ข่าว

เราใช้คุกกี้เพื่อปรับปรุงประสบการณ์ของคุณ การเข้าชมเว็บไซต์นี้ต่อถือว่าคุณยอมรับการใช้คุกกี้ของเรา ดูข้อมูลเพิ่มเติม
เมื่อมีการรายงานอุบัติเหตุทางถนนและรถคันใดคันหนึ่งหลุดออกจากที่เกิดเหตุ ห้องปฏิบัติการนิติเวชมักจะได้รับมอบหมายให้กู้คืนหลักฐาน
หลักฐานที่หลงเหลืออยู่ ได้แก่ กระจกแตก ไฟหน้า ไฟท้าย หรือกันชนแตก รวมถึงรอยล้อและคราบสี เมื่อรถชนกับวัตถุหรือบุคคล สีมีแนวโน้มที่จะหลุดลอกออกมาเป็นจุดหรือรอยบิ่น
สีรถยนต์มักประกอบด้วยส่วนผสมที่ซับซ้อนของส่วนผสมต่างๆ ที่นำมาทาทับซ้อนกันหลายชั้น แม้ว่าความซับซ้อนนี้จะทำให้การวิเคราะห์มีความซับซ้อน แต่ก็ให้ข้อมูลสำคัญมากมายที่อาจนำไปใช้ในการระบุรถยนต์ได้
กล้องจุลทรรศน์รามานและอินฟราเรดแบบแปลงฟูริเยร์ (FTIR) เป็นเทคนิคหลักบางประการที่สามารถใช้แก้ปัญหาต่างๆ ดังกล่าวได้ และอำนวยความสะดวกในการวิเคราะห์แบบไม่ทำลายชั้นเฉพาะในโครงสร้างการเคลือบโดยรวม
การวิเคราะห์เศษสีเริ่มต้นด้วยข้อมูลสเปกตรัมที่สามารถนำมาเปรียบเทียบโดยตรงกับตัวอย่างควบคุมหรือใช้ร่วมกับฐานข้อมูลเพื่อระบุยี่ห้อ รุ่น และปีของรถยนต์
ตำรวจม้าแคนาดา (RCMP) เป็นผู้ดูแลรักษาฐานข้อมูลดังกล่าว นั่นคือฐานข้อมูล Paint Data Query (PDQ) ห้องปฏิบัติการนิติวิทยาศาสตร์ที่เข้าร่วมสามารถเข้าถึงได้ทุกเมื่อเพื่อช่วยดูแลรักษาและขยายฐานข้อมูล
บทความนี้มุ่งเน้นไปที่ขั้นตอนแรกของกระบวนการวิเคราะห์: การรวบรวมข้อมูลสเปกตรัมจากชิปสีโดยใช้ FTIR และกล้องจุลทรรศน์แบบรามาน
ข้อมูล FTIR เก็บรวบรวมโดยใช้กล้องจุลทรรศน์ Thermo Scientific™ Nicolet™ RaptIR™ FTIR และรวบรวมข้อมูลรามานทั้งหมดโดยใช้กล้องจุลทรรศน์ Thermo Scientific™ DXR3xi Raman เศษสีถูกขูดออกจากชิ้นส่วนที่เสียหายของรถยนต์ โดยชิ้นหนึ่งแตกจากแผงประตู และอีกชิ้นหนึ่งแตกจากกันชน
วิธีมาตรฐานในการยึดชิ้นงานภาคตัดขวางคือการหล่อด้วยอีพอกซี แต่หากเรซินซึมผ่านชิ้นงาน ผลการวิเคราะห์อาจได้รับผลกระทบ เพื่อป้องกันปัญหานี้ ชิ้นส่วนสีจึงถูกวางไว้ระหว่างแผ่นโพลี(เตตระฟลูออโรเอทิลีน) (PTFE) สองแผ่นที่หน้าตัดเดียวกัน
ก่อนการวิเคราะห์ หน้าตัดของชิปสีจะถูกแยกออกจาก PTFE ด้วยมือ และวางชิปบนช่องแบเรียมฟลูออไรด์ (BaF2) การทำแผนที่ FTIR ดำเนินการในโหมดการส่งผ่านโดยใช้รูรับแสงขนาด 10 x 10 µm2 เลนส์วัตถุ 15x ที่ได้รับการปรับแต่งและคอนเดนเซอร์ และระยะพิทช์ 5 µm
ตัวอย่างเดียวกันนี้ถูกนำมาใช้เพื่อวิเคราะห์รามานเพื่อความสม่ำเสมอ แม้ว่าจะไม่จำเป็นต้องใช้หน้าตัด BaF2 ที่บางก็ตาม ข้อสังเกตคือ BaF2 มีจุดสูงสุดของรามานที่ 242 ซม. -1 ซึ่งอาจมองได้ว่าเป็นจุดสูงสุดที่อ่อนในบางสเปกตรัม สัญญาณนี้ไม่ควรสัมพันธ์กับสะเก็ดสี
