M SiO2·nH2O

Где R₂O – окислы щелочных металлов (Na₂O, K₂O, Li₂O….)

RO – окислы щелочно-земельных и тяжелых металлов, а также окислы, обуславливающие окраску (CaO, MgO, BaO, PbO, ZnO, MnO, FeO, CrO)

RO₂ – кислотные окислы (SiO₂, Al₂O₃, B₂O₃, P₂O₅) неметаллов.

Наиболее распространенным типом стекла является система из 3 дешевых и доступных окислов: Na₂O, CaO, SiO₂. Получается из соды Na₂CO₃, мела CaCO₃ и песка SiO₂.

Стехиометрический состав стекла приблизительно равен: Na₂O· CaO·6 SiO₂

В зависимости от основных стеклообразующих компонентов различают:

1. Оксидные стекла:

- силикатные (SiO₂)

- алюмосиликатные (Al₂O₃· SiO₂)

- боросиликатные (B₂O₃· SiO₂)

- бороалюмосиликатные (B₂O₃· Al₂O₃· SiO₂)

- алюмофосфатные (Al₂O₃·P₂O₅)

- алюмоборофосфатные (Al₂O₃·B₂O₃· P₂O₅)

2. Халькогенидные стекла (6 группа, исключая кислород) – на основе серы, селена, телура; мышьяк, сурьма, таллий. Пр: As₂S₃, As₂Se₃, As₂Te₃, Tl₂Te₃, Sb₂S₃

3. Галогенидные стекла:

- фторберилатные (BeF₂)

- LiF

- KBr

-CaF₂

-NaCl

Используются галогенидные стекла в оптических системах ИК-спектрометров, т.к. они пропускают ИК лучи.

Оксидные стекла

С химической точки зрения стекло практически инертно, что определяет его использование в качестве материала химической, лабораторной посуды, химические препараты в стеклянной таре, элементов химико-технологической аппаратуры. Однако по эффективности кародирующего действия на стекло химические элементы располагаются в ряд: плавиковая кислота (HF), фосфорная кислота (H₃PO₄), растворы щелочей (при длительном контакте), растворы щелочных карбонатов, кислота и вода.

Свойства стекла зависят от характера и количественного соотношения образующих окислов:

- кислотные окислы сообщают стеклу термическую, химическую, механическую стойкость и прочность.

- щелочные окислы понижают вязкость и температуру размягчения, ухудшают твердость и химическую стойкость.

- окислы щелочно-земельных металлов повышают химическую стойкость, обеспечивают требуемую вязкость.

- введение некоторых окислов обеспечивает стеклу ряд специфических свойств. Введение CdO придает стеклу способность задерживать электроны; PbO – способность поглощения рентгеновского излучения; VO- придает способность поглощать УФ излучение; присутствие ионов редко-земельных элементов и урана придает стеклу способность к люминесценции; добавка Nd к системе BaO· K₂O· SiO₂ позволяет получать материал для изготовления лазеров. Повышенной пропускаемостью в УФ и ИК областях обладает кварцевое стекло (почти чистый SiO₂)

Обычно стекло – прозрачный бесцветный материал, но посредством добавок окислов можно изменять его цвет:

- окислы Co – синий цвет

- Cr₂O₃ – изумрудно – зеленый

- окислы Mn –фиолетовый

- Cr, Ni, Fe, Ce – желтый

- Co, Mn, Er – розовый

- CdS, CdSe –красно-рубиновый

- MnO обесцвечивает стекло за счет образования 3-валентных силикатов железа, марганца, окрашенных в дополнительные цвета: желтый и фиолетовый.

Окрашивание можно производить посредством диспергирования в расплаве, т.е. коллоидным распределением красящего вещества ряда металлов: Ag – желтое, Au, Cu – красно-рубиновый, Se – розовый.

Физически стекло – аморфный материал, который после охлаждения расплава приобретает свойства твердого хрупкого тела. При застывании стекломасса переходит в особое состояние аморфного материала, который называется стеклообразным. Это состояние термодинамически неравновесное, метастабильное, склонное к кристаллизации. При переходе вещества от жидкого к кристаллическому состоянию, элементы будущей кристаллической структуры располагаются упорядоченно, обеспечивая ближний и дальний порядок такой структуры. Фазовый переход 1 рода сопровождается выделением тепла кристаллизации, т.е. избытка энергии расплава над энергией твердого кристаллического состояния и характеризующийся четкой температурой плавления, кристаллизации. Но при охлаждении стекломассы, вязкость её прогрессивно возрастает от 10² до 10¹³ пуаз, что позволяет элементам пространственной решетки расположиться строго упорядоченно (ионы металлов и кислорода), а т.к. нет строго закономерного повторения структурных свойств элементов, то отдельные её связи характеризуются неодинаковой прочностью. Поэтому стекло в противоположность кристаллическим структурам не обладает определенной температурой плавления, а в процессе нагревания размягчается постепенно, приобретая пластичные свойства и способность смешиваться с другим размягченным массивом. Эта способность расплава стекла используется при изготовлении дутых изделий, изделия такой сложной формы как химическая или физическая посуда. Физические свойства стекла зависят от химического состава и структуры, которая формировалась в процессе стеклования. Этот процесс зависит от температурного и временного режима остывания. Стекла различного состава и назначения характеризуются:

1. Плотностью (2,2÷8,0 г/мл), (Плотность - физическая величина, определяемая для однородного вещества его массой в единице объёма. Плотность неоднородного вещества — предел отношения массы к объёму, когда объём стягивается к точке, в которой определяется плотность).

