nijs

Wy brûke cookies om jo ûnderfining te ferbetterjen. Troch troch te gean mei it blêdzjen fan dizze side, geane jo akkoard mei ús gebrûk fan cookies. Mear ynformaasje.
As in ferkearsûngelok meld wurdt en ien fan 'e auto's it plak fan it ûngelok ferlit, wurde forensyske laboratoaria faak belast mei it weromheljen fan it bewiismateriaal.
Resterend bewiis omfettet brutsen glês, brutsen koplampen, efterljochten of bumpers, lykas remsporen en ferveresten. As in auto tsjin in objekt of persoan botst, sil de ferve wierskynlik oerdroegen wurde yn 'e foarm fan flekken of stikken.
Autolak is meastentiids in kompleks mingsel fan ferskate yngrediïnten dy't yn meardere lagen oanbrocht wurde. Hoewol dizze kompleksiteit de analyze komplisearret, leveret it ek in rykdom oan potinsjeel wichtige ynformaasje foar auto-identifikaasje.
Raman-mikroskopie en Fourier-transformearre ynfraread (FTIR) binne guon fan 'e wichtichste techniken dy't brûkt wurde kinne om sokke problemen op te lossen en net-destruktive analyze fan spesifike lagen yn 'e algemiene coatingstruktuer te fasilitearjen.
Lakchipanalyse begjint mei spektrale gegevens dy't direkt fergelike wurde kinne mei kontrôlemonsters of brûkt wurde kinne yn kombinaasje mei in database om it merk, model en jier fan it auto te bepalen.
De Royal Canadian Mounted Police (RCMP) ûnderhâldt ien sokke database, de Paint Data Query (PDQ) database. Dielnimmende forensyske laboratoaria kinne op elk momint tagonklik wurde om te helpen by it ûnderhâlden en útwreidzjen fan de database.
Dit artikel rjochtet him op 'e earste stap yn it analyseproses: it sammeljen fan spektrale gegevens fan fervechips mei help fan FTIR- en Raman-mikroskopie.
FTIR-gegevens waarden sammele mei in Thermo Scientific™ Nicolet™ RaptIR™ FTIR-mikroskoop; folsleine Raman-gegevens waarden sammele mei in Thermo Scientific™ DXR3xi Raman-mikroskoop. Lakchips waarden nommen fan beskeadige ûnderdielen fan 'e auto: ien chipte fan it doarpaniel, de oare fan 'e bumper.
De standertmetoade foar it befestigjen fan dwersdoorsnede-eksimplaren is om se mei epoksy te jitten, mar as de hars it eksimplaar penetrearret, kinne de resultaten fan 'e analyze beynfloede wurde. Om dit te foarkommen, waarden de fervestikken tusken twa platen poly(tetrafluoroethyleen) (PTFE) pleatst by in dwersdoorsnede.
Foarôfgeand oan de analyze waard de dwerstrochsneed fan 'e fervechip mei de hân skieden fan 'e PTFE en waard de chip op in bariumfluoride (BaF2) finster pleatst. FTIR-mapping waard útfierd yn transmissiemodus mei in 10 x 10 µm2 diafragma, in optimalisearre 15x objektiv en kondensor, en in 5 µm pitch.
Deselde samples waarden brûkt foar Raman-analyze foar konsistinsje, hoewol in tinne BaF2-finsterdwarsdoorsnede net fereaske is. It is it neamen wurdich dat BaF2 in Raman-piek hat fan 242 cm-1, dy't yn guon spektra as in swakke piek sjoen wurde kin. It sinjaal moat net assosjeare wurde mei ferveflokken.
Raman-ôfbyldings wurde krigen mei ôfbyldingspikselgruttes fan 2 µm en 3 µm. Spektrale analyze waard útfierd op 'e wichtichste komponintpieken en it identifikaasjeproses waard holpen troch it brûken fan techniken lykas multi-komponintsykjen yn ferliking mei kommersjeel beskikbere bibleteken.
