naidheachdan

Bidh sinn a’ cleachdadh briosgaidean gus d’ eòlas a leasachadh. Le bhith a’ leantainn ort a’ brobhsadh air an làrach seo, tha thu ag aontachadh gun cleachd sinn briosgaidean. Barrachd fiosrachaidh.
Nuair a thèid aithris a dhèanamh air tubaist trafaic agus nuair a dh’fhàgas aon de na carbadan an làrach, bidh obair-lannan forensic gu tric an urra ri bhith a’ faighinn air ais an fhianais.
Tha fianais a tha air fhàgail a’ toirt a-steach glainne briste, solais-cinn briste, solais-earbaill briste, no cnapan briste, a bharrachd air comharran sleamhnachaidh agus fuigheall peant. Nuair a bhuaileas carbad ri nì no neach, tha coltas ann gun gluais am peant ann an cruth spotan no sgoltagan.
Mar as trice, is e measgachadh iom-fhillte de dhiofar ghrìtheidean a th’ ann am peant chàraichean air a chur an sàs ann an iomadh sreath. Ged a tha an iom-fhillteachd seo a’ dèanamh anailis nas iom-fhillte, tha e cuideachd a’ toirt seachad pailteas fiosrachaidh a dh’ fhaodadh a bhith cudromach airson aithneachadh charbadan.
Tha maicreasgopaidh Raman agus infridhearg cruth-atharrachaidh Fourier (FTIR) am measg cuid de na prìomh dhòighean a ghabhas cleachdadh gus fuasgladh fhaighinn air duilgheadasan mar seo agus gus mion-sgrùdadh neo-sgriosail a dhèanamh nas fhasa air sreathan sònraichte ann an structar iomlan a’ chòmhdaich.
Bidh mion-sgrùdadh sgoltagan peant a’ tòiseachadh le dàta speactram a ghabhas coimeas dìreach ri sampallan smachd no a chleachdadh còmhla ri stòr-dàta gus dèanamh, modail agus bliadhna a’ charbaid a dhearbhadh.
Tha aon stòr-dàta den leithid aig Poileas Eich Rìoghail Chanada (RCMP), stòr-dàta Paint Data Query (PDQ). Faodar faighinn gu deuchainn-lannan fòireansach a tha a’ gabhail pàirt aig àm sam bith gus cuideachadh le bhith a’ cumail suas agus a’ leudachadh an stòr-dàta.
Tha an t-artaigil seo ag amas air a’ chiad cheum sa phròiseas anailis: cruinneachadh dàta speactram bho sgoltagan peant a’ cleachdadh microsgopaidh FTIR agus Raman.
Chaidh dàta FTIR a chruinneachadh le bhith a’ cleachdadh miocroscop FTIR Thermo Scientific™ Nicolet™ RaptIR™; chaidh dàta Raman slàn a chruinneachadh le bhith a’ cleachdadh miocroscop Raman Thermo Scientific™ DXR3xi. Chaidh sgoltagan peant a thoirt bho phàirtean millte den chàr: fear air a sgoltadh bhon phannal dorais, am fear eile bhon bhagair.
Is e an dòigh àbhaisteach airson sampallan thar-roinneil a cheangal a bhith gan tilgeil le epocsa, ach ma thèid an roisinn a-steach don sampall, dh’ fhaodadh buaidh a bhith aige air toraidhean an anailis. Gus casg a chuir air seo, chaidh na pìosan peant a chur eadar dà dhuilleag de poly(tetrafluoroethylene) (PTFE) aig tar-roinn.
Mus deach an anailis a dhèanamh, chaidh earrann-tarsainn a’ chip pheant a sgaradh le làimh bhon PTFE agus chaidh a’ chip a chur air uinneag barium fluoride (BaF2). Chaidh mapadh FTIR a dhèanamh ann am modh tar-chuir a’ cleachdadh fosgladh 10 x 10 µm2, amas agus co-dhlùthadair 15x air an leasachadh, agus pitch 5 µm.
