蔬菜粉末荧光光谱测定及其在手印显现中的应用

对遗留在客体表面的手印进行提取和鉴定是侦破案件的重要依据。对在犯罪现场发现的手印进行固定提取时,首先应该使用没有破坏性的光学无损检验技术。实践表明光学无损检验技术对于绝大部分光滑客体上的手印都能取得很大的反差和较好的纹线细节,而对于光滑度较差的客体上的手印则需要使用有损的物理法和化学法对指印进行固定提取。其中粉末法和熏显法在手印显现中得到了广泛的应用,但是常用的绝大部分粉末和熏显物质对长期从事手印显现的工作人员身体有较大的毒副作用。而且绝大部分常用的荧光粉末需要在紫外线的激发下产生荧光,紫外线激发手印产生荧光的同时也常会激发承痕客体产生很强的背景荧光,进而降低了手印与背景的反差。因此寻找一种成本低廉、无毒无害、操作简单和应用性广泛的手印显现方法是当务之急。研究了三种无毒无害、成本低廉的蔬菜粉末的荧光性能,并且将其应用于手印显现中。首先通过荧光分光光度计测定西蓝花粉末、菠菜粉末和紫菜粉末的荧光激发光谱和荧光发射光谱。通过荧光测定发现,西蓝花粉末的荧光比菠菜粉末和紫菜粉末的荧光强很多,所以选择西蓝花粉末显现犯罪现场常见的疑难客体表面汗潜手印。实验结果表明：（1）西蓝花粉末、菠菜粉末和紫菜粉末都能发出荧光,荧光激发光谱峰值都在417 nm,荧光发射光谱峰值都在678 nm,其中西蓝花粉末发出的荧光最强。（2）将西蓝花粉末用于多色图案干扰的非渗透性和渗透性客体上的汗潜手印的显现中,在415 nm的紫光的照射下能够发出明亮的红色荧光。拍照荧光指印时在镜头前加上透过中心波长为680 nm左右的窄带通干涉滤光镜,结果显示手印纹线与背景反差强烈,纹线清晰连贯,消除背景的干扰。（3）与传统的荧光粉末显现法相比,该显现方法具有较高的显现灵敏度。（4）有些客体背景图案在415 nm的紫光的照射下也有发光,但与西蓝花粉末的非常强的荧光相比,背景的荧光弱得多,所以使得手印与背景之间形成了较大的反差并且纹线的细节特征清晰。（5）粗糙客体上手印的显现也获得了很大的反差,粗糙的背景没有对纹线形成干扰而形成了清晰连贯的纹线。（6）实验中使用的市售的西蓝花粉末具有颗粒细小、吸附能力强等特点,能够促进手印物质与西蓝花粉末之间的选择性吸附,进而进一步提高手印显现的灵敏度。     

YVO_4∶Eu纳米荧光材料的合成及其在手印显现中的应用

以聚乙烯亚胺(PEI)为修饰剂,采用水热法合成了荧光强度较高、颗粒粒径较小的YVO4∶Eu纳米荧光材料,并讨论了合成该纳米荧光材料的反应机理。通过透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、荧光光谱(FS)对纳米荧光材料的粒径形貌、晶体结构、表面官能团、荧光性能进行表征,该纳米荧光材料的粒径尺度约为30nm、形貌为单分散的球形、晶体结构为四方YVO4晶型、其表面为PEI修饰,在254nm紫外光的激发下能够发射出较强的红色荧光。将合成的YVO4∶Eu纳米荧光材料应用于常见光滑客体表面汗潜手印的粉末法显现中,并考详细察了手印显现灵敏度、抗背景颜色干扰能力等因素的影响。实验结果显示,经过YVO4∶Eu纳米荧光材料显现的手印在254nm紫外灯照射下能够发射出明亮的红色荧光,手印纹线清晰连贯、细节特征明显、对比反差强烈、背景干扰较小。与传统的荧光粉末显现法相比,该显现方法具有较高的显现灵敏度和较低的背景干扰。     

