半导体激光器显现墙壁上潜在手印效果及原理探究

刘琰，罗亚平

(中国人民公安大学刑事技术学院，北京 100038）

半导体激光器显现墙壁上潜在手印效果及原理探究

刘琰，罗亚平

(中国人民公安大学刑事技术学院，北京 100038）

目的介绍利用半导体激光器显现墙壁上汗液手印、油脂手印、唾液手印、化妆品手印的新方法。方法探究半导体激光器对各类手印直接观察，湿抹布擦拭、常用洗涤剂冲洗后的显现效果，并探究遗留时间的影响，探讨影响因素。结果直接观察及洗涤剂冲洗后观察，手印发出橙色荧光，随着擦拭次数的增多，显现效果逐渐减弱。墙壁上不同种类手印随遗留时间的变化不同，油脂手印遗留30天左右，汗液手印遗留1～3周，唾液手印遗留1～5周，化妆品手印遗留1周左右，细节特征较多，纹线清晰，效果较好。显现效果受氨基酸浓度，遗留时间长短，墙壁表面的光滑程度、吸湿和渗透能力的影响，并且与性别、生活习惯、饮食结构、年龄，温度和湿度等因素有关。

半导体激光器；墙壁；潜在手印；效果原理

0 引言

刑事案件现场，经常遇到犯罪嫌疑人手按墙壁，或者是在厮打过程中无意间触碰墙壁等现象，手掌面汗液、油脂等成分会转移到墙壁上。然而，传统的手印显现方法对墙壁上的显现效果都不是很理想，早期的8-羟基喹啉法因操作复杂、污染环境等因素已经被淘汰，碘熏的方法也因操作复杂、显现效果一般而很少使用。因此，研究能够快速、有效显现墙壁上潜在手印的方法具有很重要的现实意义。

1976年，美国德克萨斯大学物理学家E.R.门策尔、加拿大静电复印研究中心J.M.达夫和美国指纹专家B.E.达尔林普尔等人首次成功利用氩离子激光器显现了潜在手印的固有荧光［1］。本文将利用近几年新推出的半导体激光器显现墙壁上各种类型手印的方法，旨在向同行介绍一种显现方法，考察经过擦拭，冲洗等方法破坏后的各类手印显现效果，以及遗留时间、氨基酸等成分浓度变化对手印显现效果的影响，为公安司法机关显现犯罪现场墙壁上手印提供帮助，更好地发挥刑事技术在侦查破案、起诉审判中的作用。

1 半导体激光器激发手印发荧光原理

激光激发手印物质时，物质中的粒子吸收能量跃迁到能量较高的能级，而高能级是不稳定的状态，粒子要向低能级跃迁，向外辐射能量，根据斯托克斯定律，受激辐射会发出与激发光波长不同的荧光和磷光，用滤色镜将激发光等多余的光滤去后所看到的就是与背景有一定反差的荧光手印，人眼可以直接观察到这些痕迹物质的荧光图像，同时也可以拍照提取这些痕迹物证［2-3］。

2 实验研究

2.1 墙壁上手印擦拭冲洗实验

2.1.1 实验器材

多光谱激光物证勘察仪(苏州晓松科技开发有限公司）、尼康D700单反相机、橙色滤光片、橙色护目镜、护手霜、洗衣粉、洗洁精、喷壶、手套、口罩等。

2.1.2 样本制备

汗液手印样本制备:用洗手液清洗双手，晾干，不触摸任何物体，待20分钟以后在白色墙壁上遗留汗液手印样本。

油脂手印样本制备:用洗手液清洗双手，晾干，不触摸任何物体，用手触摸额头或鼻翼两侧，然后在墙壁上遗留油脂手印样本。

唾液手印样本制备:用洗手液清洗双手，晾干，不触摸任何物体，用手指蘸取新鲜的唾液，在手指表面涂抹均匀，然后在墙壁上遗留唾液手印样本。

化妆品手印样本制备:用洗手液清洗双手，晾干，不触摸任何物体，在手指表面均匀涂抹护手霜少许，然后在墙壁上遗留化妆品手印样本。

2.1.3 实验条件

实践证明，痕迹物证的荧光强度正比于激发光照强度，为取得较好的显现效果，本实验激光物证勘察仪采用的输出功率为10 W，实验温度19℃，激光波长为532 nm的绿光。

