红外光谱技术在微量物证中的作用分析研究物理学专业.docx

红外光谱技术在微量物证中的作用 目录 摘 要 1 Abstract 2 1 绪 论 3 2 红外光谱分析技术 3 2.1 红外光谱分析技术的原理 3 2.2 红外光谱分析的优缺点 4 2.2.1优点 4 2.2.2缺点 4 3红外光谱技术在微量物证中的主要制样方法 4 3.1固体样品的制样方法 4 3.4.1粉末样品 4 3.4.2纤维样品 5 3.2液体样品的制备方法 5 3.3气体样品的制备方法 5 4 红外光谱技术在微量物证中的应用 5 4.1油漆物证的检验 5 4.2橡胶物证的检验 6 4.3纤维物证的检验 6 4.4 药物和毒物的检验 6 5 案例分析 7 6发展现状及前景 8 结 语 9 参考文献 10 致谢 11 摘 要 在微量物证领域，从案件中提取的物证通常是非常小的，样本的形态学是不同的，组成是复杂的。传统的红外光谱技术往往不能满足检测的要求。微红外技术是基于傅立叶变换红外光谱和显微镜技术的结合。和原本的红外光谱技术进行比较，此技术具备测试敏锐度高、微区研究与无损测试等优势。其基本上不会受到外部干扰，可以高效处理微量物证鉴定的难题，能够满足物证中痕量证据的特殊需要。通过对该实验中心的实际案例分析，详细讨论了微红外技术在显微物证鉴定领域中的优势。本文利用微红外技术对涂料、塑料、橡胶、纤维、药物和毒物的红外光谱振动特性进行了比较和分析。为各类刑事案件和交通事故案件的定性提供有力依据。实验结果表明，微红外技术是鉴定在微量物证的有效手段。 关键词：微量物证；红外光谱；刑事案件 Abstract In the field of trace evidence, physical evidence extracted from a case is usually very small. The morphology of the sample is different and the composition is complex. Traditional infrared spectroscopy technology often can not meet the requirements of detection. Micro infrared technology is based on the combination of Fourier transform infrared spectroscopy and microscopy. Compared with the external spectrum technology, micro infrared technology has the advantages of high sensitivity, micro area analysis and nondestructive testing. It has almost no test of introducing external interference. It effectively solves the problem of identification of trace evidence and can meet the special needs of trace evidence in material evidence. Through analyzing the actual cases of the experimental center, the advantages of micro infrared technology in the field of microscopic evidence identification are discussed in detail. In this paper, the infrared spectrum vibration characteristics of paints, plastics, rubber, fibers, drugs and poisons are compared and analyzed by micro infrared technology. It provides a strong basis for the qualitative analysis of various criminal cases and traffic accidents. The experimental results show that micro infrared technology is an effective way to identify trace evidence. Keywords: trace evidence; infrared spectroscopy; criminal cases. 1 绪 论 各种官能团的红外吸收带出现在相应范围的波数中，因此所有材料都具有对应的红外吸收带。利用对特征红外吸收带的振动频率进行研究，傅里叶变换红外光谱能对物质类型与过程开展相对详细的定性研究，所以在微量物证领域得到了广泛的应用。主要用于对犯罪现场及其相关对象的各种有机和无机证据进行比较和分析，为案件调查与法庭审判寻找充足的光谱信息。在目前的案件侦查中,通过比较和分析材料的红外光谱证据当场和实物证据的怀疑对象,它通常能够提供线索检测的情况下,缩小侦查范围,为刑事侦查机关提供科学证据。因为可以获得的实物证据刑事犯罪或现场道路交通事故通常是非常小的,常常需要尽可能保留重要的证据为后续跟踪调查和法庭证据,利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)与显微镜技术,红外光谱技术逐渐被设计出来,在一定程度上加快了微样品测试与样品微量研究的持续发展。