楊玉柱, 周麗娟, 侯雨石

(1.中國(guó)人民公安大學(xué)刑事科學(xué)技術(shù)學(xué)院, 北京 100038; 2.河南警察學(xué)院, 河南鄭州 450046; 3.虹彩模識(shí)北京科技有限公司, 北京 100098)

0 引言

熱敏紙又稱熱敏傳真紙、熱敏記錄紙、熱敏復(fù)寫(xiě)紙。熱敏紙也是一種加工紙，利用無(wú)色色素和酚化物的發(fā)色反應(yīng)而制成[1]。熱敏紙廣泛分布于超市、ATM取款機(jī)、網(wǎng)絡(luò)購(gòu)物單據(jù)、部分快遞面單、各種POS機(jī)消費(fèi)單、餐飲單等等。在刑事科學(xué)技術(shù)檢驗(yàn)實(shí)踐中,經(jīng)常發(fā)現(xiàn)在熱敏紙上遺留潛在指印。目前，顯現(xiàn)該類指印常用的方法有茚三酮顯現(xiàn)法[2]、硝酸銀顯現(xiàn)法、碘熏法[3]、DFO/PVP試劑顯現(xiàn)法[4]和JLGW- 1- 1指紋顯現(xiàn)膜(吉林省公安廳物證鑒定中心研制)顯現(xiàn)法[5]，這些方法的顯現(xiàn)成功率均不能達(dá)到100%，而且污染和破壞檢材，屬于有損檢驗(yàn)。經(jīng)過(guò)我們大量的實(shí)驗(yàn)研究，設(shè)計(jì)了一種無(wú)損、現(xiàn)場(chǎng)可以快速檢驗(yàn)熱敏紙潛在指印的小型設(shè)備- 熱敏紙潛在指印顯現(xiàn)儀，有效地解決了這個(gè)問(wèn)題。

1 熱敏紙潛在指印顯現(xiàn)儀的設(shè)計(jì)原理

1.1 熱敏紙的結(jié)構(gòu)和顯色原理

熱敏打印紙一般分為3層：最底層為紙基，第二層為熱敏涂層，第三層為保護(hù)層。主要影響其質(zhì)量的為熱敏涂層或保護(hù)層。其制造原理就是在優(yōu)質(zhì)的原紙上涂布一層“熱敏涂料”(熱敏變色層)[6]。熱敏紙涂層中的熱敏成份主要有兩種：一種是無(wú)色染料或稱隱色染料；另外一種是顯色劑。這類熱敏紙也被稱為雙組分化學(xué)型熱敏記錄紙。常見(jiàn)的無(wú)色染料有：三苯甲烷基苯酞體系的結(jié)晶紫內(nèi)酯(CVL)、熒烷體系、無(wú)色苯酰亞甲基藍(lán)(BLMB)或螺吡喃體系等物質(zhì)。常用的分散劑有：聚乙烯醇L- 3266、聚乙烯醇GL- 05、聚乙烯醇KL- 03。常用的頂涂層和底涂層助劑有：gohsefimerZ- 200、聚乙烯醇T- 350、聚乙烯醇N- 300。常用的顯色劑有：對(duì)位羥基苯甲酸及其酯類(PHBB、PHB)、水楊酸、2，4-二羥基苯甲酸或芳族砜等物質(zhì)。

熱敏紙遇熱后無(wú)色染料與顯色劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生顏色(紙表面受熱區(qū)變色，而非受熱區(qū)不變色)。熱敏紙的顯色溫度一般在70℃以上。由于用作無(wú)色染料的品種有許多種，所以顯現(xiàn)的字跡顏色就有不同，有藍(lán)色、紫紅色、黑色等。如果熱敏紙的涂層不均勻，會(huì)導(dǎo)致打印時(shí)，有的地方顏色深，有的地方顏色淺，打印質(zhì)量明顯降低。如果熱敏涂層的化學(xué)配方不合理，會(huì)導(dǎo)致打印紙保存時(shí)間變得很短。保護(hù)涂層對(duì)于打印后的保存時(shí)間很關(guān)鍵，它可以吸收一部分導(dǎo)致熱敏涂層產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的光線，減緩打印紙的變質(zhì)，并且可以保護(hù)打印機(jī)的熱敏元件不受損傷。使用商家由于客流量大，耗費(fèi)紙張數(shù)量多等原因，通常采購(gòu)低成本的熱敏紙，導(dǎo)致目前市場(chǎng)上的熱敏紙產(chǎn)品良莠不齊，打印溫度和保存時(shí)間差異巨大。熱敏紙的這些特點(diǎn)，給公安實(shí)踐中顯現(xiàn)和固定熱敏紙潛在指印帶來(lái)困難。