Chaidh na h-aon shamhlaichean a chleachdadh airson mion-sgrùdadh Raman airson cunbhalachd, ged nach eil feum air earrann-tarsainn uinneig tana BaF2. Is fhiach a thoirt fa-near gu bheil bàrr Raman aig BaF2 aig 242 cm-1, a chithear mar bhàrr lag ann an cuid de speactraman. Cha bu chòir an comharra a bhith co-cheangailte ri sgoltadh peant.
Faigh dealbhan Raman le bhith a’ cleachdadh meudan piogsail ìomhaigh de 2 µm agus 3 µm. Rinneadh mion-sgrùdadh speactram air prìomh mhullaichean nam pàirtean agus chuidich cleachdadh dhòighean leithid rannsachaidhean ioma-phàirteach leis a’ phròiseas comharrachaidh an taca ri leabharlannan a tha rim faighinn gu malairteach.
Rice. 1. Diagram de shampall peant càraichean ceithir-shreathan àbhaisteach (clì). Bhidio moasaig thar-roinneil de sgoltagan peant air an toirt bho dhoras càr (deas). Creideas Ìomhaigh: Thermo Fisher Scientific – Stuthan agus Mion-sgrùdadh Structarail
Ged a dh’ fhaodadh an àireamh de shreathan de phìosan peant ann an sampall atharrachadh, mar as trice bidh ceithir sreathan ann an sampallan (Figear 1). Is e sreath de phrìomhar electrophoretic (timcheall air 17-25 µm de thighead) a th’ anns an t-sreath a thèid a chur gu dìreach air an t-substrate meatailt a tha a’ dìon a’ mheatailt bhon àrainneachd agus a tha na uachdar sreap airson sreathan peant às dèidh sin.
Is e an ath shreath prìomhar a bharrachd, putty (mu 30-35 micron de thighead) gus uachdar rèidh a thoirt seachad airson an ath shreath de shreathan peant. An uairsin thig am bonn-chòta no am bonn-chòta (mu 10-20 µm de thighead) anns a bheil dath a’ pheant bunaiteach. Is e an sreath mu dheireadh sreath dìon follaiseach (mu 30-50 micron de thighead) a bheir crìoch gleansach cuideachd.
Is e aon de na prìomh dhuilgheadasan le mion-sgrùdadh lorgan peant nach eil a h-uile sreath de pheant air a’ charbad thùsail an làthair mar sgoltagan is neo-riaghailteachdan peant. A bharrachd air an sin, is dòcha gu bheil co-dhèanamh eadar-dhealaichte aig sampallan bho dhiofar roinnean. Mar eisimpleir, is dòcha gum bi sgoltagan peant air bumper air an dèanamh suas de stuth bumper agus peant.
Tha an ìomhaigh earrann-tarsainn faicsinneach de chip peant air a sealltainn ann am Figear 1. Tha ceithir sreathan rim faicinn san ìomhaigh fhaicsinneach, a tha co-cheangailte ris na ceithir sreathan a chaidh an comharrachadh le mion-sgrùdadh infridhearg.
Às dèidh mapadh a dhèanamh den earrann-tarsainn gu lèir, chaidh sreathan fa leth a chomharrachadh le bhith a’ cleachdadh ìomhaighean FTIR de dhiofar raointean mullaich. Tha speactraman riochdachail agus ìomhaighean FTIR co-cheangailte de na ceithir sreathan air an sealltainn ann am Figearan 2. Bha a’ chiad shreath a’ freagairt ri còmhdach acrylic follaiseach air a dhèanamh suas de polyurethane, melamine (mullaich aig 815 cm-1) agus styrene.
Tha an dàrna sreath, an sreath bunaiteach (dathte) agus an sreath shoilleir coltach gu ceimigeach agus tha iad air an dèanamh suas de acrylic, melamine agus styrene.
