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जब किसी यातायात दुर्घटना की सूचना मिलती है और कोई वाहन घटनास्थल से चला जाता है, तो अक्सर फोरेंसिक प्रयोगशालाओं को साक्ष्य एकत्र करने का काम सौंपा जाता है।
अवशिष्ट साक्ष्यों में टूटे शीशे, टूटी हेडलाइट्स, टेललाइट्स या बंपर, साथ ही फिसलन के निशान और पेंट के अवशेष शामिल हैं। जब कोई वाहन किसी वस्तु या व्यक्ति से टकराता है, तो पेंट के धब्बे या चिप्स के रूप में स्थानांतरित होने की संभावना होती है।
ऑटोमोटिव पेंट आमतौर पर विभिन्न सामग्रियों का एक जटिल मिश्रण होता है जिसे कई परतों में लगाया जाता है। हालाँकि यह जटिलता विश्लेषण को जटिल बनाती है, लेकिन यह वाहन की पहचान के लिए संभावित रूप से महत्वपूर्ण जानकारी का भंडार भी प्रदान करती है।
रमन माइक्रोस्कोपी और फूरियर ट्रांसफॉर्म इन्फ्रारेड (एफटीआईआर) कुछ मुख्य तकनीकें हैं जिनका उपयोग ऐसी समस्याओं को हल करने और समग्र कोटिंग संरचना में विशिष्ट परतों के गैर-विनाशकारी विश्लेषण को सुविधाजनक बनाने के लिए किया जा सकता है।
पेंट चिप विश्लेषण स्पेक्ट्रल डेटा से शुरू होता है, जिसकी तुलना सीधे नियंत्रण नमूनों से की जा सकती है या वाहन के मेक, मॉडल और वर्ष का निर्धारण करने के लिए डेटाबेस के साथ संयोजन में उपयोग किया जा सकता है।
रॉयल कैनेडियन माउंटेड पुलिस (RCMP) ऐसा ही एक डेटाबेस, पेंट डेटा क्वेरी (PDQ) डेटाबेस, का रखरखाव करती है। डेटाबेस के रखरखाव और विस्तार में मदद के लिए भाग लेने वाली फ़ोरेंसिक प्रयोगशालाओं से किसी भी समय संपर्क किया जा सकता है।
यह लेख विश्लेषण प्रक्रिया के पहले चरण पर केंद्रित है: एफटीआईआर और रमन माइक्रोस्कोपी का उपयोग करके पेंट चिप्स से स्पेक्ट्रल डेटा एकत्र करना।
FTIR डेटा थर्मो साइंटिफिक™ निकोलेट™ रैप्टिर™ FTIR माइक्रोस्कोप का उपयोग करके एकत्र किया गया; संपूर्ण रमन डेटा थर्मो साइंटिफिक™ DXR3xi रमन माइक्रोस्कोप का उपयोग करके एकत्र किया गया। कार के क्षतिग्रस्त हिस्सों से पेंट के टुकड़े लिए गए: एक दरवाज़े के पैनल से और दूसरा बम्पर से।
अनुप्रस्थ काट के नमूनों को जोड़ने की मानक विधि उन्हें एपॉक्सी से ढालना है, लेकिन अगर रेज़िन नमूने में प्रवेश कर जाए, तो विश्लेषण के परिणाम प्रभावित हो सकते हैं। इसे रोकने के लिए, पेंट के टुकड़ों को पॉली(टेट्राफ्लुओरोएथिलीन) (PTFE) की दो शीटों के बीच अनुप्रस्थ काट पर रखा गया।
विश्लेषण से पहले, पेंट चिप के क्रॉस सेक्शन को PTFE से मैन्युअल रूप से अलग किया गया और चिप को बेरियम फ्लोराइड (BaF2) विंडो पर रखा गया। FTIR मैपिंग ट्रांसमिशन मोड में 10 x 10 µm2 एपर्चर, एक अनुकूलित 15x ऑब्जेक्टिव और कंडेनसर, और 5 µm पिच का उपयोग करके की गई।
संगति के लिए रमन विश्लेषण हेतु उन्हीं नमूनों का उपयोग किया गया, हालाँकि BaF2 विंडो क्रॉस सेक्शन की आवश्यकता नहीं है। यह ध्यान देने योग्य है कि BaF2 का रमन शिखर 242 सेमी-1 पर है, जिसे कुछ स्पेक्ट्रा में एक दुर्बल शिखर के रूप में देखा जा सकता है। इस संकेत को पेंट के गुच्छों से संबद्ध नहीं किया जाना चाहिए।
