劉冬嫻，徐連生，賀江南

(1 湖南警察學(xué)院刑事科學(xué)技術(shù)系，湖南長沙 410138；

2 湖南省公安科學(xué)技術(shù)研究所，湖南長沙 410001)

?

掃描電鏡-X射線能譜法檢驗(yàn)汽車輪胎橡膠*

劉冬嫻1，徐連生2，賀江南1

(1 湖南警察學(xué)院刑事科學(xué)技術(shù)系，湖南長沙 410138；

2 湖南省公安科學(xué)技術(shù)研究所，湖南長沙 410001)

摘要：目的用掃描電子顯微鏡-X射線能譜法檢驗(yàn)汽車輪胎橡膠樣品中無機(jī)成分并進(jìn)行比對分析。方法將汽車輪胎橡膠樣品置于體視顯微鏡下，用無水乙醇清洗，用手術(shù)刀分離，將分離后的樣品置樣品臺上，用掃描電子顯微鏡-X射線能譜法分析。結(jié)果同一汽車輪胎不同層次橡膠元素種類及含量有差異，不同種類汽車輪胎橡膠元素種類及含量有差異。結(jié)論掃描電子顯微鏡-X射線能譜法檢驗(yàn)汽車輪胎橡膠具有快速、準(zhǔn)確、所需樣品量少等特點(diǎn)，可應(yīng)用于司法實(shí)踐交通肇事逃逸案中汽車輪胎橡膠物證中無機(jī)成分的比對分析。

關(guān)鍵詞：汽車輪胎橡膠，掃描電子顯微鏡-X射線能譜法，無機(jī)成分，比對分析

隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國汽車擁有量逐年猛增，至2014年底已達(dá)1.54億輛，全國汽車駕駛?cè)藬?shù)達(dá)1.72億。但由于部分駕駛員交通安全觀念、交通文明意識相對滯后，而導(dǎo)致我國交通事故逐年猛增，2012年我國發(fā)生各類交通事故4.6萬起、造成1.1萬人死亡、5萬人受傷，分別比2011年上升17.7%、16.5%、12.3%。特別是近幾年交通肇事逃逸案件逐年增多，嚴(yán)重危害了人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。而在交通事故或交通肇事逃逸案件的處理過程中，往往由于肇事現(xiàn)場缺乏可靠的證據(jù)而導(dǎo)致交通事故、交通肇事逃逸案件無法得到處理、處罰，許多案件成了無頭案，危害后果嚴(yán)重，社會影響大。

然而，幾乎在所有交通事故現(xiàn)場的地面上都留有汽車輪胎的剎車印痕，或者在受害者身上留有汽車輪胎的痕跡，這些痕跡中均含有由于摩擦而脫落的汽車輪胎橡膠顆粒。但交通事故現(xiàn)場留有的這些汽車輪胎橡膠顆粒量小體微、成分復(fù)雜，不同于普通橡膠，無法用常規(guī)的紅處光譜法等技術(shù)進(jìn)行分析，因而使得這一至關(guān)重要的物證無法得到應(yīng)用。如果能對現(xiàn)場留有的這些汽車輪胎橡膠顆粒(物證)與肇事嫌疑車輛輪胎的橡膠進(jìn)行比對分析，即可認(rèn)定車輛。因此，開展汽車輪胎橡膠檢驗(yàn)方法研究迫在眉睫。

目前檢驗(yàn)橡膠的方法主要有X射線衍射法[1]、熱分析法[2]、紅外光譜法[3]、薄層色譜法[4]，這些方法所需樣品量較大，不適用于微量橡膠物證的檢驗(yàn)；裂解氣相色譜法[5-9]、裂解氣相色譜-質(zhì)譜法[10-11]，這些檢驗(yàn)方法主要檢測橡膠制品中有機(jī)成分；未見掃描電子顯微鏡-X射線能譜法(SEM-EDX)檢驗(yàn)汽車輪胎橡膠物證的研究報(bào)道。本文就汽車輪胎橡膠物證的掃描電子顯微鏡-X射線能譜法進(jìn)行研究，并利用所建立的方法對同一汽車輪胎不同層次橡膠及不同種類汽車輪胎橡膠中元素種類及含量進(jìn)行比對分析，以探討司法實(shí)踐交通肇事逃逸案件中汽車輪胎橡膠物證比對分析的可行性，為認(rèn)定交通肇事逃逸車輛提供依據(jù)。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1　儀器與試劑

FEI Quanta 650型掃描電子顯微鏡，配ETD(SE)檢測器；Oxord X-MAX 80型能譜儀，具有Aztec 2.2 分析軟件；麥克奧迪公司SMZ-168體視顯微鏡。

