berita

Kami menggunakan kuki untuk meningkatkan pengalaman anda.Dengan meneruskan melayari tapak ini, anda bersetuju dengan penggunaan kuki kami.Maklumat lanjut.
Apabila kemalangan jalan raya dilaporkan dan salah satu kenderaan meninggalkan tempat kejadian, makmal forensik sering ditugaskan untuk mendapatkan semula bukti.
Bukti sisa termasuk kaca pecah, lampu depan pecah, lampu belakang atau bampar, serta kesan gelincir dan sisa cat.Apabila kenderaan berlanggar dengan objek atau orang, cat berkemungkinan besar akan dipindahkan dalam bentuk bintik atau serpihan.
Cat automotif biasanya merupakan campuran kompleks bahan-bahan berbeza yang digunakan dalam pelbagai lapisan.Walaupun kerumitan ini merumitkan analisis, ia juga menyediakan banyak maklumat yang berpotensi penting untuk pengenalan kenderaan.
Mikroskopi Raman dan Fourier transform inframerah (FTIR) adalah beberapa teknik utama yang boleh digunakan untuk menyelesaikan masalah tersebut dan memudahkan analisis tidak merosakkan lapisan tertentu dalam struktur salutan keseluruhan.
Analisis cip cat bermula dengan data spektrum yang boleh dibandingkan secara langsung dengan sampel kawalan atau digunakan bersama dengan pangkalan data untuk menentukan pembuatan, model dan tahun kenderaan.
Royal Canadian Mounted Police (RCMP) mengekalkan satu pangkalan data sedemikian, pangkalan data Paint Data Query (PDQ).Makmal forensik yang mengambil bahagian boleh diakses pada bila-bila masa untuk membantu mengekalkan dan mengembangkan pangkalan data.
Artikel ini memfokuskan pada langkah pertama dalam proses analisis: mengumpul data spektrum daripada cip cat menggunakan mikroskop FTIR dan Raman.
Data FTIR dikumpul menggunakan mikroskop Thermo Scientific™ Nicolet™ RaptIR™ FTIR;data Raman yang lengkap dikumpul menggunakan mikroskop Thermo Scientific™ DXR3xi Raman.Serpihan cat diambil dari bahagian kereta yang rosak: satu sumbing dari panel pintu, satu lagi dari bumper.
Kaedah standard untuk melampirkan spesimen keratan rentas adalah dengan membuangnya dengan epoksi, tetapi jika resin menembusi spesimen, keputusan analisis mungkin terjejas.Untuk mengelakkan ini, kepingan cat diletakkan di antara dua helai poli(tetrafluoroethylene) (PTFE) pada keratan rentas.
Sebelum analisis, keratan rentas cip cat dipisahkan secara manual daripada PTFE dan cip diletakkan pada tetingkap barium fluorida (BaF2).Pemetaan FTIR dilakukan dalam mod penghantaran menggunakan apertur 10 x 10 µm2, objektif dan pemeluwap 15x yang dioptimumkan, dan pic 5 µm.
Sampel yang sama digunakan untuk analisis Raman untuk konsistensi, walaupun keratan rentas tingkap BaF2 nipis tidak diperlukan.Perlu diingat bahawa BaF2 mempunyai puncak Raman pada 242 cm-1, yang boleh dilihat sebagai puncak lemah dalam beberapa spektrum.Isyarat tidak boleh dikaitkan dengan kepingan cat.
Dapatkan imej Raman menggunakan saiz piksel imej 2 µm dan 3 µm.Analisis spektrum telah dilakukan pada puncak komponen utama dan proses pengenalpastian dibantu oleh penggunaan teknik seperti carian berbilang komponen berbanding perpustakaan yang tersedia secara komersial.
nasi.1. Gambar rajah sampel cat automotif empat lapisan biasa (kiri).Mozek video keratan rentas cip cat yang diambil dari pintu kereta (kanan).Kredit Imej: Thermo Fisher Scientific – Analisis Bahan dan Struktur
Walaupun bilangan lapisan kepingan cat dalam sampel mungkin berbeza-beza, sampel biasanya terdiri daripada lebih kurang empat lapisan (Rajah 1).Lapisan yang digunakan terus ke substrat logam adalah lapisan primer elektroforesis (kira-kira 17-25 µm tebal) yang berfungsi untuk melindungi logam daripada persekitaran dan berfungsi sebagai permukaan pelekap untuk lapisan cat berikutnya.