2. Термический коэффициент расширения ((0,56÷12) 10^-6°С), (термическим коэффициентом расширения называют число, выражающее относительное изменение объема твердого тела, произошедшее в результате его нагревания или охлаждения).

3. Удельная электропроводность (1/сопротивление) (10^-7÷10¹(Ом·см)^-1)

4. Диэлектрическая проницаемость (3,8÷16) – характеризует во сколько раз напряженность электрического поля будет меньше, чем в вакууме.

Стекло, часто используемое как оптический материал характеризуется показателем преломления, дисперсией (т.к. показатель преломления зависит от длины волны), а также стекло обладает люминесцентными свойствами. (Показатель преломления - отношение скорости света в вакууме к скорости света в среде (абсолютный показатель преломления). Относительный показатель преломления 2 сред - отношение скорости света в среде, из которой свет падает на границу раздела, к скорости света по второй среде. Показатель преломления равен отношению синуса угла падения лучей к синусу угла преломления (см. Преломление света). Зависит от длины волны света и свойств среды. Дисперсия света- зависимость показателя преломления n вещества от частоты n (длины волны l) света или зависимость фазовой скорости световых волн от частоты).

Классификация стекол по назначению и области применения.

I. Техническое – стекло и изделия из него, предназначенные для использования в различных областях науки и техники.

А) светотехническое:

-бесцветное

- цветное

Изделия предназначены для изменения интенсивности, спектрального состава и направления светового потока. Пр, рассеиватели фар и подфарников, светофоры, оптическое оборудование маяков, светофильтры, излучатели, специальные технические зеркала.

Б) транспортные (защитные стекла для остекления средств различного вида транспорта). Основное необходимое свойство – безопасность при разрушении и отсутствие острых и разлетающихся осколков. Это достигается 2 путями:

- использование закаленного стекла: сталенит, секурит, дуралекс. Получается закаленное стекло при специальной термической обработке. Разогретое до размягчения стекло резко охлаждается обдувом воздуха или металлическим порошком. Такая обработка обеспечивает повышенную механическую прочность, термостойкость и особый характер разрушения. (Термостойкость (термостабильность), способность хим. в-в и материалов сохранять неизменным хим. строение (и физ. св-ва) при повышении т-ры.)

- использование многослойного стекла. В зависимости от числа слоев (включая соединительные) различают: триплекс, пентаплекс, полиплекс. По этой технологии получается пуленепробиваемые и обогреваемые стекла.

Технология получения многослойных стекол:

1. Между пластинами силикатного стекла прокладывается полимерная пленка из поливинилбутирального, полиакрилатного, поликарбонатного органического стекла. Полученный пакет обрабатывается давлением около 2 атм. и на 40-50° выше текучести соединительного слоя полимерного материала.

2. Между слоями силикатного стекла заливается мономер, который при полимеризации склеивает стекла.

В) Оптическое – стекло, которое используется для изготовления различного рода оптических устройств и приборов. Используется для изготовления очков, линз, биноклей и т.д.

Г) Химико-лабораторное – химически и термически стойкие стекла, используемые в химической и медицинской промышленности, в лабораторной практике или промышленном химико-технологическом производстве. Составы, используемые для этих целей связаны с термическим коэффициентом расширения, характеризуется термической стойкостью. (термическим коэффициентом расширения называют число, выражающее относительное изменение объема твердого тела, произошедшее в результате его нагревания или охлаждения).

Термическая стойкость – способность стекла выдерживать резкие колебания температур. Количественно выражается максимальной разностью температур, которую образец выдерживает не растрескиваясь. Стекло, разогретое до определенной температуры опускают в воду с температурой 20°С.

Для нескольких сортов данного вида стекла имеются значения:

- кварцевое > 780°С (5,4·10^-7 град^-1)

- пирекс = 230°С (34 ·10^-7град^-1 – линейный коэффициент термического расширения)

- молибденовое = 180°С (48·10^-7град^-1

Остальные сорта стекла < 150°С (60-90·10^-7град^-1).

