ข่าว

เราใช้คุกกี้เพื่อปรับปรุงประสบการณ์ของคุณการเรียกดูเว็บไซต์นี้ต่อแสดงว่าคุณยอมรับการใช้คุกกี้ของเราข้อมูลมากกว่านี้.
เมื่อมีการรายงานอุบัติเหตุจราจรและมียานพาหนะคันหนึ่งออกจากที่เกิดเหตุ ห้องปฏิบัติการนิติเวชมักได้รับมอบหมายให้นำหลักฐานกลับมา
หลักฐานตกค้าง ได้แก่ กระจกแตก ไฟหน้า ไฟท้าย หรือกันชนแตก รวมถึงรอยลื่นไถลและคราบสีรถเมื่อรถชนกับวัตถุหรือบุคคล สีจะหลุดลอกเป็นรอยด่างหรือรอยบิ่น
สีรถยนต์มักเป็นส่วนผสมที่ซับซ้อนจากส่วนผสมต่างๆ ที่ทาหลายๆ ชั้นแม้ว่าความซับซ้อนนี้จะทำให้การวิเคราะห์ซับซ้อนขึ้น แต่ก็ยังให้ข้อมูลที่อาจสำคัญมากมายสำหรับการระบุยานพาหนะอีกด้วย
กล้องจุลทรรศน์รามันและการแปลงฟูริเยร์อินฟราเรด (FTIR) เป็นเทคนิคหลักบางส่วนที่สามารถใช้เพื่อแก้ปัญหาดังกล่าว และอำนวยความสะดวกในการวิเคราะห์แบบไม่ทำลายของชั้นเฉพาะในโครงสร้างการเคลือบโดยรวม
การวิเคราะห์เศษสีเริ่มต้นด้วยข้อมูลสเปกตรัมที่สามารถเปรียบเทียบได้โดยตรงกับตัวอย่างควบคุม หรือใช้ร่วมกับฐานข้อมูลเพื่อระบุยี่ห้อ รุ่น และปีของยานพาหนะ
ตำรวจม้าแห่งแคนาดา (RCMP) ดูแลรักษาฐานข้อมูลดังกล่าว นั่นคือฐานข้อมูล Paint Data Query (PDQ)ห้องปฏิบัติการนิติเวชที่เข้าร่วมสามารถเข้าถึงได้ตลอดเวลาเพื่อช่วยรักษาและขยายฐานข้อมูล
บทความนี้มุ่งเน้นไปที่ขั้นตอนแรกในกระบวนการวิเคราะห์: การรวบรวมข้อมูลสเปกตรัมจากเศษสีโดยใช้ FTIR และกล้องจุลทรรศน์รามาน
ข้อมูล FTIR ถูกรวบรวมโดยใช้กล้องจุลทรรศน์ Thermo Scientific™ Nicolet™ RaptIR™ FTIRข้อมูลรามานที่สมบูรณ์ถูกรวบรวมโดยใช้กล้องจุลทรรศน์รามัน Thermo Scientific™ DXR3xiเศษสีถูกนำมาจากชิ้นส่วนที่เสียหายของรถ ชิ้นหนึ่งหลุดจากแผงประตู และอีกชิ้นมาจากกันชน
วิธีการมาตรฐานในการติดชิ้นงานทดสอบแบบหน้าตัดคือการหล่อชิ้นงานด้วยอีพอกซี แต่หากเรซินทะลุชิ้นงานทดสอบ อาจส่งผลต่อผลลัพธ์ของการวิเคราะห์เพื่อป้องกันสิ่งนี้ ชิ้นส่วนสีจึงถูกวางระหว่างแผ่นโพลี (เตตราฟลูออโรเอทิลีน) (PTFE) สองแผ่นที่หน้าตัด
ก่อนการวิเคราะห์ ภาพตัดขวางของชิปสีจะถูกแยกออกจาก PTFE ด้วยตนเอง และวางชิปบนหน้าต่างแบเรียมฟลูออไรด์ (BaF2)การทำแผนที่ FTIR ถูกดำเนินการในโหมดการส่งผ่านโดยใช้รูรับแสง 10 x 10 µm2, วัตถุประสงค์และคอนเดนเซอร์ 15x ที่ได้รับการปรับปรุงให้เหมาะสม และระยะพิทช์ 5 µm
ตัวอย่างเดียวกันนี้ถูกนำมาใช้ในการวิเคราะห์แบบรามานเพื่อความสอดคล้อง แม้ว่าไม่จำเป็นต้องใช้ส่วนตัดขวางของหน้าต่าง BaF2 แบบบางก็ตามเป็นที่น่าสังเกตว่า BaF2 มีจุดสูงสุดของรามันที่ 242 cm-1 ซึ่งสามารถมองเห็นได้ว่าเป็นจุดสูงสุดที่อ่อนแอในบางสเปกตรัมสัญญาณไม่ควรเชื่อมโยงกับสะเก็ดสี
