жаңылыктар

Биз сиздин тажрыйбаңызды жакшыртуу үчүн кукилерди колдонобуз.Бул сайтты карап чыгууну улантуу менен, сиз кукилерди колдонууга макул болосуз.Көбүрөөк маалымат.
Жол кырсыгы катталып, унаалардын бири окуя болгон жерден чыгып кеткенде, көбүнчө соттук-медициналык лабораторияларга далилдерди калыбына келтирүү милдети жүктөлөт.
Калган далилдерге сынган айнектер, сынган фаралар, арткы жарыктар же бамперлер, ошондой эле тайгалануучу тактар ​​жана боёктун калдыктары кирет.Унаа бир нерсе же адам менен кагылышканда, боёк тактар ​​же чиптер түрүндө өтүп кетиши мүмкүн.
Автомобилдик боёк, адатта, бир нече катмарда колдонулган ар кандай ингредиенттердин татаал аралашмасы.Бул татаалдык талдоону кыйындатканы менен, унааны идентификациялоо үчүн потенциалдуу маанилүү маалыматтардын көптүгүн камсыз кылат.
Раман микроскопиясы жана Фурье трансформациясы инфракызыл (FTIR) бул сыяктуу көйгөйлөрдү чечүү үчүн колдонулушу мүмкүн болгон негизги ыкмалардын кээ бирлери жана жалпы каптоо түзүмүндөгү конкреттүү катмарлардын кыйратуучу анализин жеңилдетет.
Боёк чиптерин талдоо башкаруу үлгүлөрү менен түздөн-түз салыштырууга же унаанын маркасын, моделин жана жылын аныктоо үчүн маалымат базасы менен бирге колдонула турган спектралдык маалыматтардан башталат.
Канаданын Королдук полициясы (RCMP) ушундай маалыматтар базасын, Paint Data Query (PDQ) маалымат базасын сактайт.Катышуучу соттук лабораторияларга маалымат базасын сактоого жана кеңейтүүгө жардам берүү үчүн каалаган убакта кирүүгө болот.
Бул макала талдоо процессиндеги биринчи кадамга багытталган: FTIR жана Раман микроскопиясын колдонуу менен боёк чиптеринен спектрдик маалыматтарды чогултуу.
FTIR маалыматтары Thermo Scientific™ Nicolet™ RaptIR™ FTIR микроскобу аркылуу чогултулган;толук Раман маалыматтары Thermo Scientific™ DXR3xi Raman микроскобу аркылуу чогултулган.Боёк чиптери унаанын бузулган бөлүктөрүнөн алынган: бири эшиктин панелинен, экинчиси бамперден сынган.
Көлөмдүү кесилиштүү үлгүлөрдү бекитүүнүн стандарттык ыкмасы эпоксид менен куюу болуп саналат, бирок чайыр үлгүгө кирип кетсе, анализдин натыйжаларына таасир этиши мүмкүн.Буга жол бербөө үчүн, боёк бөлүктөрүнүн кесилишинде поли(тетрафторэтилен) (PTFE) эки барактын ортосуна коюлган.
Анализге чейин боёк чипинин кесилиши PTFEден кол менен бөлүнүп, чип барий фторидинин (BaF2) терезесине коюлган.FTIR картасы өткөрүү режиминде 10 x 10 мкм2 диафрагма, оптималдаштырылган 15x объектив жана конденсатор жана 5 мкм кадам аркылуу аткарылган.
Ошол эле үлгүлөр жука BaF2 терезе кесилиши талап кылынбайт, бирок, ырааттуулук үчүн Раман талдоо үчүн колдонулган.Белгилей кетсек, BaF2 242 см-1де Раман чокусуна ээ, аны кээ бир спектрлерде алсыз чоку катары көрүүгө болот.Сигнал боёктун кабыгы менен байланышпашы керек.
2 мкм жана 3 мкм сүрөттүн пикселдик өлчөмдөрүн колдонуп, Раман сүрөттөрүн алыңыз.Спектралдык талдоо негизги компоненттин чокуларында жүргүзүлдү жана идентификациялоо процессине коммерциялык жеткиликтүү китепканаларга салыштырмалуу көп компоненттүү издөө сыяктуу ыкмаларды колдонуу жардам берди.