胶带粘面手印显现的实验

为提高胶带粘面上汗潜手印的显出率。通过实验,对胶粘面上汗潜手印剥离和显出做了多种方法的研究,显现包括碳素墨水法、龙胆紫溶液法、"502"熏显后加染法、小颗粒悬浮液法,比较研究每种方法的显现效果及适用情况。胶粘面上手印的最佳显现方法是碳素墨水法。     

基于荧光光谱方法计算手印显现对比度的研究

潜在手印的显现技术是刑事科学技术领域中极其重要的一项技术。在手印显现工作完成后,研究人员往往依据手印轮廓是否反映完整、乳突纹线是否清晰连贯、细节特征是否反映明显、背景干扰是否影响手印的显现效果。这是一种主观的评价方法,其结果缺乏客观性、准确性和科学性。为客观、科学、全面的定量分析手印显现效果,本研究结合光谱分析手段对手印显现的对比度进行了系统研究,最终实现了对手印显现对比度进行准确的定量评价。首先,提出了荧光类物质显现手印的对比度(Contrast)这一概念,即手印显现信号与客体背景噪声之间的对比差异,该差异由亮度差异(强度因子, Intensity Index,I)和颜色差异(色度因子, Chroma Index,C)共同决定。其次,通过光谱仪器和色度软件对客体、手印显现粉末以及经荧光粉末显现后的手印进行表征,确定了手印显现对比度的量化方法,即色度因子C与强度因子I的常用对数值的乘积。然后,通过视觉效果主观定性分析与光谱分析方法客观定量分析综合评价手印显现的对比度,检验了手印显现对比度计算结果的准确性,成功实现了基于光谱分析方法的手印显现对比度量化。最后,结合光谱分析技术从定量的角度详细分析了手印显现对比度的影响因素,即不同荧光强度、不同荧光颜色以及不同发光机理的荧光粉末对手印显现对比度的影响。实验结果表明,基于光谱分析方法的手印显现对比度量化方法实现了客观、科学、全面的定量评价手印显现效果,并从强度因子和色度因子两个层面上定量分析总结了提高手印显现对比度的途径,为实践应用中手印显现粉末的选择提供了可靠的理论参考。     

纳米二氧化钛屏蔽紫外光法显现手印研究

鉴于彩色和强荧光客体上手印难以显现的实际,报道了利用屏蔽紫外光显现手印的新方法。金红石相纳米二氧化钛对紫外光有很强的屏蔽性能。实验用二氧化钛粒径约为30 nm,多为球形,对波长小于400 nm的光有强烈吸收。通过刷显或抖显的方法,使纹线吸附足量的纳米二氧化钛颗粒,而客体表面不吸附或少吸附。在365 nm紫外光照下,纹线呈暗色调,背景则为亮色调,拍照得到反差明显的影像。与传统的“502”胶熏显-罗丹明6G(或BBD)染色增显法比较,纳米二氧化钛屏蔽紫外光法显出的手印纹线流畅,细节特征清晰。研究表明：该法可以有效显现彩色或强荧光客体上手印,对于非渗透性客体上的陈旧手印也有比较理想的显现效果。该法具有简便、有效、快速和经济的特点,具有广阔的应用前景。     

