代雪晶 馬瑞聰

（中國刑事警察學院聲像資料檢驗技術系 遼寧 沈陽 110035）

1 引言

粉末顯現(xiàn)法是在現(xiàn)場勘查中應用非常廣泛的一種傳統(tǒng)有效的指印顯現(xiàn)方法，具有成本低、攜帶方便、操作簡便、顯現(xiàn)效率高等優(yōu)點，是非滲透性客體上新鮮汗?jié)摵陀蜐撝赣★@現(xiàn)的重要方法之一[1]。當使用傳統(tǒng)粉末顯現(xiàn)指印時，最大的問題是選擇哪一種粉末，使得這種粉末與指印所存在的背景具有最大的對比度，例如，黑色背景上的白色粉末，或者淺色背景上的深色粉末。如果所需客體表面的背景是多種顏色、圖案的話，那么粉末的選擇就會受到極大的限制。迄今為止，國內用于顯現(xiàn)指印的傳統(tǒng)熒光粉和新型熒光粉[2]，大多數(shù)是基于它們的光致可見熒光特性，即能夠在紫外線或者藍綠光的激發(fā)照射下發(fā)出可見光（400～700nm）。但是由于有些承痕客體在紫外線照射下，背景自身也會發(fā)出可見熒光，這就使得指印與背景之間的反差降低，從而無法清晰地顯現(xiàn)出指印。我們比較熟悉的光有3種，分別是紫外光、可見光和紅外光。紅外光目前主要用于各種形式的成像，如紅外攝影[3]、夜視設備和熱成像[4]，但尚未普遍用于潛在指印顯現(xiàn)中，主要是由于缺乏合適的紅外熒光材料。文件檢驗員在分析書寫和印刷油墨時，通常會進行紅外線反射和發(fā)光檢驗，由此本文提出了一種新型的紅外熒光粉末，即螺旋藻粉末。螺旋藻是一種天然存在的無毒藻類，它含有防癌、治癌作用的藻類蛋白，以及其他大量礦質元素和提高機體免疫力的生物活性物質，目前被廣泛的應用在食品工業(yè)當中[5]。為了探索這種新型粉末在指印顯現(xiàn)過程中的應用潛力，嘗試了各種具有復雜背景的非滲透和半滲透客體表面的汗?jié)摵陀蜐撝赣〉娘@現(xiàn)，并且比較了不同條件下的指印顯現(xiàn)效果，對螺旋藻粉末的顯現(xiàn)能力作了綜合評估。

2 實驗原理

發(fā)光是物體在外界因素作用下發(fā)射電磁輻射的現(xiàn)象，有許多外界因素可以導致物體發(fā)光，其中包括電發(fā)光、摩擦發(fā)光、化學發(fā)光、生物發(fā)光和光致發(fā)光等[6]。光致發(fā)光是指物體依賴外界光源進行照射，從而獲得能量，產生激發(fā)導致發(fā)光的現(xiàn)象，它是經過吸收、能量傳遞及光發(fā)射3個主要階段，光的吸收及發(fā)射都發(fā)生于能級之間的躍遷，都經過激發(fā)態(tài)。而能量傳遞則是由于激發(fā)態(tài)的運動。紫外輻射、可見光及紅外輻射均可引起光致發(fā)光。光致發(fā)光攝影的優(yōu)點在于：相比于常規(guī)反射攝影，靈敏度是其104倍，這樣有利于細微指印的顯現(xiàn)。另外，光致發(fā)光攝影可以減弱甚至消除復雜顏色背景對痕跡拍攝效果的干擾和增大指印紋線與背景的反差，從而達到最佳的顯現(xiàn)效果[7]。光致紅外熒光攝影是指利用400～700nm的光照射被檢驗物體，接收記錄物體在700～1000nm的近紅外區(qū)內發(fā)光亮度分布圖像，實驗裝置如圖1所示。

圖1 光致紅外熒光攝影裝置圖

螺旋藻粉末在紅光的照射下，會發(fā)出近紅外光譜區(qū)的熒光[8]，將螺旋藻粉末刷在待顯現(xiàn)的指印紋線上，然后使用光致紅外熒光攝影進行拍照固定，可以得到清晰的指印圖像。相比于其他傳統(tǒng)有毒有害的熒光粉末，螺旋藻粉末成本低、無污染，有益于身體健康，且多色客體背景很少能發(fā)出紅外熒光，因此可以獲得較大反差的指印圖像。

3 材料和方法.

