أخبار

نستخدم ملفات تعريف الارتباط لتحسين تجربتك. بمواصلة تصفح هذا الموقع، فإنك توافق على استخدامنا لملفات تعريف الارتباط. لمزيد من المعلومات.
عندما يتم الإبلاغ عن حادث مروري وتغادر إحدى المركبات مكان الحادث، غالبًا ما يتم تكليف مختبرات الطب الشرعي باستعادة الأدلة.
تشمل الآثار المتبقية الزجاج المكسور، والمصابيح الأمامية والخلفية المكسورة، أو المصدات، بالإضافة إلى آثار الانزلاق وبقايا الطلاء. عند اصطدام السيارة بجسم أو شخص، من المرجح أن ينتقل الطلاء على شكل بقع أو شقوق.
عادةً ما يكون طلاء السيارات مزيجًا معقدًا من مكونات مختلفة تُطبّق على طبقات متعددة. ورغم أن هذا التعقيد يُعقّد التحليل، إلا أنه يوفر أيضًا معلومات قيّمة قد تكون مهمة لتحديد هوية السيارة.
تعد المجهرية رامان والتحويل الفوري للأشعة تحت الحمراء (FTIR) من بين التقنيات الرئيسية التي يمكن استخدامها لحل مثل هذه المشاكل وتسهيل التحليل غير المدمر للطبقات المحددة في بنية الطلاء الشاملة.
يبدأ تحليل شريحة الطلاء بالبيانات الطيفية التي يمكن مقارنتها مباشرة بعينات التحكم أو استخدامها بالاشتراك مع قاعدة بيانات لتحديد الماركة والطراز وسنة تصنيع السيارة.
تحتفظ الشرطة الملكية الكندية (RCMP) بقاعدة بيانات واحدة من هذا القبيل، وهي قاعدة بيانات استعلام بيانات الطلاء (PDQ). ويمكن الوصول إلى مختبرات الطب الشرعي المشاركة في أي وقت للمساعدة في صيانة قاعدة البيانات وتوسيعها.
تسلط هذه المقالة الضوء على الخطوة الأولى في عملية التحليل: جمع البيانات الطيفية من رقائق الطلاء باستخدام مجهر FTIR ومجهر رامان.
جُمعت بيانات تحويل فورييه للأشعة تحت الحمراء (FTIR) باستخدام مجهر Thermo Scientific™ Nicolet™ RaptIR™؛ وجُمعت بيانات رامان كاملة باستخدام مجهر Thermo Scientific™ DXR3xi Raman. أُزيلت شظايا الطلاء من الأجزاء التالفة من السيارة: شظايا من لوحة الباب، وشظايا من المصد.
الطريقة التقليدية لربط العينات المقطعية هي صبها بالإيبوكسي، ولكن في حال اختراق الراتنج للعينة، فقد تتأثر نتائج التحليل. ولمنع ذلك، وُضعت قطع الطلاء بين طبقتين من بولي (رباعي فلورو إيثيلين) (PTFE) عند مقطع عرضي.
قبل التحليل، فُصل المقطع العرضي لرقاقة الطلاء يدويًا عن مادة PTFE، ووُضعت الرقاقة على نافذة فلوريد الباريوم (BaF2). أُجريت عملية رسم خرائط FTIR في وضع الإرسال باستخدام فتحة عدسة 10 × 10 ميكرومتر مربع، وعدسة موضوعية مُحسّنة بتكبير 15x ومكثف، وزاوية ميل 5 ميكرومتر.
استُخدمت العينات نفسها لتحليل رامان لضمان الاتساق، مع عدم الحاجة إلى مقطع عرضي رفيع لنافذة BaF2. تجدر الإشارة إلى أن BaF2 له ذروة رامان عند 242 سم-1، والتي يمكن رؤيتها كذروة ضعيفة في بعض الأطياف. لا ينبغي ربط الإشارة برقائق الطلاء.
تم الحصول على صور رامان باستخدام أحجام بكسل للصورة 2 و3 ميكرومتر. أُجري تحليل طيفي على قمم المكونات الرئيسية، ودُعمت عملية التحديد باستخدام تقنيات مثل البحث متعدد المكونات، مقارنةً بالمكتبات المتاحة تجاريًا.
