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利用显微拉曼光谱和光谱成像技术分析指纹残留物

时间:2020年7月16日

利用共聚焦显微拉曼光谱技术,对玻璃片上的油脂指纹进行分析研究。根据其特征峰位置和数目将样品进行分类,并对特征峰所对应的分子振动基团进行指认。在此基础上,对玻璃片上的油脂指纹进行拉曼光谱成像,从而获得油脂指纹纹线物质在空间上的分布情况。

 目前,光谱成像基于其快速、无损的特性,已被广泛应用于指纹的显现和检验中。光谱成像又称化学成像,是通过光学成像的方法记录和分析被检验物体光谱信息,显示物体化学成分分布影像。它结合了传统的成像技术和光谱技术而同时获得物质图像(空间信息)和光谱(化学信息)。通过将反映物质成分的光谱特征与成像显示相结合,光谱成像可以清晰直观地描述不同成分在物质中的分布情况。

拉曼光谱技术与红外光谱同属于分子振动光谱,可用于探知物质的组分、结构和相对含量,利用拉曼光谱技术对样品进行分析,具有测试样品非接触性、非破坏性、检测灵敏度高、时间短、样品所需量小等特点,被广泛应用于法庭科学、药物、文物考古、宝石鉴定和医学等方面。因此,在对现场指纹进行分析的过程中,除了使用常规的紫外成像技术对指纹进行显现和提取,还可以通过拉曼光谱对指纹残留物的进行成分分析,从而为案件的侦破提供线索。

手印残留物主要包括汗液和油脂。由于每个人的汗液分泌情况以及接触的外来油脂不同,导致不同的人在客体表面留下的指纹所包含的指纹残留物的成分也各不相同,利用拉曼光谱技术及拉曼成像技术,对不同品牌的润肤产品油脂形成的指纹残留物进行检验和区分。

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2 实验方法

2.1.1 拉曼光谱分析

运用共聚焦显微拉曼光谱技术仪对样品进行拉曼光谱分析,激发波长为532nm。首先用显微镜的10倍物镜在样品上寻找按捺指纹纹线区域,再将物镜切换到100倍,将激光聚焦在指纹纹线上。仪器功率设置为10mW,曝光次数100次,每次曝光时间为0.5s。使用Origin 7.0软件对拉曼光谱图进行分析。

2.1.2 拉曼成像

运用高速显微拉曼成像光谱仪进行拉曼成像,分别对涂有五种不同润肤品的手指形成的油脂指纹进行检验。仪器参数设定为:拉曼位移400~4000cm-1;激发波长:532nm、780nm,根据样品情况选择恰当的激发波长;激光功率:10mW;采用50!m共焦针孔。根据不同的样本调整累积次数为1次、100次、120次、250次;曝光时间为0.1s、0.5s。

2.2 实验样品制备 收

集23种不同品牌的润肤产品(包括12种护手霜、11种面霜),如表1所示。以相同的涂抹量在手指上擦拭,分别在玻璃片基底上以相同的力度进行指纹按捺,并标明序号以及润肤产品种类和名称。在按捺指纹时,润肤产品的涂抹量和按捺力度要尽量保持一致;要保持指纹按捺载体的

3 实验结果与讨论

3.1 油脂指纹的拉曼光谱 利用显微镜在白光下进行观察,将激光聚焦在指纹纹线区域上;然后对玻璃片上20个油脂指纹样品进行拉曼光谱分析。

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图1. 油脂指纹(左图:面霜高夫净透控油爽肤水;右图:欧莱雅男士抗晒防护保湿露)样品的拉曼光谱

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图2、16号样品是大宝SOD蜜面霜的拉曼光谱

3.2 油脂指纹的拉曼光谱成像   

在3.1实验的基础上,对油脂指纹样品进行拉曼光谱成像。利用高速显微拉曼成像光谱仪的区域内对指纹进行面扫描,得到了较为理想的拉曼成像结果。 以油脂指纹(大宝SOD蜜)的拉曼成像结果如图5(b)所示,相对其他样品来说纹线较宽,残留物成分分布较为均匀。测量纹线区域内的一点获得该样品的拉曼光谱,并以其特征峰为基准进行成像,16号油脂指纹在1097cm-1、1435cm-1、2851cm-1、2881cm-1、2900cm-1处具有拉曼光谱特征峰,如图5(c)所示。

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图3.(a)在显微镜白光下观察到指纹图像,(b拉曼成像 (c)指纹拉曼特征峰

结果表明,利用显微拉曼光谱技术对油脂指纹样品进行分析,可以对不同成分的油脂指纹实现有效区分;利用拉曼成像技术,可以在获得指纹纹线形态图像的同时,获得指纹残留物在特定区域内的物质分布情况。在下一步的研究中,可以利用拉曼成像技术,对指纹上的纤维、爆炸残留物、毒品等微量物证进行成像。拉曼成像技术在物证鉴定领域具有广阔的应用前景。

 

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