Taramalı elektron mikroskobu kullanarak kapsül ve atış artıklarının karşılaştırmalı analizi
Comperatative analysis of primer and gunshot residues using scanning electron microscopy
Yazar: SELMA BULUT
Danışman: PROF. DR. ÖMER ANDAÇ
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Anorganik kimya = Inorganic chemistry ; Mikroskopi-elektron taramalı = Microscopy-electron scanning

Özet:
Atış artığı (GSR), bir ateşli silahın atış yapması sırasında üretilen parçacıklardır. Bir ateşli silahta bir mermi ateşlendiğinde hem kapsülden hem de itici gazdan gelen yanma ürünleri aynı anda salınır. Ateşli silah kalıntıları, yanmamış ve kısmen yanmış itici barut, mühimmat kapsülünden parçacıklar, duman, gres, yağlayıcılar ve kartuşun yanı sıra silahın kendisinden gelen metallerden oluşur. Organik bileşikler esas olarak yanmamış ve kısmen yanmış barut parçacıkları, bunların bazı dönüşüm ürünleri ve hidrokarbonlar şeklini alan itici gaz ve ateşli silah yağlayıcılarından kaynaklanır. Nitratlar, nitritler ve metalik parçacıklar gibi inorganik kalıntılar, mermi kovanı, mermi kılıfı veya çekirdeği ve silah namlusunun kendisinden olduğu kadar, kapsül ve itici gazdan da kaynaklanır. Ateşleme iğnesi kapsül kapağına çarptığında, kapsül karışımı ateşlenir ve kartuş içinde hızlı sıcaklık ve basınç artışları ortamı yaratır. Sıcaklıktaki bu artış kapsül karışımını eritir ve birkaç milisaniye içinde kurşun (Pb), baryum (Ba) ve antimonun (Sb) buharlaşma noktaları aşılır. Yalnızca kapsülden (primer GSR) kaynaklanan partiküllerin itici gaz ateşlenmeden önce oluştuğunu gösteren kanıtlar vardır.
Taramalı elektron mikroskobu/enerji saçılımlı X-ışınları spektrometresi (SEM/EDS) kullanılarak GSR analizi kapsamlı bir şekilde çalışılmış olmasına rağmen, farklı marka mermilerin ve yalnızca kapsüllerin atış artığının SEM/EDS analizine ilişkin herhangi bir literatür bildirilmemiştir. Mevcut çalışmada 7 farklı marka mermi çekirdekli ve çekirdeği çıkarılarak kağıda ve asetat kağıdına yakın atış yapıldı ve atış artıkları yapışkan/iletken bant bulunduran stub üzerine toplandı. SEM ikincil elektron (SE) ve geri saçılan elektron (BSE) görüntüsü ile beraber EDS görüntüleri toplandı. SEM/SE görüntüleri GSR partiküllerinin morfolojilerinin belirlenmesinde, SEM/BSE görüntüleri kompozisyon görüntüleri özellikle ağır metal içeren GSR partiküllerinin belirlenmesinde ve SEM/EDS haritaları ve analizleri ile partiküllerin bileşimleri belirlendi.
Sadece kapsül ateşlenmesi ile elde daha fazla partikül toplandı ve partiküllerin belirli bir morfolojisinin olmadığı gözlendi. Çekirdek varlığında barut etkisinin de olması sebebi ile GSR partiküllerinin daha küçük ve küresel oldukları gözlendi. GSR örneklerinin SEM/SE, SEM/BSE ve SEM/EDS ile inorganik analizi ve morfolojik değerlendirmeler, GSR analizi için daha ideal bir yaklaşım olarak kabul edilebilir.

Abstract:
Gunshot residues (GSR) are the particles that arise during the firing of a firearm. When a bullet is discharged, both the primer and propellant ignite, resulting in the simultaneous release of combustion byproducts. These residues encompass various components, including unburned and partially burned propellant powder, particles from the ammunition primer, smoke, lubricants, grease, and metals from the cartridge and gun itself. The organic compounds found in GSR primarily originate from unburned and partially burned gunpowder particles, as well as propellants and firearm lubricants, manifesting as hydrocarbons. Inorganic residues such as nitrates, nitrites, and metallic particles mainly come from the primers, propellant, shell or core, and the gun barrel. It is important to note that primary GSR particles are formed from the primer before the propellant is ignited, while secondary GSR particles are produced as the propellant burns and the bullet is propelled out of the firearm. Analyzing GSR can aid forensic investigations by determining whether a firearm has been discharged and providing evidence to link a suspect to a shooting incident.
Although GSR analysis using scanning electron microscopy/energy dispersive X-ray spectrometry (SEM/EDS) has been extensively studied, no literature has been reported on SEM/EDS GSR analysis of 7 different brands of bullets and capsules alone. In the current study, three different brands of bullets were close shot to the paper and the acetate paper directly and by removing the bullet core. GSR particles were collected on a stub containing adhesive/conductive tape. EDS images were collected along with SEM secondary electron (SE) and backscattered electron (BSE) images. SEM/SE images were used to determine the morphology of the GSR particles, SEM/BSE images were used to determine the composition of the GSR particles containing heavy metals, and the compositions of the particles were determined by SEM/EDS maps and analysis results.
More particles were collected from primer firings. It was observed that particles of primer firings did not have a certain morphology. However the GSR particles of bullets were smaller and spherical due to the gunpowder effect. Inorganic analysis and morphological evaluations of GSR samples with SEM/SE, SEM/BSE and SEM/EDS can be considered as a more ideal approach for GSR analysis.