Lajme

Ne përdorim cookie 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 marrjen e provave.
Dëshmitë e mbetura përfshijnë xhamat e thyer, fenerët e thyer, dritat e pasme ose parakolpët, si dhe shenjat e rrëshqitjes dhe mbetjet e bojës.Kur një automjet përplaset me një objekt ose person, boja ka të ngjarë të transferohet në formën e njollave ose patate të skuqura.
Bojë për automobila është zakonisht një përzierje komplekse e përbërësve të ndryshëm të aplikuar në shtresa të shumta.Ndërsa ky kompleksitet e ndërlikon analizën, ai gjithashtu ofron një mori informacionesh potencialisht të rëndësishme për identifikimin e automjetit.
Mikroskopi Raman dhe transformimi i Furierit infra të kuqe (FTIR) janë disa nga teknikat kryesore që mund të përdoren për të zgjidhur probleme të tilla dhe për të lehtësuar analizën jo-shkatërruese të shtresave specifike në strukturën e përgjithshme të veshjes.
Analiza e çipit të bojës fillon me të dhënat spektrale që mund të krahasohen drejtpërdrejt me mostrat e kontrollit ose të përdoren në lidhje me një bazë të dhënash për të përcaktuar markën, modelin dhe vitin e automjetit.
Policia Mbretërore Kanadeze Mounted (RCMP) mban 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 fokusohet në hapin e parë në procesin e analizës: mbledhjen e të dhënave spektrale nga çipat e bojës duke përdorur mikroskopin 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.Patate të skuqura bojë u morën nga pjesët e dëmtuara të makinës: njëra e copëtuar nga paneli i derës, tjetra nga parakolpi.
Metoda standarde e lidhjes së ekzemplarëve me prerje tërthore është derdhja e tyre me epoksi, por nëse rrëshira depërton në kampion, rezultatet e analizës mund të ndikohen.Për të parandaluar këtë, pjesët e bojës u vendosën midis dy fletëve të poli(tetrafluoroetilenit) (PTFE) në një seksion kryq.
Para analizës, seksioni kryq i çipit të bojës u nda manualisht nga PTFE dhe çipi u vendos në një dritare fluori bariumi (BaF2).Hartëzimi FTIR u krye në modalitetin e transmetimit duke përdorur një hapje 10 x 10 µm2, një objektiv dhe kondensator të optimizuar 15x dhe një hap prej 5 µm.
Të njëjtat mostra u përdorën për analizën Raman për konsistencë, megjithëse nuk kërkohet një seksion kryq i hollë i dritares BaF2.Vlen të përmendet se BaF2 ka një majë Raman në 242 cm-1, e cila mund të shihet si një kulm i dobët në disa spektra.Sinjali nuk duhet të shoqërohet me thekon bojë.
Merrni imazhe Raman duke përdorur madhësitë e pikselave të imazhit 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 në krahasim me bibliotekat e disponueshme në treg.
Oriz.1. Diagrami i mostrës tipike të bojës automobilistike me katër shtresa (majtas).Mozaik video me prerje tërthore të copëzave të bojës të marra nga dera e një makine (djathtas).Kredia e imazhit: Thermo Fisher Scientific – Materialet dhe Analiza Strukturore
Megjithëse numri i shtresave të thekoneve të bojës në një mostër mund të ndryshojë, mostrat zakonisht përbëhen nga afërsisht katër shtresa (Figura 1).Shtresa e aplikuar drejtpërdrejt në nënshtresën metalike është një shtresë e astarit elektroforetik (afërsisht 17-25 µm e trashë) që shërben për të mbrojtur metalin nga mjedisi dhe shërben si sipërfaqe montimi për shtresat e mëpasshme të bojës.
Shtresa tjetër është një stuko shtesë (rreth 30-35 mikronë e trashë) për të siguruar një sipërfaqe të lëmuar për serinë e ardhshme të shtresave të bojës.Më pas vjen shtresa bazë ose shtresa bazë (rreth 10-20 µm e trashë) e përbërë nga pigmenti bazë i bojës.Shtresa e fundit është një shtresë mbrojtëse transparente (afërsisht 30-50 mikronë e trashë) 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 copëza bojë dhe defekte.Për më tepër, mostrat nga rajone të ndryshme mund të kenë përbërje të ndryshme.Për shembull, copëzat e bojës në një parakolp mund të përbëhen nga materiali i parakolpit dhe boja.
