铜导线短路熔痕的XPS研究

层在高温火烧下熔化 ，从而 打弧短路 ，形成熔 痕 ， 制备 过程
中，为模 拟火灾 现场 气 氛 ，同 时放 人一 些 导线 及 可燃 性物
质， 将其 引燃产生 烟雾 。收集 ， 编号 ， 保存待用 。
１ ３ 分 析 方法 ．
导线短路熔痕的物相分布及其 特征元素 的定量分析更是鲜见
报道 。
１ 实验材料 和方法
１ １ 实 验 材 料 ．
在建筑火灾现场 中经常能够找到铜导线的短路熔 痕有一 次短路熔痕和二 次短路 熔痕 Ｉ 】 。一次 短路熔 痕 和二 次短路 熔痕均属于瞬间高温熔化 ， 具有熔 化范 围小 、冷却 速度快 的 特点 ，但不同的是 ： 前者短 路发生在 正常环境条 件下 ； 后者
熔痕 的特征 。 于火灾发生后铜导线 短路熔 痕的分析 ，虽然 对 目前 已有一些技术鉴定方法 ， 大多情况下能够得 出准确 的鉴 定结论ｌ ， １ 但是 ， 对一些疑难火灾 ，目前 的技术鉴定方法 ， 只能判断火灾现场铜导线熔痕 是在火灾 的高温作用下形成还
是在短路作用下形成的 ， 无法判断短路是火前形 成还是火后 形成 ， 给准确认定火灾原 因造成 了极大 的困难 。而关 于铜 这
收稿 日期： ０ ９ ５ ６ 修订 日期 ： ０ ９ ８ ８ ２０— — ， ０ ０ ２ ０— — ００
为 了得到样品内部的化学成分 、 原子 的化合态 等有关信
基金项 目：国 家 科 技 支 撑 计 划 项 目 （ ０ ６ ＡＫ０ Ｂ ４） ２０Ｂ ６ ０ ，公 安 部 重 点 研 究 计 划 项 目 （ ０ ９ Ｄ Ｓ ＸＦ ０ ） 公 安 部 应 用 创 新 项 目 ２ ０ Ｚ ＹＪ Ｙ ２ ７ 和 （０ ８ ｃ ＸＳ ５ ） ２ ０ ＹＹ ＸＳ １ ２ 资助
变化 。所 用 仪 器 为美 国 Ｔ ｅｍｏ ＶＧ 公 司 生 产 的 Ｅ Ｃ － ｈｒ Ｓ ＡＬ
关键 词 深度刻蚀 ； 电子能谱 ； 光 俄歇参数 ； 短路熔痕
文 献 标 识 码 ：Ａ Ｄ Ｉ ０ ３６ ／．ｓｎ １０ —５ ３ ２１ ）５１０ —５ Ｏ ：１． ９ ４ｊｉ ． ０ ００ ９ （０ ０ ０－４ ８０ ｓ
中 图 分类 号 ：０ ３ ． ４４１
引 言
随着科学技术 的发展 ，特别 是超 高真 空技术和波谱技 术 的发展 ， Ｘ射线光 电子能谱 （ Ｐ ） ］ Ｘ Ｓ ，作为一种极有效 的表 面化学分析技术 ，得到 了广泛 的应用 。但对 于过渡金 属 ，如 金属 Ｃ 和 Ｚ 等 ， 难唯一指认 出元素及其化学 价态 。由于 ｕ ｎ 很 俄歇峰 的能移 比光 电子峰大 ， 以用俄歇 峰探 测过渡元素 的 所 化 学价态有更大 的灵敏 度 ，可弥补 Ｘ Ｓ分 析 中光 电子峰 的 Ｐ
（）制备 一次短路熔痕 ：在一个 半密 闭空 间进行 ，采用 １ 先通 电再短 接 的方 法 ，将局 部裸 露 的 导线 彼 此接 触 。通 电 后 ，接触 点打弧短路 ， 形成熔痕 。 收集 ，编号，保存待用。 （）制备 二次短路 熔痕 ：在一个 半密 闭空 间进行 ，将两 ２ 根导线绞合后通 电， 电后用 汽油喷灯加 热导线 ，导线绝缘 通