أرز. ١. رسم تخطيطي لعينة طلاء سيارات نموذجية من أربع طبقات (يسار). فيديو فسيفسائي مقطعي لرقائق طلاء مأخوذة من باب سيارة (يمين). حقوق الصورة: ثيرمو فيشر ساينتيفيك - تحليل المواد والهياكل
على الرغم من أن عدد طبقات رقائق الطلاء في العينة قد يختلف، إلا أن العينات تتكون عادةً من أربع طبقات تقريبًا (الشكل 1). الطبقة المطبقة مباشرةً على الركيزة المعدنية هي طبقة من البرايمر الكهربائي (بسمك يتراوح بين 17 و25 ميكرومتر تقريبًا)، والتي تعمل على حماية المعدن من العوامل البيئية، وتُستخدم كسطح تثبيت لطبقات الطلاء اللاحقة.
الطبقة التالية هي طبقة أساس إضافية، معجون (بسمك ٣٠-٣٥ ميكرون تقريبًا) لتوفير سطح أملس لسلسلة طبقات الطلاء التالية. ثم تأتي الطبقة الأساسية (بسمك ١٠-٢٠ ميكرومتر تقريبًا) المكونة من صبغة الطلاء الأساسية. الطبقة الأخيرة هي طبقة واقية شفافة (بسمك ٣٠-٥٠ ميكرون تقريبًا) تُضفي أيضًا لمسة نهائية لامعة.
من أهم مشاكل تحليل آثار الطلاء عدم وجود رقائق طلاء وبقع بالضرورة في جميع طبقات الطلاء على السيارة الأصلية. إضافةً إلى ذلك، قد تختلف تركيبات العينات المأخوذة من مناطق مختلفة. على سبيل المثال، قد تتكون رقائق الطلاء على المصد من مادة المصد والطلاء.
تظهر الصورة المقطعية المرئية لشريحة الطلاء في الشكل 1. وتظهر أربع طبقات في الصورة المرئية، وهو ما يتوافق مع الطبقات الأربع التي تم تحديدها من خلال تحليل الأشعة تحت الحمراء.
بعد رسم خريطة المقطع العرضي بالكامل، تم تحديد الطبقات الفردية باستخدام صور الأشعة تحت الحمراء لتحويل فورييه (FTIR) لمناطق ذروة مختلفة. يظهر في الشكل 2 الأطياف التمثيلية وصور الأشعة تحت الحمراء لتحويل فورييه المرتبطة بها للطبقات الأربع. تمثلت الطبقة الأولى في طلاء أكريليك شفاف يتكون من البولي يوريثان والميلامين (ذروة عند 815 سم-1) والستيرين.
الطبقة الثانية، الطبقة الأساسية (الملونة) والطبقة الشفافة، متشابهة كيميائياً وتتكون من الأكريليك والميلامين والستايرين.
على الرغم من تشابهها وعدم تحديد قمم صبغية محددة، إلا أن الأطياف تُظهر اختلافات، خاصةً من حيث شدة الذروة. يُظهر طيف الطبقة الأولى قممًا أقوى عند 1700 سم-1 (البولي يوريثين)، و1490 سم-1، و1095 سم-1 (أول أكسيد الكربون)، و762 سم-1.
تزداد كثافات الذروة في طيف الطبقة الثانية عند ٢٩٥٩ سم-١ (ميثيل)، و١٣٠٣ سم-١، و١٢٤١ سم-١ (إيثر)، و١٠٧٧ سم-١ (إيثر)، و٧٣١ سم-١. يتوافق طيف الطبقة السطحية مع طيف مكتبة راتنج الألكيد المُركّب على حمض الإيزوفثاليك.
الطبقة النهائية من طبقة الطلاء التمهيدي الإلكترونية مصنوعة من الإيبوكسي، وربما البولي يوريثان. في النهاية، كانت النتائج متوافقة مع تلك المستخدمة عادةً في دهانات السيارات.
تم إجراء تحليل المكونات المختلفة في كل طبقة باستخدام مكتبات FTIR المتوفرة تجاريًا، وليس قواعد بيانات طلاء السيارات، لذلك على الرغم من أن المطابقات تمثيلية، إلا أنها قد لا تكون مطلقة.
إن استخدام قاعدة بيانات مصممة لهذا النوع من التحليل سوف يزيد من وضوح العلامة التجارية والطراز وسنة تصنيع السيارة.
الشكل 2. أطياف الأشعة تحت الحمراء بتقنية تحويل فورييه (FTIR) التمثيلية لأربع طبقات محددة في مقطع عرضي لطلاء باب سيارة متشقق. تُولّد صور الأشعة تحت الحمراء من مناطق الذروة المرتبطة بكل طبقة، وتُطبّق على صورة الفيديو. تُظهر المناطق الحمراء موقع الطبقات. باستخدام فتحة عدسة 10 × 10 ميكرومتر مربع وخطوة 5 ميكرومتر، تغطي صورة الأشعة تحت الحمراء مساحة 370 × 140 ميكرومتر مربع. حقوق الصورة: ثيرمو فيشر ساينتفك - تحليل المواد والهياكل.
