PhenomXL型台式扫描电镜（荷兰Phenom World公司）, 恒温恒湿箱（宁波海曙赛福实验仪器厂）, 佳能5D mark Ⅱ 单反相机, 黑磁粉、金粉、银粉（北京布兰特警用装备有限公司）等。

为方便显微观察, 选取透明载玻片（2 cm×1.2 cm）为实验样本, 依据模拟现场环境, 志愿者双手不作任何处理, 直接捺印手印, 并放置24 h, 所有样本手印均可视为遗留情况相同。

采用控制变量法, 在遗留情况均相同的情况下, 使用恒温恒湿箱将实验温度控制在25 ℃左右, 分别得到相对湿度为20%、30%、50%、70%、95%的5 种环境, 将手印样本置于每种湿度环境中2 h左右, 以确保温度、相对湿度稳定, 进而研究在微观视角下, 不同湿度对粉末本身和样本手印的影响, 同时对手印采用减弱湿度影响方法处理后进行微观观察, 具体步骤如下：

1.3.1 实验材料预处理

将粉末（黑磁粉、金粉、银粉）和捺印好的载玻片样本, 置于恒温恒湿箱中2 h, 让其充分适应设置的相对湿度。

1.3.2 粉末微观形态观察

取出不同湿度下粉末置于电镜中拍照观察：1）选择光学成像模式（普通倍数）拍照观察; 2）选择电子成像模式, 选取样本同一位置, 依次在170、190、200、230、250、300、400、500、800、1 000、1 500、2 000、3 000、4 000倍下观察拍照记录。

1.3.3 手印显现微观形态观察

取出不同湿度下的玻璃样本手印, 采用不同粉末依次显现, 将显现后的手印按1.3.2的步骤进行观察比较。

1.3.4 不同方法处理的手印显现微观形态观察

将静置于95%相对湿度下2 h的手印, 分别经以下方法处理后, 采用粉末显现, 并按1.3.2的步骤进行观察比较。方法A：置于50%湿度下静置4 h; 方法B：吹风机对手印表面吹干10 min。

在不同湿度下静置2 h后各种粉末的微观形态见表1。在微观视角下, 黑磁粉颗粒单元呈椭球状形态、金粉和银粉颗粒单元呈片状形态。整体分析, 三种粉末随着湿度增加, 粉末颗粒密集度增加。其中黑磁粉在相对湿度达50%时开始出现轻微吸湿结球现象, 相对湿度为70%时吸湿结球现象变化不大, 相对湿度95%时吸湿结球现象严重; 金粉从相对湿度30%开始有吸湿结球现象, 随着湿度增加颗粒间不仅存在吸湿结球现象, 同时还存在叠加现象且程度加剧; 银粉也从相对湿度50%开始出现结球现象, 随着湿度增加颗粒间吸湿结球、结团现象加剧。

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 不同湿度粉末SEM照片 Table 1 SEM images of powders (magnetic black, gold and silver) with different humidity

表1 不同湿度粉末SEM照片 Table 1 SEM images of powders (magnetic black, gold and silver) with different humidity

相对湿度为20%时, 三种粉末颗粒间均未出现吸湿结球现象; 相对湿度为30%时, 金粉颗粒间出现吸湿结球现象, 黑磁粉、银粉不明显; 相对湿度为50%时, 金粉颗粒吸湿结球和叠加程度加剧, 黑磁粉、银粉开始有轻微吸湿结球现象, 且银粉结球程度明显高于黑磁粉; 相对湿度为70%时, 黑磁粉结球程度与50%时接近, 金粉颗粒吸湿结球和叠加程度最大, 粒子间结合呈球状、面状及团状等结构体, 银粉颗粒间结球结面程度也持续加剧; 相对湿度为95%时, 三种粉末颗粒均受湿度影响严重, 黑磁粉吸湿结球成片状, 金粉、银粉颗粒间吸湿结球并成面或笼状, 且面与面间互相吸附叠加。

在湿度影响下, 粉末颗粒通常吸收空气中的水分子增强颗粒个体的吸附力, 促使颗粒间相互吸附呈球、团及面状结构的聚合体, 而改变原颗粒对于纹线物质的吸附力, 从而会影响粉末显现手印的效果, 整体来看三种粉末受湿度影响程度排序为：金粉>银粉>黑磁粉。

手印在不同湿度环境中放置后经粉末显现, 使用扫描电镜观察拍照, 结果见表2、表3。

表2

Table 2

表2(Table 2)

表2 粉末显现不同湿度手印SEM（光学模式）照片 Table 2 Optics-mode SEM images of humidity-different fingerprints developed with powders (magnetic black, gold and silver)

表2 粉末显现不同湿度手印SEM（光学模式）照片 Table 2 Optics-mode SEM images of humidity-different fingerprints developed with powders (magnetic black, gold and silver)

表3

Table 3

表3(Table 3)

表3 粉末显现不同湿度手印SEM（电子模式）照片 Table 3 SEM images of humidity-different fingerprints developed with powders (magnetic black, gold and silver)

