红外辐射显现手印分为两个阶段：第一阶段为致荧光阶段。一方面, 纸张中的纤维素经过红外热成像处理后发生热降解从而发出荧光, 而手印物质中的氨基酸等可加速纤维素的热降解, 使手印纹线部位比其它空白部位的纤维素热降解过程更为迅速, 从而使手印纹线部位首先发出荧光; 另一方面, 有研究者发现汗液手印物质中的氯化钠、尿素以及丙氨酸等氨基酸经热解后成为具有荧光特性的物质^{[2, 3]}。两方面作用叠加, 使得手印经红外热辐射之后, 在激光的激发下, 发出明亮的荧光, 从而增大了手印和背景的反差, 将手印以致荧光效果显现出来。第二阶段为碳化阶段。随着红外光的持续辐射, 纸张纤维素逐渐碳化, 有手印物质部位碳化更为迅速, 在自然光条件下即可与纸张表面形成一定的反差, 从而将手印以致碳化效果显现出来。若继续进行红外辐射, 则纸张完全碳化, 手印与纸张反差消失。

1.2.1 电烤箱结构

电烤箱由箱体、箱门、电热元件、控温与定时装置组成。箱体多用薄钢板制成, 主要由外壳、中隔层、内胆组成, 在内胆的前后边上形成卷边, 以隔断腔体空气; 在外层腔体中充填绝缘的膨胀珍珠岩制品, 使外壳温度大大减低; 同时在门的下面安装弹簧结构, 使门始终压紧在门框上, 使之有较好的密封性。箱门上装有耐高温玻璃, 以便观察食物烤制情况。电烤箱一般都有上下两只电热元件, 电热元件常用外表涂敷远红外辐射材料的金属管式。控温元件主要采用电子式。定时装置常用发条式和电动式。

1.2.2 电烤箱的工作原理

电烤箱是利用电热元件所发出的辐射热来烘烤食品的电热器具。电烤箱通电激发红外线灯管以红外线辐射的形式加热, 辐射源向外辐射的最小微粒是光子, 被加热的食品吸收光子后可以使光子的能量完全转变为分子的振动与转动能量, 从而加速了分子与电子的运动, 高速运动的分子与电子会使晶格内键团产生碰撞, 类似摩擦生热的状态, 从而达到加热升温的目的, 电烤箱的温度一般可在50~250 ℃范围内调节。

红外辐射法显现纸张表面汗潜手印的方法已经过实践验证^{[1, 2, 3]}, 因而可将电烤箱作为一种红外辐射源, 对纸张表面手印进行红外辐射显现。

美的T1-L101B电烤箱、激光物证勘查仪（苏州晓松科技有限公司生产）、红色滤光眼镜、红色滤光片、CANON-G1X照相机。

在中国刑事警察学院学生中随机选择10名作为指纹捺印人, 捺印人均为男性, 25岁以下、中等身材、汗液量适中。

以打印纸、报纸、牛皮纸、画报纸等不同种类纸张作为手印承痕客体, 裁成适当大小; 捺印人将手洗干净, 戴上一次性手套, 10 min后摘下手套在上述客体上捺印一组汗潜手印（通常选用拇指、食指、中指或环指捺印）, 再戴上手套, 间隔10 min, 再捺印一组汗潜手印。按照这样的方式得到新鲜汗潜手印样本。

将上述方法得到的捺印样本在阴凉、干燥的环境下分别放置1、2、3、4、5、6、7、15 d, 从而得到遗留时间为半个月以内的陈旧汗潜手印样本。

本实验中, 荧光手印均采用蓝色（或绿色）激光对手印进行激发, 戴红色滤光眼镜进行观察, 在相机镜头前加装红色滤色镜进行拍照。非荧光手印在自然光下肉眼直接观察并直接用相机进行拍照。

2.4.1 不同种类纸张表面新鲜汗潜手印致荧光效果最佳红外辐射条件

1）接通电源, 启动电烤箱, 将温度旋钮调至100 ℃, 时间旋钮调至2 min, 对烤箱进行预热。

2）预热结束后, 将捺有新鲜汗潜手印样本的打印纸、报纸、牛皮纸、画报纸各1片, 置于电烤箱的托盘中（托盘距离辐射源为10 cm）, 温度旋钮位置不变, 将时间旋钮调节至30 min, 对手印进行红外辐射。

3）2 min后, 开始用激光物证勘查仪的532 nm绿光通过烤箱的透明玻璃视窗照射被显客体, 戴红色滤色镜观察手印变化。每隔30 s观察一次。

4）待客体上手印显出并达到最佳显现效果（最佳显现效果是指手印发出荧光, 并与背景反差明显）时打开箱门, 取出客体; 对其余客体继续进行红外辐射, 直至将所有客体取出为止, 每次取出客体均需记录辐射温度及受辐射时间并拍照固定。若在当前温度下, 辐射时间超过10 min, 手印仍未出现荧光反应, 则放弃操作, 直接进入到下一辐射温度进行实验。