يوضح الشكل 3 صورة فيديو لمقطع عرضي من رقائق طلاء المصد، حيث تظهر ثلاث طبقات على الأقل بوضوح.
تؤكد صور المقطع العرضي بالأشعة تحت الحمراء وجود ثلاث طبقات مميزة (الشكل 4). الطبقة الخارجية عبارة عن طبقة شفافة، غالبًا ما تكون من البولي يوريثان والأكريليك، وهو ما يتوافق مع أطياف الطبقة الشفافة في المكتبات الجنائية التجارية.
على الرغم من أن طيف الطلاء الأساسي (الملون) مشابه جدًا لطيف الطلاء الشفاف، إلا أنه لا يزال مميزًا بما يكفي لتمييزه عن الطبقة الخارجية. وتوجد اختلافات كبيرة في الكثافة النسبية للقمم.
الطبقة الثالثة يمكن أن تكون مادة مانعة للتسرب نفسها، مكونة من البولي بروبيلين والتالك. يُستخدم التلك كحشوة تقوية للبولي بروبيلين لتعزيز خصائصه الهيكلية.
كانت الطبقتان الخارجيتان متوافقتين مع تلك المستخدمة في طلاء السيارات، ولكن لم يتم تحديد قمم صبغة محددة في الطبقة التمهيدية.
أرز. ٣. فيديو فسيفسائي لمقطع عرضي لرقائق طلاء مأخوذة من مصد سيارة. حقوق الصورة: ثيرمو فيشر ساينتيفيك - تحليل المواد والهياكل
رايس. ٤. أطياف الأشعة تحت الحمراء بتقنية تحويل فورييه (FTIR) التمثيلية لثلاث طبقات محددة في مقطع عرضي لرقائق طلاء على مصد. تُولّد صور الأشعة تحت الحمراء من مناطق الذروة المرتبطة بكل طبقة، وتُطبّق على صورة الفيديو. تُظهر المناطق الحمراء موقع الطبقات. باستخدام فتحة عدسة ١٠ × ١٠ ميكرومتر مربع وخطوة ٥ ميكرومتر، تغطي صورة الأشعة تحت الحمراء مساحة ٥٣٥ × ٣٦٠ ميكرومتر مربع. حقوق الصورة: ثيرمو فيشر ساينتيفيك - تحليل المواد والهياكل.
يُستخدم مجهر التصوير رامان لتحليل سلسلة من المقاطع العرضية للحصول على معلومات إضافية حول العينة. ومع ذلك، يُعقّد تحليل رامان الفلورسنت المنبعث من العينة. اختُبرت عدة مصادر ليزر مختلفة (455 نانومتر، 532 نانومتر، و785 نانومتر) لتقييم التوازن بين شدة الفلورسنت وشدّة إشارة رامان.
لتحليل شظايا الطلاء على الأبواب، تُحصل أفضل النتائج باستخدام ليزر بطول موجي 455 نانومتر؛ ورغم استمرار وجود الفلورسنت، يُمكن استخدام تصحيح قاعدي لمواجهته. مع ذلك، لم يُحقق هذا النهج نجاحًا على طبقات الإيبوكسي لأن الفلورسنت كان محدودًا جدًا وكانت المادة عرضة للتلف بالليزر.
على الرغم من أن بعض أنواع الليزر أفضل من غيرها، إلا أنه لا يوجد ليزر مناسب لتحليل الإيبوكسي. تحليل رامان المقطعي لرقائق طلاء على مصد سيارة باستخدام ليزر 532 نانومتر. لا تزال مساهمة الفلورسنت موجودة، ولكن تم إزالتها عن طريق تصحيح خط الأساس.
رايس. ٥. أطياف رامان تمثيلية للطبقات الثلاث الأولى من عينة شريحة باب سيارة (يمين). فُقدت الطبقة الرابعة (الإيبوكسي) أثناء تصنيع العينة. صُحّحت الأطياف عند خط الأساس لإزالة تأثير الفلورة، وجُمعت باستخدام ليزر بطول موجة ٤٥٥ نانومتر. عُرضت مساحة ١١٦ × ١٠٠ ميكرومتر مربع بحجم بكسل ٢ ميكرومتر. فسيفساء فيديو مقطعية (أعلى اليسار). صورة مقطعية بدقة منحنى رامان متعدد الأبعاد (MCR) (أسفل اليسار). حقوق الصورة: ثيرمو فيشر ساينتيفيك - تحليل المواد والهياكل.
