newyddion

Rydym yn defnyddio cwcis i wella eich profiad. Drwy barhau i bori'r wefan hon, rydych yn cytuno i'n defnydd o gwcis. Mwy o wybodaeth.
Pan gaiff damwain traffig ei hadrodd a bod un o'r cerbydau'n gadael y lleoliad, mae labordai fforensig yn aml yn cael y dasg o adfer y dystiolaeth.
Mae tystiolaeth weddilliol yn cynnwys gwydr wedi torri, goleuadau pen wedi torri, goleuadau cefn, neu bympars, yn ogystal â marciau sgidio a gweddillion paent. Pan fydd cerbyd yn gwrthdaro â gwrthrych neu berson, mae'n debygol y bydd y paent yn trosglwyddo ar ffurf smotiau neu sglodion.
Fel arfer, mae paent modurol yn gymysgedd cymhleth o wahanol gynhwysion a roddir mewn sawl haen. Er bod y cymhlethdod hwn yn cymhlethu dadansoddi, mae hefyd yn darparu cyfoeth o wybodaeth a allai fod yn bwysig ar gyfer adnabod cerbydau.
Microsgopeg Raman ac is-goch trawsnewid Fourier (FTIR) yw rhai o'r prif dechnegau y gellir eu defnyddio i ddatrys problemau o'r fath a hwyluso dadansoddiad annistrywiol o haenau penodol yn strwythur cyffredinol y cotio.
Mae dadansoddi sglodion paent yn dechrau gyda data sbectrol y gellir ei gymharu'n uniongyrchol â samplau rheoli neu ei ddefnyddio ar y cyd â chronfa ddata i bennu gwneuthuriad, model a blwyddyn y cerbyd.
Mae Heddlu Marchogol Brenhinol Canada (RCMP) yn cynnal un gronfa ddata o'r fath, sef y gronfa ddata Paint Data Query (PDQ). Gellir cael mynediad at labordai fforensig sy'n cymryd rhan ar unrhyw adeg i helpu i gynnal ac ehangu'r gronfa ddata.
Mae'r erthygl hon yn canolbwyntio ar y cam cyntaf yn y broses ddadansoddi: casglu data sbectrol o sglodion paent gan ddefnyddio microsgopeg FTIR a Raman.
Casglwyd data FTIR gan ddefnyddio microsgop FTIR Thermo Scientific™ Nicolet™ RaptIR™; casglwyd data Raman cyflawn gan ddefnyddio microsgop Raman Thermo Scientific™ DXR3xi. Cymerwyd sglodion paent o rannau difrodi'r car: un wedi'i sglodio o banel y drws, y llall o'r bympar.
Y dull safonol o atodi sbesimenau trawsdoriadol yw eu castio ag epocsi, ond os bydd y resin yn treiddio'r sbesimen, gall canlyniadau'r dadansoddiad gael eu heffeithio. Er mwyn atal hyn, gosodwyd y darnau paent rhwng dwy ddalen o poly(tetrafluoroethylene) (PTFE) ar drawsdoriad.
Cyn dadansoddi, gwahanwyd trawsdoriad y sglodion paent â llaw oddi wrth y PTFE a gosodwyd y sglodion ar ffenestr fflworid bariwm (BaF2). Perfformiwyd mapio FTIR yn y modd trosglwyddo gan ddefnyddio agorfa 10 x 10 µm2, amcan a chyddwysydd 15x wedi'u optimeiddio, a thraw o 5 µm.
Defnyddiwyd yr un samplau ar gyfer dadansoddiad Raman er mwyn cysondeb, er nad oes angen trawsdoriad ffenestr BaF2 tenau. Mae'n werth nodi bod gan BaF2 big Raman ar 242 cm-1, y gellir ei weld fel brig gwan mewn rhai sbectrwm. Ni ddylai'r signal fod yn gysylltiedig â naddion paent.
Casglwch ddelweddau Raman gan ddefnyddio meintiau picsel delwedd o 2 µm a 3 µm. Perfformiwyd dadansoddiad sbectrol ar bigau'r prif gydrannau a chynorthwywyd y broses adnabod trwy ddefnyddio technegau fel chwiliadau aml-gydran o'i gymharu â llyfrgelloedd sydd ar gael yn fasnachol.
