熱敏-激光攝影法在指印顯現(xiàn)中的應(yīng)用

盧兆一,代雪晶(通信作者)

(中國(guó)刑事警察學(xué)院 遼寧 沈陽(yáng) 110000)

0 引言

在一般的犯罪現(xiàn)場(chǎng)勘查中,技術(shù)人員著重尋找并提取可與作案人進(jìn)行直接身份比對(duì)的物證,比如指紋、血跡、脫落毛發(fā)、人體分泌物等。隨著科技的發(fā)展,多種技術(shù)手段的運(yùn)用雖然大大提高了現(xiàn)場(chǎng)物證提取的效率,但是犯罪現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜性和作案人犯罪手段的多樣性還是給現(xiàn)場(chǎng)勘查工作帶來(lái)了許多困難,比如滲透性或半滲透性承痕體上的汗液指紋因?yàn)槿庋蹮o(wú)法直接觀察到,所以可能會(huì)遺漏提取。疑難物證的提取瓶頸大多是承痕體隱藏了痕跡,后期無(wú)法用常規(guī)手段顯現(xiàn)和提取。比如對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)紙張上汗液指紋的提取,粉末刷顯可能破壞痕跡的原始形態(tài),無(wú)法做到重復(fù)檢驗(yàn)。

本文運(yùn)用熱敏-激光攝影法拍攝物證,以光致發(fā)光為理論基礎(chǔ),對(duì)痕跡物質(zhì)進(jìn)行加熱,可以使痕跡物質(zhì)達(dá)到發(fā)出最強(qiáng)熒光的水平,通過(guò)濾色片過(guò)濾雜光后進(jìn)行拍攝,記錄痕跡物質(zhì)與承痕體的亮度差。總之,在常規(guī)方法無(wú)法提取足夠清晰的物證時(shí),運(yùn)用熱敏-激光攝影法拍攝物證可以在溫度、激發(fā)光光源種類以及加熱時(shí)間方面,尋找最利于物證拍攝的技術(shù)參數(shù)組合。

在物證檢驗(yàn)攝影中,光學(xué)無(wú)損檢驗(yàn)技術(shù)可為后期對(duì)承痕體、痕跡物質(zhì)的提取檢驗(yàn)留下充分條件。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法清晰拍攝的痕跡物證,可以在提取后進(jìn)行二次處理,保證無(wú)損痕跡物質(zhì)的情況下運(yùn)用熱處理和光致發(fā)光技術(shù),往往能取得較為理想的效果。由于提取的物證往往較為隱蔽且直接關(guān)聯(lián)到作案人,作案人可能無(wú)法覺察此項(xiàng)證據(jù)的存在,所以在案件偵查和起訴中,會(huì)取得定案的關(guān)鍵作用,使得以審判為中心的偵查活動(dòng)取得良好效果。

1 使用熱敏-激光攝影法顯現(xiàn)復(fù)印紙與面巾紙上汗液指印的技術(shù)原理

1.1 光致發(fā)光的基本原理

發(fā)光是物質(zhì)內(nèi)部向外輻射光子的過(guò)程,是物質(zhì)釋放能量的一種形式。光致發(fā)光是物體受到光的照射,在其內(nèi)部產(chǎn)生激發(fā)態(tài),根據(jù)能量最低原理(電子有優(yōu)先占據(jù)能量低能級(jí)原子軌道的趨勢(shì),以使整個(gè)體系能量降到最低,電子處于最低軌道是原子的基態(tài)),激發(fā)態(tài)的物質(zhì)通過(guò)釋放能量來(lái)保持穩(wěn)定性,此時(shí),激發(fā)態(tài)的物質(zhì)向外發(fā)射光子。使物質(zhì)達(dá)到激發(fā)態(tài)的光稱為激發(fā)光,物質(zhì)受到激發(fā)光照射進(jìn)而向外輻射的光稱為熒光。光致發(fā)光基本上遵循Stokes定律,即熒光的波長(zhǎng)永遠(yuǎn)長(zhǎng)于激發(fā)光的波長(zhǎng),激發(fā)光的能量永遠(yuǎn)大于熒光的能量。

