張書杰 于明洋 張忠良(中國刑警學(xué)院 遼寧 沈陽 110035)
利用鎳粉配制指紋顯現(xiàn)高質(zhì)量磁性粉末研究
張書杰 于明洋 張忠良
(中國刑警學(xué)院 遼寧 沈陽 110035)
粉末法是基層公安機(jī)關(guān)最常用的指紋顯現(xiàn)方法之一,磁性粉末是常用的顯現(xiàn)粉末。但在長期的實踐中發(fā)現(xiàn)由于磁性粉末的組成成份之一的鐵粉長期暴露在空氣中易氧化,使得磁性粉末抱團(tuán),形成大的磁性粉末顆粒,從而影響了指紋顯現(xiàn)的質(zhì)量和結(jié)果。針對上述問題,通過實驗研究,利用鎳粉代替鐵粉配制新配方磁性粉末,在不同客體上均得到了高質(zhì)量的指紋顯現(xiàn)結(jié)果。
磁性粉末 鎳粉 指紋顯現(xiàn)
磁性材料是一種功能材料,應(yīng)用歷史悠久,用途十分廣泛。實驗表明,在外磁場中任何物質(zhì)都能夠被磁化,但是它們磁化的程度不同。根據(jù)物質(zhì)在外磁場中的不同特性,可以將物質(zhì)分為五類:順磁性物質(zhì)、抗磁性物質(zhì)、鐵磁性物質(zhì)、亞鐵磁性物質(zhì)、反磁性物質(zhì)。通常把鐵磁性物質(zhì)稱為強(qiáng)磁性物質(zhì),把順磁性物質(zhì)和抗磁性物質(zhì)稱為弱磁性物質(zhì)。
鐵的物理性質(zhì)為銀白色固體或灰黑色粉末,具有良好的延展性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性,具有很強(qiáng)的鐵磁性。
鎳屬于過渡金屬元素,近似銀白色、質(zhì)地硬,有延展性,有鐵磁性,可以高度磨光,抗腐蝕。溶于硝酸后呈綠色。鍍在其他金屬上可以防止生銹。室溫時,在空氣中很難氧化。鎳不溶于水,常溫下在潮濕空氣中表面能形成致密的氧化膜,可以有效阻止其本身金屬繼續(xù)氧化,耐強(qiáng)堿。在常溫下對水和空氣都較穩(wěn)定,對堿有抗腐蝕性,因此在實驗室中熔融堿可以使用鎳坩堝。
2.1 實驗器材及藥品
2.1.1 器材
磁性刷、篩子、燒杯、玻璃棒、藥匙、托盤天平、數(shù)碼照相機(jī)、翻拍架等。
2.1.2 藥品
鎳粉、碳粉等。
2.2 樣本手印制備
本實驗選用鋁箔紙作為標(biāo)準(zhǔn)客體,是用鋁箔軋機(jī)加工而成的厚度在0.2mm以下的一種薄片,鋁箔紙具有容易裁剪,易變性,如紙一樣,而且變形后不反彈,可以定性,不透光,表面干凈,無污染,價格便宜等優(yōu)點,適合于制作標(biāo)準(zhǔn)樣本手印。實驗所用的鋁箔紙一面為光亮面,另一面為啞光面,本實驗選用啞光面作為承痕面。在常見客體的選擇上,為了更加貼近公安一線工作需要,主要選用了日常生活中常見的玻璃、陶瓷兩種客體。在制作汗?jié)撌钟r,實驗者先將手用肥皂洗凈、晾干,待30分鐘后在各類客體上捺印汗?jié)撌钟。僮鲿r盡量保持捺印力度相同、紋線清晰。
2.3 磁性粉末配制
將所用金屬鎳粉和碳粉分別用篩子篩出符合實驗要求的粉末顆粒,再從中稱量一定量的金屬鎳粉末和碳粉,同時放入研缽中攪拌,使得粉末充分混合,直至顏色分布均勻,用磁性刷吸取粉末,觀察磁性粉末束,最后將混合好的粉末放入專門盛放磁性粉的小盒中,即可獲得新配制的磁性粉。
3.1 鎳碳配比的選擇
