أخبار

نحن نستخدم ملفات تعريف الارتباط لتحسين تجربتك.من خلال الاستمرار في تصفح هذا الموقع، فإنك توافق على استخدامنا لملفات تعريف الارتباط.معلومات اكثر.
عندما يتم الإبلاغ عن حادث مروري ومغادرة إحدى المركبات مكان الحادث، غالبا ما يتم تكليف مختبرات الطب الشرعي باستعادة الأدلة.
تشمل الأدلة المتبقية الزجاج المكسور، والمصابيح الأمامية المكسورة، والمصابيح الخلفية، أو المصدات، بالإضافة إلى علامات الانزلاق وبقايا الطلاء.عندما تصطدم السيارة بجسم أو شخص، فمن المرجح أن ينتقل الطلاء على شكل بقع أو رقائق.
عادة ما يكون طلاء السيارات عبارة عن خليط معقد من مكونات مختلفة يتم تطبيقها في طبقات متعددة.وفي حين أن هذا التعقيد يؤدي إلى تعقيد التحليل، فإنه يوفر أيضًا ثروة من المعلومات التي قد تكون مهمة لتحديد هوية السيارة.
يعد مجهر رامان وتحويل فورييه للأشعة تحت الحمراء (FTIR) من التقنيات الرئيسية التي يمكن استخدامها لحل مثل هذه المشكلات وتسهيل التحليل غير المدمر لطبقات معينة في بنية الطلاء الشاملة.
يبدأ تحليل شرائح الطلاء بالبيانات الطيفية التي يمكن مقارنتها مباشرة بعينات التحكم أو استخدامها مع قاعدة بيانات لتحديد طراز السيارة وطرازها وسنة تصنيعها.
تحتفظ شرطة الخيالة الملكية الكندية (RCMP) بإحدى قواعد البيانات هذه، وهي قاعدة بيانات استعلام بيانات الطلاء (PDQ).يمكن الوصول إلى مختبرات الطب الشرعي المشاركة في أي وقت للمساعدة في الحفاظ على قاعدة البيانات وتوسيعها.
تركز هذه المقالة على الخطوة الأولى في عملية التحليل: جمع البيانات الطيفية من رقائق الطلاء باستخدام مجهر FTIR وRaman.
تم جمع بيانات FTIR باستخدام مجهر Thermo Scientific™ Nicolet™ RaptIR™ FTIR؛تم جمع بيانات رامان الكاملة باستخدام مجهر Thermo Scientific ™ DXR3xi Raman.تم أخذ رقائق الطلاء من الأجزاء المتضررة من السيارة: واحدة من لوحة الباب والأخرى من المصد.
الطريقة القياسية لربط العينات المستعرضة هي صبها بمادة الإيبوكسي، ولكن إذا اخترق الراتينج العينة، فقد تتأثر نتائج التحليل.ولمنع حدوث ذلك، تم وضع قطع الطلاء بين ورقتين من البولي (رباعي فلورو إيثيلين) (PTFE) في مقطع عرضي.
قبل التحليل، تم فصل المقطع العرضي لرقاقة الطلاء يدويًا عن PTFE وتم وضع الرقاقة على نافذة فلوريد الباريوم (BaF2).تم إجراء رسم FTIR في وضع الإرسال باستخدام فتحة مقاس 10 × 10 ميكرومتر، وهدف ومكثف محسنين بمقدار 15x، ومسافة 5 ميكرومتر.
تم استخدام نفس العينات لتحليل رامان من أجل الاتساق، على الرغم من عدم الحاجة إلى مقطع عرضي رفيع لنافذة BaF2.ومن الجدير بالذكر أن BaF2 لديه قمة رامان عند 242 سم-1، والتي يمكن اعتبارها قمة ضعيفة في بعض الأطياف.لا ينبغي أن ترتبط الإشارة برقائق الطلاء.
الحصول على صور رامان باستخدام أحجام بكسل الصورة 2 ميكرومتر و3 ميكرومتر.تم إجراء التحليل الطيفي على قمم المكونات الرئيسية وتمت المساعدة في عملية تحديد الهوية من خلال استخدام تقنيات مثل عمليات البحث متعددة المكونات مقارنة بالمكتبات المتاحة تجاريًا.