1.2 熱致熒光攝影的相關(guān)原理

汗液中含有水、無(wú)機(jī)鹽、氨基酸等多種物質(zhì),其中部分氨基酸被加熱或冷卻后會(huì)產(chǎn)生很穩(wěn)定的熒光反應(yīng)效果,其余成分在加熱后不會(huì)產(chǎn)生熒光物質(zhì),也不會(huì)對(duì)氨基酸被加熱發(fā)出的熒光產(chǎn)生影響。通過(guò)過(guò)濾激發(fā)光、接收記錄熒光的亮度分布可以達(dá)到提取痕跡物證的目的。

2 熱敏-激光攝影法在顯現(xiàn)復(fù)印紙與面巾紙上汗液指印的應(yīng)用研究

2.1 顯現(xiàn)復(fù)印紙上汗液指印的概述

復(fù)印紙?jiān)谏钪械拇罅渴褂?為其成為痕跡物證的載體提供了條件。在實(shí)際案件中,復(fù)印紙上可能提取到指印、微量的DNA生物檢材、可供鑒定的筆跡等痕跡物證。由于汗液指紋一般無(wú)色,在復(fù)印紙上無(wú)法用肉眼直接觀察,從而極易導(dǎo)致一些有鑒定價(jià)值的指紋未被發(fā)現(xiàn),丟失重要的痕跡物證。為了有效地解決民事糾紛、推動(dòng)刑事案件的偵破,提取復(fù)印紙上的汗液指紋成為物證攝影中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。傳統(tǒng)的提取復(fù)印紙上汗液指印的方法包括茚三酮、DFO法等[1],這些方法在實(shí)際工作中發(fā)揮了重要作用,但也存在一定的缺陷,比如有些化學(xué)試劑可能對(duì)人產(chǎn)生毒害作用,毒害作用的緩慢積累會(huì)對(duì)人的健康造成不可逆轉(zhuǎn)的影響。因此,尋找一種高效便捷、操作簡(jiǎn)單、無(wú)毒無(wú)害的復(fù)印紙上汗液指紋的提取方法成為刑事科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的迫切需求。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展和相關(guān)研究的深入,特別是紙張成分熱敏特性研究的深入,比如20世紀(jì)有人發(fā)現(xiàn)過(guò)火復(fù)印紙上的指印有較好的顯現(xiàn)效果,為人們采用加熱法顯現(xiàn)復(fù)印紙的指印提供了新思路。

2.2 顯現(xiàn)面巾紙上汗液指印的概述

面巾紙作為人們?nèi)粘Ｉ钪械某Ｒ娪眉?也常出現(xiàn)在犯罪現(xiàn)場(chǎng)。根據(jù)人們的生活習(xí)慣,現(xiàn)場(chǎng)遺棄的面巾紙通常經(jīng)過(guò)手指的直接接觸[2],所以,現(xiàn)場(chǎng)遺留的面巾紙有很好的痕跡物證提取價(jià)值。但是由于面巾紙對(duì)汗液的吸收作用,肉眼無(wú)法直接分辨指印存在與否,而因?yàn)槊娼砑埲彳浺鬃冃?物證攝影對(duì)于提取現(xiàn)場(chǎng)遺留的面巾紙上的汗液指印不能取得明顯效果。在實(shí)際案件中,面巾紙上汗液指紋的提取通常采用化學(xué)方法顯現(xiàn)或者直接拍攝,但對(duì)于對(duì)拍攝細(xì)節(jié)要求很高的指印同一認(rèn)定來(lái)說(shuō),這些方法都未取得良好效果,導(dǎo)致一些重要的潛在痕跡丟失。近年來(lái),隨著刑事科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,根據(jù)汗液指印與承痕體的熱敏特性,通過(guò)激光照射下的光致發(fā)光反應(yīng)提取相關(guān)痕跡物證成為一個(gè)比較理想的檢驗(yàn)方法[3]。

2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

顯現(xiàn)復(fù)印紙上汗液指印所需設(shè)備:佳能60 D相機(jī)機(jī)身、佳能18～87 nm鏡頭、翻拍架、多波段光源、美的牌電烤箱、鑷子、足量A4復(fù)印紙、清風(fēng)牌面巾紙、橡膠手套秒表、多波段LED光源、各類型波長(zhǎng)的濾光鏡。