Күрүч.1. Типтүү төрт катмарлуу автомобиль боёк үлгүсүнүн диаграммасы (солдо).Машинанын эшигинен алынган боёк чиптеринин кесилиштүү видеомозаикасы (оңдо).Image Credit: Thermo Fisher Scientific – Материалдар жана структуралык анализ
Үлгүдөгү боёктун катмарларынын саны ар кандай болушу мүмкүн болсо да, үлгүлөр адатта болжол менен төрт катмардан турат (1-сүрөт).Түздөн-түз металл субстратына колдонулган катмар - бул металлды айлана-чөйрөдөн коргоо үчүн кызмат кылган жана боёктун кийинки катмарлары үчүн монтаждоо бети катары кызмат кылган электрофоретикалык праймердин катмары (болжол менен 17-25 мкм).
Кийинки катмар кошумча праймер, шпаклевка (болжол менен 30-35 микрон калыңдыгы) боёк катмарларынын кийинки сериясы үчүн жылмакай бетти камсыз кылуу.Андан кийин негизги боёк пигментинен турган негизги жабын же негизги катмар (калыңдыгы болжол менен 10-20 мкм) келет.Акыркы катмар - бул тунук коргоочу катмар (болжол менен калыңдыгы 30-50 микрон), ал ошондой эле жалтырак жабууну камсыз кылат.
Боёктун изин талдоодогу негизги көйгөйлөрдүн бири - бул оригиналдуу унаадагы боёктун бардык катмарлары сөзсүз түрдө боёк чиптери жана тактар ​​​​болбойт.Мындан тышкары, ар кандай аймактардан үлгүлөр ар кандай курамы болушу мүмкүн.Мисалы, бампердеги боёк чиптери бампер материалынан жана боёктон турушу мүмкүн.
Боёк чипинин көзгө көрүнгөн кесилишинин сүрөтү 1-сүрөттө көрсөтүлгөн. Көрүнүп турган сүрөттө төрт катмар көрүнүп турат, ал инфракызыл талдоо аркылуу аныкталган төрт катмар менен корреляцияланат.
Бардык кесилиштерди картага түшүргөндөн кийин, ар кандай чокулуу аймактардын FTIR сүрөттөрүн колдонуу менен айрым катмарлар аныкталган.Төрт катмардын өкүл спектрлери жана ага байланыштуу FTIR сүрөттөрү Fig.2. Биринчи катмар полиуретан, меламин (815 см-1 чокусу) жана стиролдон турган тунук акрил каптоосуна туура келген.
Экинчи катмар, негизги (түстүү) катмар жана тунук катмар химиялык жактан окшош жана акрил, меламин жана стиролдон турат.
Алар окшош жана эч кандай конкреттүү пигмент чокулары аныкталган эмес да, спектрлер дагы эле айырмачылыктарды көрсөтүп турат, негизинен, чокусу интенсивдүүлүгү боюнча.1-кабат спектри 1700 см-1 (полиуретан), 1490 см-1, 1095 см-1 (СО) жана 762 см-1 боюнча күчтүү чокуларды көрсөтөт.
2-кабаттын спектриндеги эң жогорку интенсивдүүлүк 2959 см-1 (метил), 1303 см-1, 1241 см-1 (эфир), 1077 см-1 (эфир) жана 731 см-1ге өсөт.Беттик катмардын спектри изофтал кислотасынын негизиндеги алкиддик чайырдын китепканалык спектрине туура келген.
Электрондук пальто праймеринин акыркы катмары эпоксид жана полиуретан болушу мүмкүн.Акыр-аягы, натыйжалар көбүнчө унаа боёкторунда табылгандарга дал келди.
Ар бир катмардагы ар кандай компоненттерди талдоо автомобилдик боёктордун маалымат базаларын эмес, коммерциялык жеткиликтүү FTIR китепканаларын колдонуу менен аткарылган, ошондуктан дал келүүлөр репрезентатив болгону менен алар абсолюттук эмес болушу мүмкүн.
Анализдин бул түрү үчүн иштелип чыккан маалымат базасын колдонуу, ал тургай, унаанын маркасын, моделин жана жылын да көрүүнү жогорулатат.
