FTIR, не е изненадувачки што не се детектирани со IR анализа.
Според резултатите од FT-IR, четвртиот слој (материјалот на браникот) беше идентификуван како полипропилен, но Рамановата анализа покажа и присуство на одреден јаглерод. Иако присуството на талк забележано во FITR не може да се исклучи, не може да се направи точна идентификација бидејќи соодветниот Раманов врв е премногу мал.
Автомобилските бои се сложени мешавини од состојки и иако ова може да обезбеди многу информации за идентификација, исто така ја прави анализата голем предизвик. Трагите од чипови од боја можат ефикасно да се детектираат со помош на микроскопот Nicolet RaptIR FTIR.
FTIR е техника на недеструктивна анализа која обезбедува корисни информации за различните слоеви и компоненти на автомобилската боја.
Оваа статија ја разгледува спектроскопската анализа на слоевите на боја, но подетална анализа на резултатите, или преку директна споредба со сомнителни возила или преку наменски спектрални бази на податоци, може да обезбеди попрецизни информации за да се поврзат доказите со нивниот извор.