2.4 檢材制作

將A4復(fù)印紙用剪刀裁剪成合適大小,在準(zhǔn)備捺印指印的一面做好標(biāo)記。捺印者捺印手印之前無(wú)需特別處理,靜候5 min后即可在紙上中心區(qū)域捺印指印,10個(gè)手指可以分別捺印10張檢材,捺印時(shí)保持各個(gè)檢材捺印力量基本一致。將各檢材編為1～21號(hào),根據(jù)編號(hào)對(duì)應(yīng)不同的加熱溫度/加熱時(shí)間組合。面巾紙檢材做同樣處理。為避免制作檢材過(guò)程中其他指印的干擾,捺印前后應(yīng)戴上橡膠手套操作[4]。

2.5 實(shí)驗(yàn)方法

(1)調(diào)整相機(jī)的拍攝模式。首先調(diào)整相機(jī)鏡頭與拍攝對(duì)象的距離,距載物臺(tái)大約40 cm。再根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境設(shè)置相機(jī)自定義白平衡,手動(dòng)對(duì)焦,相機(jī)焦距確定為50 mm。然后將相機(jī)設(shè)置成屏幕取景模式。由于拍攝對(duì)象為指紋,最大限度地記錄其亮度差即可,故而在相機(jī)拍攝風(fēng)格菜單中將相機(jī)設(shè)置為單色模式。最后為了清晰地記錄指紋紋線,避免手按快門時(shí)機(jī)身抖動(dòng)對(duì)拍攝效果造成影響,將相機(jī)設(shè)置為間隔時(shí)間為2 s的自拍模式。

(2)預(yù)熱電烤箱。接通電烤箱電源,將電烤箱溫度設(shè)置為100 ℃,時(shí)間設(shè)置為10 min。由于電烤箱內(nèi)有傳感器,內(nèi)部溫度達(dá)到設(shè)置溫度時(shí),電烤箱會(huì)自動(dòng)停止加熱,溫度低于設(shè)置溫度時(shí)會(huì)重新啟動(dòng)加熱。所以,當(dāng)觀察到電烤箱停止加熱后又啟動(dòng)加熱,反復(fù)兩次,可以認(rèn)為烤箱內(nèi)溫度達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求溫度,預(yù)熱步驟完成。

(3)加熱實(shí)驗(yàn)檢材。加熱起步溫度設(shè)置為100 ℃。用鑷子夾取1號(hào)實(shí)驗(yàn)檢材,使提前捺印好指印的一面朝上,迅速放在電烤箱的烤架上,關(guān)閉烤箱門,秒表烤箱同時(shí)啟動(dòng),加熱1 min時(shí)關(guān)閉烤箱,打開烤箱門,用鑷子將檢材從電烤箱內(nèi)取出,復(fù)印紙檢材加熱步驟完成。面巾紙檢材須在加熱5 s后立即關(guān)閉烤箱停止加熱。

(4)提取檢材上的痕跡物證。拍攝復(fù)印紙檢材上的指印時(shí),首先用相機(jī)拍攝檢材原貌,然后在暗環(huán)境下選用藍(lán)色和綠色激光照射復(fù)印紙檢材上的指印區(qū)域,在鏡頭前加綠色和橙色濾光鏡拍攝。拍攝面巾紙檢材上的指印時(shí),使用395 nm紫色LED光源照射檢材的指印區(qū)域,將相機(jī)調(diào)至單色模式,在鏡頭前加490 nm干涉濾光鏡拍攝記錄指紋痕跡[5]。

(5)復(fù)印紙實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)三個(gè)加熱時(shí)間:1 min、3 min、5 min,面巾紙實(shí)驗(yàn)的加熱時(shí)間分別為5 s、10 s、15 s,七個(gè)加熱溫度:100 ℃、120 ℃、140 ℃、160 ℃、180 ℃、200 ℃、220 ℃。每種檢材有21個(gè)加熱時(shí)間/加熱溫度組合。

