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摘要:

　　人的指印各不同且具有**性，其吸收峰主要在279 nm左右。針對潛在指印的顯現(xiàn)，我們設(shè)計了一種基于藍寶石襯底的便攜式深紫外280 nm半導體物證探測光源并應(yīng)用于痕檢。將便攜式深紫外280 nm物證探測光源和266 nm激光器用于不同客體背景下指印的顯現(xiàn)并進行對比。實驗結(jié)果表明，便攜式深紫外280 nm光源探照潛在指印的顯現(xiàn)效果優(yōu)于266 nm激光器。該光源具有便攜、波段優(yōu)、造價低等優(yōu)點。此外，通過設(shè)計該光源的芯片陣列、控制系統(tǒng)、準直系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)等，優(yōu)化了光束質(zhì)量，為現(xiàn)場物證的發(fā)現(xiàn)和提取提供了一種便攜式設(shè)備，在刑事科學技術(shù)領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。

1. 引言

　　現(xiàn)場勘查所獲取的物證信息是案件破獲的關(guān)鍵，而潛在物證的發(fā)現(xiàn)和提取一直是法庭科學領(lǐng)域研究的重點。1977年，在《法庭科學雜志》中，Menzel等人報道了激光在潛在痕跡顯現(xiàn)中的研究 [1] ，利用物質(zhì)本身的固有熒光，通過氬離子激光器照射顯現(xiàn)潛在痕跡是早期的研究重點。之后，涌現(xiàn)許多方法，例如刷發(fā)光粉末 [2] [3] 、熒光染料染色 [4] 和化學反應(yīng) [5] [6] 等方法處理痕跡殘留物。這些方法使得在固有熒光檢測失敗的情況下，仍然可用激光對潛在痕跡進行檢測。同時隨著DNA技術(shù)的發(fā)展 [7] ，DNA分型對于明確案件性質(zhì)以及查明(當事人或受害者)起著關(guān)鍵作用。在對現(xiàn)場潛在物證進行提取時，這就要求利用無損的方法*行顯現(xiàn)，方可進一步對檢材進行DNA檢測。光學顯現(xiàn)方法具有非接觸無損等特點，在這一方面就體現(xiàn)出了明顯優(yōu)勢。在光學顯現(xiàn)方法中，主要采用的光源有激光 [8] [9] 和LED光源 [10] [11] [12] 。國內(nèi)在激光顯現(xiàn)潛在指印方面取得了一系列的研究成果 [13] - [18] 。然而，大多數(shù)痕跡物證的顯現(xiàn)都是在實驗室環(huán)境下(痕跡物證提取全憑勘查人員經(jīng)驗)，而非案發(fā)現(xiàn)場。相比于激光光源，LED光源具有波段涵蓋范圍廣、壽命長、便攜等優(yōu)點，并且LED在光束的準直性及均勻性設(shè)計方面也在不斷改善 [19] [20] [21] [22] ，越來越多地應(yīng)用于刑事科學技術(shù)領(lǐng)域。

　　在眾多潛在痕跡中，人的指痕各不同具有**性，是證據(jù)。通過前期研究發(fā)現(xiàn)，汗液的吸收光譜范圍在250 nm~320 nm區(qū)間，且吸收峰位于279 nm左右。深紫外LED既可實現(xiàn)波段(280 nm)的匹配性，又具有便攜、單色性好、亮度衰減周期長等特點。

　　目前，市場上尚無針對潛在汗液指印的便攜式深紫外LED光源，該LED光源對提高現(xiàn)場物證顯現(xiàn)及提取率有著重要意義。本文自主研制了便攜式280 nm深紫外LED光源，采用藍寶石作為襯底，對光束質(zhì)量進行優(yōu)化；并且與266 nm激光器在顯現(xiàn)潛在指痕方面進行對比。

2. 深紫外280 nm半導體光源的設(shè)計和研制

　　便攜式深紫外LED光源(280 nm)的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要包含光源、主體系統(tǒng)、準直系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。其中，光源位于主體系統(tǒng)內(nèi)且設(shè)于準直射系統(tǒng)和散熱系統(tǒng)之間。

圖1. 便攜式深紫外LED光源(280 nm)整體結(jié)構(gòu)圖

　　主體系統(tǒng)包括：觸電環(huán)及其觸電環(huán)固定塊、電池封蓋、筒身和設(shè)置于筒身內(nèi)部的電池。其中：電池由驅(qū)動電源驅(qū)動且工作端與觸電環(huán)相連，筒身的一端與電池封蓋相連，另一端與觸電環(huán)固定塊相連，觸電環(huán)固定塊與散熱系統(tǒng)相連接。