在配制新配方的磁性粉時,應(yīng)當(dāng)首先考慮鎳粉和碳粉比例不同所帶來的對于手印顯現(xiàn)的影響。所以本實驗的第一步就是要逐漸提高碳粉在鎳碳磁性粉末中的比例,通過實驗的對比選擇出最佳顯現(xiàn)效果的配比,再配制出接下來對比實驗的鎳碳磁性粉。
首先稱取 100g鎳粉放入盛裝磁性粉末的盒子中,逐漸加入等重碳粉并攪拌均勻,分別使用不同配比的鎳碳磁性粉刷顯同一時間同一人在相同介質(zhì)上留下的手印,通過顯現(xiàn)效果對比,選擇最佳的配比方案,再使用最佳配比的磁性粉做接下來的對比實驗。配比實驗效果圖如圖1所示,不同配比顯現(xiàn)效果對比表如表所示。
圖 1 不同配比的鎳碳磁性粉刷顯實驗效果圖
表 不同配比鎳碳磁性粉末顯現(xiàn)效果對比表
由上述實驗表格可以看出,在使用鎳粉和碳粉作為新配方刷顯手印時,顯現(xiàn)效果最佳的配比比例為100:6。所以,在接下來的對比實驗中將使用鎳粉和碳粉配比為6%的鎳碳磁性粉末。
3.2 鎳碳磁性粉末刷顯手印的可行性探索
將第一步實驗選擇出的最佳顯現(xiàn)效配比的鎳碳磁性粉末進(jìn)行刷顯手印的可行性探索實驗。為了更加貼近公安一線工作需要,分別在日常生活中常見的鋁箔紙、玻璃、陶瓷三種客體上捺印汗?jié)撌钟?,利用鎳碳磁性粉末分別刷顯三種客體上的汗?jié)撌钟。^察是否能夠刷顯,顯現(xiàn)效果如圖 2所示。
圖 2 鎳碳磁性粉末刷顯三種客體上的汗?jié)撌钟★@現(xiàn)效果圖
通過鎳碳磁性粉末刷顯手印的可行性探索實驗,可以通過顯現(xiàn)效果圖看出,所配制的鎳碳磁性粉末能夠刷顯出常見客體上的汗?jié)撌钟?,且顯現(xiàn)效果良好,所以得出如下結(jié)論:
鎳碳磁性粉末可以用來刷顯常見客體上的汗?jié)撌钟?,顯現(xiàn)效果良好,可以代替原有配方的手印顯現(xiàn)磁性粉末進(jìn)行進(jìn)一步的對比實驗。
3.3 鎳碳磁性粉末的靈敏度檢驗
用配制好的鎳碳磁性粉末顯現(xiàn)連續(xù)十次捺印在標(biāo)準(zhǔn)客體鋁箔上的汗?jié)撝讣y,通過顯現(xiàn)效果,測定鎳碳磁性粉末的靈敏度。測試效果圖如圖3所示。
圖 3 測試效果圖
通過靈敏度檢驗實驗,可以觀察出鎳碳磁性粉末在連續(xù) 10次捺印的汗?jié)撝讣y上均能顯現(xiàn)出較為清晰、連貫、細(xì)膩的紋線。由此可知,由鎳粉和碳粉配制出的鎳碳磁性粉末有較高的靈敏度。
3.4 鎳碳磁性粉末的時效性檢驗
在鋁箔紙、玻璃、陶瓷三種客體上捺印汗?jié)撌钟?,將捺印好的汗?jié)撌钟」卜譃?組,每組包含鋁箔紙、玻璃、陶瓷三種客體各一個,分別在室內(nèi)環(huán)境下保存時間為 1天、5天、10天、15天、20天、30天的時候,分別用配制好的鎳碳磁性粉末顯現(xiàn)每組三種客體上的汗?jié)撝讣y,觀察顯現(xiàn)結(jié)果與顯現(xiàn)質(zhì)量,測定鎳碳磁性粉末的時效性。