Reis. 1. Diagram o sampl paent modurol pedair haen nodweddiadol (chwith). Mosaig fideo trawsdoriadol o sglodion paent a gymerwyd o ddrws car (dde). Credyd Delwedd: Thermo Fisher Scientific – Dadansoddi Deunyddiau a Strwythurol
Er y gall nifer yr haenau o naddion paent mewn sampl amrywio, mae samplau fel arfer yn cynnwys tua phedair haen (Ffigur 1). Yr haen a roddir yn uniongyrchol ar y swbstrad metel yw haen o brimydd electrofforetig (tua 17-25 µm o drwch) sy'n amddiffyn y metel rhag yr amgylchedd ac yn gwasanaethu fel arwyneb mowntio ar gyfer haenau dilynol o baent.
Yr haen nesaf yw primer ychwanegol, pwti (tua 30-35 micron o drwch) i ddarparu arwyneb llyfn ar gyfer y gyfres nesaf o haenau paent. Yna daw'r gôt sylfaen neu'r gôt sylfaen (tua 10-20 µm o drwch) sy'n cynnwys pigment y paent sylfaen. Yr haen olaf yw haen amddiffynnol dryloyw (tua 30-50 micron o drwch) sydd hefyd yn darparu gorffeniad sgleiniog.
Un o'r prif broblemau gyda dadansoddi olion paent yw nad yw pob haen o baent ar y cerbyd gwreiddiol o reidrwydd yn bresennol fel sglodion a namau paent. Yn ogystal, gall samplau o wahanol ranbarthau fod â chyfansoddiadau gwahanol. Er enghraifft, gall sglodion paent ar bumper gynnwys deunydd bumper a phaent.
Dangosir y ddelwedd drawsdoriadol weladwy o sglodion paent yn Ffigur 1. Mae pedair haen yn weladwy yn y ddelwedd weladwy, sy'n cydberthyn â'r pedair haen a nodwyd gan ddadansoddiad is-goch.
Ar ôl mapio'r trawsdoriad cyfan, nodwyd haenau unigol gan ddefnyddio delweddau FTIR o wahanol ardaloedd brig. Dangosir sbectrwm cynrychioliadol a delweddau FTIR cysylltiedig o'r pedair haen yn Ffig. 2. Roedd yr haen gyntaf yn cyfateb i orchudd acrylig tryloyw yn cynnwys polywrethan, melamin (brig ar 815 cm-1) a styren.
Mae'r ail haen, yr haen sylfaen (lliw) a'r haen glir yn debyg yn gemegol ac yn cynnwys acrylig, melamin a styren.
Er eu bod yn debyg ac nad oes unrhyw bigau pigment penodol wedi'u nodi, mae'r sbectrwm yn dal i ddangos gwahaniaethau, yn bennaf o ran dwyster y brig. Mae sbectrwm Haen 1 yn dangos bigau cryfach ar 1700 cm-1 (polywrethan), 1490 cm-1, 1095 cm-1 (CO) a 762 cm-1.
Mae dwysterau brig yn sbectrwm haen 2 yn cynyddu ar 2959 cm-1 (methyl), 1303 cm-1, 1241 cm-1 (ether), 1077 cm-1 (ether) a 731 cm-1. Roedd sbectrwm yr haen wyneb yn cyfateb i sbectrwm llyfrgell resin alcyd yn seiliedig ar asid isoffthalig.
Epocsi ac o bosibl polywrethan yw'r haen olaf o baent e-coat. Yn y pen draw, roedd y canlyniadau'n gyson â'r rhai a geir yn gyffredin mewn paentiau modurol.
Perfformiwyd dadansoddiad o'r gwahanol gydrannau ym mhob haen gan ddefnyddio llyfrgelloedd FTIR sydd ar gael yn fasnachol, nid cronfeydd data paent modurol, felly er bod y cyfatebiaethau'n gynrychioliadol, efallai nad ydynt yn absoliwt.
Bydd defnyddio cronfa ddata a gynlluniwyd ar gyfer y math hwn o ddadansoddiad yn cynyddu gwelededd hyd yn oed gwneuthuriad, model a blwyddyn y cerbyd.
Ffigur 2. Sbectrwm FTIR cynrychioliadol o bedair haen a nodwyd mewn croestoriad o baent drws car wedi'i sglodion. Cynhyrchir delweddau is-goch o ranbarthau brig sy'n gysylltiedig ag haenau unigol ac fe'u gosodir ar y ddelwedd fideo. Mae'r ardaloedd coch yn dangos lleoliad yr haenau unigol. Gan ddefnyddio agorfa o 10 x 10 µm2 a maint cam o 5 µm, mae'r ddelwedd is-goch yn cwmpasu ardal o 370 x 140 µm2. Credyd Delwedd: Thermo Fisher Scientific – Dadansoddi Deunyddiau a Strwythurol
Ar ffig. 3 dangosir delwedd fideo o groestoriad o sglodion paent bumper, mae o leiaf dair haen yn weladwy'n glir.