和原本的红外光谱科技进行比较，此科技具备测试敏锐度高、微研究与无损测试等优势。它有效地解决了微量物证领域的微观物理证据鉴定问题，能够满足特殊需要，必须保留痕量物证供法庭证物使用。此外，微红外技术也广泛应用于油墨、药物和药物检测的鉴定中，为病例的定性分析提供了准确的数据。利用微红外技术对当地公安分局/交警管理部门和司法鉴定中心进行红外光谱比较和鉴定，以确定交通事故案件、刑事案件和民事案件的具体责任。根据现实案例内的红外测试活动，全面叙述此技术在物证科学行业内辨别痕量物证的明显优点。通过微红外科技筹集涂料、塑料、橡胶材料、纤维材料、药物/毒物等相关证据的红外光谱，并且开展光谱分析和比较分析，得出了阳性或阴性结果。阴性结果能免除犯罪嫌疑人的刑事责任，阳性结果就是案件侦破与庭审的关键谱系证据。结果表明，微红外技术具有较高的灵敏度和很少的外部干扰。特别适用于痕量样品的检测和分析。在微量物证领域中，这是一种有效的鉴别微观物理证据的方法。 2 红外光谱分析技术 所有光谱技术一样，它可用于识别化合物和研究样品的组分。红外发射光谱可以通过分解红外辐射或激发发射的自发辐射来获得，而材料的红外发射光谱主要由材料的温度和化学组成决定。材料的红外吸收可以分离得到红外吸收光谱。每个分子都有其独特的红外吸收光谱，由其构成与结构确定。属于重要的分子光谱，分子红外吸收光谱则是光谱带。原子也可以进行红外发射与吸纳光谱，然而其是线性光谱。红外光谱具备一定的表征性，不只可以分析分子结构以及化学键，比如力常数的测试，也普遍使用在表征与判定多种化学物质。 2.1 红外光谱分析技术的原理 红外光谱与紫外可见光谱存在明显的差异。第一。光谱形成机理有所差异。红外是分子振动与转动能级之间的过渡，紫外与可见光就是电子能级的分子轨道上价电子与电子的跃迁。后者是一种不饱和有机化合物，尤指具备共轭体系的有机化合物;最终，上述研究的样本形式有所差异，应用范围不同，红外是气体，液体，固体，定性和定量，非破 如下的两个条件是红外光谱出现的必要条件：（1）红外辐射光子的能量和分子的振动能级跃迁所需能量相同。（2）辐射与物质之间有相互作用(偶极距离改变了)。 分子振动存在内部频率，假如红外辐射频率和分子振动之间频率有所差异，那么分子振动不会受到波及。假如双方相同，会形成共振效应。分子吸纳红外线，振幅变大，能量增多.分子固有振动频率仅仅是共振效应形成的重要条件。内部频率情况也会影响分子吸收什么红外线。上述吸收是否形成和振子振动时期内偶极矩是否出现变化相关。假如某个分子重心的正负电荷并不重合，在其尺度振动时，聚焦距离伴随正负电荷而变动，因此偶极矩也相应地拉伸或收缩。当红外光子作用在分子上时，红外光子的波长比体积更大，分子被当做位于均匀电场内。多原子分子的振动相对繁杂(原子序数、化学键、空间构造繁琐)，然而能分解成众多单纯的正振动来分析。简单的正振动与整个分子的质量中心相同，整体不是旋转的，原子在同一个位置，频率和相位是相同的。分子中的任何振动都可以看作是所有这些简单谐波振荡的线性组合。 2.2 红外光谱分析的优缺点 2.2.1优点： 红外光谱分析只有振动-过渡，能量超小。有着宽广的使用度，分子在结构上很细致，样品可以在不破坏样品的情况下，以无限数量的形式进行定量分析，在分析时有着很快的速度，能够联合使用。 这些特性与紫外可见光谱也有区别。 2.2.2缺点： 为了建立模型，需要大量具有现有化学值的有典型性的样品。如此，上述样品的研究和近红外研究不符合现实。首先，模型要持续替换与更新，伴随仪器状态的改变或标准样本的改变而变动。其次，该模型不具有通用性，各仪器的型号不同，使用的局限性增加。最后，建模需要很多的成本，大型测试。 3红外光谱技术在微量物证中的主要制样方法 3.1固体样品的制样方法 3.1.1粉末样品 微细粉末固体样品的制样方式主要是卤化物压片法与石蜡糊法。后者是将经过全面研磨的粉末样品放到玛瑙研钵内和滴加的石蜡油全面研磨混合成糊状物，在红外灯下处理之后，涂在两澳化钾盐片间，得到一定的厚度就可以。 3.1.2纤维样品 纤维样品的制备可使用澳化钾压片法、拉直法、热熔法、冷压制片法与其他独特的制样方式。使用澳化钾压片法时需要使用剪刀剪断纤维，一直到成为细末状，之后和澳化钾全面研磨，制作成片。冷压制片法是把纤维剪成细微状，之后利用金属网筛在澳化钾盐片上，产生一层纤维薄层，之后在油压机上进行加压。 3.2液体样品的制备方法 液体样品一般使用液膜法。此方式主要使用在不容易挥发(沸点超过八十度)的液体或溶液内。采用两块澳化钾或氯化钠盐片，增加1到 2滴液体到盐片上，使用其他盐片进行夹住，使用螺丝稳固之后就可以放到样品室内测试。对于高沸点高粘度液体，需要使用不锈钢刮刀将少部分样品涂抹在澳化钾盐片表面，例如对圆珠笔字迹色痕的测试使用书写在澳化钾盐片上的方式。对于挥发性液体证据的测试使用溶液法。 3.3气体样品的制备方法 气体分子的密度显然比液体、固体更小，所以对此类样品要求其厚度更大。一般气体吸收池的厚度是10 cm,使用上述厚度通常都能得到较好的吸收光谱。上述一般吸收池的体积较大，所以在样品数量不多的时候，可思考使用池体截面积不同、具有锥度的小体积吸收池。假如被研究的气体组分浓度不大，要选择长光程气体吸收池，主要规格是10 m.20m与50m，主要使用反射镜促使红外光在气体吸收池内数次反射而得出。然而值得关注的是，因为数次反射产生的背景吸收比较明显，所以要开展补偿或用差谱法去除。此类样品内的水气、二氧化碳和其余杂质对光谱的影响相对突出，所以，此类样品的纯化在长光程测试时期必须关注。 4 红外光谱技术在微量物证中的应用 4.1 油漆物证的检验 油漆证据通常以颗粒、碎片和划痕的形式存在。这是盗窃案件和交通事故中最普遍的物证。利用对现场多个方位选取的油漆证据开展对比，能为案件定性研究与侦破寻找线索与方向，为最终定罪量刑寻找充足的让人认可的证据。在某个城市内出现交通事故，轻型卡车和三轮汽车相撞。该地区交警支队在一辆轻型