LaPO_4∶Ce,Tb纳米荧光粉末的合成及其在指纹无损显现中的应用

采用溶剂热法在水和乙二醇的混合溶剂中合成出了高质量的LaPO_4∶Ce,Tb纳米荧光粉末。然后通过透射电子显微镜(TEM)、粉末X射线衍射(XRD)、荧光光谱(FS)等表征手段分别对稀土纳米荧光粉末的微观形貌、晶体类型、荧光性能进行了表征,合成纳米荧光粉末的形貌为单分散的纳米棒,平均长度为700nm、平均直径为20nm,其晶体结构为单斜LaPO_4晶型,并且在254nm紫外光照射下能够产生较强的绿色荧光。最后将合成的纳米荧光粉末应用于光滑客体表面汗潜指纹的无损显现中,并详细考察了指纹显现的对比度、灵敏度、选择性、背景干扰等指标。实验结果表明,使用LaPO_4∶Ce,Tb纳米荧光粉末显现的指纹在254nm紫外光的激发下能够产生明亮的绿色荧光,指纹乳突纹线部位连贯清晰、细微特征反映明显,指纹与客体之间的对比反差强烈、客体产生的背景干扰较小,因此该显现方法具有较高的对比度、灵敏度和选择性。本显现方法具有操作方法简单、显现效果优良、适用范围广泛等优点。本研究的重要创新之处在于,经LaPO_4∶Ce,Tb纳米荧光粉末显现后的指纹还可以进行后续的DNA提取及检测,这是传统的指纹显现粉末所不能及的。本研究为指纹物证和生物物证这两大物证的同时利用提供了有益参考。     

血手印的荧光显现

本文在比较使用联苯胺及其衍生物显现血手印的同时，提出了采用荧光显现试剂显现血手印的新方法，文章在简述血红蛋白的组成和性质，通过强氧化剂破坏血红素、沉淀珠蛋白、采用激活血痕、蛋白染色的方法，使血手印清晰显出，并先后开发出用于潜血手印显现的十五种荧光试剂。文章系统论述了血手印荧光显现的原理，讨论了影响血手印荧光显现的各种因素，说明了活化血痕、蛋白染色显微血手印方法、主要特点和显现效果。     

化学成像技术在手印显现和增强中的应用

化学成像技术结合光谱分析和成像技术从而同时获得物质的光谱和空间各点的组成和结构信息。振动光谱方法(红外和拉曼光谱)与成像相结合,具有灵敏、快速、无损检验等优点,能够为检验鉴定提供定性定量的准确信息,近年来在物证鉴定领域获得了重要的应用。手印的显现和增强有多种方法,化学成像技术作为一种潜力巨大的方法可以显现多种客体上的潜在手印而不需要任何前处理。该技术还可以增强用其他方法显现后的手印,使之与背景形成较大反差。随着成像仪器的发展,化学成像技术在手印显现领域的应用将会一步拓展。文章介绍了化学成像技术的基本原理和仪器,综述了化学成像技术在潜在手印的显现和增强方面的具体应用,展望了化学成像技术的发展前景。     

稳态荧光及各向异性方法研究环糊精纳米管的生成

本文运用稳态荧光和稳态荧光各向异性方法,研究了双喹啉(BQ)和1,1’-(甲撑双-1,4-苯基)二顺丁烯二酰亚胺(MDP-BMI)分子分别与α-,β-,和γ-环糊精(CD)的作用。实验结果表明,这两个客体分子与不同环糊精的作用不同。它们均可以和γ-CD生成纳米管状聚集物,在MDP-BMI-β-CD体系中也有纳米管存在,而在其它情况下,只有简单的环糊精包合物生成。     

基于时间分辨荧光光谱法同时测定己酸乙酯与乙酸乙酯

提出了一种基于时间分辨荧光光谱分析法同时测定己酸乙酯和乙酸乙酯混合液中各组分浓度的方法。实验测得两种单体物质的荧光发射光谱重叠度达到78%。对于荧光发射光谱重叠度很高的物质使用普通荧光方法结合算法也很难进行定量分析。而通过量子化学计算结果,对两种单体的分子结构分析,得到己酸乙酯的荧光寿命长于乙酸乙酯。通过时间分辨荧光光谱测量得到己酸乙酯和乙酸乙酯的荧光寿命分别为1.0和5.3 ns。两种物质的荧光发射光谱重叠严重,但是其荧光衰减曲线有明显的差别,所以提出使用时间分辨荧光光谱法对两种物质进行定量分析。通过分析两种物质不同体积比下的荧光衰减曲线的变化趋势,建立两种物质体积比的预测模型,并对其进行检验。实验结果表明：该方法能够实现混合溶液中各组分体积比的测量,其测量的平均残差控制在1%以内,具有一定的实用价值。     

