手印显示中激光技术的应用

摘要：在激光照射下，手印汗液中的无机物和有机物具有不同的显现效果，用于司法鉴定卓有成效。应用激光技术开展手印复原、特征显现、特征提取研究。以激光器为主要器材，设计三套手印显现实验方案：一是手印固有荧光显现实验;二是手印经荧光粉末处理后的显现实验;三是手印经“502”熏显，再经染色试剂染色的对比实验。研究发现：1)激光技术显现各种手印的荧光反应主要取决于形成手印的物质，受手印遗留客体的影响较小;2)激光器对矿物油、动植物油手印以及经荧光粉末或荧光试剂处理过的手印显现效果较好;3)对于非渗透性客体，经“502”熏显后，再采用荧光粉末或罗丹明6G进行染色，手印显现效果更好。

引言

手印显现一直是司法鉴定等领域中痕迹检验

技术的重要课题。传统的手印显现，是指在现场寻找肉眼可见的潜在手印，用常规物理、化学技术对手印进行提取和清晰化，并予以拍照记录的过程。随着痕迹检验技术的进一步发展，先后又出现了对潜在手印进行显现的新技术。

文献[1]对传统手印显现技术的局限性进行了分析。一是部分手印遗留客体(如重要文件材料等)具有特殊性，不具备对潜在手印进行预处理的条件;二是错误的预处理方式也可能破坏潜在手印。基于以上考虑，部分学者提出了对手印进行无损检验的方法。文献[2]提出光学检验是一种常用的无损检验方法，对潜在手印显现有很好的效果。此外，对于已经刷显或者熏显出来的手印，光学检验可以利用二次荧光显现的原理，更好地将手印显现出来。与其他光学显现技术相比，利用激光器显现手印的技术(以下简称“激光技术”)在显出率和清晰度方面最为优越。

然而目前，采用激光技术对手印进行显现的研究成果较少，特别是采用激光器在渗透性或非渗透性客体上显现手印是否能取得良好的显现效果，还存在一些疑问。为了解决这些疑问，本文开展激光技术在手印显现中的应用研究。首先，介绍激光技术显现手印的工作原理，并分析其技术优势;其次，提出三套实验方案——手印固有荧光显现实验、荧光粉末显现实验和“502”熏显实验，观察、记录各方案的手印显现效果;最后，对实验结果进行综合研究与比选，总结各方案对不同类型手印的适用性。

1工作原理及技术优势分析

1.1光致发光机理

汗液是手印得以显现的物质基础，各种物

理、化学手印显现方法的应用都离不开对汗液成分的研究。正常情况下，手印上的汗液是无色透明的液体，由无机物和有机物组成，呈中性或弱碱性。从无机物和有机物的内涵来看，无机物的主要成分是氯、钠、钾、钙等;有机物的主要成分有氨基酸、非蛋白、尿素氮等。汗液中的这些成分为手印显现提供了物质依据。

无机物和有机物中都存在电子。正常情况下，电子有规律地分层排列在原子核周围，此时电子所处的状态叫作基态，且每一层所代表的能级不同。当外界有一定强度的光照射到物质上时，物质中的电子就会因吸收能量而被激发，从而向更高能级所在的层运动。此时，电子由基态转变为激发态，这一过程叫作电子跃迁。跃迁后的电子并不能稳定地排列在较高的能级上，而是会自动向低能级运动，在这一过程中，电子释放能量，释放的能量会以发光的形式表现出来。同时，由于不同的物质是由不同的原子组成的，因此在光致发光时，所发出光的性质也就不同[3-5]。

1.2激光显现原理

通过激光技术显现潜在手印，可以利用汗液

本身的固有荧光，可以利用荧光剂或磷光剂进行处理，也可以利用化学试剂与手印残留物的反应来生成荧光物质。

利用汗液本身的固有荧光是指对手印不作任何处理，而是直接用激光照射。汗液中的荧光物质被激发，发出荧光，如核黄素和吡哆醇等。由于这些物质在汗液中的含量极其微弱，因此在普通光源照射下看不到荧光，只有在激光这一强光源下才能看到。

利用荧光剂或磷光剂进行处理，是指在直接利用汗液本身的固有荧光不能奏效的情况下，加

⼊荧光剂或磷光剂，然后用激光进行照射。以上所述的“不能奏效的情况”包括：

(1)基底发光很强，淹没了微弱的固有荧光;

(2)手印在基底上附着不良;

