اخبار

ما از کوکی ها برای بهبود تجربه شما استفاده می کنیم.با ادامه مرور این سایت، با استفاده ما از کوکی ها موافقت می کنید.اطلاعات بیشتر.
هنگامی که یک حادثه رانندگی گزارش می شود و یکی از خودروها صحنه را ترک می کند، آزمایشگاه های پزشکی قانونی اغلب وظیفه بازیابی شواهد را بر عهده دارند.
شواهد باقی‌مانده شامل شیشه‌های شکسته، چراغ‌های جلو شکسته، چراغ‌های عقب یا سپرها، و همچنین آثار لغزش و بقایای رنگ است.هنگامی که یک وسیله نقلیه با یک شی یا شخص برخورد می کند، رنگ به صورت لکه ها یا براده ها منتقل می شود.
رنگ خودرو معمولاً مخلوط پیچیده ای از مواد مختلف است که در چندین لایه اعمال می شود.در حالی که این پیچیدگی تجزیه و تحلیل را پیچیده می کند، همچنین اطلاعات بالقوه مهمی برای شناسایی وسیله نقلیه فراهم می کند.
میکروسکوپ رامان و تبدیل فوریه فروسرخ (FTIR) برخی از تکنیک‌های اصلی هستند که می‌توانند برای حل چنین مشکلاتی و تسهیل تجزیه و تحلیل غیر مخرب لایه‌های خاص در ساختار کلی پوشش مورد استفاده قرار گیرند.
تجزیه و تحلیل تراشه رنگ با داده های طیفی شروع می شود که می تواند مستقیماً با نمونه های کنترل مقایسه شود یا در ارتباط با پایگاه داده برای تعیین ساخت، مدل و سال خودرو استفاده شود.
پلیس سواره سلطنتی کانادا (RCMP) یکی از این پایگاه‌داده‌ها، پایگاه داده Paint Data Query (PDQ) را نگهداری می‌کند.برای کمک به حفظ و گسترش پایگاه داده، می توان در هر زمان به آزمایشگاه های پزشکی قانونی شرکت کننده دسترسی داشت.
این مقاله بر اولین مرحله در فرآیند تحلیل تمرکز دارد: جمع آوری داده های طیفی از تراشه های رنگ با استفاده از FTIR و میکروسکوپ رامان.
داده های FTIR با استفاده از میکروسکوپ Thermo Scientific™ Nicolet™ RaptIR™ FTIR جمع آوری شد.داده های کامل رامان با استفاده از میکروسکوپ Thermo Scientific™ DXR3xi Raman جمع آوری شد.تراشه های رنگ از قسمت های آسیب دیده ماشین گرفته شده است: یکی از پانل در و دیگری از سپر.
روش استاندارد چسباندن نمونه های مقطعی، ریخته گری با اپوکسی است، اما اگر رزین در نمونه نفوذ کند، نتایج آنالیز ممکن است تحت تأثیر قرار گیرد.برای جلوگیری از این امر، قطعات رنگ در یک مقطع بین دو ورقه پلی (تترا فلوئورواتیلن) ​​(PTFE) قرار گرفتند.
قبل از تجزیه و تحلیل، سطح مقطع تراشه رنگ به صورت دستی از PTFE جدا شد و تراشه بر روی یک پنجره باریم فلوراید (BaF2) قرار گرفت.نقشه برداری FTIR در حالت انتقال با استفاده از یک دیافراگم 10 x 10 میکرومتر مربع، یک هدف و کندانسور 15 برابر بهینه و یک گام 5 میکرومتر انجام شد.
از همان نمونه‌ها برای آنالیز رامان برای سازگاری استفاده شد، اگرچه سطح مقطع پنجره BaF2 نازک مورد نیاز نیست.شایان ذکر است که BaF2 دارای قله رامان در 242 سانتی متر در 1 است که در برخی طیف ها به عنوان یک قله ضعیف دیده می شود.سیگنال نباید با تکه های رنگ مرتبط باشد.
با استفاده از اندازه پیکسل های 2 میکرومتر و 3 میکرومتر، تصاویر رامان را به دست آورید.تجزیه و تحلیل طیفی بر روی پیک‌های مؤلفه اصلی انجام شد و فرآیند شناسایی با استفاده از تکنیک‌هایی مانند جستجوی چند جزیی در مقایسه با کتابخانه‌های تجاری موجود کمک شد.