指纹紫外光谱特性研究及变化规律分析

指纹的唯一性和终身不变性使得指纹可以验证一个人的身份信息,在生物识别领域具有广泛的应用。汗潜指纹对紫外线有着特殊的反射、散射以及荧光特性,所以可以利用紫外波段对汗潜指纹进行提取,并且不污染现场和目标样本。目前对紫外波段的指纹提取已经有着广泛的研究,但对指纹随时间变化的研究较少,一般都是通过化学方法测量汗潜指纹成份含量的变化。研究发现,指纹各个组成成份的紫外光谱特性不同,且这些成份随时间的挥发程度也不一致,利用多通道紫外成像系统对汗潜指纹进行凝视成像,发现各通道成像DN值随时间推移的变化程度并不一样,可通过研究各通道DN值的变化对指纹进行时间分析。首先,利用紫外光谱仪和氙灯,对汗液、酒精、食用油等几种手指容易接触的物质的反射光谱进行研究,得到了这些物质的反射光谱特性。然后,针对这几种类型的指纹,研制了一套多通道紫外成像设备,分别在240~280 nm（通道1）、280~315 nm（通道2）以及315~340 nm（通道3）三个紫外通道对其进行凝视成像,得到清晰的指纹图像,将指纹图像嵴线上码值最高的10个点的平均值进行比较,得到不同通道DN值与时间变化的关系。实验结果发现,汗潜指纹在紫外波段具有良好的成像特性,其成像DN值随时间的推移逐渐降低,其中240~280 nm的通道1中三个指纹在第七天的成像DN值分别降为第一天的0.62, 0.60和0.59;320~340 nm的通道2中三个指纹在第七天的成像DN值分别降为第一天的0.57, 0.61和0.60;340~420 nm的通道3中三个指纹在第七天的成像DN值分别降为第一天的0.56, 0.63和0.58。实验结果表明,不同类型的指纹在紫外波段的光谱特性并不一致,成像DN并不相同,且随时间的变化规律也不一样,但指纹成份的挥发具有一定的规律,成像DN值从第一天到第七天降低至60%左右,可以一定程度上反映指纹的挥发性质。结合紫外多通道成像系统,可以很好的研究指纹的变化规律,为刑侦探测中指纹研究提供了一个重要的手段。     

手印纳米显现效果的评价研究进展

近些年来,将量子点、金属及金属氧化物纳米材料、稀土上转换及下转换发光纳米材料、荧光碳点、金属-有机框架材料、聚集诱导发光材料等新型材料应用于手印显现领域的研究日益增多,由此衍生出一类新兴的手印显现技术--手印纳米显现技术。手印纳米显现技术具有操作简单、方法灵活、效果显著、适用广泛等突出优势,已经成为传统手印显现技术的重要补充。国内外研究人员对手印纳米显现技术的探索主要集中在显现材料的推陈出新和显现方法的交叉融合两方面,而对手印显现效果的影响因素及综合评价等研究却较为分散且缺乏系统性。准确客观地评价手印纳米显现效果对于显现方法的合理选择和物证价值的客观评估都具有非常重要的意义。该综述从对比度、灵敏度、选择性、毒害性等四方面对手印显现特别是手印纳米显现的效果评价方法进行梳理总结,并对影响手印纳米显现效果的诸多因素分别进行讨论。纳米材料的发光性质主要决定了手印显现的对比度,纳米材料的微观形貌和颗粒尺寸主要决定了手印显现的灵敏度,纳米材料的吸附性能和表面性质主要决定了手印显现的选择性,因此可通过调整显现材料的诸多性质来提升改善手印纳米显现的效果。最后,对手印纳米显现未来的发展方向提出全新展望。纳米显现材料必然由单一发光性能向多元发光性能过渡,由现有材料的借鉴使用向形貌尺寸的精细操控过渡,由表面简单处理向靶向分子修饰过渡,由潜在毒害材料向绿色环保材料过渡;纳米显现方法必然由强背景干扰向弱背景干扰发展,由细节特征的清晰显现向汗孔特征的清晰显现发展,由物理吸附向靶向识别发展,由痕迹物证的高效显现向生物物证的微观无损发展。同时建议科研人员在注重提升手印显现效果的同时,更加重视对手印显现效果的定量评价研究,进而促进手印纳米显现技术体系的完善,也可使手印纳米显现技术在刑事科学技术领域中发挥出重要的作用。     

