新型可擦寫中性筆FRIXION消褪字跡檢驗方法

劉心來

（中國刑事警察學院文件檢驗技術系 遼寧 沈陽 110035）

1 引言

近年來，隨著書寫工具的發(fā)展和市場的需求，可擦寫筆的使用越來越廣泛。其中最具代表性的是日本百樂公司生產(chǎn)的一種名為FRIXION的可擦寫中性筆[1]。FRIXION由于其優(yōu)秀的書寫能力很快便風靡全球。FRIXION于2006年首先在歐洲發(fā)售，2007年在日本國內(nèi)發(fā)售，至2014年全球累計銷售10億支成為最受歡迎的可擦寫筆。受歡迎的背后，隨之而來的是利用其獨特的可擦寫能力進行犯罪的事件也越來越多。例如：2010年8月，日本奈良縣的汽車銷售公司利用可擦寫筆把通過車檢的車輛證書上的車架號換成未通過車檢車輛的車架號。2012年8月，日本大阪府警的男性巡查部長利用可擦寫筆修改犯罪嫌疑人的筆錄。2013年5月，日本三重縣津市的一所學校食堂里的工作人員利用可擦寫筆修改大米的購買價格從中獲利4200萬日元。隨著案件的增多，日本的一些地方政府已經(jīng)明令禁止使用可擦寫筆書寫行政公文。大學的志愿書填報也被要求禁止使用可擦寫筆。FRIXION于近年引入我國并逐漸被大眾使用。由于我國在可擦寫筆的使用限制方面還未有明確的法律條文規(guī)定，利用可擦寫筆進行犯罪的案件也將越來越多。目前，對于可擦寫中性筆FRIXION的消褪字跡檢驗方法還沒有形成系統(tǒng)、詳細的研究。本文嘗試運用多種光學檢驗方法對FRIXION的形成字跡進行分析，從而得到最佳檢驗方法。

2 關于新型可擦寫中性筆FRIXION的概述

消褪墨水最早于1972年由日本的文具廠商開發(fā)出來。當時并沒想到把這種技術應用在圓珠筆上。當時的圓珠筆墨水的設定溫度范圍很窄，而且也做不出微膠囊粒子。1976年日本出現(xiàn)一種名為“魔法杯”的杯子。這種杯子有趣的地方在于向杯中加入冷水后杯子上的圖案會消失；反之，向杯中加入熱水后杯子上的圖案會顯現(xiàn)出來。當時百樂公司想到把這種技術應用到筆上一定會成為人氣商品，于是開始著手研發(fā)。最終歷經(jīng)35年于2007年成功研制出FRIXION系列可擦寫筆。

傳統(tǒng)的可擦寫中性筆的工作原理是在墨水中加入特種樹脂，使書寫后的墨跡形成膜，通過摩擦使膜脫落從而形成褪色。這種筆重復書寫后字跡并不美觀而逐漸被淘汰。而FRIXION則是用改變溫度的原理來對字跡進行消褪的。一般的中性墨水筆的工作原理是在水中加入顏料。不同于傳統(tǒng)的水性筆，F(xiàn)RIXION獨特的地方在于用微膠囊粒子替換傳統(tǒng)的顏料。FRIXION的工作原理如圖1所示。墨水中直徑2～3μm的微膠囊粒子中包含發(fā)色劑、顯色劑和變色溫度調(diào)整劑3種成分。發(fā)色劑是和熱感紙中使用的隱色染料一樣[2]。隱色染料和顯色劑接觸就會顯色，離開就會褪色。FRIXION就是利用這種性質(zhì)工作的。在常溫狀態(tài)下，隱色染料與顯色劑結(jié)合顏色就會呈現(xiàn)出來。隨著溫度的上升，變色溫度調(diào)整劑開始工作使隱色染料與顯色劑分離使顏色開始逐漸消失。當摩擦產(chǎn)生的溫度達到65℃時顏色全部消失。當溫度達到-10℃時顏色開始慢慢呈現(xiàn)，至-20℃時顏色完全顯現(xiàn)出來。

圖1 FRIXION工作原理圖

3 實驗部分

3.1 目的與原理

對擦寫前后的文字樣本進行光線照射、檢驗消褪前后字跡的顯微分光光譜是否一致。對消褪字跡后的文本進行熒光照射、紫外光照射，檢驗字跡是否呈現(xiàn)出來。

被檢驗物體在一定分光光譜范圍內(nèi)密集均勻分布的多個波段單色光的反射光亮度分布或熒光亮度分布，形成由許多單色光影像構(gòu)成的光譜影像集[3]。文件檢驗儀擁有紫外光源和紅外激發(fā)光光源等多套的光源，并增加了圖像增強處理功能。消褪后的可擦筆字跡肉眼難以辨認，但在文檢儀高強度的紫外光或紅外激發(fā)光等光源照射下，可發(fā)出肉眼可見的熒光，可發(fā)現(xiàn)消褪部位，并顯現(xiàn)出該部位原有的字跡，從而達到顯現(xiàn)檢驗消褪文件的目的[4-7]。

3.2 實驗儀器與樣本制備

顯微分光光度計：美國CRAIC AXIO全光譜顯微分光光度計，帶有穩(wěn)壓電源75W的氙燈。光譜范圍為200～1700nm。照明系統(tǒng)為ZEISS N XBO 75 Microscope Illuminating Systems。文件檢驗儀：英國Foster + Freeman公司VSC6000型超級文件檢驗工作站、內(nèi)置紫外燈（365nm，312nm，254nm）、熒光光源。