無水乙醇(分析純)，天津市大茂化學(xué)試劑廠生產(chǎn)。

1.2　樣品

從長沙市各4S店收集20種汽車輪胎橡膠樣品，基本信息見表1。

表1　汽車輪胎橡膠樣品

1.3　方法

1.3.1樣品處理

取樣品1輪胎橡膠，置體視顯微鏡下觀察，樣品由表及里共六層，用棉簽沾無水乙醇清潔，在體視顯微鏡下用手術(shù)刀分離提取各層樣品，依次編號為1-1層、1-2層、1-3層、1-4層、1-5層、1-6層，將樣品置掃描電子顯微鏡樣品臺上，待檢。

分別取樣品2～20輪胎橡膠，置體視顯微鏡下，用棉簽沾無水乙醇清潔，用手術(shù)刀分離提取表面樣品，將樣品置掃描電子顯微鏡樣品臺上，待檢。

1.3.2樣品檢測

將放置有輪胎橡膠樣品的樣品臺置掃描電子顯微鏡的樣品室，對樣品進(jìn)行掃描電子顯微鏡-X射線能譜法檢驗(yàn)，每個(gè)樣品檢測三個(gè)區(qū)域。

SEM-EDX條件：

FEI Quanta 650型掃描電子顯微鏡：加速電壓25kV，WD=10mm，束斑4.0，燈電流105μA，ETD(SE)檢測器；Oxord X-MAX 80型能譜儀：能量分辨率127eV；工作距離：10mm；信號：背散射電子像；放大倍數(shù)：100、160倍。

1.2.3數(shù)據(jù)分析

樣品按“1.3.1”方法處理、按“1.3.2”方法進(jìn)行檢測，得到樣品表面形貌圖和能譜圖，經(jīng)Aztec 2.2 分析軟件分析得出樣品中所含元素種類及其相對含量。

2結(jié)果與討論

2.1　同一輪胎不同層次橡膠元素分析結(jié)果

樣品1汽車輪胎橡膠樣品，按“1.3.1”方法處理、按“1.3.2”方法檢測，樣品按“1.3.3”方法分析，各層元素種類及相對含量見表2。

表2　樣品1汽車輪胎橡膠元素檢測結(jié)果

由表2可知，同一輪胎不同層次橡膠元素種類及相對含量有差異。

2.2　不同種類輪胎橡膠元素分析結(jié)果

樣品2～20汽車輪胎橡膠樣品，按“1.3.1”方法處理、按“1.3.2”方法檢測，樣品按“1.3.3”方法分析，元素種類及相對含量見表3。

表3　樣品2～20汽車輪胎橡膠元素檢測結(jié)果

由表3可知，不同種類汽車輪胎橡膠元素種類及相對含量有差異。

2.3　汽車輪胎橡膠中無機(jī)填料混合不均勻?qū)z測結(jié)果的影響

汽車輪胎橡膠中使用無機(jī)填料，在于改善汽車輪胎性能和降低汽車輪胎成本，不同廠家生產(chǎn)的汽車輪胎，所用的生膠可能相同，但無機(jī)填料由于產(chǎn)地和條件不同而呈現(xiàn)其差異性。汽車輪胎橡膠所用的無機(jī)填料可能在輪胎橡膠中混合的并不均勻，這些不均勻體現(xiàn)在掃描電鏡上就是一個(gè)個(gè)小白點(diǎn)或其他特征點(diǎn)。通過對同一個(gè)輪胎橡膠無機(jī)填料不同混合均勻程度區(qū)域的掃描電鏡-X射線能譜分析，可以發(fā)現(xiàn)在混合均勻的區(qū)域所檢測出的元素種類及含量是正常的，檢測結(jié)果反映出輪胎橡膠所包含的主要物質(zhì)及其含有的一些主要元素，而在無機(jī)填料混合不均勻的區(qū)域檢測出的元素種類及含量是異常的，檢測出的主要是填料所含的元素成分，輪胎橡膠的一些主要物質(zhì)及元素卻沒有檢測出來，導(dǎo)致檢測結(jié)果的不可靠。所以在進(jìn)行定點(diǎn)分析的時(shí)候，需要注意掃描電鏡上出現(xiàn)的白點(diǎn)及其他混合不均勻的特征點(diǎn)，不要將它們納入分析檢測的范圍，盡量選擇光滑、均勻的區(qū)域進(jìn)行分析。

