红外光谱技术在微量物证中的作用

　　各种官能团的红外吸收带出现在相应范围的波数中，因此所有材料都具有对应的红外吸收带。利用对特征红外吸收带的振动频率进行研究，傅里叶变换红外光谱能对物质类型与过程开展相对详细的定性研究，所以在微量物证领域得到了广泛的应用。主要用于对犯罪现场及其相关对象的各种有机和无机证据进行比较和分析，为案件调查与法庭审判寻找充足的光谱信息。在目前的案件侦查中,通过比较和分析材料的红外光谱证据当场和实物证据的怀疑对象,它通常能够提供线索检测的情况下,缩小侦查范围,为刑事侦查机关提供科学证据。因为可以获得的实物证据刑事犯罪或现场道路交通事故通常是非常小的,常常需要尽可能保留重要的证据为后续跟踪调查和法庭证据,利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)与显微镜技术,红外光谱技术逐渐被设计出来,在一定程度上加快了微样品测试与样品微量研究的持续发展。和原本的红外光谱科技进行比较，此科技具备测试敏锐度高、微研究与无损测试等优势。它有效地解决了微量物证领域的微观物理证据鉴定问题，能够满足特殊需要，必须保留痕量物证供法庭证物使用。此外，微红外技术也广泛应用于油墨、药物和药物检测的鉴定中，为病例的定性分析提供了准确的数据。利用微红外技术对当地公安分局/交警管理部门和司法鉴定中心进行红外光谱比较和鉴定，以确定交通事故案件、刑事案件和民事案件的具体责任。根据现实案例内的红外测试活动，全面叙述此技术在物证科学行业内辨别痕量物证的明显优点。通过微红外科技筹集涂料、塑料、橡胶材料、纤维材料、药物/毒物等相关证据的红外光谱，并且开展光谱分析和比较分析，得出了阳性或阴性结果。阴性结果能免除犯罪嫌疑人的刑事责任，阳性结果就是案件侦破与庭审的关键谱系证据。结果表明，微红外技术具有较高的灵敏度和很少的外部干扰。特别适用于痕量样品的检测和分析。在微量物证领域中，这是一种有效的鉴别微观物理证据的方法。

　　所有光谱技术一样，它可用于识别化合物和研究样品的组分。红外发射光谱可以通过分解红外辐射或激发发射的自发辐射来获得，而材料的红外发射光谱主要由材料的温度和化学组成决定。材料的红外吸收可以分离得到红外吸收光谱。每个分子都有其独特的红外吸收光谱，由其构成与结构确定。属于重要的分子光谱，分子红外吸收光谱则是光谱带。原子也可以进行红外发射与吸纳光谱，然而其是线性光谱。红外光谱具备一定的表征性，不只可以分析分子结构以及化学键，比如力常数的测试，也普遍使用在表征与判定多种化学物质。

　　红外光谱与紫外可见光谱存在明显的差异。第一。光谱形成机理有所差异。红外是分子振动与转动能级之间的过渡，紫外与可见光就是电子能级的分子轨道上价电子与电子的跃迁。后者是一种不饱和有机化合物，尤指具备共轭体系的有机化合物;最终，上述研究的样本形式有所差异，应用范围不同，红外是气体，液体，固体，定性和定量，非破

　　如下的两个条件是红外光谱出现的必要条件：（1）红外辐射光子的能量和分子的振动能级跃迁所需能量相同。（2）辐射与物质之间有相互作用(偶极距离改变了)。

　　分子振动存在内部频率，假如红外辐射频率和分子振动之间频率有所差异，那么分子振动不会受到波及。假如双方相同，会形成共振效应。分子吸纳红外线，振幅变大，能量增多.分子固有振动频率仅仅是共振效应形成的重要条件。内部频率情况也会影响分子吸收什么红外线。上述吸收是否形成和振子振动时期内偶极矩是否出现变化相关。假如某个分子重心的正负电荷并不重合，在其尺度振动时，聚焦距离伴随正负电荷而变动，因此偶极矩也相应地拉伸或收缩。当红外光子作用在分子上时，红外光子的波长比体积更大，分子被当做位于均匀电场内。多原子分子的振动相对繁杂(原子序数、化学键、空间构造繁琐)，然而能分解成众多单纯的正振动来分析。简单的正振动与整个分子的质量中心相同，整体不是旋转的，原子在同一个位置，频率和相位是相同的。分子中的任何振动都可以看作是所有这些简单谐波振荡的线性组合。