Д) стекловолокно – волокно, получаемое из расплава стекла. Диаметр волокна 1÷30 мкм. Напоминает шелк. Из стекловолокна возможно на текстильных машинах получать стеклоткань от нескольких сантиметров до 20 км. Свойством стекловолокна является прочность на разрыв (для волокон диаметром 3-6 мкм = 200-400 кг/мм², для обычных стеклянных палочек 3-5 мм = 5-6 кг/мм²). Изготавливают стекловолокна фильерным способом на устройствах, которые называются экструдеры. Его основная деталь – решетка с мелкими отверстиями, определяющими диаметр волокна, которые называются фильерами. Подача разогретой стекломассы осуществляется с помощью шнека или поршня. Получаемые стекловолокна используют для изготовления стеклоткани, электро-, звуко-, теплоизоляционных материалов (стекловата), стеклобетон (бетон, армированный стеклотканью в виде тросов). Таким способом можно получить стеклопленки (10 мкм), который используется как заменитель слюды в высокочастотном электроконденсаторе. Изготовление стеклопластики: стеклоткань послойно промазывается твердеющим при нагревании полимеризующимся материалом, затем слоеный материал подвергается термопресованию для придания необходимой формы и отвердения. Такие материалы называются композитными (высокая прочность, позволяющая заменять сталь и алюминий в качестве конструкционных материалов). Можно изготовить объемные материалы сложной формы, например, корпуса маломерных судов, бассейны, ванны. При использовании фенолформальдегидных смол, получается текстолит. К стекловолоконным материалам можно отнести элементы современных световодов. По способу изготовления это стекловолокно, а по назначению – светотехническое.

Эмали и глазури – легкоплавкие тонкослойные покрытия металлических или керамических поверхностей. Наносятся на поверхность в виде суспензий из легкоплавкой шихты- смесь сырьевых исходных материалов, приготовленных заранее. Закрепляется на поверхности изделия обжигом. Эмали и глазури могут представлять собой неокрашенные стекла поверхности.

II. Строительное стекло – силикатное стекло и изделия из него, обладающие механической прочностью, прозрачностью, долговечностью в эксплуатации, малой теплопроводностью. Подразделяется на:

1. Листовое стекло – плоские листы с толщиной, не значительной по отношению к ширине и длине листа (толщина 3-6 мм).

a. витринное стекло – полированное или неполированное, 5-6 мм.

b. оконное – для заполнения световых проемов, зданий и сооружений.

i.

ii. - армированное

c. стеклопакеты – 2 или более листов стекла соединены по периметру в одно целое. Используется для остекления зданий, устройства перегородок и др.

2. Профильное стекло (профилит) – изделия из стекла коробчатого вида, которые используются для создания светопроницаемых перегородок и используется для остановок.

3. Архитектурно-строительное – для строительных и декоративных целей при отделке полов, потолков и т.п.

-стеклоблоки – массивные блоки, используемые для создания просвечивающихся перегородок.

- пеностекло – строительный тепло- и звукоизоляционный материал, получаемый предварительным спеканием стекла с пенообразователем, в полостях между частицами стекла пенообразователь. При повышении температуры стеклянной пленки начинает растягиваться выделяющимися газами, которые образуются при размножении пенообразователя. При резком снижении температуры вязкость стекломассы резко возрастает, пена становится устойчивой. Изготовление изделий производится в специальных формах.

4. декоративные стеклянные материалы и изделия: облицовочное стекло, смальты, витражи.

III. Бытовое стекло.

1. Посудное бесцветное или цветное (бокалы, рюмки, вазы..). Относится жаропрочная или жаростойкая посуда. Изготавливается методами выдувания, прессования с художественной обработкой.

2. Тарное – сосуды для хранения и транспортировки химических и пищевых продуктов, парфюмерии, медицинских средств.

3. Зеркала бытовые

4. Стеклянные украшения

Способы производства, изготовления стекла и изделий из него.

Получается в стекловарочных ваннах. (Песок, сода, мел – самое простое стекло NaO·CaO·SiO₂

По способу производства стекла различаются:

1. Выдувное – изделия бытового и технического назначения.

2. Прессованное стекло – получается методом прессования с использованием пресс-форм, которые состоят из матрицы и пуансона (граненые стаканы, жаропрочная посуда, стеклоблоки, профилит)

3. Тянутое стекло – техническое и строительное стекло с гладкой поверхностью, выработанное способом вытягивания (листы, трубы, волокна)

4. Прокатное стекло – получается на прокатных станах с использованием металлических прокатных волков.

5. Флоатстекло – термически полированное листовое стекло, которое получается вытягиванием стеклянной массы, охлаждающейся на поверхности расплавленного олова, полировка другой стороны стекла достигается обработкой огнем.

Тема 2. Особенности собирания объектов из стекла на месте происшествия.

Осколки и отдельные фрагменты – распространенный объект экспертизы при расследовании ДТП, краж, убийств и др.

По статистике, частота встречающихся объектов из стекла:

- светотехническое (30%)

- автомобильное травмобезопасное стекло (33%)

- тарное (8%)

- листовое строительное (8%)

- прочие (5%)

- стекловидные частицы, отнесение которых к какому – либо виду стекла при внешнем осмотре невозможно (18%)

Собирание осколков стеклянных изделий на месте происшествия.