Rice. 1. Diagram fan in typysk fjouwerlagige autolakmonster (lofts). Dwarsdoorsnede fideomozaïek fan lakchips nommen fan in autodoar (rjochts). Ofbyldingskredyt: Thermo Fisher Scientific - Materialen en Strukturele Analyse
Hoewol it oantal lagen ferveflokken yn in stekproef kin ferskille, besteane stekproeven typysk út sawat fjouwer lagen (Ofbylding 1). De laach dy't direkt op it metalen substraat oanbrocht wurdt, is in laach elektroforetyske primer (sawat 17-25 µm dik) dy't tsjinnet om it metaal te beskermjen tsjin 'e omjouwing en tsjinnet as in montage-oerflak foar folgjende lagen ferve.
De folgjende laach is in ekstra primer, stopverf (sawat 30-35 mikron dik) om in glêd oerflak te jaan foar de folgjende searje fervelagen. Dan komt de basislaach of basislaach (sawat 10-20 µm dik) besteande út it basisfervepigment. De lêste laach is in transparante beskermjende laach (sawat 30-50 mikron dik) dy't ek in glânzige finish jout.
Ien fan 'e wichtichste problemen mei ferve-spoaranalyse is dat net alle fervellagen op it orizjinele auto needsaaklik oanwêzich binne as fervechips en ûnfolsleinheden. Derneist kinne samples út ferskate regio's ferskillende gearstallingen hawwe. Bygelyks, fervechips op in bumper kinne bestean út bumpermateriaal en ferve.
De sichtbere dwerssnitôfbylding fan in fervechip wurdt werjûn yn figuer 1. Fjouwer lagen binne sichtber yn 'e sichtbere ôfbylding, dy't korrelearje mei de fjouwer lagen dy't identifisearre binne troch ynfrareadanalyse.
Nei it yn kaart bringen fan 'e hiele dwerstrochsneed waarden yndividuele lagen identifisearre mei FTIR-ôfbyldings fan ferskate piekgebieten. Represintative spektra en byhearrende FTIR-ôfbyldings fan 'e fjouwer lagen wurde werjûn yn ôfb. 2. De earste laach kaam oerien mei in transparante acrylcoating besteande út polyurethaan, melamine (piek by 815 cm-1) en styreen.
De twadde laach, de basislaach (kleurlaach) en de dúdlike laach binne gemysk ferlykber en besteane út acryl, melamine en styreen.
Hoewol't se ferlykber binne en der gjin spesifike pigmentpieken identifisearre binne, litte de spektra noch ferskillen sjen, benammen yn termen fan piekyntensiteit. Laach 1-spektrum lit sterkere pieken sjen by 1700 cm-1 (polyurethaan), 1490 cm-1, 1095 cm-1 (CO) en 762 cm-1.
Peakintensiteiten yn it spektrum fan laach 2 nimme ta by 2959 cm-1 (methyl), 1303 cm-1, 1241 cm-1 (ether), 1077 cm-1 (ether) en 731 cm-1. It spektrum fan 'e oerflaklaach kaam oerien mei it bibleteekspektrum fan alkydhars basearre op isoftaalsoer.
De lêste laach e-coat primer is epoksy en mooglik polyurethaan. Uteinlik wiene de resultaten yn oerienstimming mei dy dy't gewoanlik fûn wurde yn autolakken.
Analyse fan 'e ferskate komponinten yn elke laach waard útfierd mei kommersjeel beskikbere FTIR-bibleteken, net mei databanken foar autolak, dus hoewol de oerienkomsten represintatyf binne, binne se miskien net absolút.
It brûken fan in database dy't ûntworpen is foar dit soarte analyse sil de sichtberens fan sels it merk, model en jier fan it auto fergrutsje.
Figuer 2. Represintative FTIR-spektra fan fjouwer identifisearre lagen yn in dwerssnit fan ôfbrokkele autodoarferve. Ynfrareadôfbyldings wurde generearre út pykregio's dy't ferbûn binne mei yndividuele lagen en oer it fideobyld pleatst. De reade gebieten litte de lokaasje fan 'e yndividuele lagen sjen. Mei in diafragma fan 10 x 10 µm2 en in stapgrutte fan 5 µm beslacht it ynfrareadôfbylding in gebiet fan 370 x 140 µm2. Ofbyldingskredyt: Thermo Fisher Scientific - Materialen en Strukturele Analyse
Op fig. 3 is in fideobyld te sjen fan in dwerstrochsneed fan bumperferve-chips, teminsten trije lagen binne dúdlik sichtber.
