基于飞行时间二次离子质谱成像技术的人民币上指纹化学成像研究.docx

?

?

基于飞行时间二次离子质谱成像技术的人民币上指纹化学成像研究

?

?

李文杰孙令辉游伟王利雪赵雅彬李展平

摘?要?长期流通过的人民币上潜在指纹的显现一直是法庭科学领域研究的难点之一。飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS）技术具有原位、准无损、高通量、可多组分平行分析和空间分辨率高等优势。本研究利用TOF-SIMS技术对人民币表面的潜在指纹进行化学成像，比较了TOF-SIMS与几种传统方法的显现效果，研究并分析此技术具有的独特优势，从普适性、灵敏度和指纹三级特征获取的角度进一步探讨了方法的适用性。利用此技术对指纹中的外源性物质进行了分析，检测出保湿乳成分中丙三醇的分子离子峰（m/z92.06）和碎片离子峰（m/z43.02），并显示清晰的指纹图像。研究结果表明，TOF-SIMS技术为长期流通过的人民币上潜在指纹的显现提供了一种有效的方法，并有望用于其表面上指纹中物质的检测。

关键词?飞行时间二次离子质谱;人民币;指纹分析;化学成像

1?引言

指纹在个体识别和司法审判中发挥着重要作用[1]。但是，在实际案例中，传统的潜在指纹显现方法对一些疑难客体上的指纹显现效果较差，这使得指纹形态比对的应用具有很大的局限性。作为常见的疑难客体之一，钱币在诸如抢劫、诈骗、毒品交易等实际案例中是较为常见的物证，嫌疑人在其表面留下指纹的可能性非常大，若能显现出这些指纹，对于锁定嫌疑人会提供很大的帮助。但钱币本身材质复杂，且表面防伪标记较多。另外，相比于新钱币，长期流通过的钱币表面还会出现较为严重的污染和磨损，严重干扰了指纹的显现。作为棉质钱币，人民币常出现在国内的案例现场。相较于塑质钱币，棉质钱币易起毛，表面更有利于物质浸染与扩散，这些因素加大了此类客体表面潜在指纹的显现难度。

目前，针对钱币上的指纹显现方法主要有真空金属镀膜[2]、基质辅助激光解吸电离质谱成像技术[3，4]等，同时，还有研究组提出了多种方法联用显现钱币表面的指纹的方法[5，6]，结果均显现出较为清晰的指纹。但是，这些研究所采用的样本均为塑质且尚未流通过的钱币。针对棉质人民币表面的指纹显现的研究虽也有所报道[7，8]，但这些研究中使用的样本也均为尚未流通过的人民币，条件较为理想化，且均无法获得清晰的指纹三级特征，以用于残缺指纹的比对。本研究选择常用于显现渗透性客体表面潜在指纹的茚二酮和茚三酮显现法[9，10]，以及常用于显现非渗透性客体表面指纹的磁性粉末刷显法，对长期流通过的人民币上的潜在指纹进行显现，均未显现出清晰的指纹。

飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS）技术具有原位、准无损、高通量、多组分平行分析和空间分辨率高等优势。由于TOF-SIMS能鉴定物质结构，特别对有机分子的结构鉴定，因此，通过TOF-SIMS成像的方式分析指纹，不仅能获得比传统方式更精细的形貌信息，还能获得指纹上物质化学成分的分布信息。2008年，Szynkowska研究组利用此技术进行指纹的成像研究[11]，此后获得越来越多的关注[12～16]。

本研究利用TOF-SIMS对长期流通过的人民币表面上的指纹进行化学成像分析，利用TOF-SIMS的技术优势，显现传统方法无法显现的潜在指纹;利用其空间分辨率高的优势，获取指纹中三级特征;利用其对物质分子结构，特别是有机分子的鉴定能力，检测指纹中的外源性物质，为此类疑难客体表面的指纹分析提供新的解决思路。

2?实验部分

2.1?仪器、试剂与材料

TOF-SIMSⅤ飛行时间二次离子质谱仪（德国Münster公司）;VSC6000文检仪（北京瑞源华德科技有限公司）;茚三酮加热加湿柜（北京海洋海泰科技有限公司）。

1，2-茚二酮和茚三酮（99%，上海科丰化学试剂有限公司）;乙酸乙酯（分析纯，北京化工厂）;乙酸和乙醇（分析纯，北京通广精细化工有限公司）;甲醇（分析纯）和ZnCl2（97%）（国药集团化学试剂有限公司）;HFE7100（深圳高弗德科技有限公司）;磁性粉末（北京布兰特警用装备有限公司）;保湿乳（杭州悦芙媞化妆品有限公司）。

2.2?显现试剂配制与操作流程

茚二酮溶液配制：将0.25g1，2-茚二酮溶于45mL乙酸乙酯中，再加入10mL乙酸、45mL甲醇和1mL锌溶液（0.1gZnCl2加入4mL乙酸乙酯中，再加入1mL乙酸），将上述溶液加入到1LHFE7100中;茚三酮溶液配制：将5g茚三酮溶于45mL乙醇，再加入5mL乙酸和2mL乙酸乙酯，将上述溶液加入到1L的HFE7100中。

茚二酮溶液显现指纹操作流程：将遗留有指纹的人民币放入茚二酮溶液中浸泡至气泡消失，约2min后取出，晾干，再将人民币放在热压板上，温度控制在100℃，加热2min后取出。将人民币放在激