　　2.2.1优点：

　　红外光谱分析只有振动-过渡，能量超小。有着宽广的使用度，分子在结构上很细致，样品可以在不破坏样品的情况下，以无限数量的形式进行定量分析，在分析时有着很快的速度，能够联合使用。

　　这些特性与紫外可见光谱也有区别。

　　2.2.2缺点：

　　为了建立模型，需要大量具有现有化学值的有典型性的样品。如此，上述样品的研究和近红外研究不符合现实。首先，模型要持续替换与更新，伴随仪器状态的改变或标准样本的改变而变动。其次，该模型不具有通用性，各仪器的型号不同，使用的局限性增加。最后，建模需要很多的成本，大型测试。

　　3.1.1粉末样品

　　微细粉末固体样品的制样方式主要是卤化物压片法与石蜡糊法。后者是将经过全面研磨的粉末样品放到玛瑙研钵内和滴加的石蜡油全面研磨混合成糊状物，在红外灯下处理之后，涂在两澳化钾盐片间，得到一定的厚度就可以。

　　3.1.2纤维样品

　　纤维样品的制备可使用澳化钾压片法、拉直法、热熔法、冷压制片法与其他独特的制样方式。使用澳化钾压片法时需要使用剪刀剪断纤维，一直到成为细末状，之后和澳化钾全面研磨，制作成片。冷压制片法是把纤维剪成细微状，之后利用金属网筛在澳化钾盐片上，产生一层纤维薄层，之后在油压机上进行加压。

　　液体样品一般使用液膜法。此方式主要使用在不容易挥发(沸点超过八十度)的液体或溶液内。采用两块澳化钾或氯化钠盐片，增加1到2滴液体到盐片上，使用其他盐片进行夹住，使用螺丝稳固之后就可以放到样品室内测试。对于高沸点高粘度液体，需要使用不锈钢刮刀将少部分样品涂抹在澳化钾盐片表面，例如对圆珠笔字迹色痕的测试使用书写在澳化钾盐片上的方式。对于挥发性液体证据的测试使用溶液法。

　　气体分子的密度显然比液体、固体更小，所以对此类样品要求其厚度更大。一般气体吸收池的厚度是10 cm,使用上述厚度通常都能得到较好的吸收光谱。上述一般吸收池的体积较大，所以在样品数量不多的时候，可思考使用池体截面积不同、具有锥度的小体积吸收池。假如被研究的气体组分浓度不大，要选择长光程气体吸收池，主要规格是10 m.20m与50m，主要使用反射镜促使红外光在气体吸收池内数次反射而得出。然而值得关注的是，因为数次反射产生的背景吸收比较明显，所以要开展补偿或用差谱法去除。此类样品内的水气、二氧化碳和其余杂质对光谱的影响相对突出，所以，此类样品的纯化在长光程测试时期必须关注。

　　油漆证据通常以颗粒、碎片和划痕的形式存在。这是盗窃案件和交通事故中最普遍的物证。利用对现场多个方位选取的油漆证据开展对比，能为案件定性研究与侦破寻找线索与方向，为最终定罪量刑寻找充足的让人认可的证据。在某个城市内出现交通事故，轻型卡车和三轮汽车相撞。该地区交警支队在一辆轻型卡车和一辆三轮车辆撞击现场附近，派人检查了自己的漆及其附件。结果表明，在普通卡车左前门边的蓝色漆与三轮车方向盘减振器中提取的蓝色漆红外光谱振动特性相同，都是聚酯化合物。由卡车左前门边的油漆片和三轮车导轮的减震器所附着的油漆，由两层各不相同的颜色构成，也就是白色与灰色底漆。用红外光谱对两种样品的白脱漆和灰底漆进行了比较，并对其光谱进行了表征。显微红外测量结果表明，在卡车的左前门边缘，白色面漆的红外光谱振动特性，以及在三轮车的导轮减振器上附着的白漆与白漆的振动特性相同。均为氨基改性醇酸树脂。由此可见，从卡车左前门边缘提取的灰色底漆的红外光谱振动特性与三轮车导轮减振器的灰色底漆相一致，均为环氧树脂。三组样品的红外光谱振动特性相同，表示碰撞事件在不同方向上出现，为后续解决事故寻找具有说服力的证据。