2 µm और 3 µm के इमेज पिक्सेल साइज़ का उपयोग करके रमन इमेज प्राप्त करें। मुख्य घटक चोटियों पर स्पेक्ट्रल विश्लेषण किया गया और व्यावसायिक रूप से उपलब्ध लाइब्रेरीज़ की तुलना में बहु-घटक खोज जैसी तकनीकों के उपयोग से पहचान प्रक्रिया में सहायता मिली।
चित्र 1. एक विशिष्ट चार-परत वाले ऑटोमोटिव पेंट नमूने का आरेख (बाएँ)। कार के दरवाज़े से लिए गए पेंट के टुकड़ों का क्रॉस-सेक्शनल वीडियो मोज़ेक (दाएँ)। चित्र स्रोत: थर्मो फिशर साइंटिफिक - सामग्री और संरचनात्मक विश्लेषण
यद्यपि किसी नमूने में पेंट के टुकड़ों की परतों की संख्या भिन्न हो सकती है, फिर भी नमूने में आमतौर पर लगभग चार परतें होती हैं (चित्र 1)। धातु सब्सट्रेट पर सीधे लगाई जाने वाली परत इलेक्ट्रोफोरेटिक प्राइमर (लगभग 17-25 µm मोटी) की एक परत होती है जो धातु को पर्यावरण से बचाती है और पेंट की अगली परतों के लिए एक सतह के रूप में कार्य करती है।
अगली परत एक अतिरिक्त प्राइमर, पुट्टी (लगभग 30-35 माइक्रोन मोटी) होती है जो पेंट की अगली परतों के लिए एक चिकनी सतह प्रदान करती है। इसके बाद बेस कोट या बेस कोट (लगभग 10-20 माइक्रोन मोटी) आता है जिसमें बेस पेंट पिगमेंट होता है। आखिरी परत एक पारदर्शी सुरक्षात्मक परत (लगभग 30-50 माइक्रोन मोटी) होती है जो एक चमकदार फिनिश भी प्रदान करती है।
पेंट ट्रेस विश्लेषण की एक मुख्य समस्या यह है कि मूल वाहन पर पेंट की सभी परतें पेंट के टुकड़ों और दागों के रूप में ज़रूरी नहीं होतीं। इसके अलावा, अलग-अलग क्षेत्रों के नमूनों की संरचना भी अलग-अलग हो सकती है। उदाहरण के लिए, बम्पर पर पेंट के टुकड़े बम्पर की सामग्री और पेंट दोनों से मिलकर बने हो सकते हैं।
पेंट चिप का दृश्यमान अनुप्रस्थ काट का चित्र चित्र 1 में दिखाया गया है। दृश्यमान चित्र में चार परतें दिखाई दे रही हैं, जो अवरक्त विश्लेषण द्वारा पहचानी गई चार परतों से मेल खाती हैं।
संपूर्ण अनुप्रस्थ काट का मानचित्रण करने के बाद, विभिन्न शिखर क्षेत्रों की FTIR छवियों का उपयोग करके अलग-अलग परतों की पहचान की गई। चारों परतों के प्रतिनिधि स्पेक्ट्रा और संबंधित FTIR छवियाँ चित्र 2 में दर्शाई गई हैं। पहली परत पॉलीयूरेथेन, मेलामाइन (815 सेमी-1 पर शिखर) और स्टाइरीन से बनी एक पारदर्शी ऐक्रेलिक कोटिंग से मेल खाती है।
दूसरी परत, आधार (रंग) परत और पारदर्शी परत रासायनिक रूप से समान हैं और इनमें ऐक्रेलिक, मेलामाइन और स्टाइरीन शामिल हैं।
हालाँकि ये समान हैं और कोई विशिष्ट वर्णक शिखर नहीं पहचाने गए हैं, फिर भी स्पेक्ट्रम में अंतर दिखाई देता है, मुख्यतः शिखर तीव्रता के संदर्भ में। परत 1 स्पेक्ट्रम 1700 सेमी-1 (पॉलीयूरेथेन), 1490 सेमी-1, 1095 सेमी-1 (CO) और 762 सेमी-1 पर प्रबल शिखर दर्शाता है।
