引用本文
陈洁, 李琚, 杨珺, 朱小涵, 于雪, 张彪. 基于X-射线衍射法检测甲基苯丙胺晶体并推断来源[J].刑事技术, 2021,46(2):163-167
CHEN Jie, LI Ju, YANG Jun, ZHU Xiaohan, YU Xue, ZHANG Biao. XRD-based Detection and Source Inference for Methamphetamine Crystal[J]. Forensic Science and Technology,2021,46(2): 163-167  
Doi: 10.16467/j.1008-3650.2021.0041
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《刑事技术》编辑部
基于X-射线衍射法检测甲基苯丙胺晶体并推断来源
陈洁1, 李琚1, 杨珺1, 朱小涵1, 于雪2, 张彪3
1.长春市公安司法鉴定中心,长春 130062
2.吉林化工学院,吉林 吉林 132022
3.长春中医药大学,长春 130000

第一作者简介：陈洁,女,河南新乡人,硕士,工程师,研究方向为刑事技术理化检验。E-mail: cjcjemail@126.com

基金资助: 吉林省公安厅技术研究项目（JSYJ01-2018）
摘要

目的 采用X-射线衍射法(XRD)建立一种快速检测甲基苯丙胺晶体并推断其来源的方法。方法 对18起案件中的53份甲基苯丙胺样本进行XRD检验。结果 通过分析主要特征峰强度比例,可以得到毒品的定性分析结果,以及样本的晶型取向信息;通过分析XRD谱图中毒品的特征峰半峰宽信息可以得到毒品的结晶度;对样本中明显的杂质峰进行比对,即可得到毒品来源信息参考。结论 该方法简便快捷、无损样本、无污染,能够快速、准确、高效地分析结晶状毒品,为确定制贩毒集团上下线及涉毒案件串并案提供佐证。

关键词: 法医毒物学; 甲基苯丙胺; X-射线衍射法(XRD); 毒品检测
中图分类号:DF795.1 文献标志码:A 文章编号:1008-3650(2021)02-0163-05
XRD-based Detection and Source Inference for Methamphetamine Crystal
CHEN Jie1, LI Ju1, YANG Jun1, ZHU Xiaohan1, YU Xue2, ZHANG Biao3
1. Forensic Center of Changchun Public Security Bureau, Changchun 130062, China
2. Jilin Institute of Chemical Technology, Jilin 132022, Jilin, China
3. Changchun University of Chinese Medicine, Changchun 130000, China
Abstract

Objective To establish a rapid method to detect the crystal methamphetamine and infer its source with X-ray diffraction (XRD).Methods XRD was utilized to detect 53 samples from 18 cases suspected of involving methamphetamine.Results The ratio of main characteristic peak intensities from the resultant XRD spectrums was competently met for both the qualitative analysis of methamphetamine and the obtainment of crystal orientation information of the sample. The crystallinity of methamphetamine was got of its value with calculation of the half-width information of the characteristic peak of the drug’s XRD spectrum, too. With comparison of the impurities adulterated/left into the indicated drug, the sample was successfully inferred about its source.Conclusions The method is simple, rapid, non-destructive, without pollution, capable of analyzing the crystalline drugs quickly, accurately and efficiently. It is also potential to provide evidential support for determining the drug trafficking case and linking the relevant ones together.

Key words: forensic toxicology; methamphetamine; X-ray diffraction (XRD); drug detection

毒品是严重威胁人类健康的重大问题, 制毒、贩毒、吸毒等毒品犯罪行为屡见不鲜, 对社会的良好发展造成了极为不利的影响[1]。目前公安工作办理毒品案件最主要的证据是缴获的毒品本身, 对毒品的检测及溯源能够为确定制贩毒集团上下线及串并案提供证据支持, 对打击毒品犯罪、侦破毒品案件、遏止毒品蔓延具有非常重要的意义。

