劉琰，羅亞平

(中國(guó)人民公安大學(xué)刑事技術(shù)學(xué)院，北京 100038）

半導(dǎo)體激光器顯現(xiàn)墻壁上潛在手印效果及原理探究

劉琰，羅亞平

(中國(guó)人民公安大學(xué)刑事技術(shù)學(xué)院，北京 100038）

目的介紹利用半導(dǎo)體激光器顯現(xiàn)墻壁上汗液手印、油脂手印、唾液手印、化妝品手印的新方法。方法探究半導(dǎo)體激光器對(duì)各類手印直接觀察，濕抹布擦拭、常用洗滌劑沖洗后的顯現(xiàn)效果，并探究遺留時(shí)間的影響，探討影響因素。結(jié)果直接觀察及洗滌劑沖洗后觀察，手印發(fā)出橙色熒光，隨著擦拭次數(shù)的增多，顯現(xiàn)效果逐漸減弱。墻壁上不同種類手印隨遺留時(shí)間的變化不同，油脂手印遺留30天左右，汗液手印遺留1～3周，唾液手印遺留1～5周，化妝品手印遺留1周左右，細(xì)節(jié)特征較多，紋線清晰，效果較好。顯現(xiàn)效果受氨基酸濃度，遺留時(shí)間長(zhǎng)短，墻壁表面的光滑程度、吸濕和滲透能力的影響，并且與性別、生活習(xí)慣、飲食結(jié)構(gòu)、年齡，溫度和濕度等因素有關(guān)。

半導(dǎo)體激光器；墻壁；潛在手??；效果原理

0 引言

刑事案件現(xiàn)場(chǎng)，經(jīng)常遇到犯罪嫌疑人手按墻壁，或者是在廝打過(guò)程中無(wú)意間觸碰墻壁等現(xiàn)象，手掌面汗液、油脂等成分會(huì)轉(zhuǎn)移到墻壁上。然而，傳統(tǒng)的手印顯現(xiàn)方法對(duì)墻壁上的顯現(xiàn)效果都不是很理想，早期的8-羥基喹啉法因操作復(fù)雜、污染環(huán)境等因素已經(jīng)被淘汰，碘熏的方法也因操作復(fù)雜、顯現(xiàn)效果一般而很少使用。因此，研究能夠快速、有效顯現(xiàn)墻壁上潛在手印的方法具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1976年，美國(guó)德克薩斯大學(xué)物理學(xué)家E.R.門策爾、加拿大靜電復(fù)印研究中心J.M.達(dá)夫和美國(guó)指紋專家B.E.達(dá)爾林普爾等人首次成功利用氬離子激光器顯現(xiàn)了潛在手印的固有熒光［1］。本文將利用近幾年新推出的半導(dǎo)體激光器顯現(xiàn)墻壁上各種類型手印的方法，旨在向同行介紹一種顯現(xiàn)方法，考察經(jīng)過(guò)擦拭，沖洗等方法破壞后的各類手印顯現(xiàn)效果，以及遺留時(shí)間、氨基酸等成分濃度變化對(duì)手印顯現(xiàn)效果的影響，為公安司法機(jī)關(guān)顯現(xiàn)犯罪現(xiàn)場(chǎng)墻壁上手印提供幫助，更好地發(fā)揮刑事技術(shù)在偵查破案、起訴審判中的作用。

1 半導(dǎo)體激光器激發(fā)手印發(fā)熒光原理

激光激發(fā)手印物質(zhì)時(shí)，物質(zhì)中的粒子吸收能量躍遷到能量較高的能級(jí)，而高能級(jí)是不穩(wěn)定的狀態(tài)，粒子要向低能級(jí)躍遷，向外輻射能量，根據(jù)斯托克斯定律，受激輻射會(huì)發(fā)出與激發(fā)光波長(zhǎng)不同的熒光和磷光，用濾色鏡將激發(fā)光等多余的光濾去后所看到的就是與背景有一定反差的熒光手印，人眼可以直接觀察到這些痕跡物質(zhì)的熒光圖像，同時(shí)也可以拍照提取這些痕跡物證［2-3］。

2 實(shí)驗(yàn)研究

2.1 墻壁上手印擦拭沖洗實(shí)驗(yàn)

2.1.1 實(shí)驗(yàn)器材

多光譜激光物證勘察儀(蘇州曉松科技開(kāi)發(fā)有限公司）、尼康D700單反相機(jī)、橙色濾光片、橙色護(hù)目鏡、護(hù)手霜、洗衣粉、洗潔精、噴壺、手套、口罩等。