รับภาพรามานโดยใช้ขนาดพิกเซลของภาพ 2 µm และ 3 µm การวิเคราะห์สเปกตรัมดำเนินการบนจุดสูงสุดขององค์ประกอบหลัก และกระบวนการระบุได้รับการช่วยเหลือจากการใช้เทคนิคต่างๆ เช่น การค้นหาองค์ประกอบหลายองค์ประกอบ เมื่อเปรียบเทียบกับไลบรารีที่มีจำหน่ายทั่วไป
ข้าว 1. แผนภาพตัวอย่างสีรถยนต์สี่ชั้นทั่วไป (ซ้าย) ภาพตัดขวางของเศษสีที่ถ่ายจากประตูรถยนต์ (ขวา) เครดิตภาพ: Thermo Fisher Scientific – การวิเคราะห์วัสดุและโครงสร้าง
แม้ว่าจำนวนชั้นของเกล็ดสีในตัวอย่างอาจแตกต่างกันไป แต่โดยทั่วไปตัวอย่างจะประกอบด้วยประมาณสี่ชั้น (รูปที่ 1) ชั้นที่ทาลงบนวัสดุโลหะโดยตรงคือชั้นไพรเมอร์อิเล็กโตรโฟเรติก (หนาประมาณ 17-25 ไมโครเมตร) ซึ่งทำหน้าที่ปกป้องโลหะจากสภาพแวดล้อมและทำหน้าที่เป็นพื้นผิวสำหรับการเคลือบสีในชั้นถัดไป
ชั้นถัดไปเป็นสีรองพื้นหรือสีโป๊ว (ความหนาประมาณ 30-35 ไมครอน) เพื่อให้พื้นผิวเรียบเนียนสำหรับชั้นสีถัดไป จากนั้นจึงลงสีรองพื้น (ความหนาประมาณ 10-20 ไมครอน) ซึ่งประกอบด้วยเม็ดสีรองพื้น ชั้นสุดท้ายเป็นชั้นป้องกันแบบใส (ความหนาประมาณ 30-50 ไมครอน) ซึ่งให้ความเงางามเช่นกัน
ปัญหาหลักประการหนึ่งของการวิเคราะห์รอยสีคือ สีบนรถเดิมไม่ได้ปรากฏเป็นรอยสีและรอยตำหนิทุกชั้นเสมอไป นอกจากนี้ ตัวอย่างสีจากภูมิภาคต่างๆ อาจมีส่วนประกอบที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น รอยสีบนกันชนอาจประกอบด้วยวัสดุกันชนและสี
ภาพตัดขวางที่มองเห็นได้ของชิปสีแสดงอยู่ในรูปที่ 1 โดยมองเห็นชั้นสีทั้งสี่ชั้นในภาพที่มองเห็นได้ ซึ่งสัมพันธ์กับชั้นทั้งสี่ที่ระบุโดยการวิเคราะห์อินฟราเรด
หลังจากทำแผนที่หน้าตัดทั้งหมดแล้ว ชั้นต่างๆ จะถูกระบุโดยใช้ภาพ FTIR ของพื้นที่พีคต่างๆ สเปกตรัมตัวแทนและภาพ FTIR ที่เกี่ยวข้องของทั้งสี่ชั้นแสดงในรูปที่ 2 ชั้นแรกเป็นสารเคลือบอะคริลิกใสที่ประกอบด้วยโพลียูรีเทน เมลามีน (พีคที่ 815 ซม. -1) และสไตรีน
ชั้นที่ 2 ชั้นฐาน (สี) และชั้นใส มีองค์ประกอบทางเคมีที่คล้ายคลึงกันและประกอบด้วยอะคริลิก เมลามีน และสไตรีน
แม้ว่าจะคล้ายคลึงกันและยังไม่มีการระบุจุดสูงสุดของเม็ดสีที่เฉพาะเจาะจง แต่สเปกตรัมยังคงมีความแตกต่าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแง่ของความเข้มข้นของจุดสูงสุด สเปกตรัมชั้นที่ 1 แสดงจุดสูงสุดที่สูงกว่าที่ 1700 ซม. -1 (โพลียูรีเทน), 1490 ซม. -1, 1095 ซม. -1 (CO) และ 762 ซม. -1