　　橡胶属于高弹性与单质的有机聚合物，能被划分成天然与合成两类。被普遍使用在汽车轮胎、输送带、橡胶管等相关产品生产中。所以，在法医学行业，橡胶属于比较关键的物证，也许出现在众多事故案件内。利用对此类材料证据的测试与研究，并将其与可疑物品的相应物证进行对比，可以消除嫌疑人的责任，积极的结果成为处理交通事故的重要的系谱基础。在交通事故情况下,法医单位提交材料,表面材料提取外一侧的轮胎外无符号的右后轮卡车,黑色附件左边护板的教练的人力三轮车和自己的漆。此外，还展示了无机碳酸盐填料的振动信号(2521和875cl n-1的红外光谱)。然而，后轮胎左侧的黑色附件的红外光谱振动特性与卡车右后轮外轮胎外侧的不一致。将这些样品的红外光谱与3100~3 000Cl TI-1区域的红外光谱进行比较，发现无标记卡车右后轮轮胎外侧的表面材料仅在3 005Cl TI-1处出现振动吸收。其次，在人力车左边，黑色的附件出现在3 0633,3028,3 006cm-1，振动被吸收。进一步证实，卡车后轮胎左侧的黑色附件的红外光谱振动特性与卡车右后轮外轮胎外侧不一致。显微红外测试的结果表明,表面材料从外一侧的轮胎中提取正确的卡车后轮外不一样材料的黑人附件左边护板左侧的马车的人力三轮车。基本上消除了对人类三轮车嫌疑犯的驾驶执照。

　　纤维属于柔韧性更高的细丝。通常被划分成两部分:天然与化学纤维。在交通事故现场，很可能有各种各样的纤维物证。通过比较这些纤维物理证据与当事人的服装纤维，甚至有关人员的毛发纤维，可以为交通事故案件的定性处理提供依据。一宗谋杀案发生在一个县，尸体被装在编织袋，沉入河中。县公安局查看嫌疑人家内的尸袋与编织袋样本。在光学显微镜测试中得知，尸袋与可疑编织袋分别由黑色纤维和白色纤维织成。分别检测了黑纤维和白纤维的红外光谱。结果表明，在凶杀案中尸体掉落袋和从嫌疑人家中搜出的编织袋样本均属同类。

　　作为法医学的一个重要分支，在犯罪现场或粪便中提取大量固体物质时，对犯罪药物和毒理学试验进行分析时，用红外显微镜对显微红外技术开展测试与研究，一般可以得到良好的结果。近期，安徽不同地区都出现用省道“毒狗针”盗窃狗的刑事案件，一起凶杀案，因火灾事件频发，在社会上造成了很坏的影响。安徽省公安局及其所属公安局已经发出了各种不同类型和样式的毒镖。在对样品的显微红外光谱进行测量时，从材料中刮去痕量样品，并放置在钻石窗口芯片上，以采集传输模式下的光谱信号。另外，要测试的材料直接放置在红外显微镜的平台上，在反射模式/衰减全反射模式下采集光谱信号，不添加一定数量的稀释剂，就像传统的KBr压缩方法在红外测试中的情况一样。在此基础上，并未引入其他干扰因素，得出的光谱信号表现出待测材料的实际内容，便于对红外光谱进行光谱分析和比较分析的下一步。与传统的红外光谱相比,取样面积的红外测量通常是一个平方面积100英尺×100海角,和所需的样本很小,这是一般适合微量样品的测试与研究。反射模式/衰减全反射模式的红外光谱法确保样品的无损测试，达到对痕量物证的特殊要求。可以看出，微红外技术具备传统红外检测科技所不具备的优势，逐渐变成法医学行业内痕量物证鉴定的主要方式。

　　案例一、2003年3月7日，长春市二道区居民张XX(女、25岁)被杀死于家中。在勘查的时候得知，在犯罪嫌疑人打碎玻璃逃走的出口处查看到单根纤维，此外利用排查以及测试所有嫌疑人衣服纤维。且开展后续的对比测试，经过红外显微镜和扫描电镜/能谱仪测试，案发现场留存的单根纤维是聚丙烯腈（腈纶）和犯罪嫌疑人李姓上衣纤维相同。在拿出证据之后李某直接供认犯罪事实。