自1916年发现X-射线粉末衍射开始[2], 此项技术已广泛应用于生产和科学研究中[3, 4, 5]。X-射线衍射是研究化合物晶型的主要手段[6], 分为粉末衍射和单晶衍射两种, 前者主要用于结晶物质的鉴别及纯度检测, 后者主要用于晶体结构的测定。当对化合物进行衍射分析时, X射线照射晶体时产生不同程度的衍射现象, 物质组成、晶型、分子的构型等决定该物质产生特有的衍射图谱[7], 可获得晶型变化、结晶度、晶构状态、是否有混晶等信息。每种晶体的结构与其X射线衍射图之间都有着逐一对应的关系, 其特征X射线衍射图谱不会由于它种物质混聚在一起而产生变化。目前X-射线粉末衍射的分析方法已经开始使用在刑事技术方面, 例如常见毒物的检测及微量物证的检验等[8-9]。

本文利用X-射线粉末衍射法建立一种能够快速检测甲基苯丙胺晶体并推断其来源的方法, 该方法具有操作简便快捷、无损样本、无污染等优点, 无需样本提取、配制等, 能够更加快速、准确、高效地分析结晶状毒品。甲基苯丙胺为全合成毒品, 有多条成熟的合成路线, 不同非法制毒场所的合成路线、原材料及工艺不同, 其产率及结晶度均不同。无论何种路线, 合成毒品时为了提高其稳定性, 终产物多为甲基苯丙胺盐酸盐, 其结晶态较好, 适合利用X-射线衍射检测及区分。

1 实验部分
1.1 样本来源

实验样本均为案件缴获并按照毒品缴获地及制毒加工厂所在地分别进行编号, 共收集18个案件53份甲基苯丙胺样本, 样本来源见表1, 其中吉林本地7个不同案件样本均在当地制毒加工厂及相关嫌疑人处缴获, 其余样本缴获地点分别为四川、河南、湖北等地。01~05号案件来自四川样本共17份, 06~09号案件来自河南样本共13份, 10~11号案件来自湖北样本3份, 均为公安机关在查获三个不同贩毒集团上下线时缴获的毒品, 其中同一案件中的毒品为抓获嫌疑人同时缴获。

表1 样本来源 Table 1 Information of the samples
1.2 仪器及条件

仪器： Empyrean型衍射仪（荷兰帕纳科公司）。

测试条件：电压40 kV, 电流40 mA, 起始角10° , 结束角60° , 扫描步长0.026, 每步扫描时间为30 s。

1.3 样本处理

将实验样本分别称取500 mg于玛瑙研钵内充分研磨均匀, 确保每份样本自身的均一性, 过100目筛, 取50 mg于玻璃样本槽上样, 样本表面平整。

2 结果与分析
2.1 样本XRD特征峰选择

对所有样本进行定性定量检验后, 用X-射线衍射仪（XRD）对其进行晶体结构及成分分析。图1为甲基苯丙胺盐酸盐标准谱图, 如图示, 甲基苯丙胺盐酸盐特征峰集中在10~38° 之间, 且在14.6° 、16.4° 、17.3° 、19.9° 、20.4° 、25.0° 、25.6° 、28.1° 处存在较强的衍射峰, 可通过这几组特征峰对甲基苯丙胺进行定性。

图1 甲基苯丙胺盐酸盐XRD图Fig.1 XRD spectrum of methamphetamine hydrochloride

2.2 样本XRD谱图分析

2.2.1 同一案件多份样本XRD谱图对比

对于同一案件中同时缴获的毒品样本使用同一样本槽检验, 通过图2及表2可以看出同一个案件中的多份样本(4-1, 4-2, 4-3, 4-4)与甲基苯丙胺盐酸盐标准谱图对比, 特征峰明显。分别选取较强峰2θ =16.4° 、20.4° 的峰强度进行比例分析, 四个样本的峰比例分别为2.43、3.08、2.44、2.50, 比例相近, 表明同一批样本的晶型取向相似。

图2 样本4-1、4-2、4-3、4-4的XRD图Fig.2 XRD spectrums of the sample 4-1, 4-2, 4-3 and 4-4

表2 样本4-1、4-2、4-3、4-4的XRD图分析 Table 2 The analyzed results of XRD spectrums of the sample 4-1, 4-2, 4-3 and 4-4

