蔬菜粉末熒光光譜測定及其在手印顯現(xiàn)中的應(yīng)用

代雪晶，湯澄清，王 猛，佟林東

1.中國刑事警察學(xué)院聲像檢驗(yàn)技術(shù)系，遼寧 沈陽 110035 2.中國刑事警察學(xué)院痕跡檢驗(yàn)技術(shù)系，遼寧 沈陽 110035

引 言

手印檢驗(yàn)作為一種傳統(tǒng)的人身識別方法，一直以來在司法實(shí)踐中得到廣泛應(yīng)用，被譽(yù)為“物證之首”，因此在現(xiàn)場勘查過程中對發(fā)現(xiàn)的手印進(jìn)行顯現(xiàn)提取并獲得較大反差是非常重要的[1-4]。首先應(yīng)該使用沒有破壞性的光學(xué)無損檢驗(yàn)技術(shù)對手印進(jìn)行固定[5-6]，實(shí)踐表明對于絕大部分光滑客體上的手印都能取得較好的效果，而對于光滑度較差的客體上的手印則需要使用物理法和化學(xué)法對手印進(jìn)行固定提取[7-8]。其中粉末顯現(xiàn)法(包括金屬粉、磁性粉和熒光粉)是利用手印中的汗液對粉末顆粒的物理吸附和靜電吸附能力遠(yuǎn)大于背景的吸附能力，因而粉末顆粒只附著在手印紋線上從而顯現(xiàn)出手印。由于粉末顯現(xiàn)法具有操作簡便快捷的特點(diǎn)，因而常用于手印顯現(xiàn)中[9-14]。但是目前使用的絕大部分熒光粉末需要在短波紫外線的激發(fā)下產(chǎn)生熒光，紫外線激發(fā)手印產(chǎn)生熒光的同時(shí)也常會激發(fā)承痕客體產(chǎn)生很強(qiáng)的背景熒光，進(jìn)而降低了手印與背景的反差。此外，這些粉末本身及激發(fā)熒光的短波紫外線對人體有害，所以對于長期從事這項(xiàng)工作的技術(shù)人員的身體健康構(gòu)成了重大威脅[15]。植物花粉中的松樹花粉在手印顯現(xiàn)中取得了較好的效果，雖然無毒無害，但是受其昂貴的價(jià)格的制約而不能被廣泛使用。所以尋找無毒無害、成本低廉和具有較好的反差的手印顯現(xiàn)劑是手印顯現(xiàn)工作中的重中之重。本文研究了三種蔬菜粉末即西藍(lán)花粉末、菠菜粉末和紫菜粉末的熒光性能，發(fā)現(xiàn)西藍(lán)花的熒光最強(qiáng)。最終將西藍(lán)花粉末用于手印顯現(xiàn)中，為顯現(xiàn)犯罪現(xiàn)場常見的疑難客體上的汗?jié)撌钟√峁┮环N新型、無毒、無害、可靠的檢驗(yàn)方法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 三種蔬菜粉末的熒光光譜測定

實(shí)驗(yàn)所使用的三種蔬菜粉末即西藍(lán)花粉末、菠菜粉末和紫菜粉末為市售的食用產(chǎn)品。這些粉末顆粒細(xì)小均勻，具有良好的單分散性能，完全可以滿足手印顯現(xiàn)的需要。實(shí)驗(yàn)中采用 LS-55型熒光分光光度計(jì)(FS，美國 Perkin Elmer 公司)檢測三種蔬菜粉末的熒光光譜 。

1.2 手印顯現(xiàn)

將手洗干凈后自然晾干，在客體表面按捺數(shù)枚新鮮的汗?jié)撌钟。?。用毛刷蘸取少量蔬菜粉末，沿著客體表面手印部位輕輕掃動，當(dāng)發(fā)現(xiàn)手印紋線后彈掉毛刷上的粉末，再次順著紋線的流向刷顯至紋線清晰為止。將顯出的手印樣品置于多波段光源的415 nm的紫光下，戴上橙紅色護(hù)目鏡觀察，拍照時(shí)在鏡頭前加上透過中心波長為680 nm左右的窄帶通干涉濾光鏡來記錄顯現(xiàn)的熒光指印。

