lajme

Ne përdorim "cookies" për të përmirësuar përvojën tuaj. Duke vazhduar të shfletoni këtë faqe, ju pranoni përdorimin tonë të "cookies". Më shumë informacion.
Kur raportohet një aksident trafiku dhe një nga automjetet largohet nga vendi i ngjarjes, laboratorët e mjekësisë ligjore shpesh ngarkohen me detyrën e mbledhjes së provave.
Provat e mbetura përfshijnë xhama të thyer, fenerë të thyer, dritat e pasme ose parakolpë të automjeteve të thyera, si dhe shenja rrëshqitjeje dhe mbetje boje. Kur një automjet përplaset me një objekt ose person, boja ka të ngjarë të transferohet në formën e njollave ose cipave.
Bojërat për automobila zakonisht janë një përzierje komplekse përbërësish të ndryshëm të aplikuar në shtresa të shumëfishta. Ndërsa kjo kompleksitet e ndërlikon analizën, ajo gjithashtu ofron një mori informacionesh potencialisht të rëndësishme për identifikimin e automjeteve.
Mikroskopia Raman dhe rrezatimi infra i kuq me transformim Furier (FTIR) janë disa nga teknikat kryesore që mund të përdoren për të zgjidhur probleme të tilla dhe për të lehtësuar analizën jo-destruktive të shtresave specifike në strukturën e përgjithshme të veshjes.
Analiza e çipave të bojës fillon me të dhëna spektrale që mund të krahasohen drejtpërdrejt me mostrat e kontrollit ose të përdoren së bashku me një bazë të dhënash për të përcaktuar markën, modelin dhe vitin e automjetit.
Policia Mbretërore Kanadeze e Kalëruar (RCMP) mirëmban një bazë të dhënash të tillë, bazën e të dhënave Paint Data Query (PDQ). Laboratorët pjesëmarrës të mjekësisë ligjore mund të aksesohen në çdo kohë për të ndihmuar në mirëmbajtjen dhe zgjerimin e bazës së të dhënave.
Ky artikull përqendrohet në hapin e parë në procesin e analizës: mbledhjen e të dhënave spektrale nga copat e bojës duke përdorur mikroskopinë FTIR dhe Raman.
Të dhënat FTIR u mblodhën duke përdorur një mikroskop Thermo Scientific™ Nicolet™ RaptIR™ FTIR; të dhënat e plota Raman u mblodhën duke përdorur një mikroskop Thermo Scientific™ DXR3xi Raman. Copat e bojës u morën nga pjesët e dëmtuara të makinës: njëra e coptuar nga paneli i derës, tjetra nga parakolpi.
Metoda standarde e ngjitjes së mostrave me prerje tërthore është derdhja e tyre me epoksi, por nëse rrëshira depërton në mostër, rezultatet e analizës mund të ndikohen. Për ta parandaluar këtë, copat e bojës u vendosën midis dy fletëve të poli(tetrafluoroetilenit) (PTFE) në një prerje tërthore.
Përpara analizës, prerja tërthore e çipit të bojës u nda manualisht nga PTFE dhe çipi u vendos në një dritare me fluorur bariumi (BaF2). Hartimi FTIR u krye në modalitetin e transmetimit duke përdorur një aperturë 10 x 10 µm2, një objektiv dhe kondensator të optimizuar 15x, dhe një pjerrësi 5 µm.
Të njëjtat mostra u përdorën për analizën Raman për konsistencë, megjithëse nuk kërkohet një prerje e hollë tërthore e dritares BaF2. Vlen të përmendet se BaF2 ka një kulm Raman në 242 cm-1, i cili mund të shihet si një kulm i dobët në disa spektra. Sinjali nuk duhet të shoqërohet me copëza boje.
Merrni imazhe Raman duke përdorur madhësi pikselësh imazhi prej 2 µm dhe 3 µm. Analiza spektrale u krye në majat e komponentëve kryesorë dhe procesi i identifikimit u ndihmua nga përdorimi i teknikave të tilla si kërkimet me shumë komponentë krahasuar me bibliotekat e disponueshme komercialisht.
