观察紫外反射拍摄不同厚度透明玻璃表面汗液指印显现效果
刘涛, 陶代琴
重庆市刑事侦查技术工程技术研究中心,重庆 400021
摘要
关键词: 玻璃; 短波紫外; 反射拍摄; 汗液指印; 穿透深度
中图分类号:DF793.2 文献标志码:B 文章编号:1008-3650(2014)02-0052-03

紫外反射照相方法作为法庭科学中一种无损检测技术, 已被广泛用于潜在指纹的显现与固定[1, 2]。附着于客体表面的汗液指印, 因其具有体液的自然荧光反射特点[3], 能够反射短波紫外线, 利用这一特性, 通过紫外反射照相方法可以实现光滑客体上汗液指印的光学显现[4]。由于短波紫外在透明介质中的传输特性与可见光相比有着很大的差异[4, 5], 在利用该方法拍摄汗液指印时, 透明客体的厚度会对拍摄效果产生较大的影响[6]。本文以玻璃为客体, 通过控制实验, 比较研究了不同厚度透明玻璃客体上短波紫外反射拍摄效果的差异, 初步探讨了薄透明玻璃客体表面汗液指印短波紫外反射拍摄技术的改进方法。

1 材料与方法
1.1 样 本

采用市面上常见的玻璃材质载玻片和盖玻片为承载客体, 载玻片厚度为1.1mm~1.3mm, 盖玻片厚度为0.11mm~0.13mm。取1块载玻片A1和1块盖玻片B, 分别在A1和B的中间部分按压新鲜汗液指印。

1.2 实验器材

254nm紫外光源(美国Spectroline E/12-series); 全波段CCD(美国FLI PL4240-UV)、油性笔、比例尺。

1.3 方 法

(1)将按压有汗液指印的载玻片A1放置于刻有方格线的金属载物平台上, 采用短波紫外反射照相方法, 接近45° 附近调节打光角度以得到最佳拍摄效果, 利用全波段CCD拍摄汗液指印图像, 调节图像的亮度、对比度和伽马值;

(2)将按压有汗液指印的盖玻片B放置于刻有方格线的载物台上, 采取上述紫外反射拍摄方法和图像处理方法得到拍摄结果;

(3)取一块新的没有按压指印的载玻片A2放于载物台上, 将盖玻片B按压有汗液指印的一面朝上, 叠放于该载玻片A2之上, 采取上述紫外反射拍摄方法和图像处理方法得到拍摄结果;

(4)将按压有汗液指印的盖玻片B的另一面, 也就是没有按压指印的一面用油性笔涂抹均匀, 将按压有汗液指印的一面朝上, 涂抹有油性笔的一面朝下放于载物台上, 采取上述紫外反射拍摄方法和图像处理方法得到拍摄结果。

2 实验结果

(1)载玻片A1和盖玻片B上得到的拍摄结果(见图1, 图2)。(2)将盖玻片B叠放于新取的一块载玻片A2上得到的拍摄结果(见图3)。(3)盖玻片B背面用油性笔均匀涂抹得到的拍摄结果(见图4), 图1~图4调节亮度值、对比度和伽马值均得到最佳显示效果。

图1 用254nm短波紫外反射照相方法拍摄得到的载玻片A1上汗液指印;

图2 用254nm短波紫外反射照相方法拍摄得到的盖玻片B拍摄结果

图3 将盖玻片B叠加到载玻片A2上, 用254nm短波紫外反射照相方法拍摄得到汗液指印;

图4 盖玻片B背面用油性笔均匀涂抹, 用254nm短波紫外反射照相方法拍摄得到汗液指印

3 讨 论

图1图2是利用254nm短波紫外反射照相方法得到拍摄结果, 因为载玻片较厚(1.1mm~1.3mm), 图1得到的汗液指印为几乎纯黑背景下的亮纹线。在载玻片A1上没有汗液指印的地方, 254nm紫外线几乎完全被吸收, 形成了几乎全黑的背景; 而有汗液指印覆盖的地方, 由于指印纹线对紫外线的反射作用而形成了亮条纹。在图2中, 盖玻片B上按压有汗液指印, 但利用254nm短波紫外反射照相方法并没有得到盖玻片B上的汗液指印图像, 从拍摄结果中可以清晰的看到盖玻片B下方金属载物平台的方格格线。254nm紫外光穿透了盖玻片B并在载物台上发生了反射, 然后再次穿透盖玻片B到达CCD形成金属载物台图案的像。图2中的盖玻片厚度较薄(0.11mm~0.13mm), 254nm短波紫外光没有被盖玻片完全吸收, 此时利用紫外光反射拍摄法无法实现汗液指印的显现, 而是先后两次穿透了盖玻片。