รับภาพรามันโดยใช้ขนาดพิกเซลภาพ 2 µm และ 3 µmการวิเคราะห์สเปกตรัมดำเนินการบนจุดสูงสุดขององค์ประกอบหลัก และกระบวนการระบุตัวตนได้รับความช่วยเหลือจากการใช้เทคนิค เช่น การค้นหาองค์ประกอบหลายองค์ประกอบ เมื่อเปรียบเทียบกับห้องสมุดที่มีขายทั่วไป
ข้าว.1. แผนผังตัวอย่างสีรถยนต์สี่ชั้นทั่วไป (ซ้าย)วิดีโอโมเสกภาพตัดขวางของเศษสีที่นำมาจากประตูรถยนต์ (ขวา)เครดิตรูปภาพ: Thermo Fisher Scientific – การวิเคราะห์วัสดุและโครงสร้าง
แม้ว่าจำนวนชั้นของสะเก็ดสีในตัวอย่างอาจแตกต่างกันไป แต่โดยทั่วไปตัวอย่างจะประกอบด้วยประมาณสี่ชั้น (รูปที่ 1)ชั้นที่ใช้โดยตรงกับพื้นผิวโลหะคือชั้นของสีรองพื้นอิเล็กโตรโฟเรติก (หนาประมาณ 17-25 µm) ซึ่งทำหน้าที่ปกป้องโลหะจากสิ่งแวดล้อมและทำหน้าที่เป็นพื้นผิวยึดสำหรับชั้นสีต่อๆ ไป
ชั้นถัดไปคือสีรองพื้นเพิ่มเติม ผงสำหรับอุดรู (หนาประมาณ 30-35 ไมครอน) เพื่อให้พื้นผิวเรียบสำหรับชั้นสีชุดถัดไปจากนั้นจึงใช้สีรองพื้นหรือสีรองพื้น (หนาประมาณ 10-20 µm) ซึ่งประกอบด้วยเม็ดสีสีรองพื้นชั้นสุดท้ายเป็นชั้นป้องกันโปร่งใส (หนาประมาณ 30-50 ไมครอน) ซึ่งยังให้ความเงางามอีกด้วย
ปัญหาหลักอย่างหนึ่งของการวิเคราะห์ร่องรอยสีคือชั้นสีบนรถเดิมไม่จำเป็นต้องปรากฏเป็นเศษสีและรอยตำหนินอกจากนี้ ตัวอย่างจากภูมิภาคต่างๆ อาจมีองค์ประกอบที่แตกต่างกันตัวอย่างเช่น เศษสีบนกันชนอาจประกอบด้วยวัสดุกันชนและสี
ภาพตัดขวางที่มองเห็นได้ของชิปสีจะแสดงในรูปที่ 1 มองเห็นสี่ชั้นในภาพที่มองเห็นได้ ซึ่งสัมพันธ์กับสี่ชั้นที่ระบุโดยการวิเคราะห์อินฟราเรด
หลังจากการแมปส่วนตัดขวางทั้งหมด แต่ละเลเยอร์จะถูกระบุโดยใช้ภาพ FTIR ของพื้นที่พีคต่างๆสเปกตรัมที่เป็นตัวแทนและรูปภาพ FTIR ที่เกี่ยวข้องของสี่ชั้นถูกแสดงไว้ในรูปที่2. ชั้นแรกสอดคล้องกับการเคลือบอะคริลิกโปร่งใสซึ่งประกอบด้วยโพลียูรีเทน เมลามีน (สูงสุดที่ 815 cm-1) และสไตรีน
ชั้นที่สอง ชั้นฐาน (สี) และชั้นใส มีลักษณะทางเคมีคล้ายคลึงกัน ประกอบด้วยอะคริลิค เมลามีน และสไตรีน
แม้ว่าพวกมันจะคล้ายกันและไม่ได้ระบุพีคของเม็ดสีที่เฉพาะเจาะจง แต่สเปกตรัมยังคงแสดงความแตกต่าง โดยส่วนใหญ่ในแง่ของความเข้มของพีคสเปกตรัมชั้นที่ 1 แสดงจุดสูงสุดที่แข็งแกร่งที่ 1700 cm-1 (โพลียูรีเทน), 1490 cm-1, 1095 cm-1 (CO) และ 762 cm-1