2 結(jié)果與討論

2.1 三種蔬菜粉末的熒光光譜測定

三種蔬菜粉末即西藍(lán)花粉末、菠菜粉末和紫菜粉末的熒光激發(fā)光譜和熒光發(fā)射光譜如圖1所示。譜圖1(a)是三種蔬菜粉末在678 nm發(fā)射波長監(jiān)控下的激發(fā)光譜圖，激發(fā)光譜在350～550 nm范圍內(nèi)均存在一個(gè)峰值位于417 nm的寬而強(qiáng)的吸收帶。譜圖1(b)是在417 nm激發(fā)下的發(fā)射光譜圖，三種蔬菜粉末的發(fā)射光譜峰值均位于678 nm。通過三種粉末的光譜比較可以看出，西藍(lán)花粉末熒光強(qiáng)度最強(qiáng)，菠菜粉末次之，而紫菜粉末最弱。所以在手印顯現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中，選擇西藍(lán)花粉末來顯現(xiàn)手印。

圖1 三種蔬菜粉末的激發(fā)光譜(a)和發(fā)射光譜(b)Fig.1 Excitation spectrum (a)，and emission spectrum (b)of three kinds of vegetable powders

2.2 西藍(lán)花粉末用于手印顯現(xiàn)

粉末顯現(xiàn)法是利用汗液、油脂等手印遺留物質(zhì)與粉末之間的吸附力，使手印遺留物質(zhì)上吸附粉末，實(shí)現(xiàn)潛在手印的顯現(xiàn)。采用西藍(lán)花粉末顯現(xiàn)手印，產(chǎn)生的強(qiáng)烈紅色熒光增強(qiáng)了手印和客體背景之間的反差，進(jìn)而在很大程度上提高手印顯現(xiàn)的靈敏度。另外，西藍(lán)花粉末具有顆粒細(xì)小、吸附能力強(qiáng)等特點(diǎn)，能夠促進(jìn)手印物質(zhì)與西藍(lán)花粉末之間的選擇性吸附，進(jìn)而進(jìn)一步提高手印顯現(xiàn)的靈敏度。

首先將西藍(lán)花粉末與市售的紅色紫外熒光粉末進(jìn)行對比，比較兩種粉末顯現(xiàn)手印的靈敏度。如圖2(a,a′)所示，使用市售的紅色紫外熒光粉末對玻璃客體表面的汗?jié)撌钟∵M(jìn)行顯現(xiàn)，并通過254 nm短波紫外燈照射并拍照，手印乳突紋線部位產(chǎn)生了紅色熒光，但部分紋線不連續(xù)，使得手印紋線與背景反差較小，手印顯現(xiàn)的靈敏度較低。如圖2(b,b′)所示，使用西藍(lán)花粉末對玻璃客體表面的汗?jié)撌钟∵M(jìn)行顯現(xiàn)，并通過多波段光源的415 nm的紫光照射，戴上橙紅色護(hù)目鏡觀察，相機(jī)鏡頭前加上透過中心波長為680 nm的窄帶通干涉濾光鏡來記錄顯現(xiàn)的熒光指印。乳突紋線部位產(chǎn)生了明亮的紅色熒光，而且紋線清晰連貫、細(xì)節(jié)特征明顯，手印紋線與背景反差較大。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，西藍(lán)花粉末產(chǎn)生的紅色熒光顯著增強(qiáng)了手印紋線與背景的反差，說明了使用西藍(lán)花粉末顯現(xiàn)手印在靈敏度上具有優(yōu)勢。