3.1 實驗器材

螺旋藻粉末（美越飼料有限公司生產）、佳能EOS700D單反相機1臺、佳能EOS70D紅紫外數(shù)碼相機1臺、多波段光源1套、便攜式紫外燈（254nm）、濾光鏡若干（700～850nm）、翻拍架。

3.2 實驗樣本

第一部分實驗中樣本為半滲透和具有復雜背景非滲透的客體表面的新鮮汗?jié)撝赣?，捺印時間均在1d之內，主要有05版100元人民幣、沙琪瑪包裝紙、雜志封面2頁（光面紙）、雀巢易拉罐和硬質手機殼；第二部分實驗中樣本為牛奶箱子，呀土豆包裝袋，遺留時間為1d、2d、4d、7d和15d的汗液指印；第三部分實驗中樣本為勁酒包裝盒表面的新鮮汗?jié)撝赣　?/p>

3.3 實驗操作

首先，我們需要測定螺旋藻粉末最佳激發(fā)波長，分別使用了615nm的紅光、565nm的綠光和465nm的藍光分別對粉末堆進行激發(fā)照射，在相機前加用730nm的紅外濾光鏡拍攝螺旋藻粉末，得到圖2所示的結果。

圖2 使用紅光（左）、綠光（中）、藍光（右）激發(fā)照射對螺旋藻粉末進行光致紅外熒光攝影效果

可以清晰地看到，使用615nm的紅光進行激發(fā)照射可以得到最佳的熒光強度，藍綠光激發(fā)照射下也可以發(fā)出一定強度的熒光，視情況也可以使用。

其次，我們還需要了解經激發(fā)后的螺旋藻粉末在近紅外光譜區(qū)各個波段的熒光強度，使用波長615nm的紅光進行激發(fā)，而后分別在相機鏡頭前加700nm、730nm、800nm和850nm的濾光鏡，得到如圖3所示的結果。

圖3 螺旋藻粉末在幾個波段的熒光強度示意圖

可以看到：在700nm、730nm、800nm這3個波段，螺旋藻粉末都有著比較不錯的熒光強度，在850nm波段處，雖然熒光強度較低，但是照片經放大后也可觀察到清晰的紋線，同時所有照片上的背景基本被消除。由于拍攝是在暗環(huán)境下進行，所以在實際應用中應考慮環(huán)境因素的干擾。指印紋線稍微有些不清晰，這是因為所購買的螺旋藻粉末原本是做為魚的飼料而被加工制造出來的，所以它的粉末顆粒直徑較大，以至顯現(xiàn)出的指印紋線有些模糊，購買后需要經過研磨成合適的大小再進行顯現(xiàn)會呈現(xiàn)最佳效果，本次實驗由于不具備研磨粉末的條件所以沒有進行這項工作。

具體的實驗操作是首先使用佳能相機拍攝檢材的原貌，然后使用軟毛刷粉末均勻地將螺旋藻粉末刷在樣本的指印上。將紅外數(shù)碼相機安裝到翻拍架上，插入紅外濾光鏡，將實驗樣本依次放至相機鏡頭光軸處，使用多波段光源615nm的紅光，45°角均勻配光，手動調焦至指印紋線清晰后拍照記錄。第三部分實驗中對于常用紫外熒光粉顯現(xiàn)的指印使用紫外燈配光，并使用安裝濾光鏡的佳能相機拍照記錄。

4 實驗結果與分析

4.1 螺旋藻粉末顯現(xiàn)不同客體表面指印

4.1.1 雜志封面的指印顯現(xiàn)效果

根據圖4的實驗結果，可以明顯的得出：對于各種顏色的雜志光面紙，可以很容易地拍攝出清晰的指印，但是用其他拍攝方法來對付如此復雜的背景是有一定困難的。在圖4（b）和（d）的黑色顏料部位，顯現(xiàn)效果不佳，幾乎無法看到紋線，這是螺旋藻粉末存在著的不足之處，不過瑕不掩瑜，顯現(xiàn)效果尚可。

圖4 雜志封面原貌與拍攝效果圖（615nm 激發(fā)，780nm 濾光鏡）

4.1.2 易拉罐表面的指印顯現(xiàn)

易拉罐屬于曲面物品，其表面的指印不在同一水平面上，對于這種情況人們已經研究出了一些顯現(xiàn)方法[9]。常規(guī)拍攝曲面物體上的指印應該使用雙面打光進行拍攝。本次實驗由于設備不足只能進行單側配光。結果如圖5所示，雖然能夠比較清晰的顯現(xiàn)出指印，紋線也比較清晰，只不過反差比圖4弱，顯現(xiàn)效果不佳。