通過鋁箔紙客體上的汗?jié)撌钟★@現(xiàn)效果圖,如圖4所示,可以觀察出經(jīng)過在室內(nèi)環(huán)境下保存時間在15天以內(nèi),利用鎳碳磁性粉末刷顯,均能顯現(xiàn)出紋線連貫、清晰、細(xì)膩的指紋,與背景反差明顯;但在保存時間長達(dá) 20天左右,顯現(xiàn)的指紋紋線出現(xiàn)局部輕微模糊現(xiàn)象,乳突紋線與乳突紋線間部分連接,但紋線依然清晰連貫,與背景反差明顯;當(dāng)保存時間在1個月左右時,顯現(xiàn)的指紋依然清晰連貫,顯現(xiàn)的指紋紋線比直接顯現(xiàn)出的指紋相比顯現(xiàn)質(zhì)量略有下降,但依然可以觀察出較連貫清晰的紋線,指紋較重要的特征也基本都能觀察分辨出來。
圖4 鋁箔紙客體上的汗?jié)撌钟★@現(xiàn)效果圖
通過玻璃客體上的汗?jié)撌钟★@現(xiàn)效果圖,如圖 5所示,可以觀察出經(jīng)過在室內(nèi)環(huán)境下保存時間在15天以內(nèi),利用鎳碳磁性粉末刷顯,均能顯現(xiàn)出紋線連貫、清晰、細(xì)膩的指紋,與背景反差明顯;但在保存時間長達(dá)20天左右,顯現(xiàn)的指紋紋線出現(xiàn)局部輕微模糊現(xiàn)象,乳突紋線與乳突紋線間部分連接,導(dǎo)致少部分紋線模糊;當(dāng)保存時間在1個月左右時,顯現(xiàn)的指紋紋線比直接顯現(xiàn)出的指紋相比模糊,且顯現(xiàn)質(zhì)量略有下降,但依然可以觀察出較連貫清晰的紋線,指紋較重要的特征也基本都能觀察分辨出來。
通過陶瓷客體上的汗?jié)撌钟★@現(xiàn)效果圖,如圖 6所示,可以觀察出經(jīng)過在室內(nèi)環(huán)境下保存時間在 15天以內(nèi),利用鎳碳磁性粉末刷顯,均能顯現(xiàn)出紋線連貫、清晰、細(xì)膩的指紋,與背景反差明顯;但在保存時間長達(dá)20天左右,顯現(xiàn)的指紋紋線出現(xiàn)局部輕微模糊現(xiàn)象,乳突紋線與乳突紋線間部分連接,導(dǎo)致少部分紋線模糊;當(dāng)保存時間在 1個月左右時,顯現(xiàn)的指紋紋線開始出現(xiàn)模糊的現(xiàn)象,且顯現(xiàn)質(zhì)量開始下降,在局部可以觀察到大部分較連貫清晰的紋線,指紋大部分重要的特征能觀察分辨出來。
圖5 玻璃客體上的汗?jié)撌钟★@現(xiàn)效果圖
圖6 陶瓷客體上的汗?jié)撌钟★@現(xiàn)效果圖
通過上述實驗可知,鎳碳磁性粉末具有較好的時效性,可以在實際工作中使用。
3.5 鎳碳磁性粉末的抗氧化性檢驗
由于本實驗的目的主要是針對傳統(tǒng)指紋顯現(xiàn)磁性粉末中的鐵粉由于暴露在空氣中易氧化,從而影響顯現(xiàn)質(zhì)量的問題,尋找新的抗氧化配方以達(dá)到提高顯現(xiàn)質(zhì)量的目的,所以對于鎳碳磁性粉末的抗氧化性檢驗是很有必要的。
將配制好的鎳碳磁性粉末在室內(nèi)環(huán)境下放置在空氣中兩個月再進(jìn)行刷顯時效對比實驗。
在鋁箔紙、玻璃、陶瓷三種客體上捺印汗?jié)撌钟?,將捺印好的汗?jié)撌钟」卜譃?組,每組包含鋁箔紙、玻璃、陶瓷三種客體各一個,分別在室內(nèi)環(huán)境下保存時間為 1天、5天、10天、15天、20天、30天的時候,分別用放置在空氣中兩個月的鎳碳磁性粉末顯現(xiàn)每組三種客體上的汗?jié)撝讣y,觀察顯現(xiàn)結(jié)果與顯現(xiàn)質(zhì)量,測定放置在空氣中兩個月的鎳碳磁性粉末的時效性。