1.2 熱敏紙潛在指印顯現(xiàn)原理

當(dāng)手指接觸熱敏紙時(shí)，會(huì)殘留下指印、掌印，這些指印、掌印中的部分物質(zhì)(氨基酸、氯化鈉、油脂、汗垢等)[7]滲透到熱敏紙熱敏涂層的染料層中。當(dāng)熱敏紙加熱后，會(huì)加速局部的顯色化學(xué)成分的活動(dòng)，促使臨界顯色溫度在滲透部分發(fā)生變化，這一臨界溫度通常低于原有熱敏紙?jiān)O(shè)計(jì)的打印顯色溫度(70 ℃以上)。當(dāng)達(dá)到這一臨界顯色溫度時(shí)，遺留指印、掌印區(qū)域被顯色，而其他區(qū)域不發(fā)生顯色，從而將指掌印紋顯示出來(lái)。一般情況下，這種預(yù)判溫度或者加長(zhǎng)加熱時(shí)間的方式，有部分熱敏紙潛在指印可以顯現(xiàn)。但是，潛在指印物質(zhì)滲透后的顯色臨界溫度和紙張的基材成分、指掌印物質(zhì)滲透情況、顯色染料成分等的不同而不同。臨界溫度是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的溫度，不能通過(guò)簡(jiǎn)單的人眼觀察獲得它的高低。因此，簡(jiǎn)單的加熱方式顯現(xiàn)熱敏紙潛在指印，不能廣泛適用于所有的熱敏紙檢材。有些可能不能顯現(xiàn)，有些則可能徹底損壞檢材(使檢材全部變黑)。

1.3 熱敏紙潛在指印顯現(xiàn)儀的設(shè)計(jì)

我們通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，目前市場(chǎng)上的熱敏紙因?yàn)榧埢蜔崦敉苛系某煞植煌渲讣y顯色臨界溫度也不同，大致分為4類熱敏紙：第一類熱敏紙顯色臨界溫度為50～54 ℃、第二類熱敏紙顯色臨界溫度為55～59 ℃、第三類熱敏紙顯色臨界溫度為60～64 ℃、第四類熱敏紙顯色臨界溫度為65～69 ℃。熱敏紙上遺留指紋的部位，指紋中的油脂會(huì)通過(guò)保護(hù)層滲透到熱敏涂層，在遠(yuǎn)紅外線(波長(zhǎng)在900 nm以上)的輻射下產(chǎn)生內(nèi)熱會(huì)發(fā)生顯色反應(yīng)；通過(guò)長(zhǎng)波紫外反射光監(jiān)測(cè)指紋顯色反應(yīng)溫度，確定熱敏紙的種類，自動(dòng)控制遠(yuǎn)紅外線的輻射量保證熱敏紙的溫度保持在臨界溫度。指印顯現(xiàn)儀的外觀和放置檢材狀態(tài)如圖1、圖2所示。

圖1 熱敏紙指印顯現(xiàn)儀外觀

圖2 熱敏紙指印顯現(xiàn)儀顯現(xiàn)指印時(shí)檢材放置狀態(tài)

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)樣本的制備

根據(jù)熱敏紙的紙基和化學(xué)成分的不同，通過(guò)預(yù)試驗(yàn)，選取順豐簽收單(第一類熱敏紙)、京東POS機(jī)回單(第一類熱敏紙)、小米產(chǎn)品小票(第二類熱敏紙)、味多美蛋糕店小票(第二類熱敏紙)、中國(guó)工商銀行POS機(jī)回單(第二類熱敏紙)、招行簽購(gòu)單(第三類熱敏紙)、POS簽購(gòu)單(第三類熱敏紙)、老板娘的烤肉店小票(第四類熱敏紙)和渡娘火鍋龍躍店小票(第四類熱敏紙)等9種熱敏紙，在其表面空白處捺印汗液指印，如圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9、圖10和圖11所示，肉眼無(wú)法觀察到潛在的汗液指印。

