掃描電鏡-X射線能譜法檢驗汽車輪胎橡膠*

劉冬嫻，徐連生，賀江南

(1 湖南警察學院刑事科學技術系，湖南長沙 410138；

2 湖南省公安科學技術研究所，湖南長沙 410001)

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掃描電鏡-X射線能譜法檢驗汽車輪胎橡膠*

劉冬嫻1，徐連生2，賀江南1

(1 湖南警察學院刑事科學技術系，湖南長沙 410138；

2 湖南省公安科學技術研究所，湖南長沙 410001)

摘要：目的用掃描電子顯微鏡-X射線能譜法檢驗汽車輪胎橡膠樣品中無機成分并進行比對分析。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。結論掃描電子顯微鏡-X射線能譜法檢驗汽車輪胎橡膠具有快速、準確、所需樣品量少等特點，可應用于司法實踐交通肇事逃逸案中汽車輪胎橡膠物證中無機成分的比對分析。

關鍵詞：汽車輪胎橡膠，掃描電子顯微鏡-X射線能譜法，無機成分，比對分析

隨著我國經濟的迅速發展，我國汽車擁有量逐年猛增，至2014年底已達1.54億輛，全國汽車駕駛人數達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，而導致我國交通事故逐年猛增，2012年我國發生各類交通事故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，嚴重危害了人民群眾的生命財產安全。而在交通事故或交通肇事逃逸案件的處理過程中，往往由于肇事現場缺乏可靠的證據而導致交通事故、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，危害后果嚴重，社會影響大。

然而，幾乎在所有交通事故現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。但交通事故現場留有的這些汽車輪胎橡膠顆粒量小體微、成分復雜，不同于普通橡膠，無法用常規的紅處光譜法等技術進行分析，因而使得這一至關重要的物證無法得到應用。如果能對現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行比對分析，即可認定車輛。因此，開展汽車輪胎橡膠檢驗方法研究迫在眉睫。

目前檢驗橡膠的方法主要有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；裂解氣相色譜法[5-9]、裂解氣相色譜-質譜法[10-11]，這些檢驗方法主要檢測橡膠制品中有機成分；未見掃描電子顯微鏡-X射線能譜法(SEM-EDX)檢驗汽車輪胎橡膠物證的研究報道。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行比對分析，以探討司法實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，為認定交通肇事逃逸車輛提供依據。

1實驗部分

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)，天津市大茂化學試劑廠生產。

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，對樣品進行掃描電子顯微鏡-X射線能譜法檢驗，每個樣品檢測三個區域。

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：100、160倍。

1.2.3數據分析

樣品按“1.3.1”方法處理、按“1.3.2”方法進行檢測，得到樣品表面形貌圖和能譜圖，經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結果與討論

2.1　同一輪胎不同層次橡膠元素分析結果

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填料混合不均勻對檢測結果的影響

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

2.4　汽車輪胎橡膠中雜質對檢測結果的影響

汽車輪胎在行駛過程中不可避免的會沾染上雜質，在用掃描電子顯微鏡-X射線能譜儀對汽車輪胎橡膠進行分析，任何細小的塵埃或顆粒都會對檢測結果產生極大影響，而導致檢測結果的不準確性。因此在采取汽車輪胎橡膠檢材的過程中要避免污染檢材、分離提取檢材時要注意對檢材的清洗。

3結論

經掃描電子顯微鏡-X射線能譜法檢驗，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射線能譜法檢驗汽車輪胎橡膠具有快速、準確、所需樣品量少等特點，可應用于司法實踐交通肇事逃逸案中汽車輪胎橡膠物證中無機成分的比對分析。

參考文獻

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[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.

*基金項目： 湖南省科學技術廳科技計劃項目(項目編號：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