Orizi. 1. Diagrama e një mostre tipike bojë për automobila me katër shtresa (majtas). Mozaik video me prerje tërthore të copave të bojës të marra nga dera e një makine (djathtas). Kredia e imazhit: Thermo Fisher Scientific – Analiza e Materialeve dhe Strukturës
Edhe pse numri i shtresave të copave të bojës në një mostër mund të ndryshojë, mostrat zakonisht përbëhen nga afërsisht katër shtresa (Figura 1). Shtresa e aplikuar direkt në substratin metalik është një shtresë e prajmerit elektroforetik (me trashësi afërsisht 17-25 µm) që shërben për të mbrojtur metalin nga mjedisi dhe shërben si një sipërfaqe montimi për shtresat pasuese të bojës.
Shtresa tjetër është një astar shtesë, stuko (me trashësi afërsisht 30-35 mikronë) për të siguruar një sipërfaqe të lëmuar për serinë tjetër të shtresave të bojës. Pastaj vjen shtresa bazë ose shtresa bazë (me trashësi rreth 10-20 µm) që përbëhet nga pigmenti bazë i bojës. Shtresa e fundit është një shtresë mbrojtëse transparente (me trashësi afërsisht 30-50 mikronë) e cila gjithashtu siguron një përfundim me shkëlqim.
Një nga problemet kryesore me analizën e gjurmëve të bojës është se jo të gjitha shtresat e bojës në automjetin origjinal janë domosdoshmërisht të pranishme si copa boje dhe njolla. Përveç kësaj, mostrat nga rajone të ndryshme mund të kenë përbërje të ndryshme. Për shembull, copat e bojës në një parakolp mund të përbëhen nga materiali i parakolpit dhe boja.
Imazhi i dukshëm i prerjes tërthore të një copë bojë është treguar në Figurën 1. Katër shtresa janë të dukshme në imazhin e dukshëm, gjë që korrespondon me katër shtresat e identifikuara nga analiza infra të kuqe.
Pas hartëzimit të të gjithë prerjes tërthore, shtresat individuale u identifikuan duke përdorur imazhe FTIR të zonave të ndryshme të kulmeve. Spektrat përfaqësues dhe imazhet FTIR të shoqëruara me të katër shtresat tregohen në Fig. 2. Shtresa e parë korrespondonte me një shtresë akrilike transparente të përbërë nga poliuretani, melamina (kulmi në 815 cm-1) dhe stiren.
Shtresa e dytë, shtresa bazë (me ngjyrë) dhe shtresa transparente janë kimikisht të ngjashme dhe përbëhen nga akrilik, melaminë dhe stiren.
Edhe pse janë të ngjashme dhe nuk janë identifikuar maja specifike pigmenti, spektrat ende tregojnë ndryshime, kryesisht në aspektin e intensitetit të majave. Spektri i shtresës 1 tregon maja më të forta në 1700 cm-1 (poliuretan), 1490 cm-1, 1095 cm-1 (CO) dhe 762 cm-1.
Intensitetet maksimale në spektrin e shtresës 2 rriten në 2959 cm-1 (metil), 1303 cm-1, 1241 cm-1 (eter), 1077 cm-1 (eter) dhe 731 cm-1. Spektri i shtresës sipërfaqësore korrespondonte me spektrin e bibliotekës së rrëshirës alkide të bazuar në acid izoftalik.
Shtresa përfundimtare e astarit elektronik është epoksi dhe ndoshta poliuretani. Në fund të fundit, rezultatet ishin në përputhje me ato që gjenden zakonisht në bojërat e automobilave.
Analiza e komponentëve të ndryshëm në secilën shtresë u krye duke përdorur biblioteka FTIR të disponueshme komercialisht, jo baza të dhënash për bojërat e automobilave, kështu që ndërsa përputhjet janë përfaqësuese, ato mund të mos jenë absolute.
Përdorimi i një baze të dhënash të projektuar për këtë lloj analize do të rrisë dukshmërinë edhe të markës, modelit dhe vitit të automjetit.
Figura 2. Spektrat përfaqësues FTIR të katër shtresave të identifikuara në një prerje tërthore të bojës së derës së makinës së plasaritur. Imazhet infra të kuqe gjenerohen nga rajonet e kulmeve të shoqëruara me shtresa individuale dhe mbivendosen në imazhin video. Zonat e kuqe tregojnë vendndodhjen e shtresave individuale. Duke përdorur një aperturë prej 10 x 10 µm2 dhe një madhësi hapi prej 5 µm, imazhi infra të kuq mbulon një sipërfaqe prej 370 x 140 µm2. Kredia e imazhit: Thermo Fisher Scientific – Analiza e Materialeve dhe Strukturës
Në fig. 3 tregohet një imazh video i një prerjeje tërthore të copave të bojës së parakolpit, të paktën tre shtresa janë qartë të dukshme.