برنج.1. نمودار نمونه رنگ چهار لایه معمولی خودرو (سمت چپ).موزاییک تصویری مقطعی از تراشه های رنگ گرفته شده از درب ماشین (سمت راست).اعتبار تصویر: علمی Thermo Fisher – مواد و آنالیز ساختاری
اگرچه ممکن است تعداد لایه های تکه های رنگ در یک نمونه متفاوت باشد، نمونه ها معمولاً از چهار لایه تشکیل شده اند (شکل 1).لایه ای که مستقیماً روی زیرلایه فلزی اعمال می شود، لایه ای از پرایمر الکتروفورتیک (تقریباً 25-17 میکرومتر ضخامت) است که از فلز در برابر محیط محافظت می کند و به عنوان یک سطح نصب برای لایه های بعدی رنگ عمل می کند.
لایه بعدی یک پرایمر اضافی، بتونه (حدود 30-35 میکرون ضخامت) است تا سطح صافی را برای سری بعدی لایه های رنگ فراهم کند.سپس پوشش پایه یا پوشش پایه (حدود 10-20 میکرومتر ضخامت) متشکل از رنگدانه رنگ پایه می آید.لایه آخر یک لایه محافظ شفاف (حدود 30 تا 50 میکرون ضخامت) است که یک روکش براق را نیز ارائه می دهد.
یکی از مشکلات اصلی تجزیه و تحلیل ردیابی رنگ این است که همه لایه‌های رنگ روی خودروی اصلی لزوماً به‌عنوان تراشه‌ها و لکه‌های رنگ وجود ندارند.علاوه بر این، نمونه های مناطق مختلف ممکن است ترکیبات متفاوتی داشته باشند.به عنوان مثال، تراشه های رنگ روی ضربه گیر ممکن است از مواد سپر و رنگ تشکیل شده باشد.
تصویر سطح مقطع قابل مشاهده یک تراشه رنگ در شکل 1 نشان داده شده است. چهار لایه در تصویر مرئی قابل مشاهده است که با چهار لایه شناسایی شده توسط تجزیه و تحلیل مادون قرمز مرتبط است.
پس از نقشه برداری از کل مقطع، لایه های جداگانه با استفاده از تصاویر FTIR از مناطق مختلف قله شناسایی شدند.طیف های نماینده و تصاویر مربوط به FTIR از چهار لایه در شکل ها نشان داده شده است.2. لایه اول مربوط به یک پوشش شفاف اکریلیک متشکل از پلی اورتان، ملامین (پیک 815 سانتی متر-1) و استایرن بود.
لایه دوم، لایه پایه (رنگی) و لایه شفاف از نظر شیمیایی مشابه هستند و از اکریلیک، ملامین و استایرن تشکیل شده است.
اگرچه آنها مشابه هستند و هیچ پیک رنگدانه خاصی شناسایی نشده است، طیف ها هنوز تفاوت هایی را نشان می دهند، عمدتاً از نظر شدت پیک.طیف لایه 1 پیک های قوی تری را در 1700 سانتی متر-1 (پلی اورتان)، 1490 سانتی متر-1، 1095 سانتی متر-1 (CO) و 762 سانتی متر-1 نشان می دهد.
شدت پیک در طیف لایه 2 در 2959 سانتی متر-1 (متیل)، 1303 سانتی متر-1، 1241 سانتی متر-1 (اتر)، 1077 سانتی متر-1 (اتر) و 731 سانتی متر-1 افزایش می یابد.طیف لایه سطحی با طیف کتابخانه ای رزین آلکیدی مبتنی بر اسید ایزوفتالیک مطابقت دارد.
لایه نهایی پرایمر e-coat اپوکسی و احتمالاً پلی اورتان است.در نهایت، نتایج با نتایجی که معمولاً در رنگ‌های خودرو یافت می‌شوند، مطابقت داشت.
تجزیه و تحلیل اجزای مختلف در هر لایه با استفاده از کتابخانه‌های تجاری FTIR در دسترس انجام شد، نه پایگاه‌داده‌های رنگ خودرو، بنابراین در حالی که مطابقت‌ها نماینده هستند، ممکن است مطلق نباشند.
استفاده از پایگاه داده ای که برای این نوع تحلیل طراحی شده است باعث افزایش دید حتی مدل، مدل و سال خودرو می شود.
شکل 2. طیف FTIR نماینده چهار لایه شناسایی شده در مقطعی از رنگ درب ماشین بریده شده.تصاویر مادون قرمز از نواحی اوج مرتبط با لایه‌های جداگانه تولید می‌شوند و روی تصویر ویدیویی قرار می‌گیرند.نواحی قرمز محل تک تک لایه ها را نشان می دهد.با استفاده از دیافراگم 10 x 10 میکرومتر و اندازه گام 5 میکرومتر، تصویر مادون قرمز مساحت 370 x 140 میکرومتر را پوشش می‌دهد.اعتبار تصویر: علمی Thermo Fisher – مواد و آنالیز ساختاری
روی انجیر3 یک تصویر ویدئویی از مقطعی از تراشه های رنگ سپر را نشان می دهد، حداقل سه لایه به وضوح قابل مشاهده است.
