朱曉晗，姜紅

（中國(guó)人民公安大學(xué)偵查與刑事科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京100086）

X射線熒光光譜法是根據(jù)原子特定的電子層間躍遷能量來(lái)確定元素種類(lèi)，用測(cè)定的譜線強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)譜線相比較，以確定元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)，用于分析樣品中的無(wú)機(jī)元素。能量色散X射線熒光光譜儀是用較高能量的射線束或粒子流激發(fā)樣品，產(chǎn)生多個(gè)元素的特征X射線，用能量探測(cè)器直接分辨試樣中的元素特征譜線，從而對(duì)樣品進(jìn)行定性和定量分析。

檢驗(yàn)無(wú)機(jī)元素及含量的方法主要有原子吸收光譜、原子發(fā)射光譜、掃描電鏡能譜、激光誘導(dǎo)擊穿光譜等，相較于其他檢驗(yàn)方法，X射線熒光光譜法具備分析速度快，檢材用量少，靈敏無(wú)損，且可以分析固粉液等多種形態(tài)的物質(zhì)粉末顆粒等優(yōu)點(diǎn)[1-3]，在法庭科學(xué)中得到了廣泛運(yùn)用。

1 XRF在微量物證檢驗(yàn)方面的應(yīng)用

在法庭科學(xué)中常用的方法有紅外光譜法[4]、X射線熒光光譜法（XRF）、拉曼光譜法[5]等，其中X射線熒光光譜技術(shù)常用來(lái)檢測(cè)塑料、橡膠、紙張、金屬、油漆、射擊殘留物、爆炸殘留物、泥土等微量物證，根據(jù)元素含量及含量比進(jìn)行區(qū)分檢驗(yàn)，并結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)進(jìn)行光譜數(shù)據(jù)的多維分析和數(shù)據(jù)模型的建立，成效顯著。

1.1 XRF在塑料檢驗(yàn)中的應(yīng)用

利用XRF對(duì)爆炸裝置塑料碎片、塑料鞋套、車(chē)燈燈罩、塑料拖鞋、塑料打包帶、藥品鋁塑片、電纜塑料護(hù)套、塑料袋、塑料飲料瓶等樣品進(jìn)行了檢驗(yàn)。劉亞昌等[6]利用手持式X射線熒光光譜儀對(duì)自制爆炸裝置中51個(gè)常見(jiàn)塑料部件樣品進(jìn)行元素成分測(cè)定，建立了適用于自制爆炸裝置關(guān)鍵組件爆炸后殘留塑料碎片臨場(chǎng)快速檢驗(yàn)的方法。朱曉晗等[7]利用XRF建立了一種一次性塑料鞋套的快速無(wú)損檢驗(yàn)方法。王凌云等[8]使用元素配比的不同實(shí)現(xiàn)了對(duì)車(chē)燈燈罩碎片的區(qū)分檢驗(yàn)。姜紅等[9]對(duì)31個(gè)不同品牌的塑料拖鞋樣品利用X射線熒光光譜法（XRF）檢驗(yàn)，選用 Plastic-FP方法，根據(jù)塑料拖鞋樣品中是否含有特征元素Cl、Ba、Pb和Cd以及Ca/Fe比值的不同，可以對(duì)塑料拖鞋樣本進(jìn)行區(qū)分。馬梟等[10]利用紅外光譜與XRF相結(jié)合的檢驗(yàn)方法，將填料分析與元素含量分析相結(jié)合，達(dá)到對(duì)塑料打包帶(繩)的檢驗(yàn)?zāi)康摹＝t等[11]對(duì)47個(gè)不同廠家、不同藥品的鋁塑包裝片樣品進(jìn)行XRF測(cè)定，優(yōu)選的實(shí)驗(yàn)條件為以鉬(Rh)為陽(yáng)極靶，電壓40 kV，電流60 mA，采集時(shí)間為60 s。陳倉(cāng)等[12-14]利用傅里葉變換紅外光譜法和X-射線熒光能譜法對(duì)6個(gè)廠家生產(chǎn)的9個(gè)不同的電纜塑料護(hù)套進(jìn)行檢驗(yàn)，紅外光譜法定性分析得出樣本有機(jī)成分分別是氯化聚乙烯、聚氯乙烯和聚丙烯，然后使用XRF測(cè)定無(wú)機(jī)成分，效果較好。