Ged a tha iad coltach ri chèile agus nach deach mullaichean sònraichte pigment a chomharrachadh, tha eadar-dhealachaidhean fhathast anns na speactraman, gu h-àraidh a thaobh dian nam mullaichean. Tha speactram Sreath 1 a’ sealltainn mullaichean nas làidire aig 1700 cm-1 (polyurethane), 1490 cm-1, 1095 cm-1 (CO) agus 762 cm-1.
Bidh dian as àirde ann an speactram sreath 2 ag àrdachadh aig 2959 cm-1 (methyl), 1303 cm-1, 1241 cm-1 (ether), 1077 cm-1 (ether) agus 731 cm-1. Bha speactram an t-sreath uachdar a’ freagairt ri speactram leabharlainn roisinn alcaid stèidhichte air searbhag isophthalic.
Is e epoxy agus is dòcha polyurethane an còta mu dheireadh de phrìomhar e-coat. Mu dheireadh, bha na toraidhean a rèir an fheadhainn a lorgar gu cumanta ann am peant chàraichean.
Chaidh mion-sgrùdadh a dhèanamh air na diofar phàirtean anns gach sreath a’ cleachdadh leabharlannan FTIR a tha rim faighinn gu malairteach, chan e stòran-dàta peant chàraichean, agus mar sin ged a tha na maidsean riochdachail, is dòcha nach eil iad deimhinnte.
Le bhith a’ cleachdadh stòr-dàta a chaidh a dhealbhadh airson an seòrsa seo de mhion-sgrùdadh, bidh e nas fhasa faicsinneachd a dhèanamh, a’ mhodail agus bliadhna a’ charbaid.
Figear 2. Speactram FTIR riochdachail de cheithir sreathan a chaidh an comharrachadh ann an earrann-tarsainn de pheant doras càr briste. Tha ìomhaighean infridhearg air an gineadh bho roinnean mullaich co-cheangailte ri sreathan fa leth agus air an cur thairis air an ìomhaigh bhidio. Tha na raointean dearga a’ sealltainn suidheachadh nan sreathan fa leth. A’ cleachdadh fosgladh de 10 x 10 µm2 agus meud ceum de 5 µm, tha an ìomhaigh infridhearg a’ còmhdach raon de 370 x 140 µm2. Creideas Ìomhaigh: Thermo Fisher Scientific – Stuthan agus Mion-sgrùdadh Structarail
Ann am figear 3, chithear ìomhaigh bhidio de earrann-tarsainn de sgoltagan peant a’ bhaga-bhualaidh, agus tha co-dhiù trì sreathan rim faicinn gu soilleir.
Tha ìomhaighean tar-roinneil infridhearg a’ dearbhadh gu bheil trì sreathan eadar-dhealaichte ann (Figear 4). ’S e còta soilleir a th’ anns an t-sreath a-muigh, is coltaiche polyurethane agus acrylic, a bha cunbhalach nuair a chaidh a choimeas ri speactraman còta soilleir ann an leabharlannan fòireansach malairteach.
Ged a tha speactram a’ bhun-chòmhdaich (dath) glè choltach ri speactram a’ chòmhdaich shoilleir, tha e fhathast eadar-dhealaichte gu leòr airson a bhith air a dhealachadh bhon t-sreath a-muigh. Tha eadar-dhealachaidhean mòra ann an dian coimeasach nam mullaichean.
’S e stuth a’ bhagair fhèin an treas sreath, air a dhèanamh suas de phoiliprìolain agus talc. Faodar talc a chleachdadh mar lìonadh neartachaidh airson poiliprìolain gus feartan structarail an stuth a neartachadh.
Bha an dà chòta a-muigh a rèir an fheadhainn a thathas a’ cleachdadh ann am peant chàraichean, ach cha deach mullaichean sònraichte de dh’ pigment a chomharrachadh anns a’ chòta prìomhaidh.