如表所示，利用百樂公司FRIXION系列4種型號的可擦寫中性筆分別在打印紙和票據(jù)紙上書寫文字，然后用筆末端附帶的橡膠球?qū)⒉糠肿舟E擦除至肉眼不可見，便于比較。

表 FRIXION各樣本型號信息表

3.3 實驗方法

將制作的擦寫前樣本置于顯微分光光度計的樣品臺上啟動光譜成像系統(tǒng)，并使樣本置于氙燈光斑的中心位置；對其與樣本文字上的黑色、藍色字跡進行反射，選取400～1000nm光譜范圍進行光譜測量。得出光譜圖后將部分字跡擦除至肉眼不可見狀態(tài)，并對擦除部分再次進行400～1000nm光譜范圍的光譜測量，得出光譜圖后比較擦寫前后的光譜差異。

將制作的擦寫前后樣本置于文件檢驗工作站的樣品臺上，啟動熒光、紫外分光系統(tǒng)，選擇365nm波長對消褪字跡進行照射。

4 結(jié)果與討論

4.1 擦寫前后比較

圖2為sample1～4在打印紙上擦寫前后的對比效果。從圖片中可以看出4份樣本在擦除后完全看不到字跡，消褪效果非常完美。

圖3為sample1～4在票據(jù)紙上擦寫前后的效果。從圖片中可以看出4份樣本在擦除后效果與在打印紙上擦除后效果一致，同樣完全看不到字跡，消褪效果非常完美。

由此可以看出FRIXION系列4份樣本在不同種類的紙張中均能表現(xiàn)出出色的消褪性。

圖2 FRIXION在打印紙上擦寫前后對比圖

圖3 FRIXION在票據(jù)紙上擦寫前后對比圖

4.2 顯微分光光度法結(jié)果分析

在相同條件下，對制作的實驗樣本進行顯微分光分析，結(jié)果如圖4、圖5所示，測量4份樣本分別在打印紙和票據(jù)紙上擦寫前后的顯微分光光譜。

從圖4結(jié)果中可以看出擦寫前的（a）圖譜在750～850nm波長區(qū)間有明顯的波峰曲線。而通過擦寫后的位置再次進行測量可以得出擦寫后的（b）圖譜同樣在750～850nm波長區(qū)間有相同的波形曲線。由此可以判斷出在打印紙上書寫的情況下即使把字跡擦除，也可以檢測出來。

圖5 FRIXION在票據(jù)紙上擦寫前后的顯微分光光譜

從圖5結(jié)果中可以看出擦寫前的（a）圖譜在750～900nm波長區(qū)間有明顯的波峰曲線。而通過擦寫后的位置再次進行測量可以得出擦寫后的（b）圖譜同樣在750～900nm波長區(qū)間有相同的波形曲線。由此可以判斷出在票據(jù)紙上書寫的情況下和在打印紙上書寫情況的結(jié)果相同，即使把字跡擦除，同樣可以檢測出來。

4.3 文件檢驗儀下的測量結(jié)果

在相同條件下，對FRIXION擦寫后的實驗樣本放在文件檢驗儀下進行熒光照射，結(jié)果如圖6～7所示，測量4份樣本在打印紙和票據(jù)紙上擦寫后的熒光光譜。

圖6 FRIXON在打印紙上擦寫后熒光照射前后對比圖

圖7 FRIXON在票據(jù)紙上擦寫后熒光照射前后對比圖

從圖6～7結(jié)果中可以看出，擦寫后的樣本經(jīng)文件檢驗儀中內(nèi)置的熒光系統(tǒng)照射后，不論在打印紙上書寫，還是在票據(jù)紙上書寫均可以被清晰地呈現(xiàn)出來，效果非常好。

在相同條件下，將FRIXION擦寫后的實驗樣本放在文件檢驗儀下進行紫外光照射，結(jié)果如圖8～9所示，測量4份樣本在打印紙和票據(jù)紙上擦寫后的紫外光光譜。

圖8 FRIXION在打印紙上擦寫后經(jīng)365nm紫外光照射前后對比圖

圖9 FRIXION在票據(jù)紙上擦寫后經(jīng)365nm紫外光照射前后對比圖

從圖8～9結(jié)果中可以看出擦寫后的樣本經(jīng)文件檢驗儀中內(nèi)置的365nm波長的紫外光系統(tǒng)照射后，不論在打印紙上書寫，還是在票據(jù)紙上書寫均可以被清晰地呈現(xiàn)出來，效果非常好。

5 結(jié)論

通過對FRIXION在打印紙和票據(jù)紙上的書寫文字進行擦除前后樣本的比較，可以發(fā)現(xiàn)擦除后的樣本上完全看不到字跡，可以得出FRIXION具有十分優(yōu)秀的消褪性。通過顯微分光法對FRIXION擦除前后樣本字跡進行照射后得出的光譜圖比較后，發(fā)現(xiàn)雖然字跡被消褪至肉眼不可見，但其油墨成分還完好地保留在紙上，而且擦寫前后化學成分相同。由此可以判斷FRIXION可擦寫中性筆擦寫前后僅改變其化學結(jié)構(gòu)，而并未改變其化學成分。通過文件檢驗儀內(nèi)置的熒光、紫外分光系統(tǒng)對擦除后樣本進行照射后，發(fā)現(xiàn)被擦除的字跡扔然可以清晰地呈現(xiàn)出來，而且保留了文件的原始狀態(tài)，做到無損檢驗。因此，今后在檢驗實踐中可以利用顯微分光法，熒光、紫外分光法對FRIXION系列可擦寫中性筆進行檢驗。

參考文獻：

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