أرز.1. رسم تخطيطي لعينة طلاء سيارات نموذجية مكونة من أربع طبقات (يسار).فسيفساء فيديو مقطعية لرقائق الطلاء مأخوذة من باب السيارة (يمين).مصدر الصورة: Thermo Fisher Scientific - المواد والتحليل الهيكلي
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 مباشرة على الركيزة المعدنية عبارة عن طبقة من التمهيدي الكهربي (سمكها حوالي 17-25 ميكرون) تعمل على حماية المعدن من البيئة وتكون بمثابة سطح تثبيت لطبقات الطلاء اللاحقة.
الطبقة التالية عبارة عن مادة تمهيدية إضافية ومعجون (سمكها حوالي 30-35 ميكرون) لتوفير سطح أملس للسلسلة التالية من طبقات الطلاء.ثم تأتي الطبقة الأساسية أو الطبقة الأساسية (التي يبلغ سمكها حوالي 10-20 ميكرومتر) والتي تتكون من صبغة الطلاء الأساسية.الطبقة الأخيرة عبارة عن طبقة واقية شفافة (سمكها حوالي 30-50 ميكرون) والتي توفر أيضًا لمسة نهائية لامعة.
إحدى المشاكل الرئيسية في تحليل آثار الطلاء هي أنه ليست كل طبقات الطلاء الموجودة على السيارة الأصلية موجودة بالضرورة كرقائق طلاء وعيوب.وبالإضافة إلى ذلك، قد يكون للعينات من مناطق مختلفة تركيبات مختلفة.على سبيل المثال، قد تتكون رقائق الطلاء الموجودة على المصد من مادة مصد وطلاء.
يظهر الشكل 1 الصورة المقطعية المرئية لشريحة الطلاء. وتظهر أربع طبقات في الصورة المرئية، والتي ترتبط بالطبقات الأربع المحددة بواسطة تحليل الأشعة تحت الحمراء.
بعد تعيين المقطع العرضي بأكمله، تم تحديد الطبقات الفردية باستخدام صور FTIR لمناطق الذروة المختلفة.يتم عرض الأطياف التمثيلية وصور FTIR المرتبطة بالطبقات الأربع في الشكلين.2. الطبقة الأولى عبارة عن طبقة أكريليك شفافة تتكون من البولي يوريثين والميلامين (ذروة عند 815 سم -1) والستايرين.
الطبقة الثانية، الطبقة الأساسية (اللونية) والطبقة الشفافة متشابهة كيميائياً وتتكون من الأكريليك والميلامين والستايرين.
على الرغم من أنها متشابهة ولم يتم تحديد قمم صبغية محددة، إلا أن الأطياف لا تزال تظهر اختلافات، خاصة من حيث كثافة الذروة.يظهر طيف الطبقة الأولى قمم أقوى عند 1700 سم-1 (البولي يوريثين)، 1490 سم-1، 1095 سم-1 (CO) و762 سم-1.
تزداد شدة الذروة في طيف الطبقة 2 عند 2959 سم-1 (ميثيل)، 1303 سم-1، 1241 سم-1 (أثير)، 1077 سم-1 (أثير)، و731 سم-1.يتوافق طيف الطبقة السطحية مع طيف المكتبة من راتنجات الألكيد المعتمدة على حمض الإيزوفثاليك.
الطبقة النهائية من الطلاء التمهيدي الإلكتروني هي الإيبوكسي وربما البولي يوريثين.وفي نهاية المطاف، كانت النتائج متوافقة مع تلك الموجودة عادة في دهانات السيارات.
تم إجراء تحليل المكونات المختلفة في كل طبقة باستخدام مكتبات FTIR المتاحة تجاريًا، وليس قواعد بيانات طلاء السيارات، لذلك على الرغم من أن المطابقات تمثيلية، إلا أنها قد لا تكون مطلقة.
سيؤدي استخدام قاعدة بيانات مصممة لهذا النوع من التحليل إلى زيادة وضوح طراز السيارة وطرازها وسنة تصنيعها.