Active polarization imaging method for latent fingerprint detection

Fingerprint identification is one of the reliable methods for personal identification, and is becoming more and more widely used in society. In this paper, the polarization characteristic of latent fingerprint is studied, and the experimental platform for polarization imaging detection of latent fingerprint based on active light source is built. Through quality evaluation and comprehensive analysis of the fingerprint images, we obtain the best analytical method and the best angle for the detection of latent fingerprint polarization imaging. Using the difference and complementarity between different type of polarization images, a fusion algorithm of polarization image and intensity image is proposed. The results show that compared with the general intensity imaging, the latent fingerprint image obtained by polarization imaging method is clearer and the details are more abundant.     

纳米La2(MoO4)3∶Eu/Fe3O4磁性荧光粉末的制备及用于指纹显现的研究

采用水热法和共沉淀法分别合成了纳米La₂(MoO₄)₃∶Eu荧光材料和纳米Fe₃O₄磁性材料,并利用透射电子显微镜、X射线衍射仪、荧光光谱仪表征纳米材料的形貌尺寸、晶体结构、荧光性能。经表征,纳米La₂(MoO₄)₃∶Eu荧光材料的微观形貌为片状结构,晶体结构为四方晶型,其发射光谱中出现了Eu3+的特征发射峰;纳米Fe₃O₄磁性材料的微观形貌为球形颗粒,晶体结构为立方晶型,并具有超顺磁性。然后,将以上两种纳米材料以一定比例混合均匀,制备了具有超顺磁性的La₂(MoO₄)₃∶Eu/Fe₃O₄纳米荧光粉末。经表征,该磁性纳米荧光粉末的微观形貌为片状结构与球形颗粒的混合,其发射峰位置未发生变化,而发光强度有所降低,但仍能够满足指纹显现的需要。最后,将制备的纳米磁性荧光粉末用于显现不同类型客体表面的潜在指纹。显现效果表明,对于光滑客体表面的指纹,使用磁性纳米荧光粉末与纳米荧光粉末的显现效果无明显差异;对于粗糙客体表面的指纹,使用磁性纳米荧光粉末能够清晰显现出指纹的细节特征,其显现效果明显优于普通纳米荧光粉末,并能够有效避免粉末扬尘现象。本研究制备的纳米磁性荧光粉末是一种理想的指纹显现材料,其指纹显现具有背景干扰低、显现效果好、适用范围广、无粉末扬尘等优点,在刑事案件现场具有广阔的应用前景。     

基于相位敏感谱域光学相干层析术的潜指纹获取方法

本文提出一种基于相位敏感谱域光学相干层析术 (spectral domain optical coherence tomography, SD-OCT) 的遗留指纹获取方法, 该方法具有非接触、无损、快速和高灵敏度优势. 实验结果显示, 即使在低对比度条件下, 本方法也能较好地再现遗留指纹, 证明相位敏感谱域光学相干层析术可以准确、可靠地识别潜指纹. 关键词： 潜指纹 谱域光学相干层析术 相位敏感     

利用光谱和质谱成像技术实现指纹痕量检测

近年来,依赖于先进光源的化学成像技术迅速发展,极大提高了痕量检测的准确性,在公共安全、环境、食品、医药、考古等领域具有重要的实用价值.在痕量检测中,通过将成像技术与光谱测量技术、质谱技术等相结合,能够同时获取检验对象的物质组成和二维图像信息,不仅可以揭示材料表面的痕量物质成分及其分布,还可以在提高检验灵敏度的情况下,减少甚至避免传统检测手段所需要的特殊显现剂,因此与其他检验方法具有良好的兼容性.本文以指纹检验这一典型的痕量检测问题为例,阐述基于光谱和质谱成像技术的化学成像方法在痕量检测领域中的应用,从定向针对特定组分的化学成像和非定向的直接化学成像两个方面,综述了在指纹显现或显现增强中获得应用的主要成像手段,包括可见-近红外成像、红外成像、拉曼成像、质谱成像等.     

