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利用顯微拉曼光譜和光譜成像技術(shù)分析指紋殘留物

時(shí)間:2020年7月16日

利用共聚焦顯微拉曼光譜技術(shù),對玻璃片上的油脂指紋進(jìn)行分析研究。根據其特征峰位置和數目將樣品進(jìn)行分類(lèi),并對特征峰所對應的分子振動(dòng)基團進(jìn)行指認。在此基礎上,對玻璃片上的油脂指紋進(jìn)行拉曼光譜成像,從而獲得油脂指紋紋線(xiàn)物質(zhì)在空間上的分布情況。

 目前,光譜成像基于其快速、無(wú)損的特性,已被廣泛應用于指紋的顯現和檢驗中。光譜成像又稱(chēng)化學(xué)成像,是通過(guò)光學(xué)成像的方法記錄和分析被檢驗物體光譜信息,顯示物體化學(xué)成分分布影像。它結合了傳統的成像技術(shù)和光譜技術(shù)而同時(shí)獲得物質(zhì)圖像(空間信息)和光譜(化學(xué)信息)。通過(guò)將反映物質(zhì)成分的光譜特征與成像顯示相結合,光譜成像可以清晰直觀(guān)地描述不同成分在物質(zhì)中的分布情況。

拉曼光譜技術(shù)與紅外光譜同屬于分子振動(dòng)光譜,可用于探知物質(zhì)的組分、結構和相對含量,利用拉曼光譜技術(shù)對樣品進(jìn)行分析,具有測試樣品非接觸性、非破壞性、檢測靈敏度高、時(shí)間短、樣品所需量小等特點(diǎn),被廣泛應用于法庭科學(xué)、藥物、文物考古、寶石鑒定和醫學(xué)等方面。因此,在對現場(chǎng)指紋進(jìn)行分析的過(guò)程中,除了使用常規的紫外成像技術(shù)對指紋進(jìn)行顯現和提取,還可以通過(guò)拉曼光譜對指紋殘留物的進(jìn)行成分分析,從而為案件的偵破提供線(xiàn)索。

手印殘留物主要包括汗液和油脂。由于每個(gè)人的汗液分泌情況以及接觸的外來(lái)油脂不同,導致不同的人在客體表面留下的指紋所包含的指紋殘留物的成分也各不相同,利用拉曼光譜技術(shù)及拉曼成像技術(shù),對不同品牌的潤膚產(chǎn)品油脂形成的指紋殘留物進(jìn)行檢驗和區分。

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2 實(shí)驗方法

2.1.1 拉曼光譜分析

運用共聚焦顯微拉曼光譜技術(shù)儀對樣品進(jìn)行拉曼光譜分析,激發(fā)波長(cháng)為532nm。首先用顯微鏡的10倍物鏡在樣品上尋找按捺指紋紋線(xiàn)區域,再將物鏡切換到100倍,將激光聚焦在指紋紋線(xiàn)上。儀器功率設置為10mW,曝光次數100次,每次曝光時(shí)間為0.5s。使用Origin?。罚败浖庾V圖進(jìn)行分析。

2.1.2 拉曼成像

運用高速顯微拉曼成像光譜儀進(jìn)行拉曼成像,分別對涂有五種不同潤膚品的手指形成的油脂指紋進(jìn)行檢驗。儀器參數設定為:拉曼位移400~4000cm-1;激發(fā)波長(cháng):532nm、780nm,根據樣品情況選擇恰當的激發(fā)波長(cháng);激光功率:10mW;采用50!m共焦針孔。根據不同的樣本調整累積次數為1次、100次、120次、250次;曝光時(shí)間為0.1s、0.5s。

2.2 實(shí)驗樣品制備 收

集23種不同品牌的潤膚產(chǎn)品(包括12種護手霜、11種面霜),如表1所示。以相同的涂抹量在手指上擦拭,分別在玻璃片基底上以相同的力度進(jìn)行指紋按捺,并標明序號以及潤膚產(chǎn)品種類(lèi)和名稱(chēng)。在按捺指紋時(shí),潤膚產(chǎn)品的涂抹量和按捺力度要盡量保持一致;要保持指紋按捺載體的

3 實(shí)驗結果與討論

3.1 油脂指紋的拉曼光譜 利用顯微鏡在白光下進(jìn)行觀(guān)察,將激光聚焦在指紋紋線(xiàn)區域上;然后對玻璃片上20個(gè)油脂指紋樣品進(jìn)行拉曼光譜分析。

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圖1. 油脂指紋(左圖:面霜高夫凈透控油爽膚水;右圖:歐萊雅男士抗曬防護保濕露)樣品的拉曼光譜

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圖2、16號樣品是大寶SOD蜜面霜的拉曼光譜

3.2 油脂指紋的拉曼光譜成像   

在3.1實(shí)驗的基礎上,對油脂指紋樣品進(jìn)行拉曼光譜成像。利用高速顯微拉曼成像光譜儀的區域內對指紋進(jìn)行面掃描,得到了較為理想的拉曼成像結果。 以油脂指紋(大寶SOD蜜)的拉曼成像結果如圖5(b)所示,相對其他樣品來(lái)說(shuō)紋線(xiàn)較寬,殘留物成分分布較為均勻。測量紋線(xiàn)區域內的一點(diǎn)獲得該樣品的拉曼光譜,并以其特征峰為基準進(jìn)行成像,16號油脂指紋在1097cm-1、1435cm-1、2851cm-1、2881cm-1、2900cm-1處具有拉曼光譜特征峰,如圖5(c)所示。

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圖3.(a)在顯微鏡白光下觀(guān)察到指紋圖像,(b拉曼成像 (c)指紋拉曼特征峰

結果表明,利用顯微拉曼光譜技術(shù)對油脂指紋樣品進(jìn)行分析,可以對不同成分的油脂指紋實(shí)現有效區分;利用拉曼成像技術(shù),可以在獲得指紋紋線(xiàn)形態(tài)圖像的同時(shí),獲得指紋殘留物在特定區域內的物質(zhì)分布情況。在下一步的研究中,可以利用拉曼成像技術(shù),對指紋上的纖維、爆炸殘留物、毒品等微量物證進(jìn)行成像。拉曼成像技術(shù)在物證鑒定領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。

 

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