Lapisan seterusnya ialah primer tambahan, dempul (kira-kira 30-35 mikron tebal) untuk menyediakan permukaan licin untuk siri lapisan cat seterusnya.Kemudian datang lapisan asas atau lapisan asas (kira-kira 10-20 µm tebal) yang terdiri daripada pigmen cat asas.Lapisan terakhir ialah lapisan pelindung lutsinar (kira-kira 30-50 mikron tebal) yang juga memberikan kemasan berkilat.
Salah satu masalah utama dengan analisis kesan cat ialah tidak semua lapisan cat pada kenderaan asal semestinya hadir sebagai serpihan cat dan cela.Di samping itu, sampel dari kawasan yang berbeza mungkin mempunyai komposisi yang berbeza.Sebagai contoh, cip cat pada bampar mungkin terdiri daripada bahan bampar dan cat.
Imej keratan rentas cip cat yang boleh dilihat ditunjukkan dalam Rajah 1. Empat lapisan boleh dilihat dalam imej yang boleh dilihat, yang berkorelasi dengan empat lapisan yang dikenal pasti oleh analisis inframerah.
Selepas memetakan keseluruhan keratan rentas, lapisan individu dikenal pasti menggunakan imej FTIR pelbagai kawasan puncak.Spektrum perwakilan dan imej FTIR yang berkaitan bagi empat lapisan ditunjukkan dalam Rajah.2. Lapisan pertama sepadan dengan salutan akrilik lutsinar yang terdiri daripada poliuretana, melamin (puncak pada 815 cm-1) dan stirena.
Lapisan kedua, lapisan asas (warna) dan lapisan jernih adalah serupa secara kimia dan terdiri daripada akrilik, melamin dan stirena.
Walaupun ia adalah serupa dan tiada puncak pigmen tertentu telah dikenal pasti, spektrum masih menunjukkan perbezaan, terutamanya dari segi keamatan puncak.Spektrum lapisan 1 menunjukkan puncak yang lebih kuat pada 1700 cm-1 (poliuretana), 1490 cm-1, 1095 cm-1 (CO) dan 762 cm-1.
Keamatan puncak dalam spektrum lapisan 2 meningkat pada 2959 cm-1 (metil), 1303 cm-1, 1241 cm-1 (eter), 1077 cm-1 (eter) dan 731 cm-1.Spektrum lapisan permukaan sepadan dengan spektrum perpustakaan resin alkyd berdasarkan asid isophthalic.
Lapisan akhir primer e-kot ialah epoksi dan mungkin poliuretana.Akhirnya, hasilnya konsisten dengan yang biasa ditemui dalam cat automotif.
Analisis pelbagai komponen dalam setiap lapisan dilakukan menggunakan perpustakaan FTIR yang tersedia secara komersil, bukan pangkalan data cat automotif, jadi walaupun padanan itu mewakili, ia mungkin tidak mutlak.
Menggunakan pangkalan data yang direka untuk jenis analisis ini akan meningkatkan keterlihatan walaupun jenama, model dan tahun kenderaan.
Rajah 2. Spektrum FTIR mewakili empat lapisan yang dikenal pasti dalam keratan rentas cat pintu kereta yang sumbing.Imej inframerah dijana daripada kawasan puncak yang dikaitkan dengan lapisan individu dan ditindih pada imej video.Kawasan merah menunjukkan lokasi lapisan individu.Menggunakan apertur 10 x 10 µm2 dan saiz langkah 5 µm, imej inframerah meliputi kawasan seluas 370 x 140 µm2.Kredit Imej: Thermo Fisher Scientific – Analisis Bahan dan Struktur
Pada rajah.3 menunjukkan imej video keratan rentas cip cat bampar, sekurang-kurangnya tiga lapisan boleh dilihat dengan jelas.