يوضح الشكل 5 تحليل رامان لمقطع عرضي لقطعة من طلاء باب سيارة؛ ولا تُظهر هذه العينة طبقة الإيبوكسي لفقدانها أثناء التحضير. ومع ذلك، نظرًا لأن تحليل رامان لطبقة الإيبوكسي تبيّن أنه يُمثل مشكلة، لم يُعتبر ذلك مشكلة.
يهيمن وجود الستيرين في طيف رامان للطبقة الأولى، بينما تكون ذروة الكاربونيل أقل كثافة بكثير من طيف الأشعة تحت الحمراء. بالمقارنة مع تحليل رامان، يُظهر اختلافات كبيرة في أطياف الطبقتين الأولى والثانية.
أقرب تطابق رامان للطبقة الأساسية هو البيريلين؛ وعلى الرغم من أنه ليس تطابقًا دقيقًا، فمن المعروف أن مشتقات البيريلين تستخدم في الصبغات الموجودة في طلاء السيارات، لذلك قد يمثل صبغة في طبقة اللون.
كانت أطياف السطح متوافقة مع راتنجات الألكيد المتساوية اللون، إلا أنها كشفت أيضًا عن وجود ثاني أكسيد التيتانيوم (TiO2، الروتيل) في العينات، والذي كان من الصعب في بعض الأحيان اكتشافه باستخدام FTIR، اعتمادًا على القطع الطيفي.
رايس. ٦. طيف رامان تمثيلي لعينة من رقائق الطلاء على مصد (يمين). تم تصحيح الأطياف الأساسية لإزالة تأثير الفلوريسنت، وجُمعت باستخدام ليزر بطول موجة ٥٣٢ نانومتر. عُرضت مساحة ١٩٥ × ٤٢٠ ميكرومتر مربع بحجم بكسل ٣ ميكرومتر. فسيفساء فيديو مقطعي عرضي (أعلى اليسار). صورة رامان MCR لمقطع عرضي جزئي (أسفل اليسار). حقوق الصورة: ثيرمو فيشر ساينتيفيك - تحليل المواد والهياكل.
يوضح الشكل 6 نتائج تشتت رامان لمقطع عرضي من رقائق الطلاء على مصد. وقد اكتُشفت طبقة إضافية (الطبقة 3) لم يسبق رصدها باستخدام تقنية تحويل فورييه للأشعة تحت الحمراء.
الأقرب إلى الطبقة الخارجية هو كوبوليمر من الستايرين والإيثيلين والبيوتادين، ولكن هناك أيضًا دليل على وجود مكون إضافي غير معروف، كما يتضح من ذروة الكربونيل الصغيرة غير القابلة للتفسير.
قد يعكس طيف الطبقة الأساسية تركيبة الصبغة، حيث يتوافق الطيف إلى حد ما مع مركب الفثالوسيانين المستخدم كصبغة.
الطبقة غير المعروفة سابقًا رقيقة جدًا (5 ميكرومتر) وتتكون جزئيًا من الكربون والروتيل. ونظرًا لسمك هذه الطبقة وصعوبة اكتشاف ثاني أكسيد التيتانيوم والكربون باستخدام تقنية تحويل فورييه للأشعة تحت الحمراء، فليس من المستغرب عدم اكتشافهما باستخدام تحليل الأشعة تحت الحمراء.
وفقًا لنتائج تحليل تحويل فورييه للأشعة تحت الحمراء، حُددت الطبقة الرابعة (مادة المصد) على أنها بولي بروبيلين، إلا أن تحليل رامان أظهر أيضًا وجود بعض الكربون. على الرغم من أنه لا يمكن استبعاد وجود التلك الملحوظ في FITR، إلا أنه لا يمكن تحديده بدقة نظرًا لصغر ذروة رامان المقابلة.
دهانات السيارات عبارة عن خليط معقد من المكونات، ورغم أن هذا قد يوفر معلومات تعريفية كثيرة، إلا أنه يُصعّب عملية التحليل. يمكن الكشف عن آثار شقوق الطلاء بفعالية باستخدام مجهر Nicolet RaptIR FTIR.
FTIR هي تقنية تحليل غير مدمرة توفر معلومات مفيدة حول الطبقات والمكونات المختلفة لطلاء السيارات.
تناقش هذه المقالة التحليل الطيفي لطبقات الطلاء، ولكن التحليل الأكثر شمولاً للنتائج، إما من خلال المقارنة المباشرة مع المركبات المشتبه بها أو من خلال قواعد البيانات الطيفية المخصصة، يمكن أن يوفر معلومات أكثر دقة لمطابقة الأدلة مع مصدرها.