ความเข้มสูงสุดในสเปกตรัมของชั้นที่ 2 เพิ่มขึ้นที่ 2959 cm-1 (เมทิล), 1303 cm-1, 1241 cm-1 (อีเธอร์), 1077 cm-1 (อีเธอร์) และ 731 cm-1 สเปกตรัมของชั้นผิวสอดคล้องกับสเปกตรัมห้องสมุดของเรซินอัลคิดที่ใช้กรดไอโซฟทาลิก
ชั้นสุดท้ายของไพรเมอร์อีโค้ทคืออีพอกซีและอาจเป็นโพลียูรีเทน ผลลัพธ์ที่ได้สอดคล้องกับสีรถยนต์ทั่วไป
การวิเคราะห์ส่วนประกอบต่างๆ ในแต่ละชั้นดำเนินการโดยใช้ไลบรารี FTIR ที่มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ ไม่ใช่ฐานข้อมูลสีรถยนต์ ดังนั้น แม้ว่าการจับคู่จะเป็นตัวแทน แต่ก็อาจไม่ตรงกันแน่นอน
การใช้ฐานข้อมูลที่ออกแบบมาสำหรับการวิเคราะห์ประเภทนี้ จะทำให้มองเห็นแม้กระทั่งยี่ห้อ รุ่น และปีของรถยนต์ได้ชัดเจนยิ่งขึ้น
รูปที่ 2 สเปกตรัม FTIR ตัวแทนของชั้นสีที่ระบุสี่ชั้นในภาคตัดขวางของสีประตูรถยนต์ที่แตกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อย ภาพอินฟราเรดถูกสร้างขึ้นจากบริเวณจุดสูงสุดที่สัมพันธ์กับแต่ละชั้นสีและซ้อนทับบนภาพวิดีโอ พื้นที่สีแดงแสดงตำแหน่งของแต่ละชั้นสี โดยใช้รูรับแสงขนาด 10 x 10 µm2 และขนาดขั้น 5 µm ภาพอินฟราเรดครอบคลุมพื้นที่ 370 x 140 µm2 เครดิตภาพ: Thermo Fisher Scientific – การวิเคราะห์วัสดุและโครงสร้าง
รูปที่ 3 แสดงภาพวิดีโอของส่วนตัดของเศษสีกันชน โดยมองเห็นได้ชัดเจนอย่างน้อย 3 ชั้น
ภาพตัดขวางอินฟราเรดยืนยันการมีอยู่ของชั้นที่แตกต่างกันสามชั้น (รูปที่ 4) ชั้นนอกเป็นชั้นเคลือบใส ซึ่งส่วนใหญ่น่าจะเป็นโพลียูรีเทนและอะคริลิก ซึ่งมีความสม่ำเสมอเมื่อเทียบกับสเปกตรัมของชั้นเคลือบใสในห้องสมุดนิติวิทยาศาสตร์เชิงพาณิชย์
แม้ว่าสเปกตรัมของสารเคลือบพื้นฐาน (สี) จะคล้ายคลึงกับสารเคลือบใสมาก แต่ก็ยังมีความแตกต่างอย่างชัดเจนพอที่จะแยกแยะจากชั้นนอกได้ มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในความเข้มสัมพัทธ์ของจุดสูงสุด
ชั้นที่สามอาจเป็นวัสดุกันกระแทก ประกอบด้วยโพลีโพรพิลีนและทัลค์ ทัลค์สามารถใช้เป็นสารตัวเติมเสริมแรงสำหรับโพลีโพรพิลีน เพื่อเพิ่มคุณสมบัติเชิงโครงสร้างของวัสดุ
ชั้นเคลือบด้านนอกทั้งสองชั้นมีความสม่ำเสมอเหมือนกับที่ใช้ในสีรถยนต์ แต่ไม่มีการระบุยอดเม็ดสีที่เฉพาะเจาะจงในชั้นรองพื้น
ข้าว 3. ภาพโมเสกวิดีโอแสดงภาพตัดขวางของเศษสีที่ถ่ายจากกันชนรถยนต์ เครดิตภาพ: Thermo Fisher Scientific – การวิเคราะห์วัสดุและโครงสร้าง
ข้าว 4. สเปกตรัม FTIR ตัวแทนของชั้นสามชั้นที่ระบุในภาพตัดขวางของเศษสีบนกันชน ภาพอินฟราเรดถูกสร้างขึ้นจากบริเวณจุดสูงสุดที่สัมพันธ์กับแต่ละชั้นและซ้อนทับบนภาพวิดีโอ พื้นที่สีแดงแสดงตำแหน่งของแต่ละชั้น โดยใช้รูรับแสงขนาด 10 x 10 µm2 และขนาดขั้น 5 µm ภาพอินฟราเรดครอบคลุมพื้นที่ 535 x 360 µm2 เครดิตภาพ: Thermo Fisher Scientific – การวิเคราะห์วัสดุและโครงสร้าง