Чаще всего объектами экспертизы являются осколки, т.к. их разрушение наступает вследствие событий расследований, которые предстоит провести.

1. Обнаружение фрагментов изделий и микрочастиц следует производить с учетом характера и обстоятельств происшествия. При ДТП происходит разрушение фар, подфарников и т.п. Фрагменты могут находиться как внутри, так и снаружи ТС. Поэтому поиск необходимо вести на дорожном полотне и обочине, на полу в салоне, сидениях и облицовке, в одежде, волосах водителя, пассажиров и потерпевших. При краже и др. преступлениях, связанных с проникновением в окно или витрину с разрушением стекла характерно расположение осколков вблизи места проникновения и на одежде подозреваемого. При убийствах или нанесении телесных повреждений с использованием стеклянных предметов, фрагменты стеклянных изделий в виде крупных осколков, расположенных на полу, стекле, дороге, на месте происшествия, мелкие – на одежде, теле, волосах потерпевшего, подозреваемого. Крупные частицы стекла хорошо видны, поэтому их обнаружить не составляет труда. Для обнаружения мелких осколков и микрочастиц стекла можно использовать различные осветительные приборы для создания освещения под различным углом при изменении угла освещения путем перемещения источника света, микроосколки стекла, обладающие свойством зеркального отражения, начинают поблескивать. Можно использовать увеличительные приборы (Пр., лупа) для обнаружения стекла в почве, одежде и др. предметов, на которых предполагается нахождение частиц. Осмотр одежды проводится попредметно: по отдельности брюки, рубашка и др. Осмотр производится на столе, покрытом листом бумаги. Наружная и внутренняя поверхность одежды осматривается с помощью лупы, затем осматриваются карманы, швы с помощью щетки. После осмотра все что найдено удаляется с листа бумаги и упаковывается. После внешнего осмотра одежда интенсивно встряхивается, будучи помещенной в мешок. Отделившаяся смесь микрочастиц и найденных предметов предварительно исследуется, маркируется и изымается для последовательного направления на экспертное исследование. Т.к. вид и расположение осколков на месте происшествия или на местности несут информацию об обстоятельствах происшествия, то обнаруженные фрагменты необходимо зафиксировать.

2. Фиксация – осуществляется несколькими способами: описание, фотография, физическая фиксация. В протоколе следственного действия указывается на каком участке местности, помещения обнаружены объекты стеклянного изделия, на какой поверхности они найдены. Если группа осколков ограничена на какой-то площади, то указывается форма, размер зоны координаты центра этой зоны. При описании места нахождения осколков в протоколе дается характеристика их признаков, доступных наблюдению (размеров, форм, грани, блестящие, матовые, прозрачность, цвет, наличие и характер повреждения, загрязнения). Предположительные суждения о возможном источнике происхождения осколков уместны в справке о предварительном исследовании, которые не являются процессуальным документом. Такие предварительные заключения в протокол следственного действия не вносится. Допустимым является отражение в протоколе обнаруженного свойства, совпадение признаков частиц стекла с материалом стеклянного изделия. Фотофиксация производится на нескольких уровнях: узловая съемка для фиксации мест обнаружения и детальная съемка осколков и предметов носителей, в том числе макрофотосъемка осколков малых размеров. Физическая фиксация (технический метод фиксации) используется когда планируется изъять объект носитель или его часть. Направлена не только на сохранение признаков самих следов, но и для фиксации их локализации. Если часть осколков удерживается в фаре авто, то их необходимо закрепить липкой лентой и упаковать.

3. Изъятие – забор вещественных доказательств с места происшествия для экспертного исследования в специальных условиях. Изъятие производится путем их упаковки, обеспечивающих их сохранность. Изъятие микроосколков производится либо с объектом носителем, либо с отделением от объекта – носителя. В случаях когда изъятие с объектом выполнимо и оправдано, то предпочтителен первый вариант. Небольшие, транспортабельные предметы – носители изымаются целиком. Изымаются и предполагаемые предметы – носители, даже если они на предварительном исследовании не обнаружены. В случае когда предметы не изымаются, создаются условия исключающие доступ к ним и затем проводится повторный осмотр. Если осколки расположены на большой площади или носитель не представляет особой ценности, то изымается часть объекта с частицами стекла, надежно закрепленных на нем. Изъятие с отделением осколков с объекта – носителя производится после их тщательной фиксации. Для изъятия используются пинцеты с резиновыми наконечниками, дактилопленки, микропылесосы, резиновые груши. При изъятии осколков стекла следует руководствоваться правилами:

1. Изымаются все частицы стекла или похожие на стекло. Важно для решения диагностических и идентификационных задач.

2. Осколки изымаются в том виде, в котором обнаружены.

3. При изъятии осколков оконного стекла, необходимо поместить верх и низ, внутреннюю и внешнюю стороны.