الشكل 2. أطياف FTIR التمثيلية لأربع طبقات تم تحديدها في مقطع عرضي من طلاء باب السيارة المكسور.يتم إنشاء صور الأشعة تحت الحمراء من مناطق الذروة المرتبطة بالطبقات الفردية ويتم تركيبها على صورة الفيديو.تُظهر المناطق الحمراء موقع الطبقات الفردية.باستخدام فتحة 10 × 10 ميكرومتر2 وحجم خطوة 5 ميكرومتر، تغطي صورة الأشعة تحت الحمراء مساحة 370 × 140 ميكرومتر2.مصدر الصورة: Thermo Fisher Scientific - المواد والتحليل الهيكلي
على الشكل.يُظهر الشكل 3 صورة فيديو لمقطع عرضي من رقائق طلاء المصد، وتظهر بوضوح ثلاث طبقات على الأقل.
تؤكد الصور المقطعية بالأشعة تحت الحمراء وجود ثلاث طبقات متميزة (الشكل 4).الطبقة الخارجية عبارة عن طبقة شفافة، على الأرجح من مادة البولي يوريثين والأكريليك، والتي كانت متسقة عند مقارنتها بأطياف الطبقة الشفافة في مكتبات الطب الشرعي التجارية.
على الرغم من أن طيف الطلاء الأساسي (اللون) يشبه إلى حد كبير طيف الطلاء الشفاف، إلا أنه لا يزال متميزًا بدرجة كافية لتمييزه عن الطبقة الخارجية.هناك اختلافات كبيرة في الكثافة النسبية للقمم.
الطبقة الثالثة يمكن أن تكون مادة الوفير نفسها، والتي تتكون من مادة البولي بروبيلين والتلك.يمكن استخدام التلك كمادة حشو معززة للبولي بروبيلين لتعزيز الخصائص الهيكلية للمادة.
كانت كلتا الطبقتين الخارجيتين متسقتين مع تلك المستخدمة في طلاء السيارات، ولكن لم يتم تحديد قمم صبغية محددة في الطبقة التمهيدية.
أرز.3. فسيفساء فيديو لمقطع عرضي من رقائق الطلاء مأخوذة من مصد السيارة.مصدر الصورة: Thermo Fisher Scientific - المواد والتحليل الهيكلي
أرز.4. أطياف FTIR تمثيلية لثلاث طبقات تم تحديدها في مقطع عرضي من رقائق الطلاء على المصد.يتم إنشاء صور الأشعة تحت الحمراء من مناطق الذروة المرتبطة بالطبقات الفردية ويتم تركيبها على صورة الفيديو.تُظهر المناطق الحمراء موقع الطبقات الفردية.باستخدام فتحة 10 × 10 ميكرومتر2 وحجم خطوة 5 ميكرومتر، تغطي صورة الأشعة تحت الحمراء مساحة 535 × 360 ميكرومتر2.مصدر الصورة: Thermo Fisher Scientific - المواد والتحليل الهيكلي
يتم استخدام مجهر رامان للتصوير لتحليل سلسلة من المقاطع العرضية للحصول على معلومات إضافية حول العينة.ومع ذلك، فإن تحليل رامان معقد بسبب الفلورة المنبعثة من العينة.تم اختبار عدة مصادر ليزر مختلفة (455 نانومتر، 532 نانومتر و785 نانومتر) لتقييم التوازن بين شدة التألق وكثافة إشارة رامان.
ولتحليل رقائق الطلاء على الأبواب، يتم الحصول على أفضل النتائج باستخدام الليزر بطول موجة 455 نانومتر؛على الرغم من أن مضان لا يزال موجودا، يمكن استخدام التصحيح الأساسي للتصدي له.ومع ذلك، لم يكن هذا النهج ناجحًا على طبقات الإيبوكسي لأن التألق كان محدودًا للغاية 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 الطلاء على المصد باستخدام ليزر 532 نانومتر.مساهمة مضان لا تزال موجودة، ولكن تمت إزالتها عن طريق تصحيح خط الأساس.
أرز.5. أطياف رامان التمثيلية للطبقات الثلاث الأولى لعينة شريحة باب السيارة (يمين).تم فقدان الطبقة الرابعة (الإيبوكسي) أثناء تصنيع العينة.تم تصحيح خط الأساس للأطياف لإزالة تأثير التألق وجمعها باستخدام ليزر 455 نانومتر.تم عرض مساحة 116 × 100 ميكرومتر2 باستخدام حجم بكسل 2 ميكرومتر.فسيفساء فيديو مقطعية (أعلى اليسار).صورة مقطعية ذات دقة منحنى رامان متعددة الأبعاد (MCR) (أسفل اليسار).مصدر الصورة: Thermo Fisher Scientific - المواد والتحليل الهيكلي
يظهر تحليل رامان لمقطع عرضي لقطعة طلاء باب السيارة في الشكل 5؛هذه العينة لا تظهر طبقة الايبوكسي لأنها فقدت أثناء التحضير.ومع ذلك، بما أن تحليل رامان لطبقة الإيبوكسي قد وجد أنه يمثل مشكلة، فإن هذا لا يعتبر مشكلة.
