Təcrübənizi təkmilləşdirmək üçün kukilərdən istifadə edirik.Bu saytı nəzərdən keçirməyə davam etməklə siz kukilərdən istifadəmizlə razılaşırsınız.Ətraflı məlumat.
Yol-nəqliyyat hadisəsi barədə məlumat verildikdə və avtomobillərdən biri hadisə yerini tərk etdikdə, məhkəmə-tibb laboratoriyalarına tez-tez dəlilləri bərpa etmək tapşırılır.
Qalıq sübutlara sınmış şüşələr, sınmış faralar, arxa işıqlar və ya bamperlər, həmçinin sürüşmə izləri və boya qalıqları daxildir.Avtomobil bir obyekt və ya şəxslə toqquşduqda, boyanın ləkələr və ya çiplər şəklində keçməsi ehtimalı var.
Avtomobil boyası adətən bir neçə təbəqədə tətbiq olunan müxtəlif maddələrin mürəkkəb qarışığıdır.Bu mürəkkəblik təhlili çətinləşdirsə də, o, həm də avtomobilin identifikasiyası üçün potensial əhəmiyyətli məlumatların zənginliyini təmin edir.
Raman mikroskopiyası və Furye transformasiya infraqırmızı (FTIR) bu cür problemləri həll etmək və ümumi örtük strukturunda xüsusi təbəqələrin dağıdıcı olmayan təhlilini asanlaşdırmaq üçün istifadə edilə bilən əsas üsullardan bəziləridir.
Boya çipinin təhlili birbaşa nəzarət nümunələri ilə müqayisə edilə bilən və ya avtomobilin markasını, modelini və ilini müəyyən etmək üçün verilənlər bazası ilə birlikdə istifadə edilə bilən spektral məlumatlarla başlayır.
Kanada Kral Atlı Polisi (RCMP) belə bir verilənlər bazasını, Paint Data Query (PDQ) verilənlər bazasını saxlayır.İştirakçı məhkəmə laboratoriyalarına verilənlər bazasını saxlamaq və genişləndirmək üçün istənilən vaxt daxil olmaq olar.
Bu məqalə təhlil prosesinin ilk addımına yönəlmişdir: FTIR və Raman mikroskopiyasından istifadə edərək boya çiplərindən spektral məlumatların toplanması.
FTIR məlumatları Thermo Scientific™ Nicolet™ RaptIR™ FTIR mikroskopundan istifadə etməklə toplanmışdır;tam Raman məlumatları Thermo Scientific™ DXR3xi Raman mikroskopundan istifadə etməklə toplanmışdır.Boya çipləri avtomobilin zədələnmiş hissələrindən götürülüb: biri qapı panelindən, digəri isə bamperdən qırılıb.
Kəsik nümunələrinin yapışdırılmasının standart üsulu onları epoksi ilə tökməkdir, lakin qatran nümunəyə nüfuz edərsə, təhlilin nəticələrinə təsir göstərə bilər.Bunun qarşısını almaq üçün boya parçaları iki vərəq poli(tetrafloroetilen) (PTFE) arasına en kəsiyində yerləşdirildi.
Təhlildən əvvəl boya çipinin kəsik hissəsi PTFE-dən əl ilə ayrıldı və çip barium flüorid (BaF2) pəncərəsinə yerləşdirildi.FTIR xəritələşdirilməsi 10 x 10 µm2 diafraqma, optimallaşdırılmış 15x obyektiv və kondensator və 5 µm addımdan istifadə edərək ötürmə rejimində həyata keçirilib.
Eyni nümunələrdən tutarlılıq üçün Raman analizi üçün istifadə edilmişdir, baxmayaraq ki, nazik BaF2 pəncərə kəsiyi tələb olunmur.Qeyd etmək lazımdır ki, BaF2-nin 242 sm-1-də Raman zirvəsi var ki, bu da bəzi spektrlərdə zəif pik kimi görünə bilər.Siqnal boya lopaları ilə əlaqələndirilməməlidir.