　　為了提高便攜式深紫外(280 nm)光源輸出功率和光斑均勻等問題，除采用芯片陣列排布和封裝技術(shù)，還設(shè)計了準直系統(tǒng)。準直射系統(tǒng)包括：聚光調(diào)節(jié)外殼、石英玻璃固定蓋、聚光限位環(huán)、石英鏡片、聚光鏡和光線平行加強筒。聚光鏡位于聚光調(diào)節(jié)外殼內(nèi)且兩端分別與光源和光線平行加強筒相連，光線平行加強筒的前端設(shè)有石英鏡片且由石英玻璃固定蓋固定。散熱系統(tǒng)中采用的是鋁散熱鰭片，通過導熱管將熱量疏導至散熱鰭片上，設(shè)計合理的燈殼外形，利用空氣對流加速散熱。光源選擇藍寶石襯底作為LED光源芯片的襯底。

　　控制系統(tǒng)主要包括LED芯片、處理系統(tǒng)、驅(qū)動電源和控制按鍵。如圖2所示為便攜式深紫外LED光源控制系統(tǒng)的架構(gòu)圖。芯片是LED的核心部件，選取化學穩(wěn)定好的藍寶石作為芯片襯底。　 LED采用混聯(lián)連接排成陣列結(jié)構(gòu)，即單個LED芯片50 mw，4個并聯(lián)封裝，2 × 2排成陣列，達到將近200 mw的輸出功率，滿足現(xiàn)場物證光源的要求。采用高指向性LED封裝技術(shù)，尖頭環(huán)氧封裝，且不加散射劑，半值角為5?~20?，使光線達到匯聚的作用，從而實現(xiàn)高功率和遠距離的探照。在高鋁組分氮化物深紫外線發(fā)光二極管(LED)表面覆蓋一層超薄鋁膜，能有效破解“光抽取效率”，減少深紫外光線的衰減。

圖2. 深紫外LED便攜式光源控制系統(tǒng)架構(gòu)

　　因LED是一個半導體二極管，伏安特性隨溫度而變化，正向電壓的微小變化會引起正向電流的很大變化。光源的驅(qū)動電源須為恒流驅(qū)動，1W大功率LED如果正向電壓變化10% (從8 V降低到5 V)，會引起正向電流變化。故內(nèi)設(shè)恒流源芯片，電流過高時暫停供電，待降低后重新啟動，恒流源芯片輸入電壓為交流85 V~240 V，輸出為預設(shè)的恒定電流；電池為可充電鋰電池，恒流源芯片鑲嵌于電池底部。

　　處理系統(tǒng)包含數(shù)字信號處理(DSP)和現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)處理器，與電池底部的恒流源芯片相連接，實現(xiàn)按鍵控制和輸出光功率的選擇。

　　控制按鍵位于筒身側(cè)面。通過控制按鍵，控制輸出電流大小，完成固定照射和階梯型照射。固定照射是在恒定電流功率下，實現(xiàn)的280 nm深紫外光源輸出。階梯型照射是通過恒流源芯片調(diào)整輸出電流，實現(xiàn)不同光功率的輸出。

　　采用熒光光譜儀(Horiba Aqualog)測量汗液在200~800 nm波段的吸收曲線，深紫外LED光源的輻照度出射曲線由光生物安全監(jiān)測系統(tǒng)(IDR300)測定。圖3為汗液的吸收曲線(藍色)及便攜式深紫外LED (280 nm)光源的輻照度曲線(紅色)，光源在280 nm處的輻照度為90 mW/m2/nm。從圖中可以看出，汗液有兩個吸收峰，吸收峰位于279 nm處，另一個吸收峰位于302 nm，吸收峰代表汗液對該峰值處的光吸收強。汗液的吸收峰位于汗液的吸收峰與光源的輸出波長匹配度高，適用于汗液潛在指紋的顯現(xiàn)。

圖3. 汗液的吸收曲線(藍色)及便攜式深紫外LED (280 nm)光源的輻照度曲線(紅色)

3. 實驗結(jié)果

　　在潛在汗液指印顯現(xiàn)實驗中，利用266 nm (200 mW)激光器和自主研發(fā)的便攜式深紫外LED (280 nm)光源進行顯現(xiàn)效果對比。對不同客體上的潛在汗液進行顯現(xiàn)，裝置如圖4所示，分別采用不同光源對潛在汗液指印進行照射，通過紫外鏡頭相機紀錄顯現(xiàn)結(jié)果。

圖4. 潛在汗液指印顯現(xiàn)裝置示意圖

　　圖5~11分別給出了利用266 nm激光器(a)和自主研制的便攜式深紫外LED (280 nm)光源(b)在A4紙、POS單、火車票、快遞單、牛皮紙、塑料和照片不同客體上的潛在汗液指印的顯現(xiàn)結(jié)果。

