化学成像检验技术在物证鉴定中的应用.docxVIP

化学成像检验技术在物证鉴定中的应用 化学成像技术也被称为光谱成像技术，将成像技术与光谱分析相结合（见图1）。具有速度快、精度高、准确性等优点。此外，样品的制备非常简单，样品不会受到损伤，因此违反了现代科学的特殊要求，如化学和生物污染。这是许多研究领域的重要分析因素。化学成像不但解决了传统分析化学中定量定性的问题,更满足了现代科学对感兴趣物质准确定位的综合分析需求。正是由于化学成像是一门新的交叉性边缘学科,其研究内容、研究对象、应用范围日新月异,导致不同研究阶段和研究领域的专家学者对于化学成像的概念给出了不同的解释。比较完整准确的法庭科学化学成像检验技术应概括为:利用物体表面不同化学成分光谱特性所存在的差异,通过成像光谱仪采集被检验物体在一定光谱响应范围内分辨率为纳米级的反射光亮度分布或荧光亮度分布,将成像范围内任意点的空间位置及其光学信息量值真实的与被检验物体上相应物点位置、光学特性一一对应并最终成像,根据光谱图像检验鉴别物质的技术。成像光谱仪的分类方法有很多,本文基于分光器件和光谱分析技术的分类标准,对应用于法庭科学领域的成像光谱系统以及在物证鉴定中的应用综述如下。 1 化学成像技术的设备和工作原理 1.1 焦平面mct阵列检测 FTIR成像光谱仪没有色散元件,主要由光源(硅碳棒、高压汞灯)、迈克尔逊(Michelson)干涉仪、检测器和计算机组成(见图2)。核心部分为迈克尔逊干涉仪,它将光源来的信号以干涉图的形式送往计算机进行傅立叶变换数学处理,最后将干涉图还原成光谱图。检测器的作用是检测红外干涉光通过样品后的能量,因此对使用的检测器有三点要求:具有高的检测灵敏度、快的响应速度和较宽的测量范围。基于Hg Cd Te、In Sb和Pt Si的面扫描红外显微镜在采集面扫描成像光谱时,使用焦平面MCT阵列检测器(focal plane MCT array detector,MCT FPA),可对微区表面不同区域的样品进行快速检测。但由于需要制冷使系统成本高昂,可靠性较低,成为阻碍其广泛应用的主要原因。但是20世纪90年代中期开发出来热检测器非制冷焦平面阵列(uncooled focal plane array,UFPA)以来,这一僵局被迅速打破。FTIR成像光谱仪数据处理系统的核心是一台计算机,功能是控制仪器的操作,收集、处理并记录数据和影像。 1.2 可调长波长的确定 LCTF成像光谱仪是通过成像光谱仪记录被检验物体在一定光谱范围内密集均匀分布的多个窄波段单色光的反射光亮度分布或荧光亮度分布,形成由许多单色光影像构成的光谱影像集。液晶可调波长滤光镜是光谱成像的关键器材,用于分离成像记录的单色光。它的功能类似于一个高质量的带通式干涉滤光镜,可以透过窄波段单色光,但它透过的窄波段单色光波长是用电子方式调节控制的(见图3)。通过专用的计算机软件程序可以将光谱影像集包含的光谱亮度分布信息转化为反映物体亮度分布性质的结果影像或反映物质光谱性质的曲线和数据,用于物证形态特征检验或物质化学成分鉴别两种用途。 1.3 声光可调滤光器的组成 AOTF成像光谱仪是通过在晶体中的声光耦合对入射光产生衍射,改变激励声波的电驱动器的频率,则衍射光的波长相应地改变。这种电调谐的工作方式具有扫描速度快,调谐范围宽,入射孔径角大,无多级衍射光、易于实现计算机控制等优点。声光可调滤光器是光学分光系统的核心部件,由三部分组成,即声光介质、换能器阵列和吸声体。当射频信号加到换能器上时,激励出声波并耦合到声光介质,具有光的调制、偏转和滤光等方面的功能(见图4)。AOTF的数据处理系统与LCTF相似,通常由3部分组成:电信号处理模块、数据采集和驱动控制模块及数据处理模块。 2 应用化学成像的鉴定方法 2.1 红外成像仪器的应用 傅立叶红外光谱仪广泛应用于化学成分的定量、定性分析检验工作中,焦平面阵列检测器的出现实现了傅立叶变换光谱仪为不同化学成分定位的功能。各类违禁药物毒物在中红外区(4000~400cm-1)一般含有特异性极强的化学基团,为应用傅立叶红外光谱仪进行药物毒物分析检验提供了客观条件。英美等国的法庭科学专家陆续开展了应用傅立叶红外成像光谱仪检验药物毒物的实验研究(见图5)。从实验结果分析,化学成像检验方法使药物毒物分析检验结果包含了定性、定量、定位三方面的内容,在实际工作中具有很大的发展空间。 2.2 化学成像检验 微量物证的检验对象通常为量小体微的固态颗粒碎片等,因为这些细小的痕迹物质不易引起人们的注意,在犯罪现场发现的几率比较大,依靠微量物证出具的检验结论往往会对侦查破案提供重要的证据和线索。面对犯罪手段智能化,犯罪工具科技化的挑战,微量物证检验越来越成为刑事技术领域重要的检验方法。化学成像检验方法引入法庭科学领域后,中外各国的刑事技术人员把研究的重