2 µm və 3 µm təsvir piksel ölçülərindən istifadə edərək Raman şəkillərini əldə edin.Spektral analiz əsas komponent zirvələri üzərində aparıldı və identifikasiya prosesinə kommersiyada mövcud olan kitabxanalarla müqayisədə çoxkomponentli axtarışlar kimi üsulların istifadəsi kömək etdi.
düyü.1. Tipik dörd qatlı avtomobil boyası nümunəsinin diaqramı (solda).Avtomobilin qapısından götürülmüş boya çiplərinin kəsikli video mozaikası (sağda).Şəkil krediti: Thermo Fisher Scientific – Materiallar və Struktur Analiz
Nümunədəki boya lopalarının təbəqələrinin sayı dəyişə bilsə də, nümunələr adətən təxminən dörd təbəqədən ibarətdir (Şəkil 1).Birbaşa metal substrata tətbiq olunan təbəqə metalın ətraf mühitdən qorunmasına xidmət edən və sonrakı boya təbəqələri üçün montaj səthi kimi xidmət edən elektroforetik astar təbəqəsidir (təxminən 17-25 µm qalınlığında).
Növbəti təbəqə boya təbəqələrinin növbəti seriyası üçün hamar bir səth təmin etmək üçün əlavə bir astar, macundur (təxminən 30-35 mikron qalınlığında).Sonra əsas boya piqmentindən ibarət əsas örtük və ya əsas örtük (təxminən 10-20 µm qalınlığında) gəlir.Sonuncu təbəqə şəffaf qoruyucu təbəqədir (təxminən 30-50 mikron qalınlığında), bu da parlaq bir görünüş təmin edir.
Boya izlərinin təhlili ilə bağlı əsas problemlərdən biri odur ki, orijinal avtomobildəki bütün boya təbəqələri mütləq boya çipləri və ləkələr kimi mövcud deyil.Bundan əlavə, müxtəlif bölgələrdən alınan nümunələr fərqli tərkibə malik ola bilər.Məsələn, bamperdəki boya çipləri bamper materialından və boyadan ibarət ola bilər.
Boya çipinin görünən en kəsiyi şəkli Şəkil 1-də göstərilmişdir. Görünən təsvirdə dörd təbəqə görünür və bu, infraqırmızı analizlə müəyyən edilmiş dörd təbəqə ilə əlaqələndirilir.
Bütün en kəsiyi xəritələşdirdikdən sonra müxtəlif zirvə sahələrinin FTIR şəkillərindən istifadə etməklə fərdi təbəqələr müəyyən edilmişdir.Dörd təbəqənin təmsilçi spektrləri və əlaqəli FTIR şəkilləri Şek.2. Birinci təbəqə poliuretan, melamin (pik 815 sm-1) və stiroldan ibarət şəffaf akril örtüyə uyğun gəlirdi.
İkinci təbəqə, əsas (rəng) təbəqə və şəffaf təbəqə kimyəvi cəhətdən oxşardır və akril, melamin və stiroldan ibarətdir.
Onların oxşar olmasına və spesifik piqment zirvələri müəyyən edilməməsinə baxmayaraq, spektrlər hələ də əsasən pik intensivliyi baxımından fərqliliklər göstərir.1-ci təbəqə spektri 1700 sm-1 (poliuretan), 1490 sm-1, 1095 sm-1 (CO) və 762 sm-1-də daha güclü zirvələri göstərir.
2-ci təbəqənin spektrində pik intensivliklər 2959 sm-1 (metil), 1303 sm-1, 1241 sm-1 (efir), 1077 sm-1 (efir) və 731 sm-1 artır.Səth təbəqəsinin spektri izoftalik turşuya əsaslanan alkid qatranının kitabxana spektrinə uyğundur.
Elektron qat astarının son qatı epoksi və bəlkə də poliuretandır.Nəhayət, nəticələr avtomobil boyalarında çox rast gəlinən nəticələrə uyğun idi.
Hər bir təbəqədəki müxtəlif komponentlərin təhlili avtomobil boyası məlumat bazalarından deyil, kommersiya baxımından mövcud olan FTIR kitabxanalarından istifadə etməklə həyata keçirilmişdir, buna görə də uyğunluqlar reprezentativ olsa da, onlar mütləq olmaya bilər.
Bu tip analiz üçün nəzərdə tutulmuş verilənlər bazasından istifadə avtomobilin hətta markası, modeli və ilinin görünməsini artıracaq.
Şəkil 2. Çiplənmiş avtomobil qapısı boyasının kəsişməsində dörd müəyyən edilmiş təbəqənin nümayəndəsi FTIR spektrləri.İnfraqırmızı təsvirlər ayrı-ayrı təbəqələrlə əlaqəli pik bölgələrdən yaradılır və video təsvirin üzərinə qoyulur.Qırmızı sahələr ayrı-ayrı təbəqələrin yerini göstərir.10 x 10 µm2 diafraqma və 5 µm addım ölçüsü istifadə edərək, infraqırmızı təsvir 370 x 140 µm2 sahəni əhatə edir.Şəkil krediti: Thermo Fisher Scientific – Materiallar və Struktur Analiz
Əncirdə.3, bamper boya çiplərinin kəsişməsinin video görüntüsünü göstərir, ən azı üç təbəqə aydın görünür.