2.6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

(1)復(fù)印紙上汗液指印的最佳加熱溫度/時(shí)間組合

復(fù)印紙實(shí)驗(yàn)檢材在經(jīng)過(guò)160 ℃/min的加熱操作后,肉眼無(wú)法觀察到明顯的指印碳化痕跡。在藍(lán)色激光照射下,使用相機(jī)單色模式在鏡頭前加綠色濾光鏡可拍攝到明亮的熒光,如圖1所示;在綠色激光照射下,使用相機(jī)單色模式在鏡頭前加橙色濾光鏡可拍攝到明亮的熒光,如圖2所示。藍(lán)色激光綠色濾光鏡組合拍攝效果較好,表1為在藍(lán)色激光照射下21組復(fù)印紙檢材上汗液指印的顯現(xiàn)結(jié)果。

表1 熱敏-激光攝影法實(shí)驗(yàn)結(jié)果(復(fù)印紙)

圖1 藍(lán)色激光拍攝結(jié)果

將電烤箱作為熱源對(duì)實(shí)驗(yàn)檢材進(jìn)行加熱,會(huì)導(dǎo)致汗液指印碳化,碳化的汗液指印強(qiáng)烈吸收藍(lán)色光會(huì)發(fā)出強(qiáng)烈熒光,在加熱溫度/加熱時(shí)間組合為180 ℃/3 min的情況下,指印顯現(xiàn)效果最好。

(2)面巾紙上汗液指印的最佳加熱溫度/時(shí)間組合

在運(yùn)用熱敏-激光攝影法拍攝面巾紙上汗液指印的過(guò)程中,用LED光源的395 nm紫光作為激發(fā)光照射指印,鏡頭前使用490 nm干涉濾光鏡拍攝,指印發(fā)出較強(qiáng)的熒光,如圖3所示。表2為在395 nm紫光照射下21組復(fù)印紙檢材上汗液指印的顯現(xiàn)結(jié)果。

表2 熱敏-激光攝影法實(shí)驗(yàn)結(jié)果(面巾紙)

圖3 指印發(fā)出的熒光

用電烤箱加熱面巾紙上汗液指印,加熱溫度達(dá)到120 ℃,加熱時(shí)間為5 s時(shí)可觀察出熒光反應(yīng)。在120～180 ℃的過(guò)程中,隨著加熱溫度的升高,熒光反應(yīng)逐漸增強(qiáng),并且可以借助395 nm紫色LED光直接觀察到整個(gè)過(guò)程的熒光反應(yīng)。每個(gè)溫度段的加熱時(shí)間以10 s為宜。熒光反應(yīng)最強(qiáng)烈的加熱溫度/加熱時(shí)間組合為180 ℃/10 s,通過(guò)490 nm濾光鏡觀察指印痕跡發(fā)出的熒光與背景反差最大。

而當(dāng)溫度超過(guò)180 ℃,接近200 ℃時(shí),熒光反應(yīng)有衰弱的趨勢(shì),并且隨著溫度的升高,熒光反應(yīng)趨于消失,檢材上的指印痕跡有碳化跡象,同時(shí)面巾紙本身也略微發(fā)黃,可見指印痕跡碳化溫度與面巾紙?zhí)蓟瘻囟认嘟?不適合通過(guò)碳化痕跡來(lái)提取物證。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述,應(yīng)用熱敏-激光攝影法拍攝復(fù)印紙上汗液指印,在藍(lán)色激光照射下,檢材在經(jīng)過(guò)180 ℃/3 min的熱處理后,指印中的有機(jī)物被碳化,且對(duì)藍(lán)色激光強(qiáng)烈吸收而發(fā)出較強(qiáng)的熒光,鏡頭前加綠色濾光鏡拍攝,獲得較好的反差。拍攝面巾紙上汗液指印,加熱溫度/加熱時(shí)間為180 ℃/10 s,選用LED光源的395 nm紫光作為激發(fā)光,使用490 nm干涉濾光鏡拍攝,熒光較強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)中使用的加熱方式為普通家用電烤箱直接加熱,而對(duì)于對(duì)加熱時(shí)間精確度要求較高的熱敏-激光實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō),加熱時(shí)間以秒計(jì)算較難把握。此外,普通面巾紙的吸水性優(yōu)良,汗液指印可能滲透到面巾紙內(nèi)部,即使有熒光發(fā)出也很可能被面巾紙阻擋,加大了提取難度。