半導體激光器顯現(xiàn)墻壁上潛在手印效果及原理探究

劉琰，羅亞平

(中國人民公安大學刑事技術學院，北京 100038）

半導體激光器顯現(xiàn)墻壁上潛在手印效果及原理探究

劉琰，羅亞平

(中國人民公安大學刑事技術學院，北京 100038）

目的介紹利用半導體激光器顯現(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。方法探究半導體激光器對各類手印直接觀察，濕抹布擦拭、常用洗滌劑沖洗后的顯現(xiàn)效果，并探究遺留時間的影響，探討影響因素。結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，遺留時間長短，墻壁表面的光滑程度、吸濕和滲透能力的影響，并且與性別、生活習慣、飲食結構、年齡，溫度和濕度等因素有關。

半導體激光器；墻壁；潛在手??；效果原理

0 引言

刑事案件現(xiàn)場，經(jīng)常遇到犯罪嫌疑人手按墻壁，或者是在廝打過程中無意間觸碰墻壁等現(xiàn)象，手掌面汗液、油脂等成分會轉移到墻壁上。然而，傳統(tǒng)的手印顯現(xiàn)方法對墻壁上的顯現(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)實意義。

1976年，美國德克薩斯大學物理學家E.R.門策爾、加拿大靜電復印研究中心J.M.達夫和美國指紋專家B.E.達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，以及遺留時間、氨基酸等成分濃度變化對手印顯現(xiàn)效果的影響，為公安司法機關顯現(xiàn)犯罪現(xiàn)場墻壁上手印提供幫助，更好地發(fā)揮刑事技術在偵查破案、起訴審判中的作用。

1 半導體激光器激發(fā)手印發(fā)熒光原理

激光激發(fā)手印物質時，物質中的粒子吸收能量躍遷到能量較高的能級，而高能級是不穩(wěn)定的狀態(tài)，粒子要向低能級躍遷，向外輻射能量，根據(jù)斯托克斯定律，受激輻射會發(fā)出與激發(fā)光波長不同的熒光和磷光，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的熒光圖像，同時也可以拍照提取這些痕跡物證［2-3］。

2 實驗研究

2.1 墻壁上手印擦拭沖洗實驗

2.1.1 實驗器材

多光譜激光物證勘察儀(蘇州曉松科技開發(fā)有限公司）、尼康D700單反相機、橙色濾光片、橙色護目鏡、護手霜、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，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手霜少許，然后在墻壁上遺留化妝品手印樣本。

2.1.3 實驗條件

實踐證明，痕跡物證的熒光強度正比于激發(fā)光照強度，為取得較好的顯現(xiàn)效果，本實驗激光物證勘察儀采用的輸出功率為10 W，實驗溫度19℃，激光波長為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光觀察，直接對墻壁上的汗液手印、油脂手印、唾液手印、化妝品手印進行拍照，觀察激光物證勘察儀是否能夠將墻壁上的各類手印顯現(xiàn)清晰；

第二步，考察擦拭對各類手印顯現(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光觀察，并拍照記錄，觀察抹布擦拭后的手印是否達到檢驗鑒定的要求；

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，對各類手印進行沖洗，沖洗時間大約是5s，然后使用激光物證勘察儀測光觀察，拍照記錄，觀查常用洗滌劑對各類手印沖洗后的顯現(xiàn)效果。

2.1.5 實驗結果

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)效果見表3。

2.1.6 實驗小結

多光譜激光物證勘察儀對于墻壁上的汗液手印、油脂手印、唾液手印以及化妝品手印，均產生熒光反應，有良好的顯現(xiàn)效果；對于用常見洗滌劑，如洗衣粉、洗潔精、肥皂水，沖洗過后的汗液手印、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，使用常見的洗滌劑簡單沖洗對于墻壁上的各類手印的顯現(xiàn)效果沒有太大影響。

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，仍有少量紋線現(xiàn)出?？傮w來講，擦拭次數(shù)在5次以下，顯現(xiàn)效果均能達到檢驗鑒定的要求。