4. Если на осколках присутствуют трещины, пометить где они заканчиваются.

Частицы стекла упаковываются следующим образом:

В картонную коробку или на лист плотной бумаги кладут вату, на вату между листами 2-3 осколка, так чтобы они не соприкасались. Упаковка должна исключать перемещение осколков относительно друг друга. Для упаковки можно использовать бумажные или полиэтиленовые пакеты с соблюдением мер предосторожности. Недопустима упаковка осколков в стеклянную тару.

Предварительное исследование объектов из стекла.

В ходе предварительного исследования фрагментов стеклянных изделий, основной задачей является информация диагностического характера об искомом объекте. Второй задачей (дополнительной) является установление причины и механизма разрушения стекла. Чаще всего задачи решаются посредством выявления морфологических признаков фрагментов стеклянных изделий с использованием органолептических методов (которые можно выявить с помощью органов чувств), а также измерительных и микроскопических, не требуемых значительных временных затрат и сложной приборной базы. Исследование позволяет ориентировочно установить родовую принадлежность соответствующего осколка стеклянного изделия.

Установление родовой принадлежности стеклянного изделия по его осколкам.

Фрагменты стеклянных изделий несут часть формы первоначального изделия и следы способа его изготовления.

1. Осколки фарных рассеивателей имеют вид остроугольных многогранников. Одна поверхность гладкая, выпуклая, а другая с рефлениями в виде призм, линз и грануляций. На внешней поверхности бортика рассеивателя имеются параллельные полосы, отражающие следы механической обработки матрицы. Фарные рассеиватели изготовляются методом прессования, поэтому застывшая стекломасса несет на себе следы поверхности формирующего изделия. На оптической (лицевой) части рассеивателя такие следы отсутствуют, т.к. часть матрицы дополнительно хромируется, а внешняя сторона поверхности дополнительно полируется. Дополнительным признаком изделия, изготовленного прессованием является кованость, которая образуется в результате разности температур прессующих поверхностей (500-600°С) и стекломассы (1000-1100°С). Поверхность капли стекломассы, попавшей на недостаточно прогретую металлическую поверхность, резко охлаждается, отвердевает и при дальнейшем раздавливании она не смешивается полностью с основной стекломассой и вдоль краев капли образуются неровности в виде линейных или извилистых наплывов. Характеристиками рассеивателей определенных типов и видов является диаметр, число оптических зон, элементов зоны, геометрические размеры зон, высота бортика, маркировка и другие отличительные особенности. Каждый ассиметричный рассеиватель имеет свой набор призм, отличающихся количествами и размерами элементов, толщиной несущего слоя стекла. Эти рассеиватели имеют свой упорядоченный набор призм, отличающийся друг от друга радиусом и углами вертикального и горизонтального наклона. Помимо характерной призматуры на стекле имеются надписи, соответствующие европейским нормам освещенности и обозначающие тип рассеивателя. Т.о. знание того, что сопровождает изготовление изделия, позволяет на стадии предварительного исследования точнее ответить на вопросы основной задачи.

2. Лобовое стекло и остекление салона. Форма осколков травмобезопасного стекла зависит от его вида (триплекс или закаленное). Микроосколки триплекса имеют иглообразную вытянутую форму. Стекло для триплекса изготавливается флоатметодом, поэтому на одной из поверхности – пленка оксидов олова, которую можно обнаружить люминесценцией в УФ лучах (366 и 354 нм). Поверхность светится молочно-белым цветом. Осколки закаленного стекла имеют вид треугольных многогранников.

3. Осколки тарного и посудного стекла. Для осколков тарного и посудного стекла характерен вид тонких чешуек. Внешняя поверхность, соприкасавшаяся при изготовлении с металлической формой может иметь следы кованости. Характерным признаком изделий из тарного стекла являются следы разъема деталей формокомплекта. На донной части изделия есть ряд маркировок (емкость и т.п.).

4. Листовое оконное стекло. При различных происшествиях выступает в качестве преграды. Разрушается механически в результате выстрела или удара. Осколки стекла имеют в идеализированном схематическом виде следующие формы:

Картина разрушения имеет радиально-кольцевой характер.

1 – полный круговой сектор

2 – кольцевой сектор

3 – неполный круговой сектор

4 – кольцевой сектор периферийной части круга

5 – место нанесения удара

Характерными признаками осколков разного типа стекол является морфология поверхности излома. Для более хрупких стекол характерен шероховато – раковистый вид излома. Для более пластичных – зеркальный вид излома.

Установление причины разрушения стекла.

Стекло разрушается вследствие:

- механического

- термического воздействия

- саморазрушения.

Для механического разрушения характерны:

1. Форма осколков в виде треугольников, многогранников с трещинами от центра.

2. Наличие такого центра разрушения.

3. Раковистый характер излома, т.е. наличие на поверхности 2х зон: зеркальная и шероховато – раковистая, между ними проходят матовая полоса.

4. Выколки на одной из поверхностей излома.