四份样本XRD谱图中特征峰的半峰宽信息分别为0.131、0.133、0.122、0.140, 得到四份样本的相对结晶度分别为80.84%、80.84%、80.69%、79.76%, 数据接近, 说明同一批样本的结晶度也比较相似。最后对样本中的杂质峰进行比对, 特征峰以外出现明显峰形的可判断为杂质峰, 四份样本相对甲基苯丙胺盐酸盐标准谱图, 均在2θ =24.3° 、33.1° 处有明显杂质峰。

2.2.2 不同案件多份样本XRD谱图对比

对不同贩毒集团且确定无上下线关联的案件的样本进行检验, 通过图3及表3可以看出不同案件中的样本(11、12-1、15-2、16-1)与甲基苯丙胺盐酸盐标准谱图对比, 特征峰明显, 确定均为甲基苯丙胺盐酸盐。

图3 样本11、12-1、15-2、16-1的XRD图Fig.3 XRD spectrums of the sample 11, 12-1, 15-2 and 16-1

表3 样本4-1、11、12-1、15-2、16-1的XRD图分析 Table 3 The analyzed results of XRD spectrums of the sample 4-1, 11, 12-1, 15-2 and 16-1

同2.2.1, 每份样本选取与图2中4-1样本的相同出峰角度2θ =16.4° 、20.4° , 对两处峰强度进行比例分析, 与4-1样本在表2中的数据同时进行比对, 明显可以看出, 五份样本的数据相差较大, 表明每一份样本的晶型取向均有所不同。

分析五份样本的XRD谱图中特征峰的半峰宽信息, 最强特征峰角度不同, 半峰宽区别较大, 计算得到五份样本的相对结晶度, 分别为80.84%、83.24%、84.61%、78.22%、85.17%, 数据有一定差别, 结晶度略有不同。最后对样本中的杂质峰进行比对, 样本4-1在2θ =24.36° 、33.19° 处有明显的杂质峰, 样本11在2θ =31.53° 处有明显的杂质峰, 样本12-1分别在2θ =36.84° 、50.29° 处有明显的杂质峰, 样本15-2在2θ =46.23° 处有明显的杂质峰, 样本16-1在2θ =53.71° 处有明显的杂质峰, 可以看出不同案件不同批次不同来源的甲基苯丙胺在进行XRD检测后, 其杂质峰各有不同。

2.3 结果验证

按照上述总结规律对所收集样本进行验证, 考虑到实验样本的纯度对结果产生一定的影响, 所用实验样本均经定量检验, 含量为68%~78%之间。18个案件的53份样本数据进行汇总, 如表4所示。其中确定为串并案的01~05号案件均来自四川, 06~09号案件来自河南, 10~11号案件来自湖北, 吉林4个不同地区案件样本来自当地。将同一贩毒集团上下线处分别缴获的不同样本的XRD谱图及不同集团案件中的样本的XRD谱图对比, 对数据进行处理时, 通过分析列表中三种参数, 并与案件原始信息结合, 能较明显地将案件检材进行区分并对甲基苯丙胺来源分类。

表4 53份样本的XRD图数据分析 Table 4 The analyzed results of XRD spectrums from 53 samples

考虑到杂质引入的可能性较多, 且对结果影响较大, 案件应用该方法时应首先排除污染等因素, 如无法排除建议采用其他分析手段如ICP-MS、CE等进行综合分析。

3 讨论

X-射线粉末衍射法操作简便快捷、无损样本、无污染, 能够根据甲基苯丙胺晶体的XRD谱图快速检测并推断其来源。当面对多份未知样本时, 分析其XRD谱图, 通过分析主要特征峰强度比例, 可以得到毒品的定性分析结果, 以及样本的晶型取向信息; 通过分析XRD谱图中毒品的特征峰半峰宽信息可以得到毒品的相对结晶度; 对样本中明显的杂质峰进行比对, 结合以上两种数据分析结果及案件信息, 即可得到毒品来源信息参考, 为确定制贩毒集团上下线及涉毒案件串并案提供佐证。

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