ความเข้มสูงสุดในสเปกตรัมของชั้น 2 เพิ่มขึ้นที่ 2959 cm-1 (เมทิล), 1303 cm-1, 1241 cm-1 (อีเธอร์), 1,077 cm-1 (อีเทอร์) และ 731 cm-1สเปกตรัมของชั้นพื้นผิวสอดคล้องกับสเปกตรัมไลบรารีของอัลคิดเรซินที่มีกรดไอโซทาลิกเป็นพื้นฐาน
ชั้นสุดท้ายของสีรองพื้น e-coat คืออีพอกซีและอาจเป็นโพลียูรีเทนในที่สุดผลลัพธ์ก็สอดคล้องกับผลลัพธ์ที่พบในสีรถยนต์ทั่วไป
การวิเคราะห์ส่วนประกอบต่างๆ ในแต่ละชั้นดำเนินการโดยใช้ไลบรารี FTIR ที่มีวางจำหน่ายทั่วไป ไม่ใช่ฐานข้อมูลสีรถยนต์ ดังนั้นแม้ว่าการจับคู่จะเป็นตัวแทน แต่ก็อาจไม่ครบถ้วนสมบูรณ์
การใช้ฐานข้อมูลที่ออกแบบมาสำหรับการวิเคราะห์ประเภทนี้จะช่วยเพิ่มการมองเห็นยี่ห้อ รุ่น และปีของยานพาหนะ
รูปที่ 2 สเปกตรัม FTIR ตัวแทนของสี่ชั้นที่ระบุในส่วนตัดขวางของสีทาประตูรถยนต์ที่บิ่นภาพอินฟราเรดถูกสร้างขึ้นจากบริเวณจุดสูงสุดที่เกี่ยวข้องกับแต่ละเลเยอร์และซ้อนทับบนภาพวิดีโอพื้นที่สีแดงแสดงตำแหน่งของแต่ละเลเยอร์ภาพอินฟราเรดครอบคลุมพื้นที่ 370 x 140 µm2 โดยใช้รูรับแสง 10 x 10 µm2 และขนาดขั้นละ 5 µmเครดิตรูปภาพ: Thermo Fisher Scientific – การวิเคราะห์วัสดุและโครงสร้าง
บนรูปภาพที่ 3 แสดงภาพตัดขวางของรอยชิปสีกันชน โดยมองเห็นได้ชัดเจนอย่างน้อย 3 ชั้น
ภาพตัดขวางอินฟราเรดยืนยันว่ามีสามชั้นที่แตกต่างกัน (รูปที่ 4)ชั้นนอกเป็นสารเคลือบใส ซึ่งน่าจะเป็นโพลียูรีเทนและอะคริลิก ซึ่งมีความสม่ำเสมอเมื่อเปรียบเทียบกับสเปกตรัมเคลือบใสในห้องสมุดนิติวิทยาศาสตร์เชิงพาณิชย์
แม้ว่าสเปกตรัมของการเคลือบฐาน (สี) จะคล้ายกันมากกับสเปกตรัมของการเคลือบใส แต่ก็ยังมีความแตกต่างเพียงพอที่จะแยกแยะจากชั้นนอกได้ความเข้มสัมพัทธ์ของยอดเขามีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ
ชั้นที่สามอาจเป็นวัสดุกันชนซึ่งประกอบด้วยโพลีโพรพีลีนและแป้งแป้งสามารถใช้เป็นสารตัวเติมเสริมแรงสำหรับโพลีโพรพีลีนเพื่อเพิ่มคุณสมบัติทางโครงสร้างของวัสดุ
สีเคลือบชั้นนอกทั้งสองสีมีความสอดคล้องกับสีที่ใช้ในสีรถยนต์ แต่ไม่มีการระบุพีคของเม็ดสีที่เฉพาะเจาะจงในสีรองพื้น
ข้าว.3. วิดีโอโมเสกของภาพตัดขวางของชิปสีที่นำมาจากกันชนรถยนต์เครดิตรูปภาพ: Thermo Fisher Scientific – การวิเคราะห์วัสดุและโครงสร้าง
ข้าว.4. สเปกตรัม FTIR ตัวแทนของสามชั้นที่ระบุในส่วนตัดขวางของเศษสีบนกันชนภาพอินฟราเรดถูกสร้างขึ้นจากบริเวณจุดสูงสุดที่เกี่ยวข้องกับแต่ละเลเยอร์และซ้อนทับบนภาพวิดีโอพื้นที่สีแดงแสดงตำแหน่งของแต่ละเลเยอร์ภาพอินฟราเรดครอบคลุมพื้นที่ 535 x 360 µm2 โดยใช้รูรับแสง 10 x 10 µm2 และขนาดขั้นละ 5 µmเครดิตรูปภาพ: Thermo Fisher Scientific – การวิเคราะห์วัสดุและโครงสร้าง