İnfraqırmızı kəsikli şəkillər üç fərqli təbəqənin mövcudluğunu təsdiqləyir (şək. 4).Xarici təbəqə şəffaf örtükdür, çox güman ki, poliuretan və akrildir, bu, kommersiya məhkəmə-tibb kitabxanalarında şəffaf örtük spektrləri ilə müqayisədə ardıcıl idi.
Əsas (rəng) örtüyünün spektri şəffaf örtüklə çox oxşar olsa da, hələ də xarici təbəqədən fərqləndirmək üçün kifayət qədər fərqlidir.Zirvələrin nisbi intensivliyində əhəmiyyətli fərqlər var.
Üçüncü təbəqə, polipropilen və talkdan ibarət olan bamper materialının özü ola bilər.Talk, materialın struktur xüsusiyyətlərini artırmaq üçün polipropilen üçün gücləndirici doldurucu kimi istifadə edilə bilər.
Hər iki xarici örtük avtomobil boyasında istifadə edilənlərə uyğun idi, lakin astar qatında heç bir xüsusi piqment zirvəsi müəyyən edilməmişdir.
düyü.3. Avtomobil bamperindən götürülmüş boya çiplərinin kəsişməsinin video mozaikası.Şəkil krediti: Thermo Fisher Scientific – Materiallar və Struktur Analiz
düyü.4. Bamperdə boya çiplərinin kəsişməsində üç müəyyən edilmiş təbəqədən ibarət olan FTIR spektrlərinin nümayəndəsi.İnfraqırmızı təsvirlər ayrı-ayrı təbəqələrlə əlaqəli pik bölgələrdən yaradılır və video təsvirin üzərinə qoyulur.Qırmızı sahələr ayrı-ayrı təbəqələrin yerini göstərir.10 x 10 µm2 diafraqma və 5 µm addım ölçüsü istifadə edərək, infraqırmızı təsvir 535 x 360 µm2 sahəni əhatə edir.Şəkil krediti: Thermo Fisher Scientific – Materiallar və Struktur Analiz
Raman görüntüləmə mikroskopiyası nümunə haqqında əlavə məlumat əldə etmək üçün bir sıra kəsikləri təhlil etmək üçün istifadə olunur.Bununla belə, Raman analizi nümunənin yaydığı flüoresans ilə çətinləşir.Floresans intensivliyi və Raman siqnal intensivliyi arasındakı tarazlığı qiymətləndirmək üçün bir neçə müxtəlif lazer mənbələri (455 nm, 532 nm və 785 nm) sınaqdan keçirilmişdir.
Qapılardakı boya çiplərinin təhlili üçün ən yaxşı nəticələr 455 nm dalğa uzunluğuna malik lazerlə əldə edilir;floresans hələ də mövcud olsa da, ona qarşı çıxmaq üçün əsas korreksiyadan istifadə edilə bilər.Bununla belə, bu yanaşma epoksi təbəqələrdə müvəffəq olmadı, çünki flüoresan çox məhdud idi və material lazer zədələnməsinə həssas idi.
Bəzi lazerlər digərlərindən daha yaxşı olsa da, heç bir lazer epoksi analizi üçün uyğun deyil.532 nm lazerdən istifadə edərək bamperdə boya çiplərinin Raman kəsik analizi.Floresans qatqısı hələ də mövcuddur, lakin əsas düzəlişlə aradan qaldırılır.
düyü.5. Avtomobil qapısı çip nümunəsinin ilk üç qatının nümayəndəsi Raman spektrləri (sağda).Dördüncü təbəqə (epoksid) nümunənin istehsalı zamanı itirildi.Spektrlər flüoresans effektini aradan qaldırmaq üçün ilkin düzəliş edildi və 455 nm lazerdən istifadə edərək toplandı.2 µm piksel ölçüsündən istifadə edərək 116 x 100 µm2 sahə göstərildi.Kəsici video mozaikası (yuxarı sol).Çoxölçülü Raman Curve Resolution (MCR) en kəsiyi şəkli (aşağı sol).Şəkil krediti: Thermo Fisher Scientific – Materiallar və Struktur Analiz
Avtomobilin qapısı boyasının bir hissəsinin kəsişməsinin Raman analizi Şəkil 5-də göstərilmişdir;bu nümunədə epoksi qatı göstərilmir, çünki hazırlıq zamanı itmişdir.Bununla belə, epoksi qatının Raman analizi problemli olduğu üçün bu, problem hesab edilməmişdir.