2.1.2 樣本制備

汗液手印樣本制備:用洗手液清洗雙手，晾干，不觸摸任何物體，待20分鐘以后在白色墻壁上遺留汗液手印樣本。

油脂手印樣本制備:用洗手液清洗雙手，晾干，不觸摸任何物體，用手觸摸額頭或鼻翼兩側(cè)，然后在墻壁上遺留油脂手印樣本。

唾液手印樣本制備:用洗手液清洗雙手，晾干，不觸摸任何物體，用手指蘸取新鮮的唾液，在手指表面涂抹均勻，然后在墻壁上遺留唾液手印樣本。

化妝品手印樣本制備:用洗手液清洗雙手，晾干，不觸摸任何物體，在手指表面均勻涂抹護(hù)手霜少許，然后在墻壁上遺留化妝品手印樣本。

2.1.3 實(shí)驗(yàn)條件

實(shí)踐證明，痕跡物證的熒光強(qiáng)度正比于激發(fā)光照強(qiáng)度，為取得較好的顯現(xiàn)效果，本實(shí)驗(yàn)激光物證勘察儀采用的輸出功率為10 W，實(shí)驗(yàn)溫度19℃，激光波長(zhǎng)為532 nm的綠光。

2.1.4 操作方法

第一步，使用激光物證勘察儀測(cè)光觀察，直接對(duì)墻壁上的汗液手印、油脂手印、唾液手印、化妝品手印進(jìn)行拍照，觀察激光物證勘察儀是否能夠?qū)Ρ谏系母黝愂钟★@現(xiàn)清晰；

第二步，考察擦拭對(duì)各類手印顯現(xiàn)效果的影響。用清水浸濕抹布，擦拭各類手印，擦拭次數(shù)為1次，5次，10次，20次(4類手印用不同的抹布擦拭，防止交叉污染），用激光物證勘察儀測(cè)光觀察，并拍照記錄，觀察抹布擦拭后的手印是否達(dá)到檢驗(yàn)鑒定的要求；

第三步，分別將洗衣粉水，洗潔精水，肥皂水裝入噴壺中，噴壺距離墻面約2 cm，對(duì)各類手印進(jìn)行沖洗，沖洗時(shí)間大約是5s，然后使用激光物證勘察儀測(cè)光觀察，拍照記錄，觀查常用洗滌劑對(duì)各類手印沖洗后的顯現(xiàn)效果。

2.1.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

直接觀察各類手印的顯現(xiàn)效果:墻壁上的汗液手印、油脂手印、唾液手印、化妝品手印，直接用532 nm的綠色激光照射，拍照記錄，顯現(xiàn)效果見(jiàn)圖1及表1。

圖1 直接觀察手印的顯現(xiàn)效果

表1 直接觀察手印的顯現(xiàn)效果

用抹布擦拭后各類手印的顯現(xiàn)效果:墻壁上的4類手印用抹布分別擦拭1次，5次，10次，20次后，顯現(xiàn)效果見(jiàn)表2。

洗滌劑沖洗后各類手印的顯現(xiàn)效果:分別用洗衣粉、洗潔精、肥皂水沖洗后的各類手印，顯現(xiàn)效果見(jiàn)表3。

2.1.6 實(shí)驗(yàn)小結(jié)

多光譜激光物證勘察儀對(duì)于墻壁上的汗液手印、油脂手印、唾液手印以及化妝品手印，均產(chǎn)生熒光反應(yīng)，有良好的顯現(xiàn)效果；對(duì)于用常見(jiàn)洗滌劑，如洗衣粉、洗潔精、肥皂水，沖洗過(guò)后的汗液手印、油脂手印、唾液手印、化妝品手印也具有良好的顯現(xiàn)效果，可見(jiàn)，使用常見(jiàn)的洗滌劑簡(jiǎn)單沖洗對(duì)于墻壁上的各類手印的顯現(xiàn)效果沒(méi)有太大影響。

表2 抹布擦拭后各類手印的顯現(xiàn)效果

表3 洗滌劑沖洗后手印顯現(xiàn)效果

擦拭的次數(shù)越多，各類手印的顯現(xiàn)效果越差，尤其是唾液手印，隨著擦拭次數(shù)的增多，顯現(xiàn)效果明顯減弱，擦拭次數(shù)達(dá)到10次，基本上抹去了所有紋線特征。而化妝品手印顯現(xiàn)效果受擦拭次數(shù)的影響較弱，甚至擦拭次數(shù)為40次時(shí)，仍有少量紋線現(xiàn)出?？傮w來(lái)講，擦拭次數(shù)在5次以下，顯現(xiàn)效果均能達(dá)到檢驗(yàn)鑒定的要求。