Rice. 3. Moasaig bhidio de earrann-tarsainn de sgoltagan peant air an toirt bho bhagair càr. Creideas ìomhaigh: Thermo Fisher Scientific – Stuthan agus Mion-sgrùdadh Structarail
Rice. 4. Speactram FTIR riochdachail de thrì sreathan a chaidh an comharrachadh ann an earrann-tarsainn de sgoltagan peant air cnap-starra. Tha ìomhaighean infridhearg air an gineadh bho roinnean mullaich co-cheangailte ri sreathan fa leth agus air an cur thairis air an ìomhaigh bhidio. Tha na raointean dearga a’ sealltainn suidheachadh nan sreathan fa leth. A’ cleachdadh fosgladh de 10 x 10 µm2 agus meud ceum de 5 µm, tha an ìomhaigh infridhearg a’ còmhdach raon de 535 x 360 µm2. Creideas Ìomhaigh: Thermo Fisher Scientific – Stuthan agus Mion-sgrùdadh Structarail
Tha maicreasgopaidh ìomhaighean Raman air a chleachdadh gus sreath de earrannan-tarsainn a sgrùdadh gus barrachd fiosrachaidh fhaighinn mun sampall. Ach, tha an sgrùdadh Raman air a dhèanamh nas iom-fhillte leis an t-soillseachadh fluorescence a tha an sampall a’ leigeil a-mach. Chaidh grunn stòran laser eadar-dhealaichte (455 nm, 532 nm agus 785 nm) a dhearbhadh gus measadh a dhèanamh air a’ chothromachadh eadar dian fluorescence agus dian comharra Raman.
Airson mion-sgrùdadh sgoltagan peant air dorsan, gheibhear na toraidhean as fheàrr le laser le tonn-fhaid de 455 nm; ged a tha fluorescence fhathast an làthair, faodar ceartachadh bunaiteach a chleachdadh gus a chothromachadh. Ach, cha robh an dòigh-obrach seo soirbheachail air sreathan epoxy leis gu robh an fluorescence ro chuingealaichte agus bha an stuth buailteach do mhilleadh laser.
Ged a tha cuid de leusairean nas fheàrr na feadhainn eile, chan eil leusair sam bith freagarrach airson mion-sgrùdadh epocsa. Mion-sgrùdadh earrann-tharsainn Raman de sgoltagan peant air cnap-starra a’ cleachdadh leusair 532 nm. Tha an tabhartas fluorescence fhathast an làthair, ach air a thoirt air falbh le ceartachadh bun-loidhne.
Rice. 5. Speactram Raman riochdachail de na trì sreathan ciad de shampall sliseag doras càr (deas). Chaidh an ceathramh sreath (epoxy) a chall rè saothrachadh an t-sampall. Chaidh na speactram a cheartachadh aig a’ bhun-loidhne gus buaidh an fhlùraiseachd a thoirt air falbh agus chaidh an cruinneachadh le bhith a’ cleachdadh laser 455 nm. Chaidh raon de 116 x 100 µm2 a thaisbeanadh a’ cleachdadh meud piogsail de 2 µm. Mosaig bhidio thar-roinneil (gu h-àrd air an taobh chlì). Ìomhaigh thar-roinneil Fuasgladh Lùb Raman ioma-thaobhach (MCR) (gu h-ìosal air an taobh chlì). Creideas Ìomhaigh: Thermo Fisher Scientific – Stuthan agus Mion-sgrùdadh Structarail
Tha mion-sgrùdadh Raman air earrann-tarsainn de phìos peant doras càr air a shealltainn ann am Figear 5; chan eil an sampall seo a’ sealltainn an t-sreath epocsa oir chaidh a chall rè an ullachaidh. Ach, leis gun deach a lorg gu robh mion-sgrùdadh Raman air an t-sreath epocsa duilich, cha deach seo a mheas mar dhuilgheadas.
Tha làthaireachd stìorain a’ faighinn làmh an uachdair ann an speactram Raman sreath 1, agus tha bàrr a’ charbonail mòran nas laige na tha e ann an speactram IR. An coimeas ri FTIR, tha an anailis Raman a’ sealltainn eadar-dhealachaidhean mòra ann an speactra a’ chiad agus an dàrna sreath.