2.1.4 操作方法

第一步，使用激光物证勘察仪测光观察，直接对墙壁上的汗液手印、油脂手印、唾液手印、化妆品手印进行拍照，观察激光物证勘察仪是否能够将墙壁上的各类手印显现清晰；

第二步，考察擦拭对各类手印显现效果的影响。用清水浸湿抹布，擦拭各类手印，擦拭次数为1次，5次，10次，20次(4类手印用不同的抹布擦拭，防止交叉污染），用激光物证勘察仪测光观察，并拍照记录，观察抹布擦拭后的手印是否达到检验鉴定的要求；

第三步，分别将洗衣粉水，洗洁精水，肥皂水装入喷壶中，喷壶距离墙面约2 cm，对各类手印进行冲洗，冲洗时间大约是5s，然后使用激光物证勘察仪测光观察，拍照记录，观查常用洗涤剂对各类手印冲洗后的显现效果。

2.1.5 实验结果

直接观察各类手印的显现效果:墙壁上的汗液手印、油脂手印、唾液手印、化妆品手印，直接用532 nm的绿色激光照射，拍照记录，显现效果见图1及表1。

图1 直接观察手印的显现效果

表1 直接观察手印的显现效果

用抹布擦拭后各类手印的显现效果:墙壁上的4类手印用抹布分别擦拭1次，5次，10次，20次后，显现效果见表2。

洗涤剂冲洗后各类手印的显现效果:分别用洗衣粉、洗洁精、肥皂水冲洗后的各类手印，显现效果见表3。

2.1.6 实验小结

多光谱激光物证勘察仪对于墙壁上的汗液手印、油脂手印、唾液手印以及化妆品手印，均产生荧光反应，有良好的显现效果；对于用常见洗涤剂，如洗衣粉、洗洁精、肥皂水，冲洗过后的汗液手印、油脂手印、唾液手印、化妆品手印也具有良好的显现效果，可见，使用常见的洗涤剂简单冲洗对于墙壁上的各类手印的显现效果没有太大影响。

表2 抹布擦拭后各类手印的显现效果

表3 洗涤剂冲洗后手印显现效果

擦拭的次数越多，各类手印的显现效果越差，尤其是唾液手印，随着擦拭次数的增多，显现效果明显减弱，擦拭次数达到10次，基本上抹去了所有纹线特征。而化妆品手印显现效果受擦拭次数的影响较弱，甚至擦拭次数为40次时，仍有少量纹线现出。总体来讲，擦拭次数在5次以下，显现效果均能达到检验鉴定的要求。

2.2 墙壁上手印随遗留时间的变化分析

2.2.1 样本制备

制备样本400枚，由10名同学(7男3女）提供，为尽可能模拟犯罪现场手印的状态，本实验样本均在自然状态下存放，不予密闭保存。

2.2.2 实验条件

将制备好的样本在实验室条件下(18℃～7℃），保存2个月，使用多光谱激光物证勘查仪532 nm的绿光观察，工作功率10 W，定期记录观察它们的变化。

2.2.3 实验结果

经过58天的观察比较记录，现将结果统计如下。为了叙述方便，我们将手印根据纹线细节特征的不同划分为4个等级(见表4）。

表4 手印等级及纹线细节特征对照表

下面是不同遗留时间不同等级的手印数量变化(表5），另外统计了具有鉴定价值手印(手印等级为2和3的手印）数量随遗留时间的变化情况(见表6）。

为了更加清晰地反映不同种类手印随时间数量变化，笔者制作了具有鉴定价值手印(手印等级为2和3的手印）数量随遗留时间变化柱状图，并由折线图反映不同种类手印数量随时间的变化趋势，并统计出显出率(见表7）。

2.2.4 实验小结

由上可以看到油脂手印在遗留30天左右时，显出率为92%，汗液手印在遗留1～3周的区间内，显出率为60%，唾液手印在遗留1～5周时间段内，显出率为60%，化妆品手印遗留1周左右的时间显出率为50%，显现效果较好。乳胶漆墙壁面比较光滑，具有一定的吸湿性和渗透性，遗留条件相对较好。当手印遗留在墙壁表面上时，水分会不断地渗透挥发，导致手印中氨基酸、葡萄糖、维生素等成分的浓度增高，因此手印遗留一段时间以后达到最佳效果。但是如果遗留时间过长，手印中的水份会蒸发，无机盐类和有的脂类物不易氧化和水解，氨基酸类不易氧化但易水解，导致效果变差。准确把握不同种类手印随遗留时间的变化曲线规律具有重要意义。