Mae delweddau trawsdoriadol isgoch yn cadarnhau presenoldeb tair haen wahanol (Ffig. 4). Mae'r haen allanol yn gôt glir, yn fwyaf tebygol polywrethan ac acrylig, a oedd yn gyson o'i gymharu â sbectrwm côt glir mewn llyfrgelloedd fforensig masnachol.
Er bod sbectrwm yr haen sylfaen (lliw) yn debyg iawn i sbectrwm yr haen glir, mae'n dal yn ddigon amlwg i'w wahaniaethu oddi wrth yr haen allanol. Mae gwahaniaethau sylweddol yn nwyster cymharol y copaon.
Gall y drydedd haen fod yn ddeunydd y bympar ei hun, sy'n cynnwys polypropylen a thalc. Gellir defnyddio talc fel llenwr atgyfnerthu ar gyfer polypropylen i wella priodweddau strwythurol y deunydd.
Roedd y ddwy gôt allanol yn gyson â'r rhai a ddefnyddir mewn paent modurol, ond ni nodwyd unrhyw bigau pigment penodol yn yr gôt baentiad.
Reis. 3. Mosaig fideo o groestoriad o sglodion paent a gymerwyd o bumper car. Credyd delwedd: Thermo Fisher Scientific – Dadansoddi Deunyddiau a Strwythurol
Reis. 4. Sbectrwm FTIR cynrychioliadol o dair haen a nodwyd mewn trawsdoriad o sglodion paent ar bympar. Cynhyrchir delweddau is-goch o ranbarthau brig sy'n gysylltiedig ag haenau unigol ac fe'u gosodir ar y ddelwedd fideo. Mae'r ardaloedd coch yn dangos lleoliad yr haenau unigol. Gan ddefnyddio agorfa o 10 x 10 µm2 a maint cam o 5 µm, mae'r ddelwedd is-goch yn cwmpasu ardal o 535 x 360 µm2. Credyd Delwedd: Thermo Fisher Scientific – Dadansoddi Deunyddiau a Strwythurol
Defnyddir microsgopeg delweddu Raman i ddadansoddi cyfres o groestoriadau i gael gwybodaeth ychwanegol am y sampl. Fodd bynnag, mae'r dadansoddiad Raman yn gymhleth oherwydd y fflwroleuedd a allyrrir gan y sampl. Profwyd sawl ffynhonnell laser wahanol (455 nm, 532 nm a 785 nm) i werthuso'r cydbwysedd rhwng dwyster fflwroleuedd a dwyster signal Raman.
Ar gyfer dadansoddi sglodion paent ar ddrysau, ceir y canlyniadau gorau gan laser â thonfedd o 455 nm; er bod fflwroleuedd yn dal i fod yn bresennol, gellir defnyddio cywiriad sylfaen i'w wrthweithio. Fodd bynnag, nid oedd y dull hwn yn llwyddiannus ar haenau epocsi oherwydd bod y fflwroleuedd yn rhy gyfyngedig ac roedd y deunydd yn agored i niwed gan laser.
Er bod rhai laserau'n well nag eraill, nid oes unrhyw laser yn addas ar gyfer dadansoddi epocsi. Dadansoddiad trawsdoriadol Raman o sglodion paent ar bumper gan ddefnyddio laser 532 nm. Mae'r cyfraniad fflwroleuol yn dal i fod yn bresennol, ond wedi'i ddileu trwy gywiriad llinell sylfaen.
Reis. 5. Sbectrwm Raman cynrychioliadol o'r tair haen gyntaf o sampl sglodion drws car (dde). Collwyd y bedwaredd haen (epocsi) yn ystod gweithgynhyrchu'r sampl. Cywirwyd y sbectrwm i'r llinell sylfaen i gael gwared ar effaith fflwroleuedd a'u casglu gan ddefnyddio laser 455 nm. Dangoswyd ardal o 116 x 100 µm2 gan ddefnyddio maint picsel o 2 µm. Mosaig fideo trawsdoriadol (chwith uchaf). Delwedd drawsdoriadol Datrysiad Cromlin Raman Aml-ddimensiwn (MCR) (chwith isaf). Credyd Delwedd: Thermo Fisher Scientific – Dadansoddiad Deunyddiau a Strwythurol
Dangosir dadansoddiad Raman o groestoriad o ddarn o baent drws car yn Ffigur 5; nid yw'r sampl hon yn dangos yr haen epocsi oherwydd iddi gael ei cholli yn ystod y paratoi. Fodd bynnag, gan fod dadansoddiad Raman o'r haen epocsi wedi'i ganfod yn broblem, ni ystyriwyd hyn yn broblem.