Imazhet e prerjes tërthore infra të kuqe konfirmojnë praninë e tre shtresave të dallueshme (Fig. 4). Shtresa e jashtme është një shtresë transparente, me shumë mundësi poliuretani dhe akriliku, gjë që ishte konsistente kur krahasohej me spektrat e shtresës transparente në bibliotekat komerciale mjeko-ligjore.
Edhe pse spektri i veshjes bazë (ngjyrës) është shumë i ngjashëm me atë të veshjes transparente, ai është ende mjaftueshëm i dallueshëm për t'u dalluar nga shtresa e jashtme. Ka dallime të konsiderueshme në intensitetin relativ të majave.
Shtresa e tretë mund të jetë vetë materiali i parakolpit, i përbërë nga polipropileni dhe talk. Talku mund të përdoret si mbushës përforcues për polipropilenin për të përmirësuar vetitë strukturore të materialit.
Të dy shtresat e jashtme ishin në përputhje me ato të përdorura në bojërat e automobilave, por nuk u identifikuan maja specifike pigmenti në shtresën e astarit.
Orizi. 3. Mozaik video i një prerjeje tërthore të copave të bojës të marra nga parakolpi i një makine. Krediti i imazhit: Thermo Fisher Scientific – Analiza e Materialeve dhe Strukturës
Orizi. 4. Spektrat përfaqësues FTIR të tre shtresave të identifikuara në një prerje tërthore të copave të bojës në një parakolp. Imazhet infra të kuqe gjenerohen nga rajonet e majave të shoqëruara me shtresa individuale dhe mbivendosen në imazhin video. Zonat e kuqe tregojnë vendndodhjen e shtresave individuale. Duke përdorur një aperturë prej 10 x 10 µm2 dhe një madhësi hapi prej 5 µm, imazhi infra të kuq mbulon një sipërfaqe prej 535 x 360 µm2. Kredia e imazhit: Thermo Fisher Scientific – Analiza e Materialeve dhe Strukturës
Mikroskopia e imazhit Raman përdoret për të analizuar një seri prerjesh tërthore për të marrë informacion shtesë rreth mostrës. Megjithatë, analiza Raman është e ndërlikuar nga fluoreshenca e emetuar nga mostra. Disa burime të ndryshme lazeri (455 nm, 532 nm dhe 785 nm) u testuan për të vlerësuar ekuilibrin midis intensitetit të fluoreshencës dhe intensitetit të sinjalit Raman.
Për analizën e copave të bojës në dyer, rezultatet më të mira arrihen nga një lazer me një gjatësi vale prej 455 nm; megjithëse fluoreshenca është ende e pranishme, një korrigjim bazë mund të përdoret për ta neutralizuar atë. Megjithatë, kjo qasje nuk pati sukses në shtresat e epoksit sepse fluoreshenca ishte shumë e kufizuar dhe materiali ishte i ndjeshëm ndaj dëmtimit nga lazeri.
Edhe pse disa lazerë janë më të mirë se të tjerët, asnjë lazer nuk është i përshtatshëm për analizën e epoksit. Analiza tërthore Raman e copave të bojës në një parakolp duke përdorur një lazer 532 nm. Kontributi i fluoreshencës është ende i pranishëm, por hiqet nga korrigjimi i vijës bazë.
Orizi. 5. Spektrat përfaqësues Raman të tre shtresave të para të një mostre të çipit të derës së makinës (djathtas). Shtresa e katërt (epoksi) humbi gjatë prodhimit të mostrës. Spektrat u korrigjuan në vijën bazë për të hequr efektin e fluoreshencës dhe u mblodhën duke përdorur një lazer 455 nm. Një sipërfaqe prej 116 x 100 µm2 u shfaq duke përdorur një madhësi pikseli prej 2 µm. Mozaik video me prerje tërthore (sipër majtas). Imazh me prerje tërthore me Rezolucion të Kurbës Raman (MCR) shumëdimensionale (poshtë majtas). Kredia e imazhit: Thermo Fisher Scientific – Analiza e Materialeve dhe Strukturës
Analiza Raman e një prerjeje tërthore të një cope bojë për derën e makinës tregohet në Figurën 5; kjo mostër nuk tregon shtresën e epoksit sepse ajo humbi gjatë përgatitjes. Megjithatë, meqenëse analiza Raman e shtresës së epoksit u gjet problematike, kjo nuk u konsiderua problem.