圖5. A4紙張客體上潛在汗液指印的顯現(xiàn)。(a) 266 nm激光器；(b) LED (280 nm)光源

圖6. POS單客體上潛在汗液指印的顯現(xiàn)。(a) 266 nm激光器；(b) LED (280 nm)光源

圖7. 火車票客體上潛在汗液指印的顯現(xiàn)。(a) 266 nm激光器；(b) LED (280 nm)光源

圖8. 快遞單客體上潛在汗液指印的顯現(xiàn)。(a) 266 nm激光器；(b) LED (280 nm)光源

圖9. 牛皮紙客體上潛在汗液指印的顯現(xiàn)。(a) 266 nm激光器；(b) LED (280 nm)光源

圖10. 塑料客體上潛在汗液指印的顯現(xiàn)。(a) 266 nm激光器；(b) LED (280 nm)光源

圖11. 照片客體上潛在汗液指印的顯現(xiàn)。(a) 266 nm激光器；(b) LED (280 nm)光源

　　便攜式深紫外280 nm半導體物證探測光源在各類背景客體上的指紋顯現(xiàn)率達78%，充電后單次使用時間長達6個小時。

4. 分析與討論

　　通過紫外反射照相記錄不同客體表面的潛在指印，入射光線在指紋紋線上發(fā)生漫反射的光線進入石英鏡頭相機中，故能有效提取光滑客體表面的潛在指印。總體看來，自主研制的深紫外LED (280 nm)光源顯現(xiàn)效果優(yōu)于266 nm激光器，主要原因是汗液指印吸收峰與280 nm光源更加匹配。另外，從A4紙張、POS單、火車票、快遞單和牛皮紙客體上的顯現(xiàn)結(jié)果對比，圖(b)相較于圖(a)中的指印紋線顏色更暗，說明上述客體上的潛在指印對280 nm波段的光吸收更強。此外，客體背景較亮，是因為紙張中摻有熒光劑等，在深紫外光線照射下出現(xiàn)熒光。而在照片和塑料上的潛在指印紋線和客體背景形成強烈反差。背景暗，紋線亮是由于客體背景對深紫外區(qū)光線的吸收強于潛在汗液指印而產(chǎn)生的。雖然都是非滲透性客體表面，但火車票和照片客體上指印顯現(xiàn)不同于塑料，火車票和照片表面具有特殊涂層處理，在266 nm光高功率的照射下，顯現(xiàn)效果弱于便攜式深紫外LED光源。

    266 nm激光器和便攜式深紫外LED (280 nm)光源在使用條件方面，266 nm激光器需有外接電壓，而便攜式LED深紫外光源可在戶外使用，并且電池可續(xù)航5~6小時。便攜式深紫外LED光源在顯現(xiàn)滲透性客體表面的潛在指印效果和266 nm激光器相當；而對于表面有特殊涂層處理的火車票和照片等非滲透性客體表面的潛在指印，便攜式LED光源的顯現(xiàn)效果遠超266 nm激光器。

5. 結(jié)論

　　本文從現(xiàn)場物證檢驗實戰(zhàn)需求出發(fā)，通過對潛在生物物證的光譜分析發(fā)現(xiàn)，279 nm為汗?jié)撋锖圹E的吸收峰，鎖定這一特定波段進行便攜式光源的研制及應(yīng)用，研制了深紫外LED (280 nm)光源。通過實驗對比發(fā)現(xiàn)，便攜式深紫外LED (280 nm)光源在不同客體的潛在汗液指印顯現(xiàn)上優(yōu)于266 nm激光器，因為潛在汗液指印的主吸收峰位于279 nm附近，與便攜式深紫外LED光源的發(fā)射主峰更匹配。

　　該便攜式光源設(shè)計簡單、成本低、顯現(xiàn)效果更佳等特點。此外，與傳統(tǒng)的266 nm激光器相比，具備能便攜至現(xiàn)場的優(yōu)點，有利于提高現(xiàn)場勘驗潛在痕跡的發(fā)現(xiàn)和提取率。減少了由于現(xiàn)勘人員經(jīng)驗差異而導致的痕跡物證滅失的概率，提高物證提取能力，為破案提供技術(shù)支撐。

基金項目

　　國家自然科學基金()、國家重點研發(fā)計劃(2017YFC0803806)、上海市局科研項目(2016015)。

參考文獻

文章引用:

趙雪珺, 鄒蕓, 蔡能斌, 黃曉春, 劉文斌. 便攜式深紫外280 nm半導體物證探測光源的研制及應(yīng)用[J]. 光電子, 2018, 8(1): 6-13. https://doi.org/10.12677/OE.2018.81002

參考文獻

[1]Dalrymple, B.E., Duff, J.M., Menzel, E.R., et al. (1977) Inherent Fingerprint Luminescence—Detection by Laser. Journal of Forensic Science, 22, 106-115.

https://doi.org/10.1520/JFS10373J

[2]Scott, J., et al. (2013) Exploring the Potential of Phosphorescent Fingerprint Powder. Journal of Forensic Identification, 63, 175-187.