Mae presenoldeb styren yn dominyddu yn sbectrwm Raman haen 1, tra bod y brig carbonyl yn llawer llai dwys nag yn y sbectrwm IR. O'i gymharu â FTIR, mae'r dadansoddiad Raman yn dangos gwahaniaethau sylweddol yn sbectrwm yr haen gyntaf a'r ail haen.
Y gyfatebiaeth Raman agosaf at y gôt sylfaen yw perylen; er nad yw'n gyfatebiaeth union, gwyddys bod deilliadau perylen yn cael eu defnyddio mewn pigmentau mewn paent modurol, felly gall gynrychioli pigment yn yr haen lliw.
Roedd y sbectrwm arwyneb yn gyson â resinau alkyd isoffthalig, fodd bynnag, fe wnaethant hefyd ganfod presenoldeb titaniwm deuocsid (TiO2, rutile) yn y samplau, a oedd weithiau'n anodd ei ganfod gyda FTIR, yn dibynnu ar y torbwynt sbectrol.
Reis. 6. Sbectrwm Raman cynrychioliadol o sampl o sglodion paent ar bumper (dde). Cywirwyd y sbectrwm i'r llinell sylfaen i gael gwared ar effaith fflwroleuedd a'u casglu gan ddefnyddio laser 532 nm. Dangoswyd ardal o 195 x 420 µm2 gan ddefnyddio maint picsel o 3 µm. Mosaig fideo trawsdoriadol (chwith uchaf). Delwedd Raman MCR o drawsdoriad rhannol (chwith isaf). Credyd delwedd: Thermo Fisher Scientific – Dadansoddi Deunyddiau a Strwythurol
Mae ffig. 6 yn dangos canlyniadau gwasgariad Raman o groestoriad o sglodion paent ar bumper. Mae haen ychwanegol (haen 3) wedi'i darganfod nad oedd wedi'i chanfod o'r blaen gan FTIR.
Agosaf at yr haen allanol mae copolymer o styren, ethylen a biwtadïen, ond mae tystiolaeth hefyd o bresenoldeb cydran anhysbys ychwanegol, fel y dangosir gan gopa carbonyl bach anesboniadwy.
Gall sbectrwm yr haen sylfaen adlewyrchu cyfansoddiad y pigment, gan fod y sbectrwm yn cyfateb i ryw raddau i'r cyfansoddyn phthalocyanine a ddefnyddir fel y pigment.
Mae'r haen a oedd yn anhysbys o'r blaen yn denau iawn (5 µm) ac yn cynnwys carbon a rutile yn rhannol. Oherwydd trwch yr haen hon a'r ffaith bod TiO2 a charbon yn anodd eu canfod gydag FTIR, nid yw'n syndod na chawsant eu canfod trwy ddadansoddiad IR.
Yn ôl canlyniadau'r FT-IR, nodwyd y bedwaredd haen (deunydd y bympar) fel polypropylen, ond dangosodd y dadansoddiad Raman bresenoldeb rhywfaint o garbon hefyd. Er na ellir diystyru presenoldeb talc a welwyd yn FITR, ni ellir gwneud adnabyddiaeth gywir oherwydd bod y brig Raman cyfatebol yn rhy fach.
Mae paentiau modurol yn gymysgeddau cymhleth o gynhwysion, ac er y gall hyn ddarparu llawer o wybodaeth adnabod, mae hefyd yn gwneud dadansoddi yn her fawr. Gellir canfod marciau sglodion paent yn effeithiol gan ddefnyddio microsgop FTIR Nicolet RaptIR.
Mae FTIR yn dechneg dadansoddi nad yw'n ddinistriol sy'n darparu gwybodaeth ddefnyddiol am wahanol haenau a chydrannau paent modurol.
Mae'r erthygl hon yn trafod dadansoddiad sbectrosgopig o haenau paent, ond gall dadansoddiad mwy trylwyr o'r canlyniadau, naill ai trwy gymhariaeth uniongyrchol â cherbydau amheus neu drwy gronfeydd data sbectrol pwrpasol, ddarparu gwybodaeth fwy manwl gywir i baru'r dystiolaeth â'i ffynhonnell.