圖2 西藍(lán)花粉末和傳統(tǒng)熒光粉末顯現(xiàn)玻璃上汗?jié)撝赣〉臒晒獗容^(a,a′)：傳統(tǒng)熒光粉末；(b,b′)：西藍(lán)花粉末Fig.2 Fluorescence comparison of latent fingerprints on glass developed with broccoli powders and conventional luminescent powders(a,a′)：Conventional fluorescent powders；(b,b′)：Broccoli powders

通常將手印承痕客體按照表面光滑程度可以分為光滑表面、半光滑表面及粗糙表面，其中光滑表面上的指印通?？梢杂霉鈱W(xué)無損檢驗(yàn)方法直接拍攝而獲得較好的反差效果。對于光滑且有復(fù)雜背景干擾的地板上的指印，使用定向反射攝影法形成的光斑覆蓋住了由于內(nèi)反射而形成的背景圖案，使手印與背景之間形成了較大的反差，例如光滑地板上的汗?jié)撝赣∨臄z效果如圖3(a,a′)所示。但是對于半光滑表面上的指印，由于沒有形成足夠亮的定向反射光斑而不能消除背景的干擾，例如半光滑卡片上的汗?jié)撝赣∨臄z效果如圖3(b,b′)所示。如果半光滑表面上涂有一層無色耐磨層物質(zhì)，可以利用254 nm的短波紫外線進(jìn)行紫外反射攝影拍攝提取，由于短波紫外線穿透能力較弱，不能穿透耐磨層，因而承痕體的背景圖案不能形成內(nèi)反射從而消除了背景圖案的干擾，例如銀行卡表面的汗?jié)撝赣〉呐臄z效果如圖3(c,c′)所示。

圖3 光學(xué)顯現(xiàn)法拍攝潛在指印(a,a′)：光滑地板；(b,b′)：半光滑卡片；(c,c′)：銀行卡Fig.3 Latent fingerprints photographed with optical methods(a,a′)：Smooth floor；(b,b′)：Semi-smooth card；(c,c′)：Bank card

對于沒有涂透明耐磨層的非光滑表面的指印通常需要用物理或化學(xué)顯現(xiàn)法。用物理或化學(xué)顯現(xiàn)法顯現(xiàn)手印時(shí)，由于客體的滲透程度不同而使用的顯現(xiàn)方法亦不同，因而通常將客體分為非滲透性客體和滲透性客體。粉末顯現(xiàn)法通常對于非滲透性客體上潛在指印能獲得較好的顯現(xiàn)效果。實(shí)驗(yàn)中首先選擇了非滲透性非光滑客體的潛在手印，用西藍(lán)花粉末進(jìn)行刷粉顯現(xiàn)，通過多波段光源的415 nm的紫光照射，戴上橙紅色護(hù)目鏡觀察，相機(jī)鏡頭前加上透過中心波長為680 nm的窄帶通干涉濾光鏡來記錄顯現(xiàn)的熒光指印。亞光地板[圖4(a，a′)]、校園卡[圖4(b，b′)]和鋁箔紙[圖4(c，c′)]表面汗?jié)撌钟★@現(xiàn)的結(jié)果顯示，紋線清晰連貫、細(xì)節(jié)特征明顯、反差強(qiáng)烈，且顯現(xiàn)效果沒有受到背景花紋圖案的干擾 。塑料卡[圖4(d，d′)]、煙盒[圖4(e，e′)]及身份證[圖4(f，f′)]表面汗?jié)撌钟★@現(xiàn)的結(jié)果顯示，雖然背景圖案也有發(fā)光，但與西藍(lán)花粉末的非常強(qiáng)的熒光相比，背景的熒光弱得多，所以使得手印與背景之間形成了較大的反差而保證了手印顯現(xiàn)的高靈敏度。粗糙充電器[圖4(g，g′)]、復(fù)雜花紋的粗糙瓷磚[圖4(h，h′)]以及粗糙的塑料瓶蓋[圖4(i，i′)]表面汗?jié)撌钟★@現(xiàn)的結(jié)果顯示，粗糙的背景沒有對紋線形成干擾而形成了清晰連貫的紋線，保證了手印顯現(xiàn)的高靈敏度。以上結(jié)果說明西藍(lán)花粉末熒光強(qiáng)度足夠強(qiáng)，可以克服復(fù)雜背景花紋圖案及粗糙表面所帶來的干擾。