При исследовании обстоятельств механического разрушения часто возникает вопрос с какой стороны нанесен удар. Под действием удара стекло прогибается, поверхность к которой приложена сила сжимается, а противоположная поверхность растягивается. Т.к. прочность стекла на сжатие выше прочности на растяжение, то разрушение начинается со стороны внешней к приложенной силе. Поэтому первично образуются радиальные трещины, а затем кольцевые. При разрушении стекла путем отжима характерны чешуйчатообразные сколы со стороны воздействующего предмета.

Характерным признаком термического разрушения является однородная поверхность излома. Трещины носят не прямолинейный, а криволинейный сложный характер и проходят по участку изделия с резким перепадом толщины или по линиям внутреннего напряжения стеклянного изделия.

Саморазрушение характерно для высокопрочных закаленных стекол.

Тема 3. Возможности криминалистической экспертизы стекла и изделий из него.

Методы исследования объектов в экспертизе стекла.

Стекло, как твердый материал, всегда имеет форму. В зависимости от обстоятельств дела объектами данного вида экспертизы могут быть:

- изделия из разного рода и вида стекла.

- фрагменты, части, осколки стеклянных изделий, сохраняющие часть первоначального изделия.

- микрочастицы стекла, по форме которых невозможно предположить первоначальную форму изделий.

В литературе все используемые методы исследования изделий из стекла предлагается разделить на 3 группы:

1. Методы исследования морфологических особенностей объектов (осмотр, дифференциация объектов по внешним признакам: цвету, форме, наличию расслоений), трасологическое исследование (определение размеров, толщины, радиуса осколков, нахождение общей поверхности разделения), микроскопическое исследование (обследуется поверхность изделия и поверхность разделения, края с помощью микроскопа).

2. Методы исследования физических констант стекла (показатель преломления, плотность, твердость, хрупкость, цветовые характеристики (спектрометрия), исследование в поляризованном свете).

3. Методы исследования элементного состава: атомно-эмиссионный спектральный анализ, лазерный микроспектральный анализ, рентгеновский, электронный парамагнитный резонанс.

Исследование морфологических особенностей.

Изделия из стекла имеют богатый набор разнообразных устойчивых внешних признаков, период существования которых не ограничен.

Морфологические особенности формируются под воздействием различных факторов:

- производственных

- эксплуатационных

- возникающих в момент разрушения.

Качественный морфологический анализ предполагает изучение внешнего и внутреннего строения объектов, выявления элементов пространственной структуры объектов, т.е. параметров физического тела и особенностей самого материала (слоистость, включения, неоднородности, дефекты). По форме осколков можно определить частями какого изделия они являются, родовую принадлежность изделия (от качества поверхности металлических деталей, формирующих поверхность изделия), а также при эксплуатации (волокнистые трещины верхних слоев, пленки). Признаки удается установить с использованием оптических микроскопов несколько вариантов исследований:

- метод светлого или темного поля. Позволяет выявлять в стекле наличие кристаллической фазы либо пороков стекла (пузыри, наслоения)

- анализ в проходящем свете.

- анализ в отраженном свете (рельефные особенности технологической поверхности стекла). Можно наблюдать следы разъема формы, маркировку и т.д.

- анализ в поляризованном свете (позволяет установить аморфную структуру стекла, определяет наличие остаточных напряжений в осколках закаленного стекла).

При осуществлении количественного морфологического анализа проводят измерение параметров выявленной структуры, толщину осколков, радиус закругления, диаметр рассеивателя.

Диаметр круглого изделия по его осколку можно определить по формуле:

При проведении трасологического исследования осколков особое внимание следует уделить изучению маркировок на фарных рассеивателях, автомобильном стекле, тарном, химическом, медицинском стекле. По способу нанесения, месту, шрифту можно установить вид изделий, завод изготовитель, область применения, емкость и др. Одним из средств морфологического анализа является фотографическая техника. С его помощью фиксируются объекты перед проведением исследования, картина повреждения и разрушения. Следует правильно подбирать подложку, чтобы особенности стекла выделялись четко и рельефно (ворсистая подложка). Для уничтожения теней используют подложку темного цвета. Во избежание бликов, рекомендуется разностороннее освещение.

Последовательность действий при проведении морфологических и трасологических исследований.

1. Фотосъемка осколков

2. Наслоения и загрязнения необходимо зафиксировать, удалить и сохранить. Смыть оставшиеся наслоения водой, спиртом, слабой соляной кислотой, просушить и протереть. В ходе решения идентификационных задач одинаковые загрязнения или наслоения могут послужить интегративным признаком при установлении принадлежности осколков единому целому.