光在物质中传播时, 物质会对光产生吸收作用[6]。物质原子由原子核和电子构成, 实际上电子很活泼, 可以吸收光子从而增加自己的能量。光一旦被吸收, 这个物质就表现为不透明了, 但也不是什么光都吸收。具体的选择由量子力学规律所决定。光是电磁波, 当它入射到任何介质或在介质内传输时, 实际上是介质中的微观粒子吸收了它的能量, 发生电极化与受迫振动, 形成电偶极振子, 振动的电偶极子又发出次波。光透过玻璃, 其实我们看到的透过的光已经不是原来的光, 而是玻璃内部微观粒子在入射光作用下发出的次波。无定形物质往往是透明的, 例如玻璃。玻璃作为非导体, 电磁波的入射不会产生自由电荷和传导电流, 因此, 玻璃的电子由于量子力学限制无法吸收可见光[7], 所以光线就直接穿透过去, 因而呈现透明状。但是, 玻璃也不是永远透明的, 比如对于某些红外线和紫外线, 玻璃就是不透明的, 因为那些光可以被玻璃吸收[8]

254nm紫外光在玻璃中传输, 被玻璃完全吸收的过程中, 当玻璃厚度超过了该穿透深度时, 紫外线完全被玻璃所吸收; 但当玻璃厚度没有超过这个穿透深度时, 紫外线依然可以穿透玻璃, 这对玻璃客体上的汗液指印显现具有负面效应, 此时盖玻片上的汗液指印将无法得到显现。

从载玻片上紫外反射法拍摄指纹可以看到, 利用254nm紫外反射法拍摄载玻片A上的汗液指印, 主要是利用了载玻片对254nm的完全吸收效应, 使得汗液指印部分和无汗液指纹部分的背景产生较大的反差, 从而呈现出汗液指印图像(见图1)。而由于盖玻片较薄, 254nm紫外光可穿透盖玻片而没有被完全吸收, 无法满足紫外反射拍摄法所需要的条件(见图2)。

要想通过利用紫外光反射拍摄方法实现盖玻片上汗液指印的拍摄, 可以通过一定的方法, 让254nm紫外光能在通过盖玻片后被完全吸收而达到紫外反射拍摄法所需要的条件。本实验采取的一个方法是叠加法, 即将盖玻片叠放于载玻片上, 增加穿透厚度, 使其能完全吸收从盖玻片透过的紫外光。该方法被证明(见图3)可以辅助实现盖玻片上汗液指印的显现, 同时也不会破坏盖玻片的原始性。增加较薄玻片的厚度, 可以获得与厚玻片等效的显现效果, 达到短波下指纹显现的目的。

但是叠加法存在一定的问题。一般情况下, 由于盖玻片和载玻片表面非常平整光滑, 盖玻片和载玻片之间形成的空隙不会对紫外反射拍摄方法产生明显影响, 但是如果盖玻片或载玻片表面并不平整, 或者盖玻片和载玻片之间夹有其它杂物而使盖玻片和载玻片的两个平面有明显的夹角, 就容易在盖玻片和载玻片之间产生干涉条纹而对汗液指印纹线产生干扰[6]

由此, 本文还提出了背涂法。由于日常中使用的油性笔所携带的有色墨油对短波紫外同样具有强吸收作用[8], 可以利用油性笔在盖玻片B背面也就是没有汗液指印的一面均匀涂抹, 让有色油墨完全吸收透过盖玻片的短波紫外, 这样也可以辅助盖玻片实现汗液指印的显现(见图4)。但是该方法亦具有局限性, 由于其利用油性笔直接对盖玻片涂抹, 从而在一定程度上破坏了检材的原始性, 因此, 背涂法仅局限于对检材无损要求较低的情形。

尽管光学玻璃等材质对短波紫外具有强烈的吸收效应, 但是短波紫外在这些材质内部传输时, 在被完全吸收前, 存在一个穿透深度。对厚度较薄的客体而言, 穿透深度影响短波紫外反射拍摄效果, 汗液指印可能无法显现。此时可以采用具有光学干扰作用的方法, 例如增加穿透厚度, 使得短波被承痕体完全吸收(如叠加法); 或者增强背景吸收, 反差显现(如背涂法), 而达到拍摄条件, 使客体上的汗液指印得到正常显现。在实际案例中, 应根据无损程度的要求, 选择合适的显现方案。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献
[1] ER Menzel. Laser-excited fluorescence in fingerprint detection and other criminalistic applications. Proc. SPIE 2705, Fluorescence Detection IV, 180 (March 25, 1996); doi: DOI:10.1117/12.236187; http://dx.doi.org/10.1117/12.236187 [本文引用:1]
[2] 吕晓峰, 许俊强. 用紫外观察照相系统提取现场指纹[J]. 刑事技术, 2004(4): 49. [本文引用:1]
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