Imazhi i dukshëm i prerjes tërthore të një çipi boje është paraqitur në Figurën 1. Katër shtresa janë të dukshme në imazhin e dukshëm, i cili lidhet me katër shtresat e identifikuara nga analiza infra të kuqe.
Pas hartës së të gjithë seksionit kryq, shtresat individuale u identifikuan duke përdorur imazhe FTIR të zonave të ndryshme të majave.Spektrat përfaqësuese dhe imazhet e lidhura FTIR të katër shtresave janë paraqitur në Fig.2. Shtresa e parë korrespondonte me një shtresë akrilike transparente të përbërë nga poliuretani, melamine (maja 815 cm-1) dhe stiren.
Shtresa e dytë, shtresa bazë (ngjyrë) dhe shtresa e pastër janë kimikisht të ngjashme dhe përbëhen nga akrilik, melaminë dhe stiren.
Edhe pse ato janë të ngjashme dhe nuk janë identifikuar maja specifike të pigmentit, spektrat ende tregojnë dallime, kryesisht për sa i përket intensitetit të pigmentit.Spektri i shtresës 1 tregon maja më të forta në 1700 cm-1 (poliuretani), 1490 cm-1, 1095 cm-1 (CO) dhe 762 cm-1.
Intensiteti i pikut në spektrin e shtresës 2 rritet 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 bibliotekar të rrëshirës alkidike të bazuar në acidin izoftalik.
Shtresa e fundit e primerit e-coat 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 bibliotekat e disponueshme komerciale FTIR, jo bazat e të dhënave të bojrave të automobilave, kështu që ndërsa ndeshjet janë përfaqësuese, ato mund të mos jenë absolute.
Përdorimi i një baze të dhënash të krijuar 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 seksion kryq të bojës së derës së makinës.Imazhet infra të kuqe krijohen nga rajonet kulmore të lidhura me shtresa individuale dhe të mbivendosura në imazhin e videos.Zonat e kuqe tregojnë vendndodhjen e shtresave individuale.Duke përdorur një hapje prej 10 x 10 µm2 dhe një madhësi hapi prej 5 µm, imazhi infra të kuqe mbulon një sipërfaqe prej 370 x 140 µm2.Kredia e imazhit: Thermo Fisher Scientific – Materialet dhe Analiza Strukturore
Në fig.3 tregon një imazh video të një seksioni kryq të çipave të bojës së parakolpit, të paktën tre shtresa janë qartë të dukshme.
Imazhet me prerje tërthore infra të kuqe konfirmojnë praninë e tre shtresave të dallueshme (Fig. 4).Shtresa e jashtme është një shtresë e pastër, me shumë mundësi poliuretani dhe akrilik, e cila ishte e qëndrueshme kur krahasohej me spektrat e shtresës së pastër në bibliotekat komerciale të mjekësisë ligjore.
Megjithëse spektri i veshjes së bazës (ngjyrës) është shumë i ngjashëm me atë të veshjes së pastër, ai është ende mjaft 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 bojën e automobilave, por nuk u identifikuan maja specifike të pigmentit në shtresën e primerit.
Oriz.3. Video mozaik i një seksioni kryq të copëzave të bojës të marra nga një parakolp makine.Kredia e imazhit: Thermo Fisher Scientific – Materiale and Structural Analysis
Oriz.4. Spektrat përfaqësues FTIR të tre shtresave të identifikuara në një seksion kryq të copëzave të bojës në një parakolp.Imazhet infra të kuqe krijohen nga rajonet kulmore të lidhura me shtresa individuale dhe të mbivendosura në imazhin e videos.Zonat e kuqe tregojnë vendndodhjen e shtresave individuale.Duke përdorur një hapje prej 10 x 10 µm2 dhe një madhësi hapi prej 5 µm, imazhi infra të kuqe mbulon një sipërfaqe prej 535 x 360 µm2.Kredia e imazhit: Thermo Fisher Scientific – Materialet dhe Analiza Strukturore
Mikroskopi imazherik Raman përdoret për të analizuar një sërë seksionesh kryq për të marrë informacion shtesë rreth mostrës.Megjithatë, analiza Raman është e ndërlikuar nga fluoreshenca e emetuar nga kampioni.Disa burime të ndryshme lazer (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 copëzave të bojës në dyer, rezultatet më të mira merren nga një lazer me një gjatësi vale prej 455 nm;megjithëse fluoreshenca është ende e pranishme, një korrigjim bazë mund të përdoret për ta kundërshtuar atë.Megjithatë, kjo qasje nuk ishte e suksesshme në shtresat epoksi sepse fluoreshenca ishte shumë e kufizuar dhe materiali ishte i ndjeshëm ndaj dëmtimit të lazerit.