Imej keratan rentas inframerah mengesahkan kehadiran tiga lapisan berbeza (Rajah 4).Lapisan luar ialah lapisan jernih, kemungkinan besar poliuretana dan akrilik, yang konsisten jika dibandingkan dengan spektrum lapisan jernih dalam perpustakaan forensik komersial.
Walaupun spektrum salutan asas (warna) sangat serupa dengan salutan jernih, ia masih cukup jelas untuk dibezakan daripada lapisan luar.Terdapat perbezaan yang ketara dalam keamatan relatif puncak.
Lapisan ketiga boleh menjadi bahan bumper itu sendiri, yang terdiri daripada polipropilena dan talc.Talc boleh digunakan sebagai pengisi pengukuhan untuk polipropilena untuk meningkatkan sifat struktur bahan.
Kedua-dua lapisan luar adalah konsisten dengan yang digunakan dalam cat automotif, tetapi tiada puncak pigmen tertentu dikenal pasti dalam kot primer.
nasi.3. Mozek video keratan rentas cip cat yang diambil daripada bampar kereta.Kredit imej: Thermo Fisher Scientific – Analisis Bahan dan Struktur
nasi.4. Spektrum FTIR mewakili tiga lapisan yang dikenal pasti dalam keratan rentas cip cat pada bampar.Imej inframerah dijana daripada kawasan puncak yang dikaitkan dengan lapisan individu dan ditindih pada imej video.Kawasan merah menunjukkan lokasi lapisan individu.Menggunakan apertur 10 x 10 µm2 dan saiz langkah 5 µm, imej inframerah meliputi kawasan seluas 535 x 360 µm2.Kredit Imej: Thermo Fisher Scientific – Analisis Bahan dan Struktur
Mikroskopi pengimejan Raman digunakan untuk menganalisis satu siri keratan rentas untuk mendapatkan maklumat tambahan tentang sampel.Walau bagaimanapun, analisis Raman adalah rumit oleh pendarfluor yang dipancarkan oleh sampel.Beberapa sumber laser yang berbeza (455 nm, 532 nm dan 785 nm) telah diuji untuk menilai keseimbangan antara keamatan pendarfluor dan keamatan isyarat Raman.
Untuk analisis cip cat pada pintu, hasil terbaik diperolehi oleh laser dengan panjang gelombang 455 nm;walaupun pendarfluor masih wujud, pembetulan asas boleh digunakan untuk mengatasinya.Walau bagaimanapun, pendekatan ini tidak berjaya pada lapisan epoksi kerana pendarfluor terlalu terhad dan bahan itu terdedah kepada kerosakan laser.
Walaupun sesetengah laser lebih baik daripada yang lain, tiada laser yang sesuai untuk analisis epoksi.Analisis keratan rentas Raman bagi cip cat pada bampar menggunakan laser 532 nm.Sumbangan pendarfluor masih ada, tetapi dikeluarkan oleh pembetulan garis dasar.
nasi.5. Spektrum Raman wakil bagi tiga lapisan pertama sampel cip pintu kereta (kanan).Lapisan keempat (epoksi) telah hilang semasa pembuatan sampel.Spektrum telah diperbetulkan garis dasar untuk menghilangkan kesan pendarfluor dan dikumpulkan menggunakan laser 455 nm.Kawasan seluas 116 x 100 µm2 dipaparkan menggunakan saiz piksel 2 µm.Mozek video keratan rentas (kiri atas).Imej keratan rentas Raman Curve Resolution (MCR) Multidimensi (kiri bawah).Kredit Imej: Thermo Fisher Scientific – Analisis Bahan dan Struktur
Analisis Raman ke atas keratan rentas sekeping cat pintu kereta ditunjukkan dalam Rajah 5;sampel ini tidak menunjukkan lapisan epoksi kerana ia telah hilang semasa penyediaan.Walau bagaimanapun, memandangkan analisis Raman terhadap lapisan epoksi didapati bermasalah, ini tidak dianggap sebagai masalah.