Сүрөт 2. Чиптелген унаа эшик боёктун кесилишинде аныкталган төрт катмардын өкүлү FTIR спектри.Инфракызыл сүрөттөр жеке катмарлар менен байланышкан чоку аймактардан түзүлөт жана видео сүрөттүн үстүнө жайгаштырылат.Кызыл аймактар ​​жеке катмарлардын жайгашкан жерин көрсөтөт.10 x 10 мкм2 диафрагманы жана 5 мкм кадам өлчөмүн колдонуу менен инфракызыл сүрөт 370 x 140 мкм2 аянтты камтыйт.Image Credit: Thermo Fisher Scientific – Материалдар жана структуралык анализ
fig боюнча.3 бампер боёк чиптеринин кесилишинин видео сүрөтүн көрсөтөт, жок дегенде үч катмар ачык көрүнүп турат.
Инфракызыл кесилиштеги сүрөттөр үч айырмаланган катмардын бар экендигин тастыктайт (4-сүрөт).Сырткы катмар ачык-айкын пальто, сыягы, полиуретан жана акрил, коммерциялык соттук-медициналык китепканалардагы ачык пальто спектрлерине салыштырганда ырааттуу болгон.
Негизги (түстүү) каптаманын спектри тунук жабындыкына абдан окшош болсо да, ал дагы эле сырткы катмардан айырмалануу үчүн жетиштүү айырмаланат.Чокулардын салыштырмалуу интенсивдүүлүгүндө олуттуу айырмачылыктар бар.
Үчүнчү катмар полипропилен жана талькдан турган бампердин материалы болушу мүмкүн.Талк материалдын структуралык касиеттерин жогорулатуу үчүн полипропилен үчүн бекемдөөчү толтургуч катары колдонулушу мүмкүн.
Сырткы эки пальто тең унаа боёкторуна дал келген, бирок праймердик лакта эч кандай өзгөчө пигмент чокулары аныкталган эмес.
Күрүч.3. Автоунаанын бамперинен алынган боёк чиптеринин кесилишинин видеомозаикасы.Сүрөт кредити: Thermo Fisher Scientific – Материалдар жана структуралык анализ
Күрүч.4. Бампердеги боёк чиптеринин кесилишиндеги үч аныкталган катмардын өкүлү FTIR спектри.Инфракызыл сүрөттөр жеке катмарлар менен байланышкан чоку аймактардан түзүлөт жана видео сүрөттүн үстүнө жайгаштырылат.Кызыл аймактар ​​жеке катмарлардын жайгашкан жерин көрсөтөт.10 x 10 мкм2 диафрагманы жана 5 мкм кадам өлчөмүн колдонуу менен инфракызыл сүрөт 535 x 360 мкм2 аянтты камтыйт.Image Credit: Thermo Fisher Scientific – Материалдар жана структуралык анализ
Раман сүрөт микроскопиясы үлгү жөнүндө кошумча маалымат алуу үчүн бир катар кесилиштерди талдоо үчүн колдонулат.Бирок, Раман анализи үлгү чыгарган флуоресценция менен татаалдашат.Бир нече ар кандай лазер булактары (455 нм, 532 нм жана 785 нм) флуоресценциянын интенсивдүүлүгү менен Раман сигналынын интенсивдүүлүгүнүн ортосундагы балансты баалоо үчүн сыналган.
Эшиктердеги боёк чиптерин талдоо үчүн эң жакшы натыйжалар 455 нм толкун узундугу менен лазер менен алынат;флуоресценция дагы эле бар болсо да, ага каршы туруу үчүн базалык оңдоо колдонулушу мүмкүн.Бирок, бул ыкма эпоксиддүү катмарларда ийгиликтүү болгон жок, анткени флуоресценция өтө чектелген жана материал лазердин бузулушуна кабылган.
Кээ бир лазерлер башкаларга караганда жакшыраак болгону менен, эпоксиддик анализ үчүн эч бир лазер ылайыктуу эмес.Раман 532 нм лазердин жардамы менен бампердеги боёк чиптеринин кесилишинин анализи.Флуоресценция салымы дагы эле бар, бирок баштапкы оңдоо жолу менен алынып салынды.