圖4 西藍(lán)花粉末顯現(xiàn)非滲透性客體上潛在指印(a,a′)：地板；(b,b′)：校園卡；(c,c′)：錫紙；(d,d′)：塑料卡片；(e,e′)：煙盒；(f,f′)：身份證；(g,g′)：充電器；(h,h′)：瓷磚；(i,i′)：塑料瓶蓋Fig.4 Latent fingerprints developed with broccoli powders on non porous substrates(a,a′):Wood floor;(b,b′):Campus card;(c,c′):Aluminum foils;(d,d′):Plastic card;(e,e′):Cigarette case;(f,f′):ID card;(g,g′):Charger surface;(h,h′):Ceramic tiles;(i,i′):Plastic bottle cap

最后將西藍(lán)花粉末應(yīng)用于某些滲透性非光滑客體表面汗?jié)撌钟〉娘@現(xiàn)，考查西藍(lán)花粉末顯現(xiàn)滲透性客體表面汗?jié)撌钟∈钟〉男Чㄟ^多波段光源的415 nm的紫光照射，戴上橙紅色護(hù)目鏡觀察，相機(jī)鏡頭前加上透過中心波長為680 nm的窄帶通干涉濾光鏡來記錄顯現(xiàn)的熒光指印。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，使用西藍(lán)花粉末對具有圖案顏色的50圓人民幣[圖5(a，a′)]、藥盒包裝紙[圖5(b，b′)]、A4紙[圖5(c，c′)]和雜志[圖5(d，d′)]表面汗?jié)撌钟∵M(jìn)行顯現(xiàn)，其顯現(xiàn)效果較為理想。說明西藍(lán)花粉末對于某些滲透性客體表面新鮮汗?jié)撌钟〉娘@現(xiàn)具備一定優(yōu)勢。綜上所述，西藍(lán)花粉末可以應(yīng)用于某些不光滑非滲透性客體以及某些滲透性客體表面汗?jié)撌钟〉娘@現(xiàn)，具有使用范圍廣的優(yōu)點(diǎn) 。

圖5 西藍(lán)花粉末顯現(xiàn)滲透性客體上潛在指印(a,a′)：50元人民幣；(b,b′)：包裝紙；(c,c′)：A4打印紙；(d,d′)：雜志Fig.5 Latent fingerprints developed with broccoli powders on porous substrates(a,a′)：RMB；(b,b′)：Wrapping paper；(c,c′)：A4 paper；(d,d′)：Paper magazine

3 結(jié) 論

市售的三種粉末即西藍(lán)花粉末、菠菜粉末和紫菜粉末都具有熒光特性，熒光激發(fā)光譜峰值都在417 nm，熒光發(fā)射光譜峰值都在678 nm，其中西藍(lán)花粉末發(fā)出的熒光最強(qiáng)，因此本文選擇了西藍(lán)花粉末對汗?jié)撌钟∵M(jìn)行顯現(xiàn)。將西藍(lán)花粉末用于犯罪現(xiàn)場常見的疑難的不光滑非滲透性客體以及某些滲透性客體表面汗?jié)撌钟〉姆勰┓@現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，使用西藍(lán)花粉末顯現(xiàn)出的手印具有紋線清晰連貫、細(xì)節(jié)特征明顯、反差強(qiáng)烈、背景干擾較低等優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)手印顯現(xiàn)的高靈敏度。因此，西藍(lán)花粉末作為無毒無害且成本低廉的新型手印熒光顯現(xiàn)劑，在公安一線現(xiàn)場手印顯現(xiàn)中具有廣闊的應(yīng)用前景。