2.2 墻壁上手印隨遺留時(shí)間的變化分析

2.2.1 樣本制備

制備樣本400枚，由10名同學(xué)(7男3女）提供，為盡可能模擬犯罪現(xiàn)場(chǎng)手印的狀態(tài)，本實(shí)驗(yàn)樣本均在自然狀態(tài)下存放，不予密閉保存。

2.2.2 實(shí)驗(yàn)條件

將制備好的樣本在實(shí)驗(yàn)室條件下(18℃～7℃），保存2個(gè)月，使用多光譜激光物證勘查儀532 nm的綠光觀察，工作功率10 W，定期記錄觀察它們的變化。

2.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

經(jīng)過(guò)58天的觀察比較記錄，現(xiàn)將結(jié)果統(tǒng)計(jì)如下。為了敘述方便，我們將手印根據(jù)紋線細(xì)節(jié)特征的不同劃分為4個(gè)等級(jí)(見(jiàn)表4）。

表4 手印等級(jí)及紋線細(xì)節(jié)特征對(duì)照表

下面是不同遺留時(shí)間不同等級(jí)的手印數(shù)量變化(表5），另外統(tǒng)計(jì)了具有鑒定價(jià)值手印(手印等級(jí)為2和3的手印）數(shù)量隨遺留時(shí)間的變化情況(見(jiàn)表6）。

為了更加清晰地反映不同種類手印隨時(shí)間數(shù)量變化，筆者制作了具有鑒定價(jià)值手印(手印等級(jí)為2和3的手?。?shù)量隨遺留時(shí)間變化柱狀圖，并由折線圖反映不同種類手印數(shù)量隨時(shí)間的變化趨勢(shì)，并統(tǒng)計(jì)出顯出率(見(jiàn)表7）。

2.2.4 實(shí)驗(yàn)小結(jié)

由上可以看到油脂手印在遺留30天左右時(shí)，顯出率為92%，汗液手印在遺留1～3周的區(qū)間內(nèi)，顯出率為60%，唾液手印在遺留1～5周時(shí)間段內(nèi)，顯出率為60%，化妝品手印遺留1周左右的時(shí)間顯出率為50%，顯現(xiàn)效果較好。乳膠漆墻壁面比較光滑，具有一定的吸濕性和滲透性，遺留條件相對(duì)較好。當(dāng)手印遺留在墻壁表面上時(shí)，水分會(huì)不斷地滲透揮發(fā)，導(dǎo)致手印中氨基酸、葡萄糖、維生素等成分的濃度增高，因此手印遺留一段時(shí)間以后達(dá)到最佳效果。但是如果遺留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，手印中的水份會(huì)蒸發(fā)，無(wú)機(jī)鹽類和有的脂類物不易氧化和水解，氨基酸類不易氧化但易水解，導(dǎo)致效果變差。準(zhǔn)確把握不同種類手印隨遺留時(shí)間的變化曲線規(guī)律具有重要意義。

表5 遺留不同時(shí)間后不同等級(jí)的手印數(shù)量表

表6 具有鑒定價(jià)值手印(手印等級(jí)為2和3的手印）數(shù)量隨遺留時(shí)間變化表

表7 手印顯出率統(tǒng)計(jì)表

圖2 具有鑒定價(jià)值手印(手印等級(jí)為2和3的手?。?shù)量隨遺留時(shí)間變化圖

3 實(shí)驗(yàn)討論

3.1 手印熒光成分的探討

劉漢永等人用層析液測(cè)出汗液中共有19種氨基酸:甘氨酸、丙氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、纈氨酸、脯氨酸、色氨酸、谷氨酸胺、天冬門氨酸、賴氨酸、甲硫氨酸、精氨酸、谷氨酸、組氨酸、胱氨酸、酪氨酸。具有共軛雙鍵結(jié)構(gòu)分子，共軛度越大，發(fā)光強(qiáng)度越強(qiáng)，一般具有高度共軛穩(wěn)定性的芳香族化合物發(fā)光強(qiáng)。取代基也會(huì)有影響，給電子取代基使發(fā)光強(qiáng)度增大，而吸電子取代基則降低發(fā)光強(qiáng)度。汗液里19種氨基酸中的組氨酸，酪氨酸，丙氨酸，色氨酸，苯丙氨酸具有以上結(jié)構(gòu)，另外葡萄糖是一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大分子，初步認(rèn)為其也具有熒光特性［4-5］。因此，筆者將組氨酸、酪氨酸、丙氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、葡萄糖這幾類物質(zhì)配成濃度分別為10%，1%，0.1%，0.01%濃度的溶液，用棉簽蘸取適量的溶液涂抹在墻壁上，然后使用532 nm的綠光照射，觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，探究手印中氨基酸成分對(duì)手印顯現(xiàn)效果的影響。氨基酸梯度實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 手印成分在不同濃度下的熒光強(qiáng)弱表