Күрүч.5. Унаанын эшигинин чип үлгүсүнүн биринчи үч катмарынын өкүлү Раман спектри (оңдо).Төртүнчү катмар (эпоксид) үлгүнү даярдоодо жоголгон.Спектрлер флуоресценциянын таасирин жок кылуу үчүн баштапкы оңдолуп, 455 нм лазердин жардамы менен чогултулган.116 x 100 μm2 аянт 2 мкм пиксел өлчөмүн колдонуу менен көрсөтүлдү.Керектүү видеомозаика (жогорку сол).Көп өлчөмдүү Раман Curve Resolution (MCR) кесилишинин сүрөтү (төмөнкү сол).Image Credit: Thermo Fisher Scientific – Материалдар жана структуралык анализ
Автоунаанын эшигинин боекторунун кесилишинин рамандык анализи 5-сүрөттө көрсөтүлгөн;бул үлгү эпоксиддик катмарды көрсөтпөйт, анткени ал даярдоо учурунда жоголуп кеткен.Бирок, эпоксиддик катмардын Раман анализи көйгөйлүү деп табылгандыктан, бул көйгөй деп эсептелген эмес.
1-кабаттын Раман спектринде стиролдун болушу үстөмдүк кылат, ал эми карбонил чокусу IR спектрине караганда бир кыйла аз интенсивдүү.FTIR менен салыштырганда, Раман анализи биринчи жана экинчи катмарлардын спектрлеринде олуттуу айырмачылыктарды көрсөтөт.
Негизги пальтого эң жакын Раман матч перилен;так дал келбесе да, перилен туундулары автомобиль боёгундагы пигменттерде колдонулаары белгилүү, ошондуктан ал түс катмарында пигмент болушу мүмкүн.
Беттик спектрлер изофталдык алкиддик чайырлар менен шайкеш келген, бирок алар ошондой эле үлгүлөрдөгү титандын диоксидинин (TiO2, рутил) бар экендигин аныкташкан, аны спектрдик кесүүгө жараша FTIR менен аныктоо кээде кыйын болгон.
Күрүч.6. Бампердеги боёк чиптеринин үлгүсүнүн өкүлү Раман спектри (оңдо).Спектрлер флуоресценциянын таасирин жок кылуу үчүн баштапкы оңдолуп, 532 нм лазердин жардамы менен чогултулган.195 x 420 μm2 аянт 3 мкм пиксел өлчөмүн колдонуу менен көрсөтүлдү.Керектүү видеомозаика (жогорку сол).Жарым-жартылай кесилишинин Раман MCR сүрөтү (төмөнкү сол).Сүрөт кредити: Thermo Fisher Scientific – Материалдар жана структуралык анализ
fig боюнча.6 бампердеги боёк чиптеринин кесилишинин Раман чачылышынын натыйжаларын көрсөтөт.Мурда FTIR тарабынан аныкталбаган кошумча катмар (3-кабат) ачылды.
Сырткы катмарга эң жакыны стиролдун, этилендин жана бутадиендин сополимери болуп саналат, бирок кошумча белгисиз компоненттин бар экендигинин далилдери да бар, муну кичинекей түшүнүксүз карбонил чокусу тастыктайт.
Негизги катмардын спектри пигменттин курамын чагылдырышы мүмкүн, анткени спектр пигмент катары колдонулган фталоцианин кошулмасына кандайдыр бир деңгээлде туура келет.
Мурда белгисиз катмар өтө жука (5 мкм) жана жарым-жартылай көмүртек жана рутилден турат.Бул катмардын калыңдыгынан жана TiO2 менен көмүртекти FTIR менен аныктоо кыйын болгондуктан, алар IR анализи менен аныкталбаганы таң калыштуу эмес.
FT-IR натыйжаларына ылайык, төртүнчү катмар (бампер материалы) полипропилен катары аныкталган, бирок Раман анализи ошондой эле көмүртектин бар экенин көрсөткөн.FITRде байкалган талктын бар экендигин жокко чыгарууга болбойт да, так идентификациялоо мүмкүн эмес, анткени тиешелүү Раман чокусу өтө кичинекей.
Автоунаа боёктору ингредиенттердин татаал аралашмасы жана бул көптөгөн аныктоочу маалыматты бере алат, бирок анализди чоң көйгөйгө айлантат.Боёк чипинин белгилерин Nicolet RaptIR FTIR микроскопунун жардамы менен натыйжалуу аныктоого болот.
FTIR унаа боёктун ар кандай катмарлары жана компоненттери жөнүндө пайдалуу маалымат менен камсыз кылган кыйратуучу талдоо ыкмасы.
Бул макалада боёк катмарларынын спектроскопиялык анализи талкууланат, бирок натыйжаларды кылдат талдоо, же шектүү унаалар менен түздөн-түз салыштыруу аркылуу же атайын спектрдик маалымат базалары аркылуу далилдерди анын булагына дал келтирүү үчүн так маалымат бере алат.