3. Сортировка – разделение осколков одного цвета и оттенка на группы в зависимости от их формы, конфигурации, состояния поверхности, разделения на плоские, сферические, ячеистые, неправильной формы со сложной поверхностью, маркировочными обозначениями и оптическими элементами. При обследовании осколков округлой формы следует учитывать, что это могут быть осколки тарного, посудного, медицинского стекла, светотехнических изделий и деталей приборов. Плоские осколки могут быть частями зеркал, витрин, окон, мебельных стекол, остекления автомобиля. Плоские осколки различаются по толщине. Если толщина до 2 мм, то может быть стекло от фотопластинки, 2-6 мм – оконное стекло. Если плоские осколки имеют ячеистую структуру и толщину 3-6 мм – закаленное стекло. Если толщина 1,8 – 3,5 – может быть один из слоев триплекса, 6 мм и более – витринное, дверное, ограждения. Различия в толщинах более 0,5 мм говорит об их принадлежности к различным изделиям. При дифференциации осколков следует учитывать способ маркировки (прессованием, либо несмываемые красители разного цвета). Торцевые поверхности осколков представляют собой поверхности разрушения, которые сохраняют признаки, индивидуализирующие процесс разрушения. Сама поверхность представляет сложный микрорельеф, состоящий из сложных участков: фокус, гладкая и шероховатая зона

4. Реконструкция изделия – совмещение осколков по общим поверхностям разделения. Для этих целей можно использовать слепки с внутренних поверхностей подобных или предполагаемых изделий из гипса, слепков, пластических масс, которые облепляются фрагментами изделия. Для установления принадлежности осколков к одному и тому же изделию они сопоставляются по конфигурации и микрорельефу поверхности. При решении идентификационных задач «единое целое», начальным и определяющим видом исследования является морфологическое исследование. Совпадение цвета осколков и наличие общей поверхности разрушения является окончательным решением вопроса, не требующим дополнительного исследования. В случае отсутствия общей поверхности разделения осколков, рекомендуется сделать вывод о принадлежности к определенному роду изделий (банка, бутылка, листовое стекло) и продолжить исследование, ориентируясь на другие категории свойств (Пр, эксплуатационные).

Методы исследования физических констант. Методы материаловедческого исследования.

Определение плотности стекла.

Плотность – величина, определенная для однородного тела как масса единицы его объема с размерностью г/см³, г/л.

Величиною похожей на плотность по размерности является концентрация – содержание (вес, масса) вещества в единице объема среды (растворителя).

Плотность – концентрация структурных единиц вещества (атомов, молекул, ионов) в единице объема пространства.

Другой величиной, похожей на плотность по размерности является удельный вес (г/см³). (Удельный вес- отношение веса тела Р к его объёму V. Масса - мера инертности тела, величина постоянная, измеряется в килограммах (в системе СИ). Вес - сила, с которой тело действует на опору или подвес, измеряется в Hьютонах, зависит от внешних условий. В невесомости вес тела равен нулю, а масса остаётся неизменной.)

Плотность стекла является характеристикой, зависящей от его состава, т.е. чем большей атомной массой обладают элементы, входящие в состав стекла, тем выше его плотность. Плотность может изменяться в результате структурного уплотнения стекла. Плотность уменьшается с ростом содержания двуокиси кремния, достигая минимального значения 2,2 г/см³ для кварцевого стекла и увеличивается с ростом содержания окислов цинка, бария, свинца. При 80% PbO плотность равна 6 г/см³. Увеличению плотности способствует термическая обработка: закаленное стекло имеет меньшую плотность, чем отожженное. Увеличению плотности способствует кристаллизация стекла.

Плотности стекол г/см³:

- стекло рассеивателя фар 2,46 – 2,48

- листовое 2,47 – 2,49

- свинцовый хрусталь 2,7 – 4

- флинты оптические до 8

Для измерения плотности используют методы:

1. Пикнометрическое взвешивание. Чистый и сухой пикнометр взвешивается на аналитических весах, затем в него помещается стекло и пикнометр взвешивается, далее заливается водой до метки и взвешивается.

Плотность определяется по формуле:

– вес пустого пикнометра

- вес пикнометра + осколка

– вес пикнометра с водой без осколка

- вес пикнометра + вода + стекло

- плотность воды (при 4°С = 1 г/см³)

- плотность воздуха при комнатной температуре.

Погрешность метода 0,001 г/см³. Рекомендуются пикнометры 25 – 50 мл, для микроосколков – 5 мл.

2. Метод гидростатического взвешивания. Основан на законе Архимеда и заключается в сравнении весов образца в воздухе и его же погруженного в жидкость (вода дистиллированная, толуол, ксилол). (Закон Архимеда – закон статики жидкостей и газов, согласно которому на погруженное в жидкость (или газ) тело действует выталкивающая сила, равная весу жидкости в объеме тела.)

Образец на проволоке 0,5 мм, предварительно взвешенный, подвешивается на коромысло весов и погружается в жидкость таким образом, чтобы он не касался ни дна, ни стенок сосуда.

– вес образца с проволокой в воздухе.

- вес проволоки в воздухе

- вес образца с проволокой в жидкости

- вес проволоки в жидкости

- плотность жидкости при температуре опыта

Необходимо следить, чтобы на осколке не было воздушных пузырьков.

