uudised

Kasutame teie kasutuskogemuse parandamiseks küpsiseid.Selle saidi sirvimist jätkates nõustute küpsiste kasutamisega.Rohkem informatsiooni.
Kui liiklusõnnetusest teatatakse ja üks sõidukitest sündmuskohalt lahkub, on kohtuekspertiisi laborid sageli ülesandeks koguda tõendid.
Jääktõendite hulka kuuluvad katkised klaasid, katkised esituled, tagatuled või kaitserauad, samuti libisemisjäljed ja värvijäägid.Kui sõiduk põrkab kokku eseme või inimesega, kandub värv tõenäoliselt laigude või laastudena.
Autovärv on tavaliselt mitme kihina kantud erinevate koostisosade keeruline segu.Kuigi see keerukus muudab analüüsi keerulisemaks, pakub see ka palju potentsiaalselt olulist teavet sõidukite tuvastamiseks.
Ramani mikroskoopia ja Fourier' teisenduse infrapuna (FTIR) on mõned peamised tehnikad, mida saab kasutada selliste probleemide lahendamiseks ja hõlbustada üldise kattestruktuuri konkreetsete kihtide mittepurustavat analüüsi.
Värvikiibi analüüs algab spektriandmetega, mida saab vahetult võrrelda kontrollproovidega või kasutada koos andmebaasiga sõiduki margi, mudeli ja aasta määramiseks.
Kanada kuninglik ratsapolitsei (RCMP) haldab üht sellist andmebaasi, Paint Data Query (PDQ) andmebaasi.Osalevatele kohtuekspertiisi laboritele pääseb igal ajal juurde, et aidata andmebaasi säilitada ja laiendada.
See artikkel keskendub analüüsiprotsessi esimesele etapile: spektriandmete kogumine värvikiipidest FTIR-i ja Ramani mikroskoopia abil.
FTIR andmed koguti kasutades Thermo Scientific™ Nicolet™ RaptIR™ FTIR mikroskoopi;täielikud Ramani andmed koguti Thermo Scientific™ DXR3xi Ramani mikroskoobi abil.Auto kahjustatud osadelt võeti värvikillud: üks oli uksepaneelist, teine ​​kaitserauast.
Standardne ristlõike proovide kinnitamise meetod on valada need epoksiidiga, kuid kui vaik tungib proovikehasse, võib see analüüsi tulemusi mõjutada.Selle vältimiseks asetati värvitükid ristlõikega kahe polü(tetrafluoroetüleeni) (PTFE) lehe vahele.
Enne analüüsi eraldati värvikiibi ristlõige käsitsi PTFE-st ja kiip asetati baariumfluoriidi (BaF2) aknale.FTIR-kaardistamine viidi läbi ülekanderežiimis, kasutades 10 x 10 µm2 ava, optimeeritud 15-kordset objektiivi ja kondensaatorit ning 5 µm sammu.
Samu proove kasutati Ramani analüüsiks järjepidevuse tagamiseks, kuigi õhuke BaF2 akna ristlõige pole vajalik.Väärib märkimist, et BaF2 Ramani piik on 242 cm-1, mida võib mõnes spektris vaadelda nõrga piigina.Signaali ei tohiks seostada värvihelvestega.
Saate hankida Ramani kujutisi, kasutades pildi pikslite suurust 2 µm ja 3 µm.Põhikomponentide piikide puhul viidi läbi spektraalanalüüs ja identifitseerimisprotsessi aitas kaasa selliste tehnikate kasutamine nagu mitmekomponendiline otsing võrreldes kaubanduslikult saadavate raamatukogudega.
Riis.1. Tüüpilise neljakihilise autovärvi näidise skeem (vasakul).Ristlõikeline videomosaiik autouksest võetud värvikildudest (paremal).Pildi krediit: Thermo Fisher Scientific – materjalid ja struktuurianalüüs
Kuigi värvihelveste kihtide arv proovis võib varieeruda, koosnevad proovid tavaliselt ligikaudu neljast kihist (joonis 1).Otse metallsubstraadile kantud kiht on elektroforeetilise krundi kiht (paksus umbes 17-25 µm), mis kaitseb metalli keskkonna eest ja on kinnituspinnaks järgmistele värvikihtidele.
Järgmine kiht on täiendav krunt, kitt (paksus ca 30-35 mikronit), et tagada sile pind järgmiste värvikihtide seeria jaoks.Seejärel tuleb alusvärvi pigmendist koosnev aluslakk või aluslakk (paksusega umbes 10-20 µm).Viimane kiht on läbipaistev kaitsekiht (paksus umbes 30-50 mikronit), mis annab ka läikiva viimistluse.
Üks peamisi probleeme värvijälgede analüüsiga on see, et kõik originaalsõiduki värvikihid ei pruugi olla värvikildude ja plekkidena.Lisaks võivad erinevatest piirkondadest pärit proovid olla erineva koostisega.Näiteks kaitseraua värvikillud võivad koosneda kaitseraua materjalist ja värvist.