Is e perylene an co-chòrdadh Raman as fhaisge air a’ chòta bunaiteach; ged nach e co-chòrdadh dìreach a th’ ann, tha fios gu bheil toraidhean perylene air an cleachdadh ann am pigmentan ann am peant chàraichean, agus mar sin is dòcha gu bheil e a’ riochdachadh pigment anns an t-sreath dath.
Bha na speactraman uachdar a rèir roisinn alcaid isophthalic, ach lorg iad cuideachd làthaireachd dà-ogsaid titanium (TiO2, rutile) anns na sampallan, rud a bha uaireannan duilich a lorg le FTIR, a rèir an gearraidh speactramach.
Rice. 6. Speactram Raman riochdachail de shampall de sgoltagan peant air cnap-starra (deas). Chaidh na speactraman a cheartachadh aig a’ bhun-loidhne gus buaidh an fhlùraiseachd a thoirt air falbh agus chaidh an cruinneachadh le bhith a’ cleachdadh laser 532 nm. Chaidh raon de 195 x 420 µm2 a thaisbeanadh le bhith a’ cleachdadh meud piogsail de 3 µm. Moasaig bhidio thar-roinneil (gu h-àrd air an taobh chlì). Ìomhaigh Raman MCR de thar-roinn pàirteach (gu h-ìosal air an taobh chlì). Creideas ìomhaigh: Thermo Fisher Scientific – Stuthan agus Mion-sgrùdadh Structarail
Ann am figear 6 chithear toraidhean sgapadh Raman de earrann-tarsainn de sgoltagan peant air cnap-starra. Chaidh sreath a bharrachd (sreath 3) a lorg nach deach a lorg roimhe le FTIR.
As fhaisge air an t-sreath a-muigh tha co-phoilimear de styrene, ethylene agus butadiene, ach tha fianais ann cuideachd gu bheil pàirt neo-aithnichte a bharrachd ann, mar a chithear bho mhullach carbonyl beag do-mhìnichte.
Dh’fhaodadh speactram a’ chòta bhunait a bhith a’ nochdadh co-dhèanamh an pigment, leis gu bheil an speactram a’ freagairt gu ìre àraidh ris a’ cho-thàth phthalocyanine a thathas a’ cleachdadh mar an pigment.
Tha an sreath nach robh aithnichte roimhe seo glè thana (5 µm) agus air a dhèanamh suas gu ìre de charbon agus rutile. Air sgàth tiughas na sreath seo agus leis gu bheil e doirbh TiO2 agus carbon a lorg le FTIR, chan eil e na iongnadh nach deach an lorg le mion-sgrùdadh IR.
A rèir thoraidhean FT-IR, chaidh an ceathramh sreath (stuth a’ bhagair) a chomharrachadh mar polypropylene, ach sheall an anailis Raman cuideachd gu robh beagan gualain ann. Ged nach gabh a dhiùltadh gu robh talc ann am FITR, chan urrainnear aithneachadh ceart a dhèanamh leis gu bheil am bàrr Raman co-fhreagarrach ro bheag.
Tha peantan chàraichean nan measgachadh iom-fhillte de ghrìtheidean, agus ged a dh’ fhaodadh seo tòrr fiosrachaidh aithneachaidh a thoirt seachad, tha e cuideachd a’ dèanamh mion-sgrùdadh na dhùbhlan mòr. Faodar comharran sgoltagan peant a lorg gu h-èifeachdach le bhith a’ cleachdadh miocroscop FTIR Nicolet RaptIR.
'S e dòigh-obrach anailis neo-sgriosail a th' ann an FTIR a bheir seachad fiosrachadh feumail mu na diofar shreathan agus na pàirtean de pheant chàraichean.
Tha an t-artaigil seo a’ beachdachadh air mion-sgrùdadh speactroscopach air sreathan peant, ach faodaidh mion-sgrùdadh nas mionaidiche air na toraidhean, an dàrna cuid tro choimeas dìreach ri carbadan amharasach no tro stòran-dàta speactral sònraichte, fiosrachadh nas mionaidiche a thoirt seachad gus am fianais a mhaidseadh ris an stòr aice.