परत 2 के स्पेक्ट्रम में अधिकतम तीव्रता 2959 सेमी-1 (मिथाइल), 1303 सेमी-1, 1241 सेमी-1 (ईथर), 1077 सेमी-1 (ईथर) और 731 सेमी-1 पर बढ़ती है। सतही परत का स्पेक्ट्रम आइसोफथैलिक अम्ल पर आधारित एल्किड रेज़िन के लाइब्रेरी स्पेक्ट्रम के अनुरूप था।
ई-कोट प्राइमर का अंतिम कोट एपॉक्सी और संभवतः पॉलीयूरेथेन होता है। अंततः, परिणाम ऑटोमोटिव पेंट्स में आमतौर पर पाए जाने वाले परिणामों के अनुरूप ही थे।
प्रत्येक परत में विभिन्न घटकों का विश्लेषण व्यावसायिक रूप से उपलब्ध FTIR लाइब्रेरीज़ का उपयोग करके किया गया था, न कि ऑटोमोटिव पेंट डेटाबेस का उपयोग करके, इसलिए हालांकि मिलान प्रतिनिधि हैं, वे पूर्ण नहीं हो सकते हैं।
इस प्रकार के विश्लेषण के लिए डिज़ाइन किए गए डेटाबेस का उपयोग करने से वाहन के मेक, मॉडल और वर्ष की दृश्यता भी बढ़ जाएगी।
चित्र 2. कार के दरवाज़े के पेंट के टूटे हुए क्रॉस सेक्शन में चार पहचानी गई परतों के प्रतिनिधि FTIR स्पेक्ट्रा। इन्फ्रारेड चित्र अलग-अलग परतों से जुड़े शिखर क्षेत्रों से उत्पन्न होते हैं और वीडियो चित्र पर आरोपित होते हैं। लाल क्षेत्र अलग-अलग परतों के स्थान को दर्शाते हैं। 10 x 10 µm2 के एपर्चर और 5 µm के स्टेप साइज़ का उपयोग करके, इन्फ्रारेड चित्र 370 x 140 µm2 के क्षेत्र को कवर करता है। छवि स्रोत: थर्मो फिशर साइंटिफिक - सामग्री और संरचनात्मक विश्लेषण
चित्र 3 में बम्पर पेंट चिप्स के क्रॉस सेक्शन की एक वीडियो छवि दिखाई गई है, जिसमें कम से कम तीन परतें स्पष्ट रूप से दिखाई दे रही हैं।
इन्फ्रारेड क्रॉस-सेक्शनल चित्र तीन अलग-अलग परतों की उपस्थिति की पुष्टि करते हैं (चित्र 4)। बाहरी परत एक पारदर्शी परत है, संभवतः पॉलीयूरेथेन और ऐक्रेलिक से बनी, जो व्यावसायिक फोरेंसिक पुस्तकालयों में उपलब्ध पारदर्शी परत स्पेक्ट्रा से तुलना करने पर एकरूप थी।
यद्यपि आधार (रंगीन) कोटिंग का स्पेक्ट्रम पारदर्शी कोटिंग के स्पेक्ट्रम से बहुत मिलता-जुलता है, फिर भी यह बाहरी परत से अलग पहचाना जा सकता है। चोटियों की सापेक्ष तीव्रता में महत्वपूर्ण अंतर हैं।
तीसरी परत बम्पर सामग्री ही हो सकती है, जिसमें पॉलीप्रोपाइलीन और टैल्क शामिल हैं। टैल्क का उपयोग पॉलीप्रोपाइलीन के संरचनात्मक गुणों को बढ़ाने के लिए एक सुदृढ़ीकरण भराव के रूप में किया जा सकता है।
दोनों बाहरी कोट ऑटोमोटिव पेंट में प्रयुक्त कोट के अनुरूप थे, लेकिन प्राइमर कोट में कोई विशिष्ट वर्णक शिखर नहीं पाया गया।
चित्र 3. एक कार के बम्पर से लिए गए पेंट चिप्स के क्रॉस सेक्शन का वीडियो मोज़ेक। चित्र स्रोत: थर्मो फिशर साइंटिफिक - मटेरियल्स एंड स्ट्रक्चरल एनालिसिस
चित्र 4. एक बम्पर पर पेंट के टुकड़ों के अनुप्रस्थ काट में तीन पहचानी गई परतों के प्रतिनिधि FTIR स्पेक्ट्रा। इन्फ्रारेड चित्र अलग-अलग परतों से जुड़े शिखर क्षेत्रों से उत्पन्न होते हैं और वीडियो चित्र पर आरोपित होते हैं। लाल क्षेत्र अलग-अलग परतों के स्थान को दर्शाते हैं। 10 x 10 µm2 के एपर्चर और 5 µm के स्टेप साइज़ का उपयोग करके, इन्फ्रारेड चित्र 535 x 360 µm2 के क्षेत्र को कवर करता है। छवि स्रोत: थर्मो फिशर साइंटिफिक - सामग्री और संरचनात्मक विश्लेषण