圖4 京東POS機(jī)回單

圖5 小米產(chǎn)品小票

圖6 味多美蛋糕店小票

圖7 中國(guó)工商銀行POS 機(jī)回單

圖8 招行簽購(gòu)單

圖9 POS簽購(gòu)單

圖10 老板娘的烤肉店小票

圖11 渡娘火鍋龍躍店小票

2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

熱敏紙指印顯現(xiàn)儀；Canon- 60D數(shù)碼相機(jī)(90 mm微距鏡頭)；翻拍架。

2.3 實(shí)驗(yàn)步驟和方法

依次選取順豐簽收單、京東POS機(jī)回單、小米產(chǎn)品小票、味多美蛋糕店小票、中國(guó)工商銀行POS機(jī)回單、招行簽購(gòu)單、POS簽購(gòu)單、老板娘的烤肉店小票和渡娘火鍋龍躍店小票等9種熱敏紙樣本分別放在熱敏紙指印顯現(xiàn)儀上進(jìn)行顯色，指紋顯現(xiàn)過(guò)程全自動(dòng)完成，可反復(fù)操作。通過(guò)監(jiān)測(cè)，順豐簽收單(第一類熱敏紙)和京東POS機(jī)回單(第一類熱敏紙)顯色溫度為53 ℃，顯色時(shí)間為3′15″；小米產(chǎn)品小票(第二類熱敏紙)、味多美蛋糕店小票(第二類熱敏紙)和中國(guó)工商銀行POS機(jī)回單(第二類熱敏紙)顯色溫度為57 ℃，顯色時(shí)間為5′45″；招行簽購(gòu)單(第三類熱敏紙)和POS簽購(gòu)單(第三類熱敏紙)顯色溫度為61 ℃，顯色時(shí)間為7′20″；老板娘的烤肉店小票(第四類熱敏紙)和渡娘火鍋龍躍店小票(第四類熱敏紙)顯色溫度為65 ℃，顯色時(shí)間為8′10″。每完成一枚指紋的顯現(xiàn)，用帶有微距鏡頭的數(shù)碼相機(jī)立即拍照固定。

3 結(jié)果與討論

3.1 結(jié)果

9種實(shí)驗(yàn)樣本顯現(xiàn)指紋效果如圖12、圖13、圖14、圖15、圖16、圖17、圖18、圖19、圖20所示。

圖12 順豐簽收單

圖13 京東POS機(jī)回單

圖14 小米產(chǎn)品小票

圖15 味多美蛋糕店小票

圖16 中國(guó)工商銀行POS 機(jī)回單

圖17 招行簽購(gòu)單

圖18 POS簽購(gòu)單

圖19 老板娘的烤肉店小票

圖20 渡娘火鍋龍躍店小票

從上述圖片效果可以看出，利用熱敏紙指印顯現(xiàn)儀可以清晰地顯現(xiàn)出所有樣本熱敏紙表面遺留的潛在汗液指紋，紋線清晰，達(dá)到檢驗(yàn)鑒定的要求。

3.2 討論

(1)從圖12～20可以看出，指紋紋線的深淺略有不同，這與汗液指紋在捺印時(shí)的汗液量多少和捺印時(shí)手掌的壓力大小有關(guān)。實(shí)驗(yàn)中的樣本汗液指紋，在制作時(shí)，是將手掌用塑料袋套住密封幾分鐘，待手掌略有微汗感時(shí)開(kāi)始捺印。捺印力度以中等(兩個(gè)手指能拿住樣本小票)為宜，力度過(guò)大，指紋紋線會(huì)發(fā)虛，力度過(guò)小，指紋紋線會(huì)過(guò)于淺淡。

(2)在利用熱敏紙指印顯現(xiàn)儀顯現(xiàn)指紋時(shí)，汗液指紋遺留時(shí)間長(zhǎng)短不影響顯現(xiàn)效果。

(3)在利用熱敏紙指印顯現(xiàn)儀顯現(xiàn)指紋時(shí)，指紋紋線顯出后要立即拍照。因?yàn)椴糠譄崦艏埍砻孢z留指紋在顯出5分鐘以后會(huì)逐漸消失。但是，指紋消失后可以重復(fù)顯現(xiàn)，不影響顯現(xiàn)效果。部分熱敏紙涂層類似于微膠囊結(jié)構(gòu)，進(jìn)行封裝處理過(guò)程中并沒(méi)有破裂，所以會(huì)導(dǎo)致大部化學(xué)成分并沒(méi)有全部發(fā)生反應(yīng)，所以導(dǎo)致指紋紋線的衰退。

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)熱敏紙種類不同顯色臨界溫度不同設(shè)計(jì)的熱敏紙指印顯現(xiàn)儀，通過(guò)對(duì)順豐簽收單、京東POS機(jī)回單、小米產(chǎn)品小票、味多美蛋糕店小票、中國(guó)工商銀行POS機(jī)回單、招行簽購(gòu)單、POS簽購(gòu)單、老板娘的烤肉店小票和渡娘火鍋龍躍店小票等9種四類熱敏紙樣本表面遺留的潛在汗液指印的顯色實(shí)驗(yàn)，證明熱敏紙指印顯現(xiàn)儀可以清晰地顯現(xiàn)出各類熱敏紙表面遺留的潛在汗液指紋，紋線清晰，達(dá)到檢驗(yàn)鑒定的要求，而且不損壞檢材，可以反復(fù)操作。