تصاویر مقطعی مادون قرمز وجود سه لایه مجزا را تایید می کنند (شکل 4).لایه بیرونی یک پوشش شفاف است، به احتمال زیاد پلی اورتان و اکریلیک، که در مقایسه با طیف های پوشش شفاف در کتابخانه های پزشکی قانونی تجاری سازگار بود.
اگرچه طیف پوشش پایه (رنگی) بسیار شبیه به پوشش شفاف است، اما هنوز آنقدر متمایز است که از لایه بیرونی متمایز شود.تفاوت قابل توجهی در شدت نسبی قله ها وجود دارد.
لایه سوم می تواند خود ماده سپر باشد که از پلی پروپیلن و تالک تشکیل شده است.تالک می تواند به عنوان یک پرکننده تقویت کننده پلی پروپیلن برای افزایش خواص ساختاری مواد استفاده شود.
هر دو لایه بیرونی با پوشش های مورد استفاده در رنگ خودرو سازگار بودند، اما هیچ پیک رنگدانه خاصی در پوشش پرایمر شناسایی نشد.
برنج.3. موزاییک تصویری مقطعی از تراشه های رنگ گرفته شده از سپر ماشین.اعتبار تصویر: Thermo Fisher Scientific – Materials and Structural Analysis
برنج.4. نماینده طیف FTIR از سه لایه شناسایی شده در مقطعی از تراشه های رنگ روی ضربه گیر.تصاویر مادون قرمز از نواحی اوج مرتبط با لایه‌های جداگانه تولید می‌شوند و روی تصویر ویدیویی قرار می‌گیرند.نواحی قرمز محل تک تک لایه ها را نشان می دهد.با استفاده از دیافراگم 10 x 10 میکرومتر و اندازه گام 5 میکرومتر، تصویر مادون قرمز مساحت 535 x 360 میکرومتر را پوشش می‌دهد.اعتبار تصویر: علمی Thermo Fisher – مواد و آنالیز ساختاری
میکروسکوپ تصویربرداری رامان برای تجزیه و تحلیل یک سری از مقاطع برای به دست آوردن اطلاعات اضافی در مورد نمونه استفاده می شود.با این حال، تجزیه و تحلیل رامان توسط فلورسانس ساطع شده توسط نمونه پیچیده است.چندین منبع لیزر مختلف (nm 455، nm 532 و 785 نانومتر) برای ارزیابی تعادل بین شدت فلورسانس و شدت سیگنال رامان مورد آزمایش قرار گرفتند.
برای تجزیه و تحلیل تراشه های رنگ روی درها، بهترین نتایج توسط لیزر با طول موج 455 نانومتر به دست می آید.اگرچه فلورسانس هنوز وجود دارد، می توان از اصلاح پایه برای خنثی کردن آن استفاده کرد.با این حال، این روش روی لایه‌های اپوکسی موفقیت‌آمیز نبود، زیرا فلورسانس بسیار محدود بود و مواد مستعد آسیب لیزر بودند.
اگرچه برخی از لیزرها بهتر از سایرین هستند، اما هیچ لیزری برای آنالیز اپوکسی مناسب نیست.تجزیه و تحلیل مقطعی رامان تراشه های رنگ روی ضربه گیر با استفاده از لیزر 532 نانومتری.سهم فلورسانس هنوز وجود دارد، اما با اصلاح خط پایه حذف شد.
برنج.5. نماینده طیف رامان از سه لایه اول نمونه تراشه درب خودرو (سمت راست).لایه چهارم (اپوکسی) در طول ساخت نمونه از بین رفت.طیف ها برای حذف اثر فلورسانس خط پایه اصلاح شدند و با استفاده از لیزر 455 نانومتری جمع آوری شدند.مساحت 116 x 100 میکرومتر با استفاده از اندازه پیکسل 2 میکرومتر نمایش داده شد.موزاییک تصویری مقطعی (بالا سمت چپ).تصویر مقطعی چند بعدی با وضوح منحنی رامان (MCR) (پایین سمت چپ).اعتبار تصویر: علمی Thermo Fisher – مواد و آنالیز ساختاری
تجزیه و تحلیل رامان سطح مقطع یک تکه رنگ درب خودرو در شکل 5 نشان داده شده است.این نمونه لایه اپوکسی را نشان نمی دهد زیرا در حین آماده سازی از بین رفته است.با این حال، از آنجایی که تجزیه و تحلیل رامان لایه اپوکسی مشکل ساز بود، این مشکل در نظر گرفته نشد.