[3]Choi, M.J., Mcbean, K.E., Ng, P.H.R., et al. (2008) An Evaluation of Nanostructured Zinc Oxide as a Fluorescent Powder for Fingerprint Detection. Journal of Materials Science, 43, 732-737.

https://doi.org/10.1007/s10853-007-2178-5

[4]Thornton, J.I., et al. (1978) Modification of Fingerprint Powder with Coumarin 6 Laser Dye. Journal of Forensic Sciences, 23, 536-538.

https://doi.org/10.1520/JFS10704J

[5]Almog, J., Hirshfeld, A., Klug, J.T., et al. (1982) Reagents for the Chemical Development of Latent Fingerprints: Synthesis and Properties of Some Ninhydrinana-logues. Journal of Forensic Sciences, 27, 912-917.

https://doi.org/10.1520/JFS12209J

[6]Exline, D.L., Wallace, C., Roux, C., et al. (2003) Forensic Applications of Chemical Imaging: Latent Fingerprint Detection Using Visible Absorption and Luminescence. Journal of Forensic Sciences, 48, 1-7.

https://doi.org/10.1520/JFS2002333

[7]Andersen, J., Bramble, S., et al. (1997) The Effects of Fingermark Enhancement Light Sources on Subsequent PCR-STR DNA Analysis of Fresh Bloodstains. Journal of Forensic Sciences, 42, 303-306.

https://doi.org/10.1520/JFS14116J

[8]Menael. E.R., et al. (1989) Pretreatment of Latent Prints for Lase Development. Forensic Science Review, 1, 43-66.

[9]Cai, N.B., Zou, Y., Almog, J., et al. (2017) Inherent Fluorescence Detection of Latent Fingermarks by Homemade Shortwave Ultraviolet Laser. Journal of Forensic Sciences, 62, 209-211.

https://doi.org/10.1111/1556-4029.13239

[10]Masahisa, T., Osamu, S., Kyoko, O., et al. (2008) Detection of Pretreated Fin-gerprint Fluorescence Using an LED-Based Excitation System. Journal of Forensic Sciences, 53, 823-827.

https://doi.org/10.1111/j.1556-4029.2008.00773.x

[11]Dalrymple, B., Almog, J., et al. (2012) Comparison of Latent Print De-tection Using Semiconductor Laser and LED Light Sources with Three Chemical Reagents. Journal of Forensic Identification, 62, 14-27.

[12]Wang, L.J., Tao, D.Q., Yin, Z.Y., et al. (2012) Multibａnd Techniques of LED and UV Materials on Visualization of Needle Marks. Advanced Materials Research, 463, 1382-1386.

https://doi.org/10.4028//AMR.463-464.1382

[13]楊晟, 裴浩, 張明輝, 等. 532 nm激光在痕跡顯現(xiàn)上的應(yīng)用研究[J]. 激光雜志, 2011, 32(5): 44-45.

[14]靳貴平, 龐其昌. 紫外指紋檢測儀的研制[J]. 光學精密工程, 2003, 11(2): 198-202.

[15]臺治強. 利用激光的時間分辨發(fā)光成像技術(shù)顯現(xiàn)潛指紋[J]. 中國人民大學學報(自然科學版), 2004, 10(4): 31-33.

[16]蔡能斌, 徐寶楨, 孫文鼎, 等. 紫外激光成像裝置顯現(xiàn)潛指印的研究與應(yīng)用[J]. 中國人民大學學報(自然科學版), 2011, 17(3): 1-4.

[17]李紅霞, 鈕潔青, 黃云剛, 等. 紫外激光無損檢測潛在指印技術(shù)研究[J]. 激光與光電子學進展, 2011, 48(9): 129-133.

[18]黃曉春, 溫思博, 蔡能斌. 紫外反射成像技術(shù)顯現(xiàn)弧面客體上的潛在指印[J]. 影像技術(shù), 2013, 25(4): 25-27.

[19]Wang, G., Wang, L., Li, F., et al. (2012) Collimating Lens for Light-Emitting-Diode Light Source Based on Non-Imaging Optics. Applied Optics, 51, 1654-1659.

[20]萬運佳, 劉杰, 林浩博, 等. 一般LED光源均勻配光的自由曲面菲涅耳透鏡[J]. 激光與光電子學進展, 2016, 53(6): 062201.

[21]王子儀, 張榮君, 徐蔚, 等. 基于全反射的發(fā)光二極管-照明光纖耦合器的設(shè)計與研制[J]. 光學學報, 2012, 32(9): 0922007.

[22]趙歡, 李長庚, 陳志濤, 等. 基于雙自由曲面的LED均勻照明準直透鏡設(shè)計[J]. 光學學報, 2017, 37(4): 0422001.