नमूने के बारे में अतिरिक्त जानकारी प्राप्त करने के लिए, क्रॉस सेक्शन की एक श्रृंखला का विश्लेषण करने हेतु रमन इमेजिंग माइक्रोस्कोपी का उपयोग किया जाता है। हालाँकि, नमूने द्वारा उत्सर्जित प्रतिदीप्ति के कारण रमन विश्लेषण जटिल हो जाता है। प्रतिदीप्ति तीव्रता और रमन सिग्नल तीव्रता के बीच संतुलन का मूल्यांकन करने के लिए कई अलग-अलग लेज़र स्रोतों (455 एनएम, 532 एनएम और 785 एनएम) का परीक्षण किया गया।
दरवाजों पर पेंट के छिलकों के विश्लेषण के लिए, 455 नैनोमीटर तरंगदैर्ध्य वाले लेज़र से सर्वोत्तम परिणाम प्राप्त होते हैं; हालाँकि प्रतिदीप्ति अभी भी मौजूद है, इसे कम करने के लिए एक आधार सुधार का उपयोग किया जा सकता है। हालाँकि, यह तरीका एपॉक्सी परतों पर सफल नहीं रहा क्योंकि प्रतिदीप्ति बहुत सीमित थी और सामग्री लेज़र से होने वाली क्षति के प्रति संवेदनशील थी।
हालाँकि कुछ लेज़र दूसरों से बेहतर होते हैं, लेकिन कोई भी लेज़र एपॉक्सी विश्लेषण के लिए उपयुक्त नहीं है। 532 एनएम लेज़र का उपयोग करके बम्पर पर पेंट चिप्स का रमन क्रॉस-सेक्शनल विश्लेषण। प्रतिदीप्ति का योगदान अभी भी मौजूद है, लेकिन बेसलाइन सुधार द्वारा इसे हटा दिया गया है।
चित्र 5. कार के दरवाज़े के चिप नमूने (दाएँ) की पहली तीन परतों के प्रतिनिधि रमन स्पेक्ट्रा। चौथी परत (एपॉक्सी) नमूने के निर्माण के दौरान नष्ट हो गई थी। प्रतिदीप्ति के प्रभाव को दूर करने के लिए स्पेक्ट्रा को आधारभूत रूप से संशोधित किया गया और 455 एनएम लेज़र का उपयोग करके एकत्र किया गया। 2 माइक्रोमीटर पिक्सेल आकार का उपयोग करके 116 x 100 माइक्रोमीटर2 का क्षेत्र प्रदर्शित किया गया। अनुप्रस्थ काट वीडियो मोज़ेक (ऊपर बाएँ)। बहुआयामी रमन वक्र विभेदन (MCR) अनुप्रस्थ काट छवि (नीचे बाएँ)। छवि स्रोत: थर्मो फिशर साइंटिफिक - सामग्री और संरचनात्मक विश्लेषण
कार के दरवाज़े के पेंट के एक टुकड़े के अनुप्रस्थ काट का रमन विश्लेषण चित्र 5 में दिखाया गया है; इस नमूने में एपॉक्सी परत नहीं दिखाई देती क्योंकि यह तैयारी के दौरान खो गई थी। हालाँकि, चूँकि एपॉक्सी परत का रमन विश्लेषण समस्याग्रस्त पाया गया था, इसलिए इसे समस्या नहीं माना गया।
परत 1 के रमन स्पेक्ट्रम में स्टाइरीन की उपस्थिति प्रमुख है, जबकि कार्बोनिल शिखर IR स्पेक्ट्रम की तुलना में बहुत कम तीव्र है। FTIR की तुलना में, रमन विश्लेषण पहली और दूसरी परतों के स्पेक्ट्रम में महत्वपूर्ण अंतर दर्शाता है।
बेस कोट के सबसे निकट रमन मिलान पेरीलीन है; हालांकि यह सटीक मिलान नहीं है, पेरीलीन व्युत्पन्नों का उपयोग ऑटोमोटिव पेंट में पिगमेंट के रूप में किया जाता है, इसलिए यह रंग परत में एक पिगमेंट का प्रतिनिधित्व कर सकता है।