　　案例二、2004年4月20日21时，在吉林省202省道155km100m处出现肇事逃逸案，朱成哲直接去世。经过查探可知有一个无牌车具有犯罪嫌疑。把该车左侧前翼板和受害者上衣送到机构内测试，要求对车上涂料和衣服上附着涂料开展对比研究。主要使用漫反射傅立叶红外光谱法和扫描电镜/能谱仪开展测试，该车左边前翼板上的表漆、中层漆和受害者上衣上附着涂料具有一样的有机、无机成分。在拿出证据之后犯罪嫌疑人只能供认了将人压死之后逃逸情况。

　　案例三、2004年1月17日，长春市某大公司财务室被盗窃，犯罪嫌疑人通过电焊打开保险柜…，工作人员在场地留存的焊条上得到微量黑色物质。开展详细鉴定，把检材全部放在欧米采样器上摄谱，得出相对清晰的谱图，最终结果是橡胶。数天之后，侦查人员对犯罪嫌疑人的鞋子进行对比检验，结果是和目前提取的橡胶一样。

　　这些特性与紫外可见光谱也有区别。

　　首先，在上诉案例中，将红外光谱宽广的使用度体现的淋漓尽致，无论是凶杀、肇事逃逸、盗窃案件的侦破过程中，都用到了红外光谱技术。其次，案例3中案件的侦破仅仅用了几天的时间，说明侦查人员很快就有了分析结果，这体现了红外光谱在分析时有着很快的速度的优点。除此之外，通过对现场收集或收集的跟踪证据进行分析和评价，有助于确定事件的性质，以及是否为犯罪事件。追踪反映了人或事物与案件的关系。案件中有多种证据，如证人证言、被害人陈述、被告人供认和辩证。与上述“证人”相比，痕量物证更为可靠，因为物证的证明价值一般通过科学检验得到证实。在刑事诉讼过程中，必须依靠证据来确定犯罪嫌疑人是否有罪。犯罪现场留下的痕迹是不同的，其效果是不同的。在犯罪现场发现的物质痕迹和从现场带走的物质痕迹与罪犯密切相关。对当场提取的微量物质进行比较，证实或否定结论，可作为确定嫌疑人刑事责任的重要依据。例如，在一些凶杀案中，通过分析附在武器上的痕迹的证据，它可以直接决定或否认使用武器进行犯罪，然后根据武器的来源确定或排除嫌疑。

　　1800年人们发现红外线后，就一直在研究它，很多应用产品也被开发出来，主要用于检测、医疗、航空到军事等领域。人们并未停止研究，让我们感慨和惊叹。但是，人类的开发还没有做到极致，因为红外产业的扩张还有很大的空间。最典型的当属红外热像仪。它是一种工业，并且，作为一种仪器设备，在实验室中经常被用到。如果想测量物体温度，专业的红外热像仪必不可少，除此之外，专业的红外热像仪还适合应用于设备的巡检及无损检测。

　　在英国、X、法国、德国、日本等发达国家军队中，红外热像仪已在海、陆、空等各军种中被相应配置，例如，在海湾战争中，平均每个X士兵被安排配置1.7个红外热像仪。

　　相比于这些发达国家，目前，红外热像仪在我国军队中相对较少被应用，这也意味着它有着相当大的市场需求量。

　　在交通、遥感、医学、电力、农业、科学研究等民用领域中，红外成像、红外测温被广泛应用，成为在线监测、遥感测试、人类医学影像、设施故障判断、环境污染监测研究、资源勘查等重要的方法。上述发展趋势比值促使此科技在民用领域被普遍使用，此外也开始进入更多行业。在一定程度上促进了技术自身所牵引的相关行业的稳定发展。

　　民用领域内，红外热像仪市场所体现出的增长也许是无法预估的，此后，全球民用潜藏需求市场的价值也许超过千亿美元。

　　痕量实物证据比较和测试工作清楚地表明，红外光谱技术在涂料、塑料材料、橡胶材料、纤维材料等相关证据的红外光谱研究中被普遍使用。能够为各种交通事故案件和刑事/民事案件的责任确认和定性处理提供强有力的系谱基础。实验结果表明，微红外技术是鉴定在法医学领域中痕量物证的有效手段。

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