通過鋁箔紙客體上的汗?jié)撌钟★@現(xiàn)效果圖,如圖7所示,可以觀察出經(jīng)過在室內(nèi)環(huán)境下保存時間在 15天以內(nèi),利用放置在空氣中兩個月的鎳碳磁性粉末刷顯,均能顯現(xiàn)出紋線連貫、清晰、細(xì)膩的指紋,與背景反差明顯;但在保存時間長達(dá)20天左右,顯現(xiàn)的指紋紋線出現(xiàn)局部輕微模糊現(xiàn)象,乳突紋線與乳突紋線間部分連接,但紋線依然清晰連貫,與背景反差明顯;當(dāng)保存時間在1個月左右時,顯現(xiàn)的指紋依然清晰連貫,顯現(xiàn)的指紋紋線比直接顯現(xiàn)出的指紋相比顯現(xiàn)質(zhì)量略有下降,但依然可以觀察出較連貫清晰的紋線,指紋較重要的特征也基本都能觀察分辨出來。
圖7 鋁箔紙客體上的汗?jié)撌钟★@現(xiàn)效果圖
通過玻璃客體上的汗?jié)撌钟★@現(xiàn)效果圖,如圖8所示,可以觀察出經(jīng)過在室內(nèi)環(huán)境下保存時間在15天以內(nèi),利用放置在空氣中兩個月的鎳碳磁性粉末刷顯,均能顯現(xiàn)出紋線連貫、清晰、細(xì)膩的指紋,與背景反差明顯;但在保存時間長達(dá)20天左右,顯現(xiàn)的指紋紋線出現(xiàn)局部輕微模糊現(xiàn)象,乳突紋線與乳突紋線間部分連接,導(dǎo)致少部分紋線模糊;當(dāng)保存時間在 1個月左右時,顯現(xiàn)的指紋紋線比直接顯現(xiàn)出的指紋相比模糊,且顯現(xiàn)質(zhì)量略有下降,但依然可以觀察出較連貫清晰的紋線,指紋較重要的特征也基本都能觀察分辨出來。
通過陶瓷客體上的汗?jié)撌钟★@現(xiàn)效果圖,如圖9所示,可以觀察出經(jīng)過在室內(nèi)環(huán)境下保存時間在15天以內(nèi),利用放置在空氣中兩個月的鎳碳磁性粉末刷顯,均能顯現(xiàn)出紋線連貫、清晰、細(xì)膩的指紋,與背景反差明顯;但在保存時間長達(dá)20天左右,顯現(xiàn)的指紋紋線出現(xiàn)局部輕微模糊現(xiàn)象,乳突紋線與乳突紋線間部分連接,導(dǎo)致少部分紋線模糊;當(dāng)保存時間在1個月左右時,顯現(xiàn)的指紋紋線開始出現(xiàn)模糊的現(xiàn)象,且顯現(xiàn)質(zhì)量明顯下降,在局部可以觀察到部分較連貫清晰的紋線,指紋部分重要的特征能觀察分辨出來。
圖8 玻璃客體上的汗?jié)撌钟★@現(xiàn)效果圖
圖9 陶瓷客體上的汗?jié)撌钟★@現(xiàn)效果圖
通過上述實驗可知,由于鎳化學(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定,在空氣中不易氧化,所以放置在空氣中兩個月的鎳碳磁性粉末仍具有較好的時效性,可以在實際工作中使用。
3.6 鎳碳磁性粉末與傳統(tǒng)磁性粉末的對比
3.6.1 不同客體汗?jié)撌钟★@現(xiàn)效果對比
在鋁箔紙、玻璃、陶瓷三種常見客體上捺印汗?jié)撌钟?,分別使用鎳碳磁性粉末和傳統(tǒng)磁性粉末刷顯,對比效果如圖10所示(左對照組,右實驗組)。
玻璃客體上的汗?jié)撌钟★@現(xiàn)效果對比如圖12所示(左對照組,右實驗組)。
圖10 使用鎳碳磁性粉末和傳統(tǒng)磁性粉末刷顯對比效果圖