(3)少数人手印遗留物的固有荧光过弱。

用荧光剂处理时，某些本底光可以增大手印与本底的反差，但不能完全消除本底荧光，而用磷光剂进行处理，则可以彻底解决这一问题。

利用化学药品与手印残留物的反应生成荧光物质，是指令某些化学试剂与汗液中的氨基酸、肽、多肽、蛋白酶、尿素等发生反应，并将生成物在激光下照射，从而显现手印。

1.3技术优势分析

激光技术作为光学检验的一种手段，理所当

然具有光学检验所具有的全部优势。此外，激光器所产生的激发光与其他光学检验仪器所产生的激发光相比还有单色性好、光线强度大、可控性强等优点。

(1)单色性好。激光辐射具有高度的单色性，这使得探测灵敏度也非常高，这个优点对手印固有荧光显现是极为关键的。

(2)单一波长输出。激光器在非发光波段没有输出，因此作为激发光，不需要使用滤光镜，可以直接照射到检材上，提高了光线的强度。

(3)瞬时功率大。虽然激光的平均输出功率不是很大，但其脉冲输出方式使其具有很高的瞬时输出功率，这进一步提高了光线的强度。

(4)激发光波段的可控性强。实际应用时，工作人员可以根据手印的具体情况，恰当调节激

发光波长，使其非常接近手印形成物质的峰值吸收波段，从而有效地激发手印荧光[6]。

2实验方案设计与结果统计

2.1手印固有荧光显现实验

考察渗透性客体、半渗透性客体、非渗透性

客体上动物油、植物油、矿物油、汗液、血液、蛋白质等物质，在激光器照射下所显现出来手印的影响。对显现效果进行分析比较，研究激光在利用固有荧光进行手印显现的适用范围。

2.1.1所需器材、材料和客体

器材：激光器、照相机、吸收滤光镜;

材料：动物油、植物油、矿物油、血液、牛奶(蛋白质);

客体：玻璃片、瓷砖、塑料片、皮革、本色木、牛皮纸、热敏纸、A4纸、报纸、画报纸。

2.1.2样本制作

(1)采集手印时，事先让实验者用洗手液或者香皂将手洗干净，自然条件下晾干，大约30min后，让其在准备好的不同种类的客体上捺印即可。

(2)采集动物油手印时，事先让实验者用洗手液或者香皂将手洗干净。紧接着，让实验者在手指上均匀涂抹一层动物油，让其在准备好的不同种类的客体上捺印即可。

(3)按照动物油手印采集的方法，依次进行植物油、矿物油、手油、血液、蛋白质手印的提取工作。

2.1.3操作步骤

(1)将照相机固定在三脚架上，以被拍物体平面与照相机光轴方向垂直为标准，将被拍摄物体固定好，利用可见光调焦，直到物体显示清楚为止。

(2)启动激光器，调节谐振腔调谐旋钮，使输出功率达到最佳状态。将光斑照射到被摄客体上，光斑尺寸要以覆盖被摄部分为宜。

(3)调整激光器的照射角度，通常要使激光光轴与被拍物体平面成30°~50°夹角。关闭室内光源，将选择好的滤光镜安装到照相机镜头前，在无散杂光的条件下，确定好曝光量，然后取景，使显现的手印在取景框中尽可能大。最后，微调焦并拍摄。

2.1.4结果观察、记录

部分手印的固有荧光显现效果如图1所示。

统计不同客体上不同物质形成的手印的固有荧光显现定性评价结果.

2.2荧光粉末显现实验

对渗透性客体、半渗透性客体、非渗透性客

体上新鲜汗潜手印、皮脂手印、油脂手印、混合手印经过荧光粉末显现技术处理后，再经激光器照射，对所显现出来的手印进行观察，并对显现效果进行分析比较。所需材料增加荧光粉末，器材、客体、样本制作与章节2.1相同。

2.2.1操作步骤

(1)对于玻璃片、瓷砖、塑料片、皮革、本色木，用粉末刷蘸取适量荧光粉末刷显染色。

(2))对于牛皮纸、热敏纸、A4纸、报纸、画报纸，首先在相应的客体上倒上适量的荧光粉末，然后采用左右抖动的方式对手印进行染色。

(3)依照章节2.1.3，使用激光器对手印样本进行显现。

2.2.2结果观察、记录

统计经荧光粉末处理后的非渗透性客体、半渗透性客体、渗透性客体上，汗潜手印、皮脂手印、油脂手印、混合手印的定性评价结果，部分手印的荧光粉末显现效果。

2.3“502”熏显实验

对渗透性客体、半渗透性客体、非渗透性客

体上新鲜汗潜手印进行“502”熏显后，用激光器对显现出来的手印进行照射观察，通过对显现效果进行分析比较，研究激光在新鲜汗潜手印的“502”熏显中的适用。通过对用不同染色试剂处理过的“502”熏显手印进行观察，寻找出最佳的染色试剂[7]。6G的乙醇溶液中进行染色，再用乙醇冲洗2~3在所需器材中增加“502”熏显箱和乙醇试剂。样本制作方法如下：