1.2 XRF在紙張檢驗(yàn)中的應(yīng)用

利用XRF對(duì)無(wú)碳復(fù)寫(xiě)紙、一次性紙杯、香煙水松紙、煙用內(nèi)襯紙樣品進(jìn)行了檢驗(yàn)。王丹等[15]利用便攜式X射線熒光光譜儀對(duì)收集到的45個(gè)不同品牌、不同類(lèi)型的無(wú)碳復(fù)寫(xiě)紙樣品進(jìn)行檢驗(yàn)，根據(jù)顯色層中各元素的含量比對(duì)無(wú)碳復(fù)寫(xiě)紙樣品進(jìn)行區(qū)分，效果明顯。陳壯等[16]利用X射線熒光光譜儀測(cè)定31個(gè)不同品牌和批次的一次性紙杯，使用控制變量法，同一變量，結(jié)合定性和半定量分析法、統(tǒng)計(jì)分析軟件，對(duì)一次性紙杯樣品進(jìn)行聚類(lèi)分析，通過(guò)建立檢驗(yàn)一次性紙杯的分析方法，為案件的破獲提供了新的思路與方法。務(wù)瑞杰等[17]將拉曼光譜法與XRF相結(jié)合，考查了香煙品牌與填料、著色劑的種類(lèi)和配比的相關(guān)性。郭鵬等[18]利用XRF對(duì)不同品牌、不同系列的煙用內(nèi)襯紙樣品中的常量和微量元素進(jìn)行定性和半定量分析，區(qū)分效果明顯。

1.3 XRF在橡膠檢驗(yàn)中的應(yīng)用

利用XRF對(duì)橡膠鞋底、橡膠手套樣本進(jìn)行檢驗(yàn)。姜紅等[19]建立一種簡(jiǎn)便快速、靈敏準(zhǔn)確、無(wú)損的檢驗(yàn)橡膠鞋底物證的分析方法，為偵查破案提供線索，指明方向，為證實(shí)犯罪提供科學(xué)的依據(jù)。朱曉晗等[20]也利用XRF對(duì)不同品牌的橡膠手套進(jìn)行了檢驗(yàn)，結(jié)合聚類(lèi)算法，實(shí)現(xiàn)了光譜分析與數(shù)據(jù)處理的結(jié)合。

1.4 XRF在泥土檢驗(yàn)中的應(yīng)用

泥土中所含元素種類(lèi)較多，常見(jiàn)的有氧、硅、鋁、鐵、鈣、鈉、鉀、鎂等，通過(guò)XRF檢驗(yàn)元素種類(lèi)和含量是鑒別泥土常見(jiàn)和有效的方法。泥土檢驗(yàn)所涉及的“法庭地質(zhì)學(xué)”是將地質(zhì)科學(xué)知識(shí)和技術(shù)應(yīng)用于法庭科學(xué)的一種現(xiàn)代科學(xué)。郭洪玲等[21]通過(guò)對(duì)案件中常見(jiàn)的泥土物證的檢驗(yàn)實(shí)現(xiàn)對(duì)犯罪人員的判斷以及推斷物證來(lái)源等目的，在合適的取樣和標(biāo)準(zhǔn)的前處理后采用能夠均勻反映泥土性質(zhì)的檢驗(yàn)方法（XRF），此方法無(wú)需復(fù)雜前處理，且可同時(shí)分析常量、微量元素，能夠較全面反映泥土樣品的性質(zhì)。選用Al、Si、Ca、Fe、Rb、Sr、Zr等元素，不僅能夠?qū)δ嗤廖镒C進(jìn)行有效區(qū)分，有地域指向性，而且受到的外界污染相對(duì)較小[21]。

2 結(jié)束語(yǔ)

X射線熒光光譜法可根據(jù)在優(yōu)選實(shí)驗(yàn)條件下所測(cè)得的特征元素利用所需樣品量少、快速準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)微量物證的有效檢驗(yàn)，同時(shí)結(jié)合系統(tǒng)聚類(lèi)、KMeans快速聚類(lèi)、相關(guān)性分析實(shí)現(xiàn)聚類(lèi)分組、Fisher判別分析、Byes判別分析等實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)模型的建立和對(duì)新數(shù)據(jù)分組的預(yù)測(cè)，得出判別函數(shù)方程式。在將來(lái)，X射線熒光光譜法可利用的領(lǐng)域?qū)⒉粩嗤卣?，且其穿透性不?qiáng)等缺點(diǎn)也會(huì)得到進(jìn)一步改善，其在微量物證研究領(lǐng)域?qū)?huì)繼續(xù)發(fā)揮重要作用。