1-ci təbəqənin Raman spektrində stirolun olması üstünlük təşkil edir, karbonil zirvəsi isə İQ spektrinə nisbətən daha az intensivdir.FTIR ilə müqayisədə Raman analizi birinci və ikinci təbəqələrin spektrlərində əhəmiyyətli fərqlər göstərir.
Əsas paltoya ən yaxın Raman uyğunluğu perilendir;tam uyğun olmasa da, perilen törəmələrinin avtomobil boyasındakı piqmentlərdə istifadə edildiyi bilinir, buna görə də rəng qatında piqmenti təmsil edə bilər.
Səth spektrləri izoftalik alkid qatranlarına uyğun idi, lakin onlar həmçinin nümunələrdə titan dioksidin (TiO2, rutil) mövcudluğunu aşkar etdilər, bu da spektral kəsilmədən asılı olaraq FTIR ilə bəzən çətin idi.
düyü.6. Bamperdəki boya çipləri nümunəsinin təmsilçi Raman spektri (sağda).Spektrlər flüoresans effektini aradan qaldırmaq üçün ilkin düzəliş edildi və 532 nm lazerdən istifadə edərək toplandı.3 µm piksel ölçüsündən istifadə edərək 195 x 420 µm2 sahə göstərildi.Kəsici video mozaikası (yuxarı sol).Qismən kəsişmənin Raman MCR şəkli (aşağı sol).Şəkil krediti: Thermo Fisher Scientific – Materiallar və Struktur Analiz
Əncirdə.Şəkil 6, bir bamperdə boya çiplərinin kəsişməsinin Raman səpilməsinin nəticələrini göstərir.FTIR tərəfindən əvvəllər aşkar edilməyən əlavə bir təbəqə (qat 3) aşkar edilmişdir.
Xarici təbəqəyə ən yaxın olan stirol, etilen və butadienin bir kopolimeridir, lakin kiçik bir izaholunmaz karbonil zirvəsi ilə sübut olunduğu kimi, əlavə naməlum komponentin mövcudluğuna dair sübutlar da var.
Əsas təbəqənin spektri piqmentin tərkibini əks etdirə bilər, çünki spektr müəyyən dərəcədə piqment kimi istifadə edilən ftalosiyanin birləşməsinə uyğundur.
Əvvəllər məlum olmayan təbəqə çox nazikdir (5 µm) və qismən karbon və rutildən ibarətdir.Bu təbəqənin qalınlığına və TiO2 və karbonun FTIR ilə aşkarlanması çətin olduğuna görə, onların İQ analizi ilə aşkar edilməməsi təəccüblü deyil.
FT-IR nəticələrinə görə, dördüncü təbəqə (bamper materialı) polipropilen kimi müəyyən edildi, lakin Raman analizi də müəyyən karbonun olduğunu göstərdi.FITR-də müşahidə edilən talkın mövcudluğunu istisna etmək mümkün olmasa da, müvafiq Raman zirvəsi çox kiçik olduğu üçün dəqiq identifikasiya etmək mümkün deyil.
Avtomobil boyaları inqrediyentlərin mürəkkəb qarışıqlarıdır və bu, çoxlu identifikasiyaedici məlumat verə bilsə də, təhlili əsas problemə çevirir.Boya çipinin izləri Nicolet RaptIR FTIR mikroskopundan istifadə edərək effektiv şəkildə aşkar edilə bilər.
FTIR avtomobil boyasının müxtəlif təbəqələri və komponentləri haqqında faydalı məlumat verən qeyri-dağıdıcı analiz texnikasıdır.
Bu məqalədə boya təbəqələrinin spektroskopik təhlili müzakirə edilir, lakin şübhəli nəqliyyat vasitələri ilə birbaşa müqayisə və ya xüsusi spektral verilənlər bazaları vasitəsilə nəticələrin daha ətraflı təhlili sübutları mənbəyə uyğunlaşdırmaq üçün daha dəqiq məlumat verə bilər.
Göndərmə vaxtı: 07 fevral 2023-cü il