Värvikiibi nähtav ristlõike kujutis on näidatud joonisel 1. Nähtaval kujutisel on näha neli kihti, mis korreleerub infrapunaanalüüsi abil tuvastatud nelja kihiga.
Pärast kogu ristlõike kaardistamist tuvastati üksikud kihid erinevate piigipiirkondade FTIR-piltide abil.Nelja kihi tüüpilised spektrid ja nendega seotud FTIR-kujutised on näidatud joonistel fig.2. Esimene kiht vastas läbipaistvale akrüülkattele, mis koosnes polüuretaanist, melamiinist (piik 815 cm-1 juures) ja stüreenist.
Teine kiht, alus(värvi)kiht ja läbipaistev kiht on keemiliselt sarnased ning koosnevad akrüülist, melamiinist ja stüreenist.
Kuigi need on sarnased ja konkreetseid pigmendi piike pole tuvastatud, näitavad spektrid siiski erinevusi, peamiselt piikide intensiivsuse osas.Kihi 1 spekter näitab tugevamaid piike 1700 cm-1 (polüuretaan), 1490 cm-1, 1095 cm-1 (CO) ja 762 cm-1 juures.
2. kihi spektri piikide intensiivsused suurenevad 2959 cm-1 (metüül), 1303 cm-1, 1241 cm-1 (eeter), 1077 cm-1 (eeter) ja 731 cm-1 juures.Pinnakihi spekter vastas isoftaalhappel põhineva alküüdvaigu raamatukogu spektrile.
E-coat kruntvärvi viimane kiht on epoksiid ja võib-olla ka polüuretaan.Lõppkokkuvõttes olid tulemused kooskõlas autovärvides tavaliselt leiduvate tulemustega.
Iga kihi erinevate komponentide analüüs viidi läbi kaubanduslikult saadavate FTIR teekide, mitte autode värvide andmebaaside abil, nii et kuigi vasted on tüüpilised, ei pruugi need olla absoluutsed.
Seda tüüpi analüüside jaoks loodud andmebaasi kasutamine suurendab isegi sõiduki margi, mudeli ja aasta nähtavust.
Joonis 2. Nelja tuvastatud kihi tüüpilised FTIR-spektrid purustatud autouksevärvi ristlõikes.Infrapunapildid genereeritakse üksikute kihtidega seotud tipppiirkondadest ja kantakse videopildile.Punased alad näitavad üksikute kihtide asukohta.Kasutades 10 x 10 µm2 ava ja 5 µm sammu suurust, katab infrapunakujutis 370 x 140 µm2 ala.Pildi krediit: Thermo Fisher Scientific – materjalid ja struktuurianalüüs
Joonisel fig.3 on kujutatud kaitseraua värvikiipide ristlõike videopilti, vähemalt kolm kihti on selgelt nähtavad.
Infrapuna ristlõike kujutised kinnitavad kolme erineva kihi olemasolu (joonis 4).Väliskiht on läbipaistev kate, tõenäoliselt polüuretaan ja akrüül, mis oli ühtlane, kui võrrelda kaubanduslike kohtuekspertiisi raamatukogude läbipaistva katte spektriga.
Kuigi aluskatte (värvi) spekter on väga sarnane läbipaistva katte omaga, on see siiski piisavalt eristatav, et seda väliskihist eristada.Piikide suhtelises intensiivsuses on olulisi erinevusi.
Kolmas kiht võib olla kaitseraua materjal ise, mis koosneb polüpropüleenist ja talkist.Talki saab kasutada polüpropüleeni tugevdava täiteainena, et parandada materjali struktuurseid omadusi.
Mõlemad väliskihid olid kooskõlas autovärvides kasutatavatega, kuid krundikihis ei tuvastatud spetsiifilisi pigmendi piike.
Riis.3. Videomosaiik auto kaitseraua küljest võetud värvipuru ristlõikest.Pildi krediit: Thermo Fisher Scientific – materjalid ja struktuurianalüüs
Riis.4. Kolme tuvastatud kihi tüüpilised FTIR-spektrid kaitseraua värvikildude ristlõikes.Infrapunapildid genereeritakse üksikute kihtidega seotud tipppiirkondadest ja kantakse videopildile.Punased alad näitavad üksikute kihtide asukohta.Kasutades 10 x 10 µm2 ava ja astme suurust 5 µm, katab infrapunakujutis 535 x 360 µm2 ala.Pildi krediit: Thermo Fisher Scientific – materjalid ja struktuurianalüüs
Ramani kujutismikroskoopiat kasutatakse ristlõigete seeria analüüsimiseks, et saada proovi kohta lisateavet.Ramani analüüsi teeb aga keeruliseks proovi eralduv fluorestsents.Fluorestsentsi intensiivsuse ja Ramani signaali intensiivsuse vahelise tasakaalu hindamiseks testiti mitmeid erinevaid laserallikaid (455 nm, 532 nm ja 785 nm).