通過顯現(xiàn)效果圖對比可知,兩種磁性粉末在顯現(xiàn)新鮮的汗?jié)撌钟r,顯現(xiàn)效果都很好,均能顯現(xiàn)出紋線連貫、清晰、細(xì)膩的指紋,與背景反差明顯。
3.6.2 抗氧化性對比
將鎳碳磁性粉末和傳統(tǒng)磁性粉末同時暴露在室內(nèi)空氣環(huán)境下兩個月后,做兩種粉末的抗氧化性對比實驗,從而對比兩種粉末的抗氧化性。
鋁箔紙客體上的汗?jié)撌钟★@現(xiàn)效果對比如圖 11所示(左對照組,右實驗組)。
圖11 鋁箔紙客體上的汗?jié)撌钟★@現(xiàn)效果對比圖
通過鋁箔紙客體上的汗?jié)撌钟★@現(xiàn)效果對比圖,可以觀察出經(jīng)過在室內(nèi)環(huán)境下保存時間在45天以內(nèi),利用放置在空氣中兩個月的鎳碳磁性粉末和傳統(tǒng)磁性粉末刷顯,均能顯現(xiàn)出紋線連貫、清晰、細(xì)膩的指紋,與背景反差明顯;但在保存時間長達(dá)45天后,鎳碳磁性粉末顯現(xiàn)的指紋紋線依然清晰連貫,與背景反差明顯;而傳統(tǒng)磁性粉末顯現(xiàn)的指紋紋線開始出現(xiàn)模糊現(xiàn)象,紋線開始出現(xiàn)斷裂;當(dāng)保存時間在 2個月左右時,鎳碳磁性粉末顯現(xiàn)的指紋依然清晰連貫,顯現(xiàn)的指紋紋線比直接顯現(xiàn)出的指紋相比顯現(xiàn)質(zhì)量無明顯變化,依然可以觀察出較連貫清晰的紋線,指紋較重要的特征也基本都能觀察分辨出來;而傳統(tǒng)磁性粉末刷顯的指紋顯現(xiàn)質(zhì)量開始下降,部分特征模糊。
圖 12 玻璃客體上的汗?jié)撌钟★@現(xiàn)效果對比圖
通過玻璃客體上的汗?jié)撌钟★@現(xiàn)效果對比圖,可以觀察出經(jīng)過在室內(nèi)環(huán)境下保存時間在30天以內(nèi),利用放置在空氣中兩個月的鎳碳磁性粉末和傳統(tǒng)磁性粉末刷顯,均能顯現(xiàn)出紋線連貫、清晰、細(xì)膩的指紋,與背景反差明顯;但在保存時間長達(dá)1個月左右,鎳碳磁性粉末顯現(xiàn)的指紋紋線依然清晰連貫,與背景反差明顯,而傳統(tǒng)磁性粉末顯現(xiàn)的指紋紋線開始出現(xiàn)局部輕微模糊現(xiàn)象,乳突紋線與乳突紋線間部分連接,導(dǎo)致少部分紋線模糊;當(dāng)保存時間在2個月左右時,鎳碳磁性粉末顯現(xiàn)的指紋紋線比直接顯現(xiàn)出的指紋相比無明顯變化,顯現(xiàn)質(zhì)量良好,依然可以觀察出較連貫清晰的紋線,指紋較重要的特征也基本都能觀察分辨出來;而傳統(tǒng)磁性粉末刷顯的指紋顯現(xiàn)質(zhì)量明顯開始下降,部分特征模糊。
陶瓷客體上的汗?jié)撌钟★@現(xiàn)效果對比如圖13所示(左對照組,右實驗組)。
通過陶瓷客體上的汗?jié)撌钟★@現(xiàn)效果對比圖,可以觀察出經(jīng)過在室內(nèi)環(huán)境下保存時間在 30天以內(nèi),利用放置在空氣中兩個月的鎳碳磁性粉末和傳統(tǒng)磁性粉末刷顯,均能顯現(xiàn)出紋線連貫、清晰、細(xì)膩的指紋,與背景反差明顯;但在保存時間長達(dá)1個月左右,鎳碳磁性粉末顯現(xiàn)的指紋紋線依然清晰連貫,與背景反差明顯,而傳統(tǒng)磁性粉末顯現(xiàn)的指紋紋線開始出現(xiàn)局部輕微模糊現(xiàn)象,乳突紋線與乳突紋線間部分連接,導(dǎo)致少部分紋線模糊;當(dāng)保存時間在 2個月左右時,鎳碳磁性粉末顯現(xiàn)的指紋紋線顯現(xiàn)質(zhì)量無明顯變化,可以觀察到較連貫清晰的紋線,指紋部分重要的特征能觀察分辨出來。而傳統(tǒng)磁性粉末刷顯的指紋顯現(xiàn)質(zhì)量明顯開始下降,部分特征模糊。