2.4　汽車輪胎橡膠中雜質(zhì)對檢測結(jié)果的影響

汽車輪胎在行駛過程中不可避免的會沾染上雜質(zhì)，在用掃描電子顯微鏡-X射線能譜儀對汽車輪胎橡膠進(jìn)行分析，任何細(xì)小的塵?；蝾w粒都會對檢測結(jié)果產(chǎn)生極大影響，而導(dǎo)致檢測結(jié)果的不準(zhǔn)確性。因此在采取汽車輪胎橡膠檢材的過程中要避免污染檢材、分離提取檢材時(shí)要注意對檢材的清洗。

3結(jié)論

經(jīng)掃描電子顯微鏡-X射線能譜法檢驗(yàn)，同一汽車輪胎不同層次橡膠元素種類及含量有差異，不同種類汽車輪胎橡膠元素種類及含量有差異，由此可區(qū)分不同種類汽車輪胎橡膠。掃描電子顯微鏡-X射線能譜法檢驗(yàn)汽車輪胎橡膠具有快速、準(zhǔn)確、所需樣品量少等特點(diǎn)，可應(yīng)用于司法實(shí)踐交通肇事逃逸案中汽車輪胎橡膠物證中無機(jī)成分的比對分析。

參考文獻(xiàn)

[1] 徐燧偉.用射線衍射法測定硫化橡膠中無機(jī)物含量[J].橡膠工業(yè)，1994，41(10)：617-622.

[2] 劉英姿，李延閣，王成祥，等.利用熱重法鑒別汽車輪胎橡膠[J].刑事技術(shù)，2003(2)：15-18.

[3] 武晶，韓文霞.紅外光譜法鑒定幾種難于區(qū)分的橡膠[J].特種橡膠制品，2004，25(1)：51-54.

[4] 李淑英，魏克強(qiáng).薄層色譜法檢驗(yàn)橡皮膠渣[J].中國刑警學(xué)院學(xué)報(bào)，1994(3)：22-18.

[5] 王均甫，潘月群，方玉婷，等.熱裂解氣相色譜法測定丁苯膠乳的橡膠組成[J].色譜，1986，4(1.2)：5-8.

[6] 周乃東.橡膠聚合物的鑒定裂解氣色譜法[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2007，27(1)：37-42.

[7] 羅遠(yuǎn)芳，朱敏莊，李國基.用裂解氣相色譜法測定橡膠制品的含膠率[J].橡膠工業(yè)，1991，38(2)：102-105.

[8] 沈均輝，董建芳，曹英.裂解氣相色譜法測定丁苯橡膠的組分[J].高橋石化，2006，21(1)：48-50.

[9] Hu John Chih-An.Pyrolysis gas chromatography analysis of rubbers and other polymers[J]. Anal.Chem，1977，49(4)：537-540.

[10] Hiltz John A.Pyrolysis gas chromatography/mass spectrometry identification of poly(butadiene-acrarylonitrile)rubbers[J]. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis，2000，55(2)：135-150.

[11] Fuh Ming-Ren S，Wang Gim-Yu.Quantitativeanalysis of nitrile rubber/chloroprene by pyrolysis/gas chromatography/mass spectrometry[J]. Analytica Chimica Acta，1998，371(1)：89-96.

*基金項(xiàng)目： 湖南省科學(xué)技術(shù)廳科技計(jì)劃項(xiàng)目(項(xiàng)目編號：2013GK3089)

Analysis of Vehicle Tire Rubber by Scanning Electronic Microscope and

X-Ray Photoemission Spectroscopy

LIU Dong-xian1，XU Lian-sheng2，HE Jiang-nan1

(1 Department of Criminal Technology，Hunan Police Academy，Changsha 410138，Hunan，China；

2 Institute of Forensic Science，Public Security Department of Hunan Province，Changsha 410001，Hunan，China)

Abstract：Objective：To test and comparison analyze the inorganic constituents of vehicle tire rubber by scanning electronic microscope and X-ray photoemission spectroscopy. Methods：The tire rubber samples were cleaned with alcohol，and separated out thin layers using scalpel under stereomicroscope，and then tested for inorganic constituents using scanning electronic microscope and X-ray photoemission spectroscopy. Results：The elements qualitative research and quantitative research results showed obvious difference between different types of tire rubber samples and that difference also exist between different layers of the same tire rubber sample. Conclusion：The method can be used to comparison analyze of the inorganic constituents of material evidence such as vehicle tire rubber in judicatory practice after traffic accident，quickly and accurately，with tiny amounts of material.

Key words：tire rubber，scanning electronic microscope，X-ray photoemission spectroscopy，inorganic constituents，comparison analysis

中圖分類號：O 657.62

通訊作者：劉冬嫻，教授，研究方向：微量物證與毒物毒品分析；E-mail：liudongxian@yahoo.com.cn；Tel：0731-82791671