圖5 雀巢易拉罐表面原貌與拍攝效果圖（615nm 激發(fā)，730nm 濾光鏡）

4.1.3 光滑手機殼表面指印顯現(xiàn)

手機殼為典型且常見的非滲透性客體，也是非常容易留下指印的地方，本次所選用的手機殼表面光滑。如圖6（a）所示，指印所在位置為高樓圖案處，背景比較復雜，但是拍攝效果良好，除了窗子圖案邊緣深藍的陰影部位無法顯現(xiàn)，這與圖4是同一個問題?；鞠吮尘暗母蓴_，紋線完整，特征明顯，顯現(xiàn)效果良好。

圖6 硬質手機殼表面原貌與拍攝效果圖（615nm 激發(fā)，730nm 濾光鏡）

4.1.4 沙琪瑪包裝紙表面指印顯現(xiàn)

圖7（a）所示客體背景為沙琪瑪?shù)耐獍b紙，背景極為復雜。但是其油墨在近紅外光譜區(qū)在相機中幾乎不發(fā)出熒光，只有指印紋線發(fā)光。顯現(xiàn)出的指印清晰完整，特征明顯，顯現(xiàn)效果卓越。

圖7 沙琪瑪包裝紙外側原貌與拍攝效果圖（615nm 激發(fā)，700nm 濾光鏡）

4.1.5 百元人民幣表面指印顯現(xiàn)

各國貨幣的種類式樣千差萬別，但是都采用最高級的印刷技術，人民幣也是如此，其本身的設計使得粉末顯現(xiàn)法并不適用于顯現(xiàn)其表面的指印，使用常用的可見光譜區(qū)的熒光粉末對人民幣進行拍攝，指印幾乎不可見，因為人民幣是由多種印刷方法印刷而成，其所用的油墨染料在紅光的激發(fā)下，也會發(fā)出可見光譜區(qū)的熒光，甚至在700～730nm區(qū)也會有熒光產生，所以選用800nm的紅外濾光鏡?？梢钥吹奖尘皫缀醪话l(fā)出這段波的熒光，幾乎全部被消除。但是由于人民幣表面為粗糙表面，排列著很多的網格線，顯現(xiàn)出來的指印如圖8所示，上半部比較模糊，下半部分比較清晰，中心斗形紋較明顯，人民幣顯現(xiàn)效果不佳。

圖8 百元人民幣原貌與拍攝效果圖（615nm 激發(fā)，800nm 濾光鏡）

上述所選客體都具有不錯的代表性，總體來說螺旋藻粉末對于這些客體都具有不錯的顯現(xiàn)效果。由于螺旋藻粉末呈深綠色，其指印在白色、灰色或其他單色背景上具有不錯的反差。當然，這種對比不能與在白色背景上應用的黑色粉末相比，但是仍然很容易在背景上顯現(xiàn)指印。與所有的指印粉末一樣，多色圖案背景在白光照射下幾乎無法辨別指印，顯現(xiàn)出來的指印只有一部分是可見的，如圖4、圖6。但是在大多數(shù)情況下，反差是否明顯與背景的顏色是無關的。

4.2 用螺旋藻粉末顯現(xiàn)不同遺留時間的汗液指印

4.2.1 牛奶箱子表面指印顯現(xiàn)效果對比

牛奶箱子屬于典型的半滲透性客體，且表面為半光滑性質，比較適合使用螺旋藻粉末進行顯現(xiàn)。圖9中（a）為牛奶箱子原貌圖，其他按順序依次是遺留時間為1d、2d、4d、7d和15d的汗液指印的顯現(xiàn)效果圖，可見在7d之內的顯現(xiàn)效果較為清晰，存留15d由于汗液中水分幾乎完全蒸發(fā)導致顯現(xiàn)效果不佳。牛奶箱子表面的新鮮指印顯現(xiàn)效果為1d極佳，2d～7d的指印顯現(xiàn)效果良好，15d的顯現(xiàn)效果不佳。