1 053 nm脉冲激光对铝合金/水结构辐照效应

 使用1 053 nm脉冲激光分别辐照铝合金单板和铝合金/水结构,通过表面形貌观察、温度场分析、熔穿时间测量等手段,分析了水的存在对铝合金壳体烧蚀的影响。运用有限元软件ANSYS,建立了脉冲激光辐照下单板及结构温度变化的数值模型,计算了铝合金表面熔凝区域的尺寸,并与实验结果进行了对比。结果表明：在相同的实验条件下,辐照8个激光脉冲时,铝合金单板即被熔穿,而辐照10个脉冲后铝合金/水结构仍未发生熔穿,且结构中铝合金表面的熔凝区域要小于单板情形中的熔凝区域,这表明水的存在对延缓铝合金板的烧蚀有较大的作用。对于单板情形,计算结果与实验结果符合较好,而对于铝合金/水结构情形,数值模拟放大了铝合金壳体的温升,这主要是因为数值模拟程序未考虑水的对流及沸腾换热对计算结果的影响。     

基于LIBS技术和主成分分析的快速分类方法研究

将激光诱导击穿光谱（LIBS）技术与主成分分析（PCA）法相结合用于铝合金分类研究,对Al—Cu系、Al—Si系、Al—Mg—Si系、Al—Zn系四类13种铝合金标准样品进行了分类实验,实验结果证明LIBS-PCA方法可以实现铝合金的快速分类。通过使用LIBS技术激发130个铝合金标准样品得到130个光谱样本,再用主成分分析方法进行降维分析,计算出贡献率最大的三个主成分并计算各光谱的主成分得分绘制在三维空间中,发现光谱样本点按照铝合金的种类发生了明显的汇聚现象,由此确定了三个主成分和铝合金类型区域。用20个不同类型的铝合金进行实验对所得铝合金类型区域的准确性进行验证,发现所得20个光谱样本点全部落在其对应的标准样品类型区域内, 在一定程度上证明所得的铝合金标准样品类型区域的正确性,在此基础上可以进行未知类型铝合金的鉴别。实验结果表明基于LIBS光谱的PCA方法分类精度达到97.14%以上,能够有效的完成不同模式的区分,相比于常用的化学方法,LIBS技术可以原位快速地对待测样品进行检测,样品预处理简单,因此将激光诱导击穿光谱（LIBS）技术与主成分分析（PCA）法相结合用于质量检测和在线工业控制等领域,可以节约大量的时间及成本,提高检测效率。     

电动汽车高压线束电磁脉冲压接装置的研制及实验

采用铝合金高压线束替代铜合金高压线束可帮助电动汽车减少重量、提高续航和降低成本。针对铝与铜由于金属性质差异难以可靠连接的问题,本文提出采用电磁脉冲压接技术连接铝合金高压线束与铜合金接线端子,并研制了一套适用于两者连接的电磁脉冲压接装置,其最大放电能量为28 kJ。压接过程中,随着放电电压的升高,接线端子表面的温度升高。当放电电压为12 kV时,实现了铝合金高压线束与铜合金接线端子的可靠连接。采用光学显微镜分析连接界面的微观结构,并测试其电气性能和机械性能。分析结果表明:电磁脉冲压接技术可实现铝合金高压线束与接线端子、铝合金芯线之间的冶金结合,且连接界面出现了波纹形貌与涡旋形貌。测试结果显示:接头接触电阻测试、振动测试、拉力负荷测试均满足汽车行业标准和电缆接头国家标准。