2.2 墻壁上手印隨遺留時間的變化分析

2.2.1 樣本制備

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

2.2.2 實驗條件

將制備好的樣本在實驗室條件下(18℃～7℃），保存2個月，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 實驗結果

經(jīng)過58天的觀察比較記錄，現(xiàn)將結果統(tǒng)計如下。為了敘述方便，我們將手印根據(jù)紋線細節(jié)特征的不同劃分為4個等級(見表4）。

表4 手印等級及紋線細節(jié)特征對照表

下面是不同遺留時間不同等級的手印數(shù)量變化(表5），另外統(tǒng)計了具有鑒定價值手印(手印等級為2和3的手?。?shù)量隨遺留時間的變化情況(見表6）。

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

2.2.4 實驗小結

由上可以看到油脂手印在遺留30天左右時，顯出率為92%，汗液手印在遺留1～3周的區(qū)間內，顯出率為60%，唾液手印在遺留1～5周時間段內，顯出率為60%，化妝品手印遺留1周左右的時間顯出率為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，遺留條件相對較好。當手印遺留在墻壁表面上時，水分會不斷地滲透揮發(fā)，導致手印中氨基酸、葡萄糖、維生素等成分的濃度增高，因此手印遺留一段時間以后達到最佳效果。但是如果遺留時間過長，手印中的水份會蒸發(fā)，無機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，導致效果變差。準確把握不同種類手印隨遺留時間的變化曲線規(guī)律具有重要意義。

表5 遺留不同時間后不同等級的手印數(shù)量表

表6 具有鑒定價值手印(手印等級為2和3的手?。?shù)量隨遺留時間變化表

表7 手印顯出率統(tǒng)計表

圖2 具有鑒定價值手印(手印等級為2和3的手印）數(shù)量隨遺留時間變化圖

3 實驗討論

3.1 手印熒光成分的探討

劉漢永等人用層析液測出汗液中共有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。具有共軛雙鍵結構分子，共軛度越大，發(fā)光強度越強，一般具有高度共軛穩(wěn)定性的芳香族化合物發(fā)光強。取代基也會有影響，給電子取代基使發(fā)光強度增大，而吸電子取代基則降低發(fā)光強度。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構，另外葡萄糖是一種結構復雜的大分子，初步認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，觀察實驗結果，探究手印中氨基酸成分對手印顯現(xiàn)效果的影響。氨基酸梯度實驗結果見表8。

表8 手印成分在不同濃度下的熒光強弱表

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

3.2 個體差異的影響

手印的顯現(xiàn)效果受捺印人個體差異影響，汗液量大的個體，顯現(xiàn)效果更佳，本實驗中男生遺留的各類手印顯現(xiàn)效果要優(yōu)于女生。筆者猜測是由于男生汗腺發(fā)達，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慣、飲食結構、年齡等方面的差異也會產生一定的影響。

3.3 溫度濕度的影響

溫度和濕度是影響手印保留時間長短的一個外部條件。溫度越高、濕度越低，手印物質越容易揮發(fā)、氧化、干燥和消失。溫度越低、濕度越高，手印保留時間越長。普遍認為，5℃～10℃和50%的相對濕度，是保留手印的最佳環(huán)境條件。由于實驗時間跨度較大，溫度濕度等環(huán)境的變化也會對實驗結果造成一定的影響，影響的程度需要進一步的仔細探索。

3.4 注意事項

使用激光物證勘察儀顯現(xiàn)墻壁上的各類手印，操作簡便、快速，顯現(xiàn)效果良好，無需化學試劑，值得推廣。實驗過程中激光強度大，一定要佩戴濾光鏡，否則將會給眼睛帶來不可逆轉的傷害。

4 結語

本實驗僅僅是汗液成分體外模擬的簡單實驗，人體是十分復雜的整體，汗液的成分也很復雜，再加上體內溫度、濕度的影響，人體運動或靜態(tài)時對汗液成分產生的影響，將是一個十分復雜的過程。

［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.紫外照相與視聽技術檢驗學術論文集［C］.北京:中國人民公安大學出版社，2008:59-63.

(責任編輯 陳小明）

D918.91

劉琰(1990—），女，山東人，2012級在讀碩士，研究方向為痕跡檢驗技術。