圖9 牛奶箱子表面原貌及不同遺留時間指印顯現(xiàn)圖（615nm 激發(fā)，730nm 濾光鏡）

4.2.2 零食包裝紙表面指印顯現(xiàn)效果對比

對于呀土豆零食包裝袋這類光滑表面的汗液指印，通常不采用粉末顯現(xiàn)法，因為客體表面光滑不易刷粉，容易模糊，本次實驗在操作過程中便遇到了這個問題。但是圖10說明使用螺旋藻粉末對其也有不錯的顯現(xiàn)效果。其中圖10（a）為檢材原貌，其他按順序依次是遺留時間為1d、2d、4d和7d的汗液指印的顯現(xiàn)效果圖，可見對于4d內的指印具有良好的顯現(xiàn)效果。

圖10 包裝袋原貌及表面指印顯現(xiàn)（615nm 激發(fā)，700nm 濾光鏡）

實驗表明對于短時間內形成的汗液指印，螺旋藻粉末具有良好的顯現(xiàn)效果。對于形成時間較長的指印根據客體的不同也具有一定的顯現(xiàn)效果。由于本次實驗全程在封閉的實驗室內進行操作，沒有刮風等環(huán)境的干擾，所以在實際應用中應該增加考慮環(huán)境對指印的影響。

4.3 螺旋藻粉末與常用紫外熒光粉末對比實驗

圖11中（c）和（d）是用常用的紅、綠熒光粉進行顯現(xiàn)，使用波長為254nm的紫外光激發(fā)后采用紫外熒光攝影方法拍攝，它的優(yōu)點是在紫外光的照射下，可以用肉眼直接觀察到粉末分別發(fā)出橙紅色和綠色的熒光，易于定位指印的位置，但是這種方法也存在著一定的不足之處。照片中指印的背景尤其是文字部分在紫外線的照射下會發(fā)出與指印發(fā)出的熒光相同顏色的可見熒光，形成局部的重疊。而圖11（b）是用螺旋藻粉末進行顯現(xiàn)，采用光致紅外熒光攝影方法拍攝的照片，與紫外熒光攝影拍出的照片有著明顯的差別，主要是背景在近紅外光譜區(qū)幾乎沒有發(fā)出的熒光而使得文字呈黑色，與粉末發(fā)出的白色熒光呈現(xiàn)鮮明的對比，反差更加明顯。

圖11 檢材原貌及3 種粉末顯現(xiàn)效果對比效果

5 實驗討論

螺旋藻粉末作為一種新型的熒光粉，它相比于其他熒光粉末主要有兩點優(yōu)勢：一是其他熒光粉末都是由有毒有害的物質合成的，而螺旋藻粉末對人體完全無毒無害；二是現(xiàn)有熒光粉末大都使用紫外激發(fā)，導致檢材的背景會發(fā)出可見光譜區(qū)的熒光呈現(xiàn)與紋線相同的白色，但是在近紅外光譜區(qū)，背景卻不會發(fā)出熒光而呈深色，與白色的指印紋線有較大的反差，而螺旋藻粉末發(fā)出的熒光在多個波段都有著不錯的強度。本次實驗也存在著一些不足：一是由于實驗設備的限制，無法測定螺旋藻粉末的光譜曲線從而得到它的最佳激發(fā)波長，只能應用現(xiàn)有的條件進行實驗；二是這次購買的螺旋藻粉末原本是用作魚飼料的，粉末顆粒的直徑較大未經過后期的研磨，所以可以見到用其顯現(xiàn)的紋線有些密集不清晰。而且這種大直徑的顆粒在光滑的表面上不易刷粉，容易模糊。

6 結論

利用自然生成的深綠色海藻作為顯現(xiàn)指印的熒光粉末是很有前途的，因為它具有在近紅外光譜區(qū)尤其是在700～800nm之間有發(fā)出強烈熒光的能力。使用螺旋藻粉末進行光致紅外熒光攝影，可以顯現(xiàn)一些具有復雜多色背景的半滲透和非滲透性客體表面的汗液和油指印。實驗結果表明，使用激發(fā)光為多波段光源615nm的紅光效果較好，鏡頭前面的吸收濾光鏡則根據客體背景來選擇700～800nm的紅外濾光鏡，以避開背景熒光。對于1周之內形成的汗液指印，螺旋藻粉末都具有不錯的顯現(xiàn)效果。與使用紫外熒光粉顯現(xiàn)法相比，極大地減少了來自背景的熒光干擾，這意味著以往難以處理的客體背景，如人民幣和雜志光面紙頁，可以顯示強反差的指印與良好的紋線細節(jié)。綜上所述，螺旋藻粉末可以作為一種新型的熒光粉末應用到實際工作中去。