层 ； Ｃｚ 无 ｕＯ相 ， Ｃ和 ０量逐渐减 少层 。由此可见 ， 一次短路熔 痕的表面膜层与基体分界 明显 ，有显著 的过
渡层 ，而二次 短路熔痕 的表 面膜层与基体分界不明显 ， 无过渡层 。综上所述 ， 以根据两种短路熔 痕是否含 可 有 Ｃｚ ｕＯ相 以及定量分析结果来 区分两种熔痕 ，为判 断火灾原 因提供新 的技术依据 。
模 拟实验 采用 了民用普 通单股 聚 氯乙烯绝缘 导线 Ｂ Ｖ， 芯线截 面为 ０ ７ ． ５ｍｍ２ ，每种条件下制备样品 １ 组 。 Ｏ
１２ 实 验 方 法 ．
短路发生在火灾环境条件下 。由于不 同的环境 产物参与 了熔
痕形成 的全过程 ， 而保 留了区别一次短路熔 痕及二次短路 从
作 者 简 介 ：吴 莹 ，女 ，１ ７ 生 ， 安 部沈 阳消 防 研 究 所 助理 研 究 员 ９８年 公 ｅｍａｌ ｉｇ ８ ｓ ａ ｃｍ － ｉ ｎ ｗ７ ＠ ｉ ．ｏ ：ｙ ｎ
第 ５期
光谱学 与光谱分析
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息 ， ｘ射线光电子能谱 （ Ｐ ） 用 Ｘ Ｓ 分析样品组成 随蚀刻深 度的
第３ 卷， ５ ０ 第 期 ２０１０年 ５月
光
谱
学
与
光
谱
分
析
ห้องสมุดไป่ตู้
Ｖｏ ． ０ Ｎｏ ５ ｐ １ ０ — ４ ２ １３ ， ． ，ｐ ４ ８１ １
Ｍａ ｙ，２ ０ ０１
Ｓ ｅ ｔｏ ｃ ｐ ｎ ｐ ｃ ｒ ｌＡｎ ｌ ｓ ｓ ｐ ｃ ｒ ｓ ｏ ｙ ａ ｄ Ｓ ｅ ｔａ ａ ｙ ｉ
同环境形成 的铜导线短路痕迹的物相及元素分布规律进行 了分析。根据 刻蚀时 间可将一次 短路熔痕 表面膜 层分 为三部分 ，即 Ｃ含量迅 速减少 的近表 面层 ；Ｏ含量 变化不大 ， Ｃ含 量逐渐 消失 且有 Ｃ 。 ｕＯ相 的中间层 ；
无Ｃｚ ｕＯ相 ， ０含量显著减少 的过渡层 。而将二次短路熔痕表面膜层分 为两部分 ：Ｃ含量迅速减 少的近表面
不 足 。
本 文利 用氩离子溅射对熔痕样 品进行 了深度刻蚀 ，同时
利用 Ｃ ｕ的俄歇谱线和计 算 的俄 歇参数值 ，对不 同环境下形 成 的短 路痕迹 的物相及元 素分布规律进行 了分析 ，找出痕迹
特征 与环境 的对应关 系，推断痕迹形成 的性质 ，即痕迹是在 正常气 氛下形成 的还是在火灾作用下形成 的 ， 为判断火 灾原 因提供新 的技术依据 。
铜 导 线 短 路 熔 痕 的 ＸＰ Ｓ研 究
吴 莹 ， 孟庆 山，王新明，高 伟 ，邸 曼
公安部沈阳消防研究所 ， 火灾现场勘验与物证鉴定公安部重点实验室， 辽宁 沈阳 １０ ３ １０４
摘
要 利用氩离子溅射对熔痕样品进行了深度刻蚀 ，同时利用 Ｃ ｕ的俄歇谱线和计算 的俄歇参数值 ，对不