Prania e stirenit dominon në spektrin Raman të shtresës 1, ndërsa maja karbonil është shumë më pak intensive sesa në spektrin IR. Krahasuar me FTIR, analiza Raman tregon ndryshime të rëndësishme në spektrat e shtresave të para dhe të dyta.
Përputhja më e afërt Raman-i me shtresën bazë është perileni; megjithëse jo një përputhje e saktë, derivatet e perilenit dihet se përdoren në pigmente në bojërat e automobilave, kështu që mund të përfaqësojë një pigment në shtresën e ngjyrës.
Spektrat sipërfaqësorë ishin në përputhje me rrëshirat alkide izoftalike, megjithatë ato zbuluan gjithashtu praninë e dioksidit të titanit (TiO2, rutil) në mostra, i cili nganjëherë ishte i vështirë për t'u zbuluar me FTIR, varësisht nga kufiri spektral.
Orizi. 6. Spektri përfaqësues Raman i një mostre të copave të bojës në një parakolp (djathtas). Spektrat u korrigjuan në vijën bazë për të hequr efektin e fluoreshencës dhe u mblodhën duke përdorur një lazer 532 nm. Një sipërfaqe prej 195 x 420 µm2 u shfaq duke përdorur një madhësi pikseli prej 3 µm. Mozaik video me prerje tërthore (sipër majtas). Imazh Raman MCR i një prerjeje tërthore të pjesshme (poshtë majtas). Krediti i imazhit: Thermo Fisher Scientific – Analiza e Materialeve dhe Strukturës
Në fig. 6 tregohen rezultatet e shpërndarjes Raman të një prerjeje tërthore të copave të bojës në një parakolp. Është zbuluar një shtresë shtesë (shtresa 3) që nuk ishte zbuluar më parë nga FTIR.
Më afër shtresës së jashtme është një kopolimer i stirenit, etilenit dhe butadienit, por ka edhe prova të pranisë së një përbërësi shtesë të panjohur, siç dëshmohet nga një kulm i vogël karbonil i pashpjegueshëm.
Spektri i shtresës bazë mund të pasqyrojë përbërjen e pigmentit, meqenëse spektri korrespondon deri diku me përbërjen e ftalocianinës së përdorur si pigment.
Shtresa e panjohur më parë është shumë e hollë (5 µm) dhe pjesërisht e përbërë nga karbon dhe rutile. Për shkak të trashësisë së kësaj shtrese dhe faktit që TiO2 dhe karboni janë të vështirë për t'u zbuluar me FTIR, nuk është për t'u habitur që ato nuk u zbuluan nga analiza IR.
Sipas rezultateve FT-IR, shtresa e katërt (materiali mbrojtës) u identifikua si polipropilen, por analiza Raman tregoi gjithashtu praninë e një sasie karboni. Edhe pse prania e talkut të vëzhguar në FITR nuk mund të përjashtohet, një identifikim i saktë nuk mund të bëhet sepse maja përkatëse Raman është shumë e vogël.
Bojërat e automobilave janë përzierje komplekse përbërësish dhe, ndërsa kjo mund të ofrojë shumë informacion identifikues, e bën analizën një sfidë të madhe. Gjurmët e plasaritjes së bojës mund të zbulohen në mënyrë efektive duke përdorur mikroskopin Nicolet RaptIR FTIR.
FTIR është një teknikë analize jo-destruktive që ofron informacion të dobishëm rreth shtresave dhe përbërësve të ndryshëm të bojës së automobilave.
Ky artikull diskuton analizën spektroskopike të shtresave të bojës, por një analizë më e plotë e rezultateve, qoftë përmes krahasimit të drejtpërdrejtë me automjetet e dyshuara ose përmes bazave të të dhënave të dedikuara spektrale, mund të ofrojë informacion më të saktë për të përputhur provat me burimin e tyre.