5）上述实验结束后, 将温度旋钮调节至110 ℃, 时间旋钮继续调节至30 min, 按照(2)~(4)程序对另外一组打印纸、报纸、牛皮纸、画报纸手印样本进行实验。

6）分别将温度旋钮调节至120 ℃、130 ℃、140 ℃、150 ℃、160 ℃、170 ℃、180 ℃, 时间旋钮继续调节至30 min, 按照2~4程序对每一组打印纸、报纸、牛皮纸、画报纸样本进行实验。

7）汇总实验结果, 并比较同一种纸张在不同辐射条件下的显现效果, 从而确定该类纸张的最佳辐射条件。

2.4.2 不同种类纸张表面新鲜汗潜手印致碳化效果最佳红外辐射条件

用2.4.1实验中所得最佳红外辐射条件对不同种类纸张表面汗潜手印进行辐射, 经激光器蓝光（绿光）照射, 戴红色滤色镜观察, 手印呈荧光显出, 取出拍照; 将该手印放入烤箱, 采用最佳辐射温度继续辐射, 手印荧光随辐射的进行而逐渐消失, 纸面逐渐碳化渐变淡黄色, 手印部位碳化速度相对纸张背景快, 呈现棕色, 此时拍照固定。若继续辐射, 手印与背景碳化差异逐渐缩小, 手印与背景反差逐渐降低, 直至反差完全消失, 纸面完全碳化。记录在最佳辐射温度下, 不同纸张表面手印碳化并与纸张表面呈现最佳反差时的辐射时间。

2.4.3 电烤箱红外辐射显现法对陈旧手印的显现效果

用2.4.1实验中所得最佳红外辐射条件对打印纸、报纸、牛皮纸、画报纸表面遗留时间为15 d以内的陈旧汗潜手印进行显现实验, 观察显现效果。

2.5.1 不同种类纸张表面新鲜汗潜手印致荧光效果最佳红外辐射条件

在不同红外辐射温度下, 打印纸、报纸、牛皮纸、画报纸表面新鲜汗潜手印达到最佳致荧光效果所用时间见表1。

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 不同红外辐射温度下纸张表面汗潜手印致荧光效果所用时间及显现效果 Table 1 Both the taken time and visualizing effect for the different infrared radiation temperature to cause fluorescent sweat latent fingerprint developed on surfaces of various paper 辐射温度/℃ 打印纸 报纸 牛皮纸 画报纸 100 - - - - 110 9min30s/++ 13min10s/+ - 8min4s/+ 120 4min10s/+++ 9min12s/++ 8min23s/+ 7min54s/++ 130 1min42s/+++ 2min20s/++ 3min50s/++ 1min20s/+++ 140 1min30s/+++ 1min/+++ 2min15s/++ 32s/++ 150 1min4s/+++ 57s/+++ 1min14s/++ 48s/+++ 160 14s/++++ 45s/+++ 19s/+++ 42s/+++ 170 11s/++++ 24s/+++ 17s/++ 25s/++ 180 5s/++++ 17s/+++ 12s/++ 24s/++ 注： “ -” 表示无荧光手印显出; “ +” 表示显出的手印有荧光反映, 但仅有手印轮廓, 手印纹线不清晰; “ ++” 表示手印有荧光, 且有部分纹线显出, 但反差不够强; “ +++” 表示显出的手印纹线清晰流畅, 反差好; “ ++++” 表示显出的手印纹线清晰流畅, 与背景反差强烈。下表同。

表1 不同红外辐射温度下纸张表面汗潜手印致荧光效果所用时间及显现效果 Table 1 Both the taken time and visualizing effect for the different infrared radiation temperature to cause fluorescent sweat latent fingerprint developed on surfaces of various paper

由表1可知, 在辐射温度为110~180 ℃范围内, 纸张表面手印均具有一定的显现效果, 辐射温度越低, 手印显出荧光所用辐射时间越长, 辐射温度越高, 所用辐射时间越短, 综合考虑手印显现效果和辐射时间, 确定160℃为最佳辐射温度, 在此辐射温度条件下, 显现手印所需辐射时间较短且有利于控制手印显现进程。若温度过高导致手印荧光保持时间过短而迅速进入碳化阶段, 显现效果不易控制。因此, 用电烤箱红外辐射显现不同纸张表面新鲜汗潜手印致荧光效果的最佳辐射条件为：打印纸160 ℃、14 s; 报纸160 ℃、45 s; 牛皮纸160 ℃、19 s; 画报纸160℃、42 s。最佳辐射条件下各种纸张表面手印显现效果见图1。

图1

Fig.1

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	图1 纸张表面手印显现荧光效果（a:打印纸; b: 报纸; c: 牛皮纸; d: 画报纸）Fig.1 The visualizing effect of fluorescent fingerprint on different paper(a: printing paper; b: newspaper; c: kraft-paper; d: magazine paper)