Kehadiran stirena mendominasi dalam spektrum Raman lapisan 1, manakala puncak karbonil adalah lebih kurang sengit daripada dalam spektrum IR.Berbanding dengan FTIR, analisis Raman menunjukkan perbezaan ketara dalam spektrum lapisan pertama dan kedua.
Padanan Raman yang paling hampir dengan kot asas ialah perilena;walaupun bukan padanan yang tepat, derivatif perilena diketahui digunakan dalam pigmen dalam cat automotif, jadi ia mungkin mewakili pigmen dalam lapisan warna.
Spektrum permukaan adalah konsisten dengan resin alkyd isophthalic, namun mereka juga mengesan kehadiran titanium dioksida (TiO2, rutil) dalam sampel, yang kadang-kadang sukar untuk dikesan dengan FTIR, bergantung pada potongan spektrum.
nasi.6. Spektrum Raman wakil bagi sampel cip cat pada bampar (kanan).Spektrum telah diperbetulkan garis dasar untuk menghilangkan kesan pendarfluor dan dikumpulkan menggunakan laser 532 nm.Kawasan seluas 195 x 420 µm2 dipaparkan menggunakan saiz piksel 3 µm.Mozek video keratan rentas (kiri atas).Imej Raman MCR bagi keratan rentas separa (kiri bawah).Kredit imej: Thermo Fisher Scientific – Analisis Bahan dan Struktur
Pada rajah.6 menunjukkan hasil taburan Raman keratan rentas serpihan cat pada bampar.Lapisan tambahan (lapisan 3) telah ditemui yang tidak dikesan oleh FTIR sebelum ini.
Paling hampir dengan lapisan luar ialah kopolimer stirena, etilena dan butadiena, tetapi terdapat juga bukti kehadiran komponen tambahan yang tidak diketahui, seperti yang dibuktikan oleh puncak karbonil kecil yang tidak dapat dijelaskan.
Spektrum lapisan asas mungkin mencerminkan komposisi pigmen, kerana spektrum sepadan sedikit sebanyak dengan sebatian fthalocyanine yang digunakan sebagai pigmen.
Lapisan yang tidak diketahui sebelum ini adalah sangat nipis (5 µm) dan sebahagiannya terdiri daripada karbon dan rutil.Oleh kerana ketebalan lapisan ini dan fakta bahawa TiO2 dan karbon sukar dikesan dengan FTIR, tidak hairanlah ia tidak dikesan oleh analisis IR.
Menurut keputusan FT-IR, lapisan keempat (bahan bumper) dikenal pasti sebagai polipropilena, tetapi analisis Raman juga menunjukkan kehadiran beberapa karbon.Walaupun kehadiran talc yang diperhatikan dalam FITR tidak boleh diketepikan, pengenalan yang tepat tidak boleh dibuat kerana puncak Raman sepadan terlalu kecil.
Cat automotif ialah campuran bahan yang kompleks, dan walaupun ini boleh memberikan banyak maklumat pengenalpastian, ia juga menjadikan analisis sebagai cabaran utama.Tanda cip cat boleh dikesan dengan berkesan menggunakan mikroskop FTIR Nicolet RaptIR.
FTIR ialah teknik analisis tidak merosakkan yang menyediakan maklumat berguna tentang pelbagai lapisan dan komponen cat automotif.
Artikel ini membincangkan analisis spektroskopi lapisan cat, tetapi analisis yang lebih teliti terhadap keputusan, sama ada melalui perbandingan langsung dengan kenderaan yang disyaki atau melalui pangkalan data spektrum khusus, boleh memberikan maklumat yang lebih tepat untuk memadankan bukti dengan sumbernya.