Edhe pse disa lazer janë më të mirë se të tjerët, asnjë lazer nuk është i përshtatshëm për analiza epoksi.Analiza e seksionit kryq Raman të copëzave të bojës në një parakolp duke përdorur një lazer 532 nm.Kontributi i fluoreshencës është ende i pranishëm, por është hequr nga korrigjimi bazë.
Oriz.5. Përfaqësuesi i spektrit Raman të tre shtresave të para të mostrës së çipit të derës së makinës (djathtas).Shtresa e katërt (epoksi) humbi gjatë prodhimit të mostrës.Spektrat u korrigjuan bazën 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 piksel prej 2 µm.Mozaik video me prerje tërthore (sipër majtas).Imazhi i prerjes tërthore me Rezolucionin shumëdimensional të Kurbës Raman (MCR) (poshtë majtas).Kredia e imazhit: Thermo Fisher Scientific – Materialet dhe Analiza Strukturore
Analiza Raman e një seksioni kryq të një pjese të bojës së derës së makinës është paraqitur në Figurën 5;kjo mostër nuk tregon shtresën epoksi sepse ka humbur gjatë përgatitjes.Megjithatë, duke qenë se analiza Raman e shtresës epokside rezultoi të ishte problematike, kjo nuk u konsiderua si problem.
Prania e stirenit dominon në spektrin Raman të shtresës 1, ndërsa maja e karbonilit është shumë më pak intensive sesa në spektrin IR.Krahasuar me FTIR, analiza Raman tregon dallime të rëndësishme në spektrat e shtresës së parë dhe të dytë.
Përputhja më e afërt Raman me shtresën bazë është peryleni;edhe pse 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 ngjyrave.
Spektrat e sipërfaqes ishin në përputhje me rrëshirat alkidike izoftale, megjithatë ata zbuluan gjithashtu praninë e dioksidit të titanit (TiO2, rutile) në mostra, e cila ndonjëherë ishte e vështirë për t'u zbuluar me FTIR, në varësi të ndërprerjes spektrale.
Oriz.6. Përfaqësuesi i spektrit Raman të një kampioni të copëzave të bojës në një parakolp (djathtas).Spektrat u korrigjuan 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 piksel prej 3 µm.Mozaik video me prerje tërthore (sipër majtas).Imazhi Raman MCR i një seksion kryq të pjesshëm (poshtë majtas).Kredia e imazhit: Thermo Fisher Scientific – Materiale and Structural Analysis
Në fig.6 tregon rezultatet e shpërndarjes së Ramanit të një seksioni kryq të copëzave 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 dëshmi të pranisë së një përbërësi shtesë të panjohur, siç dëshmohet nga një majë e vogël karbonili e pashpjegueshme.
Spektri i shtresës bazë mund të pasqyrojë përbërjen e pigmentit, pasi spektri korrespondon në një farë mase me përbërjen e ftalocyaninës që përdoret si pigment.
Shtresa e panjohur më parë është shumë e hollë (5 µm) dhe pjesërisht e përbërë nga karboni dhe rutil.Për shkak të trashësisë së kësaj shtrese dhe faktit që TiO2 dhe karboni janë të vështira për t'u zbuluar me FTIR, nuk është për t'u habitur që ato nuk u zbuluan nga analiza IR.
Sipas rezultateve të FT-IR, shtresa e katërt (materiali i parakolpit) u identifikua si polipropileni, por analiza Raman tregoi gjithashtu praninë e disa karbonit.Edhe pse nuk mund të përjashtohet prania e talkut të vërejtur në FITR, nuk mund të bëhet një identifikim i saktë sepse maja përkatëse e Ramanit është shumë e vogël.
Bojrat e automobilave janë përzierje komplekse përbërësish, dhe ndërsa kjo mund të sigurojë shumë informacione identifikuese, ajo gjithashtu e bën analizën një sfidë të madhe.Shenjat e çipave të bojës mund të zbulohen në mënyrë efektive duke përdorur mikroskopin Nicolet RaptIR FTIR.
FTIR është një teknikë e analizës jo-shkatërruese që ofron informacion të dobishëm në lidhje me shtresat dhe përbërësit e 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 dyshimta ose përmes bazave të të dhënave të dedikuara spektrale, mund të sigurojë informacion më të saktë për të përputhur provat me burimin e saj.