सतह स्पेक्ट्रा आइसोफथैलिक एल्किड रेजिन के अनुरूप थे, हालांकि उन्होंने नमूनों में टाइटेनियम डाइऑक्साइड (TiO2, रूटाइल) की उपस्थिति का भी पता लगाया, जिसे स्पेक्ट्रल कटऑफ के आधार पर FTIR के साथ पता लगाना कभी-कभी मुश्किल होता था।
चित्र 6. एक बम्पर (दाएँ) पर पेंट के टुकड़ों के एक नमूने का प्रतिनिधि रमन स्पेक्ट्रम। प्रतिदीप्ति के प्रभाव को दूर करने के लिए स्पेक्ट्रा को आधार रेखा पर संशोधित किया गया और 532 नैनोमीटर लेज़र का उपयोग करके एकत्र किया गया। 3 माइक्रोमीटर पिक्सेल आकार का उपयोग करके 195 x 420 माइक्रोमीटर2 का क्षेत्र प्रदर्शित किया गया। अनुप्रस्थ काट वीडियो मोज़ेक (ऊपर बाएँ)। आंशिक अनुप्रस्थ काट की रमन एमसीआर छवि (नीचे बाएँ)। छवि श्रेय: थर्मो फिशर साइंटिफिक - सामग्री और संरचनात्मक विश्लेषण
चित्र 6 में बम्पर पर पेंट चिप्स के एक अनुप्रस्थ काट के रमन प्रकीर्णन के परिणाम दर्शाए गए हैं। एक अतिरिक्त परत (परत 3) की खोज की गई है जिसका पहले FTIR द्वारा पता नहीं लगाया गया था।
बाहरी परत के सबसे निकट स्टाइरीन, एथिलीन और ब्यूटाडाइन का एक सहबहुलक है, लेकिन एक अतिरिक्त अज्ञात घटक की उपस्थिति के भी प्रमाण हैं, जैसा कि एक छोटे से अस्पष्ट कार्बोनिल शिखर से प्रमाणित होता है।
बेस कोट का स्पेक्ट्रम, वर्णक की संरचना को प्रतिबिंबित कर सकता है, क्योंकि स्पेक्ट्रम कुछ हद तक वर्णक के रूप में प्रयुक्त फथालोसाइनिन यौगिक से मेल खाता है।
पहले अज्ञात परत बहुत पतली (5 µm) है और आंशिक रूप से कार्बन और रूटाइल से बनी है। इस परत की मोटाई और इस तथ्य के कारण कि TiO2 और कार्बन का FTIR द्वारा पता लगाना मुश्किल है, यह आश्चर्य की बात नहीं है कि IR विश्लेषण द्वारा उनका पता नहीं लगाया जा सका।
एफटी-आईआर परिणामों के अनुसार, चौथी परत (बंपर सामग्री) की पहचान पॉलीप्रोपाइलीन के रूप में हुई, लेकिन रमन विश्लेषण से कुछ कार्बन की उपस्थिति भी सामने आई। हालाँकि एफआईटीआर में देखी गई टैल्क की उपस्थिति से इनकार नहीं किया जा सकता, लेकिन सटीक पहचान नहीं हो पा रही है क्योंकि संबंधित रमन शिखर बहुत छोटा है।
ऑटोमोटिव पेंट्स विभिन्न अवयवों का एक जटिल मिश्रण होते हैं, और हालाँकि इससे पहचान संबंधी काफ़ी जानकारी मिल सकती है, लेकिन विश्लेषण करना भी एक बड़ी चुनौती बन जाता है। निकोलेट रैप्टिर एफटीआईआर माइक्रोस्कोप का उपयोग करके पेंट चिप के निशानों का प्रभावी ढंग से पता लगाया जा सकता है।
एफटीआईआर एक गैर-विनाशकारी विश्लेषण तकनीक है जो ऑटोमोटिव पेंट की विभिन्न परतों और घटकों के बारे में उपयोगी जानकारी प्रदान करती है।
इस लेख में पेंट परतों के स्पेक्ट्रोस्कोपिक विश्लेषण पर चर्चा की गई है, लेकिन परिणामों का अधिक गहन विश्लेषण, चाहे संदिग्ध वाहनों के साथ प्रत्यक्ष तुलना के माध्यम से हो या समर्पित स्पेक्ट्रल डेटाबेस के माध्यम से, साक्ष्य को उसके स्रोत से मिलान करने के लिए अधिक सटीक जानकारी प्रदान कर सकता है।