กล้องจุลทรรศน์ภาพรามานใช้ในการวิเคราะห์ชุดภาพตัดขวางเพื่อรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับตัวอย่างอย่างไรก็ตาม การวิเคราะห์รามานมีความซับซ้อนจากการเรืองแสงที่ปล่อยออกมาจากตัวอย่างแหล่งเลเซอร์ที่แตกต่างกันหลายแห่ง (455 นาโนเมตร, 532 นาโนเมตร และ 785 นาโนเมตร) ได้รับการทดสอบเพื่อประเมินความสมดุลระหว่างความเข้มของแสงเรืองแสงและความเข้มของสัญญาณรามัน
สำหรับการวิเคราะห์เศษสีที่ประตู จะได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดด้วยเลเซอร์ที่มีความยาวคลื่น 455 นาโนเมตรแม้ว่าเรืองแสงจะยังคงปรากฏอยู่ แต่ก็สามารถใช้การแก้ไขฐานเพื่อต่อต้านมันได้อย่างไรก็ตาม วิธีการนี้ไม่ประสบผลสำเร็จบนชั้นอีพอกซี เนื่องจากการเรืองแสงมีจำกัดเกินไป และวัสดุเสี่ยงต่อความเสียหายจากเลเซอร์
แม้ว่าเลเซอร์บางตัวจะดีกว่าตัวอื่น แต่ไม่มีเลเซอร์ตัวใดที่เหมาะกับการวิเคราะห์อีพอกซีการวิเคราะห์ภาคตัดขวางของ Raman ของเศษสีบนกันชนโดยใช้เลเซอร์ 532 นาโนเมตรการมีส่วนช่วยในการเรืองแสงยังคงมีอยู่ แต่ถูกลบออกโดยการแก้ไขพื้นฐาน
ข้าว.5. สเปกตรัมรามานตัวแทนของตัวอย่างชิปประตูรถยนต์สามชั้นแรก (ขวา)ชั้นที่สี่ (อีพ็อกซี่) หายไประหว่างการผลิตตัวอย่างสเปกตรัมได้รับการแก้ไขพื้นฐานเพื่อลบผลของการเรืองแสงและรวบรวมโดยใช้เลเซอร์ 455 นาโนเมตรพื้นที่ 116 x 100 µm2 ถูกแสดงโดยใช้ขนาดพิกเซล 2 µmภาพโมเสกวิดีโอแบบตัดขวาง (ซ้ายบน)ภาพตัดขวาง Raman Curve Resolution (MCR) หลายมิติ (ซ้ายล่าง)เครดิตรูปภาพ: Thermo Fisher Scientific – การวิเคราะห์วัสดุและโครงสร้าง
การวิเคราะห์แบบรามานของภาพตัดขวางของชิ้นส่วนสีทาประตูรถยนต์ แสดงไว้ในรูปที่ 5ตัวอย่างนี้ไม่แสดงชั้นอีพอกซีเนื่องจากสูญเสียไประหว่างการเตรียมอย่างไรก็ตาม เนื่องจากการวิเคราะห์รามานของชั้นอีพอกซีพบว่ามีปัญหา จึงไม่ถือว่าเป็นปัญหา
การมีอยู่ของสไตรีนมีอิทธิพลเหนือสเปกตรัมรามานของชั้นที่ 1 ในขณะที่พีคคาร์บอนิลมีความเข้มข้นน้อยกว่าในสเปกตรัม IR มากเมื่อเปรียบเทียบกับ FTIR การวิเคราะห์แบบรามันแสดงให้เห็นความแตกต่างที่มีนัยสำคัญในสเปกตรัมของชั้นที่หนึ่งและชั้นที่สอง
การจับคู่รามานที่ใกล้เคียงที่สุดกับสีรองพื้นคือเพอริลีนแม้ว่าจะไม่ตรงกันทุกประการ แต่อนุพันธ์ของเพอร์ลีนเป็นที่รู้กันว่าใช้ในเม็ดสีในสีทารถยนต์ ดังนั้นจึงอาจเป็นตัวแทนของเม็ดสีในชั้นสีได้