(1)依照章节2.1.2所述采集汗潜手印。

(2))对汗潜手印进行“502”熏显，取适量“502”试剂滴⼊“502”熏显箱内的电热槽内。将采集所得遗留有新鲜汗潜手印的不同客体悬挂在“502”熏显箱内的挂钩上，接通“502”熏显箱电源，对客体进行熏显。

(3))使用荧光粉末对“502”熏显出的手印进行染色。

(4)使用罗丹明6G对“502”熏显出的手印进行染色，将经“502”处理过的客体放⼊罗丹

次，直至本底染料全部冲洗掉为止。

(5))用同样的方法对“502”熏显出的手印进行龙胆紫、碱性品红的染色。

2.3.1结果观察、记录

用激光器依次对经“502”熏显后的汗潜手印、经“502”熏显和荧光粉末染色后的汗潜手印、经“502”熏显和染色试剂染色后的汗潜手印进行显现。观察激光器对非渗透性客体、半渗透性客体上，仅经“502”熏显的手印、经“502”熏显后又使用荧光粉末、罗丹明6G、龙胆紫、碱性品红处理的手印的定性评价结果，总结于表3。

3综合研究与比选

(1)矿物油、动植物油形成的手印在激光器

的照射下可以出现荧光，但手印纹线，清晰度不够。汗液手印在激光器的照射下仅少数可以出现荧光。血液形成的手印在激光器的照射下没有荧光显现。激光器显现各种手印的效果受客体的影响较小。对于油类形成的手印，手印固有荧光可以直接显现，在激光器的照射下有荧光反应。因此，油类手印可以直接用激光进行显现。

(2)非渗透性客体表面的新鲜汗潜手印可直接用荧光粉末刷显。汗潜手印、皮脂手印、油脂手印、混合手印经过荧光粉末的处理后，在激光器的照射下均能显现出明显的荧光反应，且荧光手印纹线清晰。

(3)对于非渗透性客体表面遗留较长时间的汗潜指纹，可采用“502”熏显后直接通过激光器进行照射显现。“502”熏显后，如果得不到白色纹线或反差较弱的客体，可用荧光染料染色后，再用激光器照射显现。“502”熏显过的汗潜手印，在激光器的照射下能够出现荧光反应，但手印纹线的清晰度不够。荧光粉末、罗丹明6G对经“502”熏显的汗潜手印的荧光反应有加强作用，经过荧光粉末、罗丹明6G染色后，手印在激光器的照射下能够发出明显荧光反应，且纹线清晰。龙胆紫、碱性品红染色对手印的荧光反应没有加强作用。

4结束语

本文对激光技术在手印显现中的应用进行了

介绍，设计了三种实验方案，结合手印固有性质以及中间介质的染色发光特性，对比了各自的实验效果和优势。

本文研究表明：激光技术能较好地识别与显现潜在手印，可在司法鉴定基层推广使用。本文的研究思路也能为手印发现提取以及痕迹现场勘查等工业设备的研发提供有益的思路。

[1]张瑾.如何提升规范、高效采集现场手印的能力[J].中国人民公安大学学报(自然科学版),2019,25(2):5-7.

[2]陶春先,钱晓晨,马守宝,等.潜在指纹提取的光学检测技术研究进展[J].光学仪器,2018,40(5):84-94.

[3]高毅,姚德铜,刘思阳.VR技术在现场勘查中的应用前景[J].中国刑事警察,2018(1):25-27.

[4]晋美扎巴.指纹显现及预处理概述[J].科技视界,2018(12):239-240.

[5]袁颖,李晨,戴黔.指纹显现技术应用现状与发展趋势综述[J].贵州警官职业学院学报,2017(5):47-50.

[6]杨晟,裴浩,李富海,等.445nm蓝激光在物证搜索上的应用研究[J].轻工科技,2017(4):99-100.

[7]王宝军,吴睿,张强,等.“502”胶显现法指纹检测技术探究[J].广东化工,2019,46(17):15-17.