Ynfraread-dwarsdoorsnedeôfbyldings befêstigje de oanwêzigens fan trije ûnderskate lagen (Fig. 4). De bûtenste laach is in dúdlike laach, wierskynlik polyurethaan en acryl, dy't konsekwint wie yn ferliking mei dúdlike laachspektra yn kommersjele forensyske bibleteken.
Hoewol it spektrum fan 'e basislaach (kleur) tige ferlykber is mei dat fan 'e dúdlike laach, is it noch altyd dúdlik genôch om te ûnderskieden fan 'e bûtenste laach. Der binne wichtige ferskillen yn 'e relative yntensiteit fan 'e pieken.
De tredde laach kin it bumpermateriaal sels wêze, besteande út polypropyleen en talk. Talk kin brûkt wurde as in fersterkende filler foar polypropyleen om de strukturele eigenskippen fan it materiaal te ferbetterjen.
Beide bûtenste lagen wiene oerienkommen mei dy brûkt yn autolak, mar der waarden gjin spesifike pigmentpiken identifisearre yn 'e primerlaach.
Rijs. 3. Fideomosaïek fan in dwersdoorsnede fan fervechips nommen fan in autobumper. Ofbyldingskredyt: Thermo Fisher Scientific - Materialen en Strukturele Analyse
Rice. 4. Represintative FTIR-spektra fan trije identifisearre lagen yn in dwersdoorsnede fan fervechips op in bumper. Ynfrareadôfbyldings wurde generearre út pykregio's dy't ferbûn binne mei yndividuele lagen en oer it fideobyld pleatst. De reade gebieten litte de lokaasje fan 'e yndividuele lagen sjen. Mei in diafragma fan 10 x 10 µm2 en in stapgrutte fan 5 µm beslacht it ynfrareadôfbylding in gebiet fan 535 x 360 µm2. Ofbyldingskredyt: Thermo Fisher Scientific - Materialen en Strukturele Analyse
Raman-ôfbyldingsmikroskopie wurdt brûkt om in searje dwerssneden te analysearjen om ekstra ynformaasje oer it stekproef te krijen. De Raman-analyze wurdt lykwols yngewikkelder makke troch de fluoreszinsje dy't troch it stekproef útstjoerd wurdt. Ferskate ferskillende laserboarnen (455 nm, 532 nm en 785 nm) waarden hifke om de lykwicht tusken fluoreszinsje-yntensiteit en Raman-sinjaalyntensiteit te evaluearjen.
Foar de analyze fan fervechips op doarren wurde de bêste resultaten krigen mei in laser mei in golflingte fan 455 nm; hoewol fluoreszinsje noch oanwêzich is, kin in basiskorreksje brûkt wurde om dit tsjin te gean. Dizze oanpak wie lykwols net suksesfol op epoksylagen, om't de fluoreszinsje te beheind wie en it materiaal gefoelich wie foar laserskea.
Hoewol guon lasers better binne as oaren, is gjin laser geskikt foar epoxy-analyze. Raman-dwerssnitanalyse fan fervechips op in bumper mei in 532 nm-laser. De fluoreszinsjebydrage is noch oanwêzich, mar wurdt fuorthelle troch basisline-korreksje.
Rice. 5. Represintative Raman-spektra fan 'e earste trije lagen fan in autodoarchipmonster (rjochts). De fjirde laach (epoxy) gie ferlern tidens de produksje fan it monster. De spektra waarden basislinekorrizjearre om it effekt fan fluoreszinsje te ferwiderjen en sammele mei in 455 nm laser. In gebiet fan 116 x 100 µm2 waard werjûn mei in pikselgrutte fan 2 µm. Dwerssnit fideomozaïek (linksboppe). Multidimensionale Raman Curve Resolution (MCR) dwerssnitôfbylding (linksûnder). Ofbyldingskredyt: Thermo Fisher Scientific - Materialen en Strukturele Analyse
Raman-analyze fan in dwerstrochsneed fan in stik autodoarferve wurdt werjûn yn figuer 5; dit foarbyld lit de epoksylaach net sjen, om't dy ferlern gien is by de tarieding. Omdat Raman-analyze fan 'e epoksylaach lykwols problematysk bliek te wêzen, waard dit net as in probleem beskôge.