表5 遗留不同时间后不同等级的手印数量表

表6 具有鉴定价值手印(手印等级为2和3的手印）数量随遗留时间变化表

表7 手印显出率统计表

图2 具有鉴定价值手印(手印等级为2和3的手印）数量随遗留时间变化图

3 实验讨论

3.1 手印荧光成分的探讨

刘汉永等人用层析液测出汗液中共有19种氨基酸:甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸、苏氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、缬氨酸、脯氨酸、色氨酸、谷氨酸胺、天冬门氨酸、赖氨酸、甲硫氨酸、精氨酸、谷氨酸、组氨酸、胱氨酸、酪氨酸。具有共轭双键结构分子，共轭度越大，发光强度越强，一般具有高度共轭稳定性的芳香族化合物发光强。取代基也会有影响，给电子取代基使发光强度增大，而吸电子取代基则降低发光强度。汗液里19种氨基酸中的组氨酸，酪氨酸，丙氨酸，色氨酸，苯丙氨酸具有以上结构，另外葡萄糖是一种结构复杂的大分子，初步认为其也具有荧光特性［4-5］。因此，笔者将组氨酸、酪氨酸、丙氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、葡萄糖这几类物质配成浓度分别为10%，1%，0.1%，0.01%浓度的溶液，用棉签蘸取适量的溶液涂抹在墙壁上，然后使用532 nm的绿光照射，观察实验结果，探究手印中氨基酸成分对手印显现效果的影响。氨基酸梯度实验结果见表8。

表8 手印成分在不同浓度下的荧光强弱表

色氨酸与苯丙氨酸的荧光强度在不同的浓度下较强，葡萄糖、组氨酸、酪氨酸、丙氨酸在浓度较高时荧光强度较大，当浓度减小时，荧光强度相对弱一些。当浓度稀释为0.01%时，各类物质荧光强度相对浓度高时弱一些，但也可以达到比较好的绝对荧光强度。这也解释了常见的冲洗对手印显现效果影响不大的原因，而在擦拭的过程中会有手印成分转移到抹布上，所以擦拭次数多了效果减弱。

3.2 个体差异的影响

手印的显现效果受捺印人个体差异影响，汗液量大的个体，显现效果更佳，本实验中男生遗留的各类手印显现效果要优于女生。笔者猜测是由于男生汗腺发达，手印中汗液遗留量大，所含的成分量较多造成。另外人与人之间在生活习惯、饮食结构、年龄等方面的差异也会产生一定的影响。

3.3 温度湿度的影响

温度和湿度是影响手印保留时间长短的一个外部条件。温度越高、湿度越低，手印物质越容易挥发、氧化、干燥和消失。温度越低、湿度越高，手印保留时间越长。普遍认为，5℃～10℃和50%的相对湿度，是保留手印的最佳环境条件。由于实验时间跨度较大，温度湿度等环境的变化也会对实验结果造成一定的影响，影响的程度需要进一步的仔细探索。

3.4 注意事项

使用激光物证勘察仪显现墙壁上的各类手印，操作简便、快速，显现效果良好，无需化学试剂，值得推广。实验过程中激光强度大，一定要佩戴滤光镜，否则将会给眼睛带来不可逆转的伤害。

4 结语

本实验仅仅是汗液成分体外模拟的简单实验，人体是十分复杂的整体，汗液的成分也很复杂，再加上体内温度、湿度的影响，人体运动或静态时对汗液成分产生的影响，将是一个十分复杂的过程。

［1］Brian Dalrympl.The forensic light source—history，evolution，extension＆acquisition［J］.National Institute of Justice，1-99.

［2］DALRYMPLE B E，DUFF J M，MENZEL E R.Inherent fingerprint luminescence-detection by laser［C］∥1977 SPIEISPSE Technical Symposium East.International Society for Optics and Photorics，1977:118-125.

［3］江剑平.半导体激光器［M］.北京:电子工业出版社，2000.

［4］Herod D W，Menzel E R.Spatially resolved fluorescence spectroscopy:application to latent fingerprint development［J］.J.Forens.Sci，28(3）:615-622.

［5］刘汉永，许小京.紫外照相与视听技术检验学术论文集［C］.北京:中国人民公安大学出版社，2008:59-63.

(责任编辑 陈小明）

D918.91

刘琰(1990—），女，山东人，2012级在读硕士，研究方向为痕迹检验技术。