圖 13 陶瓷客體上的汗?jié)撌钟★@現(xiàn)效果對比圖
從三種常見客體上的汗?jié)撝讣y刷顯效果對比圖可以看到,由于長期暴露在空氣中,傳統(tǒng)磁性粉末中的鐵粉由于易被氧化,從而使得粉末顆粒粘連,影響顯現(xiàn)效果,尤其是在刷顯遺留時間較長的汗?jié)撝讣y時,顯現(xiàn)質(zhì)量下降明顯;而鎳碳磁性粉末,由于鎳元素具有很好的抗氧化性,所以不會出現(xiàn)傳統(tǒng)磁性粉末所出現(xiàn)的問題,在長期暴露在空氣中的條件下顯現(xiàn)質(zhì)量高于傳統(tǒng)磁性粉末。
3.7 其他客體的探索
本文旨在通過替換原有傳統(tǒng)磁性粉末中的成分來達(dá)到提高顯現(xiàn)質(zhì)量,提高抗氧化性,所以在對比實驗所選擇的三種客體表面進(jìn)行對比的基礎(chǔ)上,在實驗最后又針對塑料片和地板革兩種常見客體上的汗?jié)撌钟∵M(jìn)行顯現(xiàn),從而對新配方對于其他常見客體表面指紋顯現(xiàn)的效果作初步探索,以便后續(xù)實驗探索,顯現(xiàn)效果如圖14所示。
圖14 新配方對于其他常見客體表面指紋顯現(xiàn)效果圖
由圖14可見,新配制的磁性粉末在顯示其他常見客體(如地板革、塑料片等)時,顯現(xiàn)效果依然良好,顯現(xiàn)質(zhì)量較高,所以,本實驗配制出的鎳碳磁性粉末應(yīng)用范圍較廣,實踐應(yīng)用性極強(qiáng)。
本文通過替換原有傳統(tǒng)磁性粉末中的成分,配制出鎳碳新配方磁性粉末,從刷顯效果來看,通過對靈敏度、時效性、抗氧化性的測試,新配方磁性粉末均可顯現(xiàn)出不同常見客體上的汗?jié)撌钟?,且顯現(xiàn)效果良好。
從抗氧化性來看通過與傳統(tǒng)磁性粉末的對比實驗可以看出,在空氣中暴露一段時間后,由于鎳元素化學(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定,不易氧化,所以顯現(xiàn)質(zhì)量無明顯變化,從而彌補(bǔ)了傳統(tǒng)磁性粉末易氧化、粉末抱團(tuán)的缺陷,提高了磁性粉末顯現(xiàn)質(zhì)量。
綜上所述,本文所進(jìn)行的磁性粉末刷顯實驗在一定程度上提高了傳統(tǒng)磁性粉末的刷顯質(zhì)量,彌補(bǔ)了傳統(tǒng)粉末易氧化影響刷顯質(zhì)量的問題,在常見客體上有著良好的刷顯效果。
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(責(zé)任編輯:孟凡騫)
D918.91
A
2095-7939(2015)03-0046-06
2015-05-22
張書杰 (1956-),男,遼寧撫順人,中國刑警學(xué)院黨委委員、副院長,教授,學(xué)士,主要從事痕跡檢驗鑒定研究。