3. Метод свободного осаждения.

Плотность стекол, осколки изделий из которых наиболее часто встречается в экспертной практике:

- рассеиватели фар 2,46 -2,48

- триплекс 2,47 – 2,49

- закаленное стекло сталенит 2,46 – 2,49

- тарное 2,46 – 22,51

- медицинское стекло 2,37 – 2,54

- строительное, листовое 2,45 – 2,50

- электровакуумное 2,49 – 2,89

Данные о плотности используются как один из основных признаков при дифференциации и идентификации групп. Для установления родовой принадлежности изделий из стекла значение плотности осколков сравнивается с табличными значениями для стекол целевого назначения.

Показатель преломления.

Определение показателя преломления: основными константами характеризующими плотность стекла является показатель преломления, дисперсия, угол полного внутреннего отражения, коэффициент поглощения и пропускания, оптическая плотность. (Доля света, которая проходит сквозь материал, характеризуется коэффициентом пропускания, а доля, которая поглощается — коэффициентом поглощения. Оптическая плотность D- мера непрозрачности слоя вещества для световых лучей. Равна десятичному логарифму отношения потока излучения F0, падающего на слой, к ослабленному в результате поглощения и рассеяния потоку F, прошедшему через этот слой: D = lg (F0/F),). Закон Бугера –Ламберта- Бэра: Если мощность пучка, вошедшего в слой вещества толщиной l, равна Io, то, согласно Б.—Л.—Б. з., мощность пучка при выходе из слоя I = I ₀ e^{- ccl}, где c — удельный показатель поглощения света, рассчитанный на единицу концентрации с вещества, определяющего поглощение; c зависит от природы и состояния вещества и от длины волны проходящего излучения

В экспертной практике используются измерения показателя преломления. Показатель преломления обозначается n_d²⁰. 20 – температура, при которой измеряется показатель, D –желтая линия натрия.

n_d²⁰ характеризуется отношением скорости распространения света в вакууме (для практических целей в воздухе) к скорости распространения в исследуемом объекте. Определяется как синус угла падения α к синусу угла преломления β луча в материале.

Значение n_d²⁰ не зависит от внешних условий. При измерении не происходит уничтожение или видоизменение объекта, поэтому показатель преломления является устойчивым признаком, которого бывает достаточно при проведении исследования. Для определения показателя преломления используются рефрактометры, но применение для экспертиз ограничено необходимостью наличия у исследуемого объекта двух плоскопараллельных гладких поверхностей. Образец должен иметь форму прямоугольного параллелепипеда с размерами 20×20×10 мм с полированными и взаимно перпендикулярными гранями.

Лекции Асташовой Елены, СЭ-081.

Иммерсионный метод. (из Википедии)

Иммерсио́нный ме́тод рефрактометри́и (от лат. immersio — погружение) — метод определения показателя преломления изолированных твёрдых тел путём погружения их в жидкости с заранее известным показателем преломления.Содержание

Измерение сравнением

При таком методе измерения исследуемые мелкие зёрна (размер до 1—2 мкм) помещают в нанесённые на предметное стекло микроскопа капли различных жидкостей. При таких размерах большинство неметаллических соединений прозрачны. Наблюдая в микроскоп полученную картину, подбирают жидкость, показатель преломления которой наиболее близок к определяемому. Точность метода — порядка 0,001, причём форма и особенности поверхности исследуемого материала практически не влияют на результат. В основе метода лежит образование вследствие явлений интерференции и полного внутреннего отражения на границе двух веществ с разными показателями преломления «полоски Бекке» — узкой (ок. 1 мкм) светлой полоски.

При иммерсионном анализе обычно применяют иммерсионный набор из 98 жидкостей с показателем преломления от 1,408 до 1,780. Для определения веществ с низкими n используют бромнафталин в смеси с углеводородными жидкостями, с высокими n — смесь иодистого метилена и бромнафталина.

Для определения больших величин показателей применяют специальные наборы высокопреломляющих жидкостей (до 2,15) и специальные прозрачные сплавы (например — сера и селен образуют сплавы с показателем 2,6-2,7). Однако в этих диапазонах, в особенности при применении сплавов, точность измерения ниже на порядок и более. Следует отметить, что высокопреломляющие жидкости обычно токсичны.

Температурная иммерсия

Измеряемый объект погружают в жидкость, показатель преломления которой близок к показателю преломления объекта. Далее жидкость нагревают или охлаждают с помощью специального стола до тех пор, пока показатель преломления жидкости не сравнется с показателем преломления объекта. В данном методе используется тот факт, что показатель преломления у твёрдых тел зависит от температуры существенно меньше, нежели у жидкостей (на основании закона Дюлонга и Пти). Достижение равенства показателей преломления определяется с помощью так называемой «линии (или полосы) Бекке», а при более высоких требованиях к точности измерений — интерферометрическим способом.