表3 粉末显现不同湿度手印SEM（电子模式）照片 Table 3 SEM images of humidity-different fingerprints developed with powders (magnetic black, gold and silver)

从宏观角度观察分析, 不同湿度环境下的手印经粉末显现后, 在20%到95%的相对湿度范围内, 黑磁粉从50%的相对湿度开始, 纹线部分区域开始模糊, 但整体纹线较清晰, 湿度变化对黑磁粉显现的效果影响不大; 金粉从30%的相对湿度开始, 纹线部分区域模糊不清, 纹线与背景基本无反差; 银粉从50%的相对湿度开始出现纹线模糊。随手印湿度增加, 三种粉末显现指纹纹线模糊程度均不断加剧, 在同一湿度下, 黑磁粉显现的手印纹线最清晰。

分析不同湿度环境下的手印经粉末显现后的扫描电镜电子图片, 发现同一湿度下手印吸附的金粉和银粉较多, 黑磁粉相对较少。其中20%相对湿度环境的手印, 三种粉末显现的手印均纹线清晰, 纹线与背景反差强, 显现效果好, 其中由于银粉物质结构特性, 电镜成像效果相对差; 在30%相对湿度下, 金粉显现手印纹线已经开始轻微变模糊, 纹线与背景反差弱, 黑磁粉效果最好; 在50%相对湿度下, 黑磁粉、银粉显现的手印开始出现模糊, 金粉结面现象最为明显且纹线模糊程度最严重, 银粉次之; 在70%相对湿度下, 黑磁、金粉、银粉粉末均出现结球结团结面现象, 其中金粉显现手印模糊最为严重, 金粉对湿度敏感度最高; 当湿度为95%时, 三种粉末吸湿结球结团结面现象均非常严重, 致使纹线模糊, 显现效果差, 特别是银粉无法判断纹线和小犁沟。同一湿度下, 三种粉末显现的手印纹线清晰程度排序为：黑磁粉>银粉>金粉。

在相对湿度20%~95%的范围内, 随湿度增加, 三种粉末显现的手印乳突花纹和小犁沟位置处吸附的粉末颗粒数量均不断增加, 同时粉末颗粒间结球、结团、结面程度加剧, 致使手印纹线模糊程度不断加剧, 难以分辨印痕中纹线和小犁沟的位置。其中黑磁粉从50%相对湿度开始（银粉从50%开始、金粉从30%开始）, 小犁沟位置处均出现粉末颗粒的增加, 且金粉在小犁沟位置处吸附的粉末颗粒最多, 已经开始出现纹线模糊, 乳突纹线与小犁沟位置难以分辨。

在微观视角下, 湿度对遗留手印本身的影响是纹线物质和客体背景通过吸收空气中的水分子, 增加了纹线物质和背景的吸附力, 随着湿度增加, 纹线表面和背景表面的吸附力差值会减弱, 当粉末显现手印时, 纹线物质和客体背景均会对粉末颗粒吸附, 从而使纹线与背景反差减弱, 导致纹线模糊。

静置于95%相对湿度下2 h的手印经不同方法处理并用粉末显现后使用扫描电镜观察拍照, 结果见表4、表5。

表4

Table 4

表4(Table 4)

表4 粉末显现不同方法处理的手印SEM（光学模式）照片 Table 4 Optics-mode SEM images of fingerprints (95% humidity) pretreated then developed with powders (gold and silver)

表4 粉末显现不同方法处理的手印SEM（光学模式）照片 Table 4 Optics-mode SEM images of fingerprints (95% humidity) pretreated then developed with powders (gold and silver)

表5

Table 5

表5(Table 5)

表5 粉末显现不同方法处理的手印SEM（电子模式）照片 Table 5 SEM images of fingerprints (95% humidity) pretreated then developed with powders (gold and silver)

表5 粉末显现不同方法处理的手印SEM（电子模式）照片 Table 5 SEM images of fingerprints (95% humidity) pretreated then developed with powders (gold and silver)

如表4所示, 在相对湿度为95%环境下静置2 h的手印, 经过方法A（50%相对湿度下静置4 h）、方法B（吹风机吹10 min）处理后进行粉末显现, 纹线变清晰, 减弱了高湿度的影响。

在微观视角下, 如表5所示, 在相对湿度为95%条件下的手印, 粉末颗粒吸湿结球现象严重, 小犁沟和乳突花纹位置处无法分辨, 通过方法A（50%相对湿度下静置4 h）、方法B（吹风机吹10 min）处理后, 经粉末显现纹线变清晰, 印痕中纹线和小犁沟处对比较明显, 颗粒密集程度降低, 颗粒间吸湿结球、结团、结面现象减弱, 说明方法A和B均有助于减弱高湿度对手印显现的影响。

高湿度下的手印, 经周围低湿度环境下的静置或加快手印表面空气流动的方法处理, 均加快了手印过量吸附水分子的挥发, 降低了高湿度条件影响下纹线和背景的吸附力, 当粉末颗粒接触时, 吸湿结球现象减弱, 纹线变得相对清晰。