De oanwêzigens fan styreen domineart yn it Raman-spektrum fan laach 1, wylst de karbonylpiek folle minder yntinsyf is as yn it IR-spektrum. Yn ferliking mei FTIR lit de Raman-analyze wichtige ferskillen sjen yn 'e spektra fan 'e earste en twadde laach.
De Raman-oerienkomst dy't it tichtst by de basislaach komt is peryleen; hoewol it gjin krekte oerienkomst is, is bekend dat peryleenderivaten brûkt wurde yn pigmenten yn autolak, dus it kin in pigment yn 'e kleurlaach fertsjintwurdigje.
De oerflakspektra wiene konsekwint mei isoftalyske alkydharsen, mar se detektearren ek de oanwêzigens fan titaandiokside (TiO2, rutiel) yn 'e samples, wat soms lestich te detektearjen wie mei FTIR, ôfhinklik fan 'e spektrale cutoff.
Rice. 6. Represintatyf Raman-spektrum fan in stekproef fan fervechips op in bumper (rjochts). De spektra waarden basisline-korrizjearre om it effekt fan fluoreszinsje te ferwiderjen en sammele mei in 532 nm laser. In gebiet fan 195 x 420 µm2 waard werjûn mei in pikselgrutte fan 3 µm. Fideomosaïek fan dwersdoorsnede (linksboppe). Raman MCR-ôfbylding fan in dielde dwersdoorsnede (linksûnder). Ofbyldingskredyt: Thermo Fisher Scientific - Materialen en Strukturele Analyse
Op fig. 6 wurde de resultaten fan Raman-fersprieding fan in dwersdoorsnede fan fervechips op in bumper toand. In ekstra laach (laach 3) is ûntdutsen dy't earder net troch FTIR detektearre waard.
It tichtst by de bûtenste laach is in kopolymeer fan styreen, etyleen en butadieen, mar der is ek bewiis fan 'e oanwêzigens fan in ekstra ûnbekende komponint, lykas bliken docht út in lytse ûnferklearbere karbonylpiek.
It spektrum fan 'e basislaach kin de gearstalling fan it pigment reflektearje, om't it spektrum yn in beskate mjitte oerienkomt mei de ftalocyanineferbining dy't as pigment brûkt wurdt.
De earder ûnbekende laach is tige tin (5 µm) en bestiet foar in part út koalstof en rutiel. Fanwegen de dikte fan dizze laach en it feit dat TiO2 en koalstof lestich te detektearjen binne mei FTIR, is it net ferrassend dat se net waarden detektearre troch IR-analyze.
Neffens de FT-IR-resultaten waard de fjirde laach (it bumpermateriaal) identifisearre as polypropyleen, mar de Raman-analyze liet ek de oanwêzigens fan wat koalstof sjen. Hoewol de oanwêzigens fan talk dy't waarnommen is yn FITR net útsletten wurde kin, kin gjin krekte identifikaasje makke wurde, om't de oerienkommende Raman-piek te lyts is.
Autolakken binne komplekse mingsels fan yngrediïnten, en hoewol dit in soad identifisearjende ynformaasje kin leverje, makket it analyse ek in grutte útdaging. Lakchipmerken kinne effektyf wurde ûntdutsen mei de Nicolet RaptIR FTIR-mikroskoop.
FTIR is in net-destruktive analysetechnyk dy't nuttige ynformaasje leveret oer de ferskate lagen en komponinten fan autolak.
Dit artikel behannelet de spektroskopyske analyze fan fervelagen, mar in yngeandere analyze fan 'e resultaten, of troch direkte ferliking mei fertochte auto's of fia tawijde spektrale databases, kin krekter ynformaasje leverje om it bewiis te oerienkommen mei de boarne.