Uste värvikildude analüüsimiseks annab parima tulemuse laser lainepikkusega 455 nm;kuigi fluorestsents on endiselt olemas, saab selle neutraliseerimiseks kasutada baaskorrektsiooni.Kuid see lähenemine ei olnud epoksükihtide puhul edukas, kuna fluorestsents oli liiga piiratud ja materjal oli laserkahjustuste suhtes vastuvõtlik.
Kuigi mõned laserid on paremad kui teised, ei sobi ükski laser epoksüanalüüsiks.Kaitseraua värvikildude Ramani ristlõike analüüs, kasutades 532 nm laserit.Fluorestsentsi panus on endiselt olemas, kuid eemaldatud algtaseme korrigeerimisega.
Riis.5. Autoukse kiibi näidise kolme esimese kihi tüüpilised Ramani spektrid (paremal).Neljas kiht (epoksü) läks proovi valmistamisel kaduma.Spektrid korrigeeriti algtasemega, et eemaldada fluorestsentsi efekt, ja koguti 455 nm laseriga.Kuvati 116 x 100 µm2 pindala, kasutades piksli suurust 2 µm.Läbilõikeline videomosaiik (üleval vasakul).Mitmemõõtmelise Ramani kõvera eraldusvõime (MCR) ristlõike kujutis (all vasakul).Pildi krediit: Thermo Fisher Scientific – materjalid ja struktuurianalüüs
Autoukse värvitüki ristlõike Ramani analüüs on näidatud joonisel 5;sellel proovil ei ole epoksiidikihti näha, kuna see läks valmistamise käigus kaduma.Kuna aga epoksükihi Ramani analüüs leiti olevat problemaatiline, ei peetud seda probleemiks.
Stüreeni olemasolu domineerib 1. kihi Ramani spektris, samas kui karbonüülpiik on palju vähem intensiivne kui IR-spektris.Võrreldes FTIR-ga näitab Ramani analüüs olulisi erinevusi esimese ja teise kihi spektrites.
Aluskihile lähim Ramani vaste on perüleen;kuigi perüleeni derivaate kasutatakse autovärvide pigmentides, kuigi see pole täpne vaste, võib see kujutada pigmenti värvikihis.
Pinnaspektrid olid kooskõlas isoftaalalküüdvaikudega, kuid need tuvastasid proovides ka titaandioksiidi (TiO2, rutiil) olemasolu, mida oli mõnikord keeruline FTIR-iga tuvastada, sõltuvalt spektri piirist.
Riis.6. Esinduslik Ramani spekter kaitseraua värvikildude näidisest (paremal).Spektrid korrigeeriti algtasemega, et eemaldada fluorestsentsi mõju, ja koguti 532 nm laseriga.Kuvati 195 x 420 µm2 pindala, kasutades piksli suurust 3 µm.Läbilõikeline videomosaiik (üleval vasakul).Ramani MCR-pilt osalisest ristlõikest (all vasakul).Pildi krediit: Thermo Fisher Scientific – materjalid ja struktuurianalüüs
Joonisel fig.6 näitab kaitseraua värvikildude ristlõike Ramani hajumise tulemusi.Avastati täiendav kiht (kiht 3), mida FTIR varem ei tuvastanud.
Väliskihile kõige lähemal on stüreeni, etüleeni ja butadieeni kopolümeer, kuid on ka tõendeid täiendava tundmatu komponendi olemasolu kohta, mida tõendab väike seletamatu karbonüülpiik.
Aluskihi spekter võib kajastada pigmendi koostist, kuna spekter vastab mingil määral pigmendina kasutatud ftalotsüaniini ühendile.
Varem tundmatu kiht on väga õhuke (5 µm) ja koosneb osaliselt süsinikust ja rutiilist.Selle kihi paksuse ja asjaolu tõttu, et TiO2 ja süsinikku on FTIR-iga raske tuvastada, pole üllatav, et neid ei tuvastatud IR-analüüsiga.
FT-IR tulemuste kohaselt tuvastati neljas kiht (kaitseraua materjal) polüpropüleenina, kuid Ramani analüüs näitas ka süsiniku olemasolu.Kuigi FITR-is täheldatud talgi olemasolu ei saa välistada, ei saa täpset tuvastamist teha, kuna vastav Ramani piik on liiga väike.
Autovärvid on keerukad koostisainete segud ja kuigi see võib anda palju identifitseerivat teavet, muudab see ka analüüsi suureks väljakutseks.Värvikiibi jälgi saab tõhusalt tuvastada Nicolet RaptIR FTIR mikroskoobi abil.
FTIR on mittepurustav analüüsimeetod, mis annab kasulikku teavet autovärvi erinevate kihtide ja komponentide kohta.
Käesolevas artiklis käsitletakse värvikihtide spektroskoopilist analüüsi, kuid tulemuste põhjalikum analüüs, kas otsese võrdluse kaudu kahtlaste sõidukitega või spetsiaalsete spektraalandmebaaside kaudu, võib anda täpsemat teavet tõendite allikaga vastavusse viimiseks.