色氨酸與苯丙氨酸的熒光強(qiáng)度在不同的濃度下較強(qiáng)，葡萄糖、組氨酸、酪氨酸、丙氨酸在濃度較高時(shí)熒光強(qiáng)度較大，當(dāng)濃度減小時(shí)，熒光強(qiáng)度相對(duì)弱一些。當(dāng)濃度稀釋為0.01%時(shí)，各類物質(zhì)熒光強(qiáng)度相對(duì)濃度高時(shí)弱一些，但也可以達(dá)到比較好的絕對(duì)熒光強(qiáng)度。這也解釋了常見(jiàn)的沖洗對(duì)手印顯現(xiàn)效果影響不大的原因，而在擦拭的過(guò)程中會(huì)有手印成分轉(zhuǎn)移到抹布上，所以擦拭次數(shù)多了效果減弱。

3.2 個(gè)體差異的影響

手印的顯現(xiàn)效果受捺印人個(gè)體差異影響，汗液量大的個(gè)體，顯現(xiàn)效果更佳，本實(shí)驗(yàn)中男生遺留的各類手印顯現(xiàn)效果要優(yōu)于女生。筆者猜測(cè)是由于男生汗腺發(fā)達(dá)，手印中汗液遺留量大，所含的成分量較多造成。另外人與人之間在生活習(xí)慣、飲食結(jié)構(gòu)、年齡等方面的差異也會(huì)產(chǎn)生一定的影響。

3.3 溫度濕度的影響

溫度和濕度是影響手印保留時(shí)間長(zhǎng)短的一個(gè)外部條件。溫度越高、濕度越低，手印物質(zhì)越容易揮發(fā)、氧化、干燥和消失。溫度越低、濕度越高，手印保留時(shí)間越長(zhǎng)。普遍認(rèn)為，5℃～10℃和50%的相對(duì)濕度，是保留手印的最佳環(huán)境條件。由于實(shí)驗(yàn)時(shí)間跨度較大，溫度濕度等環(huán)境的變化也會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成一定的影響，影響的程度需要進(jìn)一步的仔細(xì)探索。

3.4 注意事項(xiàng)

使用激光物證勘察儀顯現(xiàn)墻壁上的各類手印，操作簡(jiǎn)便、快速，顯現(xiàn)效果良好，無(wú)需化學(xué)試劑，值得推廣。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中激光強(qiáng)度大，一定要佩戴濾光鏡，否則將會(huì)給眼睛帶來(lái)不可逆轉(zhuǎn)的傷害。

4 結(jié)語(yǔ)

本實(shí)驗(yàn)僅僅是汗液成分體外模擬的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)，人體是十分復(fù)雜的整體，汗液的成分也很復(fù)雜，再加上體內(nèi)溫度、濕度的影響，人體運(yùn)動(dòng)或靜態(tài)時(shí)對(duì)汗液成分產(chǎn)生的影響，將是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程。

［1］Brian Dalrympl.The forensic light source—history，evolution，extension＆acquisition［J］.National Institute of Justice，1-99.

［2］DALRYMPLE B E，DUFF J M，MENZEL E R.Inherent fingerprint luminescence-detection by laser［C］∥1977 SPIEISPSE Technical Symposium East.International Society for Optics and Photorics，1977:118-125.

［3］江劍平.半導(dǎo)體激光器［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2000.

［4］Herod D W，Menzel E R.Spatially resolved fluorescence spectroscopy:application to latent fingerprint development［J］.J.Forens.Sci，28(3）:615-622.

［5］劉漢永，許小京.紫外照相與視聽(tīng)技術(shù)檢驗(yàn)學(xué)術(shù)論文集［C］.北京:中國(guó)人民公安大學(xué)出版社，2008:59-63.

(責(zé)任編輯 陳小明）

D918.91

劉琰(1990—），女，山東人，2012級(jí)在讀碩士，研究方向?yàn)楹圹E檢驗(yàn)技術(shù)。