حضور استایرن در طیف رامان لایه 1 غالب است، در حالی که پیک کربونیل بسیار کمتر از طیف IR است.در مقایسه با FTIR، آنالیز رامان تفاوت های قابل توجهی را در طیف لایه های اول و دوم نشان می دهد.
نزدیکترین کبریت رامان به پوشش پایه پریلن است.اگرچه مطابقت دقیقی ندارد، اما شناخته شده است که مشتقات پریلن در رنگدانه های رنگ خودرو استفاده می شوند، بنابراین ممکن است رنگدانه ای را در لایه رنگ نشان دهد.
طیف‌های سطحی با رزین‌های آلکیدی ایزوفتالیک مطابقت داشتند، با این حال آنها همچنین وجود دی‌اکسید تیتانیوم (TiO2، روتیل) را در نمونه‌ها تشخیص دادند، که گاهی تشخیص آن با FTIR، بسته به برش طیفی، دشوار بود.
برنج.6. نماینده طیف رامان نمونه ای از تراشه های رنگ روی ضربه گیر (سمت راست).طیف ها برای حذف اثر فلورسانس خط پایه اصلاح شدند و با استفاده از لیزر 532 نانومتر جمع آوری شدند.مساحت 195 x 420 میکرومتر با استفاده از اندازه پیکسل 3 میکرومتر نمایش داده شد.موزاییک تصویری مقطعی (بالا سمت چپ).تصویر رامان MCR از مقطع جزئی (پایین سمت چپ).اعتبار تصویر: Thermo Fisher Scientific – Materials and Structural Analysis
روی انجیرشکل 6 نتایج پراکندگی رامان یک مقطع از تراشه های رنگ را بر روی ضربه گیر نشان می دهد.یک لایه اضافی (لایه 3) کشف شده است که قبلا توسط FTIR شناسایی نشده بود.
نزدیکترین لایه به لایه بیرونی یک کوپلیمر از استایرن، اتیلن و بوتادین است، اما شواهدی از وجود یک جزء ناشناخته اضافی نیز وجود دارد، همانطور که توسط یک پیک کوچک غیرقابل توضیح کربونیل مشهود است.
طیف پوشش پایه ممکن است ترکیب رنگدانه را منعکس کند، زیرا این طیف تا حدی با ترکیب فتالوسیانین مورد استفاده به عنوان رنگدانه مطابقت دارد.
لایه ناشناخته قبلی بسیار نازک است (5 میکرومتر) و تا حدی از کربن و روتیل تشکیل شده است.با توجه به ضخامت این لایه و این واقعیت که TiO2 و کربن به سختی با FTIR شناسایی می شوند، تعجب آور نیست که توسط تجزیه و تحلیل IR شناسایی نشدند.
طبق نتایج FT-IR، لایه چهارم (مواد سپر) پلی پروپیلن شناسایی شد، اما تجزیه و تحلیل رامان نیز وجود مقداری کربن را نشان داد.اگرچه وجود تالک مشاهده شده در FITR را نمی توان رد کرد، اما نمی توان شناسایی دقیقی انجام داد زیرا اوج رامان مربوطه بسیار کوچک است.
رنگ‌های خودرو مخلوط پیچیده‌ای از مواد تشکیل دهنده هستند و در حالی که این می‌تواند اطلاعات شناسایی زیادی را ارائه دهد، تجزیه و تحلیل را نیز به یک چالش بزرگ تبدیل می‌کند.با استفاده از میکروسکوپ Nicolet RaptIR FTIR می توان علائم تراشه رنگ را به طور موثر تشخیص داد.
FTIR یک تکنیک تجزیه و تحلیل غیر مخرب است که اطلاعات مفیدی در مورد لایه ها و اجزای مختلف رنگ خودرو ارائه می دهد.
این مقاله تجزیه و تحلیل طیف‌سنجی لایه‌های رنگ را مورد بحث قرار می‌دهد، اما تجزیه و تحلیل دقیق‌تر نتایج، چه از طریق مقایسه مستقیم با خودروهای مشکوک یا از طریق پایگاه‌های داده طیفی اختصاصی، می‌تواند اطلاعات دقیق‌تری برای مطابقت شواهد با منبع آن ارائه دهد.