2.5.2 不同种类纸张表面新鲜汗潜手印致碳化效果最佳红外辐射条件

在最佳红外辐射温度（160 ℃）下, 打印纸、报纸、牛皮纸、画报纸表面新鲜汗潜手印达到最佳碳化效果所用时间见表2。由表2及图2~5可知, 用烤箱作为红外辐射源对手印进行显现, 致手印碳化时间较长, 为缩短辐射时间, 亦可提高辐射温度, 但不宜超过180℃, 且显现时需认真观察, 手印一经显出, 应即刻从烤箱中取出拍照, 以免辐射过度造成手印与背景反差降低。

表2

Table 2

表2(Table 2)

表2 最佳红外辐射温度下显现纸张表面汗潜手印致碳化效果所用时间 Table 2 The taken time to result in the fingerprint coked on paper under the optimal infrared radiation temperature 纸张种类 时间/min 打印纸 5 报纸 9 牛皮纸 14.5 画报纸 19

表2 最佳红外辐射温度下显现纸张表面汗潜手印致碳化效果所用时间 Table 2 The taken time to result in the fingerprint coked on paper under the optimal infrared radiation temperature

图2

Fig.2

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	图2 红外辐射显现打印纸表面手印荧光(左)及碳化(右)效果Fig.2 The effect of infrared radiation to cause fluorescent fingerprint revealed (left) and coked (right) on printing paper

图3

Fig. 3

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	图3 红外辐射显现报纸表面手印荧光（左）及碳化（右）效果Fig. 3 The effect of infrared radiation to render fluorescent fingerprint revealed (left) and coked (right) on newspaper

图4

Fig.4

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	图4 红外辐射显现牛皮纸表面手印荧光（左）及碳化（右）效果Fig.4 The effect of infrared radiation to make fluorescent fingerprint reveal (left) and be coked (right) on kraft-paper

图5

Fig.5

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	图5 红外辐射显现画报纸表面手印荧光（左）及碳化（右）效果Fig.5 The effect of infrared radiation to let fluorescent fingerprint reveal (left) and be coked (right) on magazine-used paper

2.5.3 电烤箱红外辐射显现法对陈旧手印的显现效果

最佳红外辐射条件下打印纸、报纸、牛皮纸、画报纸表面不同遗留时间的陈旧汗潜手印显现效果见表3。

表3

Table 3

表3(Table 3)

表3 最佳红外辐射条件下对纸张表面陈旧汗潜手印的显现效果 Table 3 The visualizing effect for the old sweat latent fingerprints to develop on different paper at the optimal infrared radiation condition 遗留时间/d 打印纸 报纸 牛皮纸 画报纸 遗留时间/d 打印纸 报纸 牛皮纸 画报纸 1 +++ +++ +++ +++ 9 +++ +++ +++ ++ 3 +++ +++ +++ ++ 11 +++ +++ +++ +++ 5 +++ +++ +++ +++ 13 +++ +++ +++ ++ 7 +++ +++ ++ +++ 15 +++ +++ ++ +++

表3 最佳红外辐射条件下对纸张表面陈旧汗潜手印的显现效果 Table 3 The visualizing effect for the old sweat latent fingerprints to develop on different paper at the optimal infrared radiation condition

由表3可知, 遗留在纸张上15 d以内的汗潜手印用红外辐射法显现均能得到较好的显现效果, 其显现效果基本不受手印遗留时间的影响, 显现效果见图6、图7。

图6

Fig.6

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	图6 红外辐射显现打印纸（左）、报纸（右）表面陈旧手印荧光效果Fig.6 The old fingerprints to be developed on printing paper (left) and newspaper (right) by way of infrared radiation

图7

Fig.7

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	图7 红外辐射显现牛皮纸（左）、画报纸（右） 表面陈旧手印荧光效果Fig.7 The old fingerprints to be developed on kraft paper (left) and magazine-used paper (right) by way of infrared radiation

综上, 用“ 美的T1-L101B电烤箱” 作为红外辐射源显现不同纸张表面汗潜手印的最佳辐射温度均为160℃, 最佳辐射时间有所不同：打印纸表面汗潜手印致荧光最佳辐射条件为160 ℃、14 s, 致碳化最佳辐射条件为160 ℃, 5 min; 报纸表面汗潜手印致荧光最佳辐射条件为160 ℃、45 s, 致碳化最佳辐射条件为160 ℃, 9 min; 牛皮纸表面汗潜手印致荧光最佳辐射条件为160 ℃、19 s, 致碳化最佳辐射条件为160 ℃, 15 min; 画报纸表面汗潜手印致荧光最佳辐射条件为160 ℃、42 s, 致碳化最佳辐射条件为160 ℃, 19 min。为缩短手印致碳化效果时间, 可适当提高辐射温度。上述辐射时间是在本实验样本基础上得出的结论, 汗潜手印物质条件不同, 辐射时间稍有变化。该方法对纸张上新鲜汗潜手印及遗留时间为15 d以内的（本实验样本所涉及的范围）汗潜手印均有较好的显现效果。

2.5.4 讨论

本实验采用160 ℃左右温度对纸张上手印进行红外热辐射来显现手印, 可能会对手印物质本身的生物活性会有一定的影响和破坏, 实际应用时, 该方法可作为有损检验来使用。本实验采用随机选择的10名在校大学生作为样本手印的捺印人, 可能会存在一定的局限。