يهيمن وجود الستايرين على طيف رامان للطبقة 1، في حين أن ذروة الكربونيل أقل كثافة بكثير مما هي عليه في طيف الأشعة تحت الحمراء.بالمقارنة مع FTIR، يظهر تحليل رامان اختلافات كبيرة في أطياف الطبقتين الأولى والثانية.
أقرب تطابق رامان للطبقة الأساسية هو البيريلين؛على الرغم من عدم تطابقها تمامًا، فمن المعروف أن مشتقات البيريلين تستخدم في أصباغ طلاء السيارات، لذلك قد تمثل صبغة في طبقة اللون.
كانت الأطياف السطحية متوافقة مع راتنجات الألكيد الإيزوفثاليك، ومع ذلك فقد اكتشفوا أيضًا وجود ثاني أكسيد التيتانيوم (TiO2، الروتيل) في العينات، والذي كان من الصعب أحيانًا اكتشافه باستخدام FTIR، اعتمادًا على القطع الطيفي.
أرز.6. ممثل طيف رامان لعينة من رقائق الطلاء على المصد (يمين).تم تصحيح خط الأساس للأطياف لإزالة تأثير التألق وجمعها باستخدام ليزر 532 نانومتر.تم عرض مساحة 195 × 420 ميكرومتر2 باستخدام حجم بكسل 3 ميكرومتر.فسيفساء فيديو مقطعية (أعلى اليسار).صورة رامان MCR لمقطع عرضي جزئي (أسفل اليسار).مصدر الصورة: Thermo Fisher Scientific - المواد والتحليل الهيكلي
على الشكل.يوضح الشكل 6 نتائج تشتت رامان لمقطع عرضي من رقائق الطلاء على المصد.تم اكتشاف طبقة إضافية (الطبقة 3) لم يتم اكتشافها مسبقًا بواسطة FTIR.
الأقرب إلى الطبقة الخارجية هو بوليمر مشترك من الستايرين والإيثيلين والبوتادين، ولكن هناك أيضًا دليل على وجود مكون إضافي غير معروف، كما يتضح من قمة الكربونيل الصغيرة التي لا يمكن تفسيرها.
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.نظرًا لسمك هذه الطبقة وحقيقة أنه من الصعب اكتشاف TiO2 والكربون باستخدام FTIR، فليس من المستغرب عدم اكتشافهما بواسطة تحليل الأشعة تحت الحمراء.
ووفقا لنتائج FT-IR، تم تحديد الطبقة الرابعة (المادة الواقية من الصدمات) على أنها مادة البولي بروبيلين، ولكن تحليل رامان أظهر أيضا وجود بعض الكربون.على الرغم من أنه لا يمكن استبعاد وجود التلك الملحوظ في FITR، إلا أنه لا يمكن تحديد هويته بدقة لأن ذروة رامان المقابلة صغيرة جدًا.
تعد دهانات السيارات عبارة عن خليط معقد من المكونات، وعلى الرغم من أن هذا يمكن أن يوفر الكثير من المعلومات التعريفية، إلا أنه يجعل التحليل أيضًا تحديًا كبيرًا.يمكن اكتشاف علامات رقائق الطلاء بشكل فعال باستخدام مجهر Nicolet RaptIR FTIR.
FTIR هي تقنية تحليل غير مدمرة توفر معلومات مفيدة حول الطبقات والمكونات المختلفة لطلاء السيارات.
تتناول هذه المقالة التحليل الطيفي لطبقات الطلاء، ولكن التحليل الأكثر شمولاً للنتائج، إما من خلال المقارنة المباشرة مع المركبات المشبوهة أو من خلال قواعد البيانات الطيفية المخصصة، يمكن أن يوفر معلومات أكثر دقة لمطابقة الأدلة بمصدرها.