สเปกตรัมที่พื้นผิวมีความสอดคล้องกับเรซินไอโซฟทาลิกอัลคิด อย่างไรก็ตาม ยังตรวจพบการมีอยู่ของไทเทเนียมไดออกไซด์ (TiO2, รูไทล์) ในตัวอย่าง ซึ่งบางครั้งตรวจพบได้ยากด้วย FTIR ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับจุดตัดสเปกตรัม
ข้าว.6. สเปกตรัมรามันที่เป็นตัวแทนของตัวอย่างชิปสีบนกันชน (ขวา)สเปกตรัมได้รับการแก้ไขพื้นฐานเพื่อลบผลของการเรืองแสงและรวบรวมโดยใช้เลเซอร์ 532 นาโนเมตรพื้นที่ 195 x 420 µm2 ถูกแสดงโดยใช้ขนาดพิกเซล 3 µmภาพโมเสกวิดีโอแบบตัดขวาง (ซ้ายบน)ภาพ Raman MCR ของภาพตัดขวางบางส่วน (ซ้ายล่าง)เครดิตรูปภาพ: Thermo Fisher Scientific – การวิเคราะห์วัสดุและโครงสร้าง
บนรูปภาพที่ 6 แสดงผลการกระเจิงของรามานของภาพตัดขวางของเศษสีบนกันชนมีการค้นพบเลเยอร์เพิ่มเติม (เลเยอร์ 3) ที่ FTIR ไม่เคยตรวจพบมาก่อน
ใกล้กับชั้นนอกที่สุดคือโคโพลีเมอร์ของสไตรีน เอทิลีน และบิวทาไดอีน แต่ยังมีหลักฐานของการมีอยู่ของส่วนประกอบที่ไม่ทราบเพิ่มเติมอีกด้วย ซึ่งเห็นได้จากพีคคาร์บอนิลขนาดเล็กที่อธิบายไม่ได้
สเปกตรัมของสีรองพื้นอาจสะท้อนถึงองค์ประกอบของเม็ดสี เนื่องจากสเปกตรัมนั้นสอดคล้องกับสารประกอบพทาโลไซยานีนที่ใช้เป็นเม็ดสีในระดับหนึ่ง
ชั้นที่ไม่รู้จักก่อนหน้านี้มีความบางมาก (5 µm) และบางส่วนประกอบด้วยคาร์บอนและรูไทล์เนื่องจากความหนาของชั้นนี้และข้อเท็จจริงที่ว่า TiO2 และคาร์บอนตรวจพบได้ยากด้วย FTIR จึงไม่น่าแปลกใจที่การวิเคราะห์ IR จะตรวจไม่พบสิ่งเหล่านี้
จากผลการทดสอบ FT-IR ชั้นที่สี่ (วัสดุกันชน) ถูกระบุว่าเป็นโพลีโพรพีลีน แต่การวิเคราะห์แบบรามันยังแสดงให้เห็นว่ามีคาร์บอนอยู่บ้างแม้ว่าไม่สามารถตัดการมีอยู่ของทัลก์ที่พบใน FITR ได้ แต่ก็ไม่สามารถระบุได้อย่างแม่นยำ เนื่องจากค่าพีคของรามานที่สอดคล้องกันนั้นน้อยเกินไป
สีรถยนต์เป็นส่วนผสมที่ซับซ้อน และแม้ว่าสิ่งนี้สามารถให้ข้อมูลที่สามารถระบุตัวตนได้มากมาย แต่ก็ทำให้การวิเคราะห์ถือเป็นความท้าทายที่สำคัญเช่นกันรอยชิปสีสามารถตรวจจับได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยใช้กล้องจุลทรรศน์ Nicolet RaptIR FTIR
FTIR เป็นเทคนิคการวิเคราะห์แบบไม่ทำลายซึ่งให้ข้อมูลที่เป็นประโยชน์เกี่ยวกับชั้นต่างๆ และส่วนประกอบของสีรถยนต์
บทความนี้กล่าวถึงการวิเคราะห์ทางสเปกโทรสโกปีของชั้นสี แต่การวิเคราะห์ผลลัพธ์ที่ละเอียดยิ่งขึ้น ไม่ว่าจะผ่านการเปรียบเทียบโดยตรงกับยานพาหนะต้องสงสัยหรือผ่านฐานข้อมูลสเปกตรัมโดยเฉพาะ สามารถให้ข้อมูลที่แม่นยำยิ่งขึ้นเพื่อจับคู่หลักฐานกับแหล่งที่มาได้