กล้องจุลทรรศน์ถ่ายภาพรามานใช้ในการวิเคราะห์ภาพตัดขวางหลายชุดเพื่อให้ได้ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับตัวอย่าง อย่างไรก็ตาม การวิเคราะห์รามานมีความซับซ้อนเนื่องจากปริมาณการเรืองแสงที่ปล่อยออกมาจากตัวอย่าง มีการทดสอบแหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์หลายแบบ (455 นาโนเมตร 532 นาโนเมตร และ 785 นาโนเมตร) เพื่อประเมินความสมดุลระหว่างความเข้มของการเรืองแสงและความเข้มของสัญญาณรามาน
สำหรับการวิเคราะห์เศษสีบนประตู เลเซอร์ที่มีความยาวคลื่น 455 นาโนเมตรจะให้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด แม้ว่าจะยังคงพบการเรืองแสงอยู่ แต่ก็สามารถใช้การแก้ไขเบสเพื่อแก้ไขได้ อย่างไรก็ตาม วิธีการนี้ไม่ประสบความสำเร็จกับชั้นอีพอกซี เนื่องจากมีการเรืองแสงจำกัดเกินไปและวัสดุอาจเสียหายได้ง่ายจากเลเซอร์
แม้ว่าเลเซอร์บางชนิดจะดีกว่าชนิดอื่น แต่ไม่มีเลเซอร์ชนิดใดที่เหมาะสมกับการวิเคราะห์อีพอกซี การวิเคราะห์แบบตัดขวางรามานของเศษสีบนกันชนโดยใช้เลเซอร์ 532 นาโนเมตร ยังคงมีการเรืองแสงอยู่ แต่ได้รับการแก้ไขด้วยการแก้ไขค่าพื้นฐาน
ข้าว 5. สเปกตรัมรามานตัวแทนของสามชั้นแรกของตัวอย่างชิปประตูรถยนต์ (ขวา) ชั้นที่สี่ (อีพอกซี) สูญหายไประหว่างการผลิตตัวอย่าง สเปกตรัมได้รับการแก้ไขพื้นฐานเพื่อขจัดผลกระทบของการเรืองแสง และเก็บรวบรวมโดยใช้เลเซอร์ 455 นาโนเมตร พื้นที่ 116 x 100 ไมโครเมตร2 ถูกแสดงโดยใช้ขนาดพิกเซล 2 ไมโครเมตร ภาพโมเสกวิดีโอภาคตัดขวาง (ซ้ายบน) ภาพตัดขวางความละเอียดเส้นโค้งรามานหลายมิติ (MCR) (ซ้ายล่าง) เครดิตภาพ: Thermo Fisher Scientific – การวิเคราะห์วัสดุและโครงสร้าง
การวิเคราะห์รามานของหน้าตัดของสีประตูรถยนต์ชิ้นหนึ่งแสดงในรูปที่ 5 ตัวอย่างนี้ไม่ได้แสดงชั้นอีพอกซีเนื่องจากสูญหายไประหว่างการเตรียม อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการวิเคราะห์รามานของชั้นอีพอกซีพบว่ามีปัญหา จึงไม่ถือว่าเป็นปัญหา
สไตรีนมีปริมาณมากในสเปกตรัมรามานของชั้นที่ 1 ขณะที่พีคของคาร์บอนิลมีความเข้มข้นน้อยกว่าในสเปกตรัมอินฟราเรดมาก เมื่อเปรียบเทียบกับ FTIR การวิเคราะห์รามานแสดงให้เห็นความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในสเปกตรัมของชั้นที่ 1 และชั้นที่สอง
สีรามานที่ตรงกับสีรองพื้นมากที่สุดคือเพอริลีน แม้ว่าจะไม่ตรงกันเป๊ะๆ แต่สารอนุพันธ์ของเพอริลีนเป็นที่ทราบกันว่าใช้ในเม็ดสีในสีรถยนต์ ดังนั้นจึงอาจเป็นเม็ดสีในชั้นสีก็ได้
สเปกตรัมพื้นผิวสอดคล้องกับเรซินอัลคิดไอโซฟทาลิก อย่างไรก็ตาม สเปกตรัมเหล่านี้ยังตรวจพบไททาเนียมไดออกไซด์ (TiO2, รูไทล์) ในตัวอย่าง ซึ่งบางครั้งตรวจจับได้ยากด้วย FTIR ขึ้นอยู่กับค่าตัดขาดสเปกตรัม
ข้าว 6. สเปกตรัมรามานตัวแทนของตัวอย่างเศษสีบนกันชน (ขวา) สเปกตรัมได้รับการแก้ไขพื้นฐานเพื่อลบผลกระทบของการเรืองแสงและเก็บรวบรวมโดยใช้เลเซอร์ 532 นาโนเมตร พื้นที่ 195 x 420 ไมโครเมตร2 ถูกแสดงโดยใช้ขนาดพิกเซล 3 ไมโครเมตร ภาพโมเสกวิดีโอภาคตัดขวาง (ซ้ายบน) ภาพรามาน MCR ของภาคตัดขวางบางส่วน (ซ้ายล่าง) เครดิตภาพ: Thermo Fisher Scientific – การวิเคราะห์วัสดุและโครงสร้าง
รูปที่ 6 แสดงผลการกระเจิงแบบรามานของหน้าตัดของเศษสีบนกันชน พบชั้นสีเพิ่มเติม (ชั้นที่ 3) ซึ่ง FTIR ไม่เคยตรวจพบมาก่อน
ส่วนที่อยู่ใกล้กับชั้นนอกที่สุดคือโคพอลิเมอร์ของสไตรีน เอทิลีน และบิวทาไดอีน แต่ยังมีหลักฐานการมีอยู่ของส่วนประกอบที่ไม่รู้จักเพิ่มเติมอีกด้วย โดยเห็นได้จากค่าพีคคาร์บอนิลเล็กๆ ที่อธิบายไม่ได้
สเปกตรัมของสีรองพื้นอาจสะท้อนถึงองค์ประกอบของเม็ดสี เนื่องจากสเปกตรัมนั้นสอดคล้องกับสารประกอบพทาโลไซยานีนที่ใช้เป็นเม็ดสีในระดับหนึ่ง
ชั้นที่ไม่เคยรู้จักมาก่อนนี้มีความบางมาก (5 ไมโครเมตร) และประกอบด้วยคาร์บอนและรูไทล์บางส่วน เนื่องจากความหนาของชั้นนี้และความจริงที่ว่า TiO2 และคาร์บอนนั้นตรวจจับได้ยากด้วย FTIR จึงไม่น่าแปลกใจที่การวิเคราะห์ด้วย IR จะไม่ตรวจพบชั้นเหล่านี้
จากผลการทดสอบ FT-IR พบว่าชั้นที่สี่ (วัสดุกันกระแทก) เป็นโพลีโพรพีลีน แต่การวิเคราะห์รามานยังพบคาร์บอนอยู่บ้าง แม้ว่าจะไม่สามารถตัดความเป็นไปได้ของทัลค์ที่พบใน FITR ออกไปได้ แต่ก็ไม่สามารถระบุได้อย่างแม่นยำ เนื่องจากค่าพีครามานที่สอดคล้องกันมีขนาดเล็กเกินไป
สีรถยนต์เป็นส่วนผสมที่ซับซ้อนของส่วนผสมต่างๆ และแม้ว่าข้อมูลเหล่านี้จะสามารถระบุตัวตนได้มากมาย แต่ก็ทำให้การวิเคราะห์เป็นความท้าทายที่สำคัญเช่นกัน รอยบิ่นของสีสามารถตรวจจับได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วยกล้องจุลทรรศน์ Nicolet RaptIR FTIR
FTIR เป็นเทคนิคการวิเคราะห์แบบไม่ทำลายซึ่งให้ข้อมูลที่เป็นประโยชน์เกี่ยวกับชั้นและส่วนประกอบต่างๆ ของสีรถยนต์
บทความนี้กล่าวถึงการวิเคราะห์สเปกโทรสโคปีของชั้นสี แต่การวิเคราะห์ผลลัพธ์อย่างละเอียดมากขึ้น ไม่ว่าจะผ่านการเปรียบเทียบโดยตรงกับยานพาหนะที่น่าสงสัยหรือผ่านฐานข้อมูลสเปกตรัมเฉพาะทาง สามารถให้ข้อมูลที่แม่นยำยิ่งขึ้นในการจับคู่หลักฐานกับแหล่งที่มาได้