XRF法在透明胶带检验中的应用

常冠群,　孙振文,　孙玉友,　杨瑞琴

(1.中国人民公安大学刑事科学技术学院， 北京　100038； 2.公安部物证鉴定中心， 北京　100038)

XRF法在透明胶带检验中的应用

常冠群1,孙振文2,孙玉友2,杨瑞琴1

(1.中国人民公安大学刑事科学技术学院， 北京100038； 2.公安部物证鉴定中心， 北京100038)

摘要目的 研究不同品牌透明胶带的检验区分方法。方法 利用X射线荧光光谱法(XRF)对透明胶带带基中的微量元素进行定性分析。结果 30种不同品牌的透明胶带根据排列组合原理两两之间互相配对组成的435个样品组中有397组可以区分，区分率达到91.3%。结论 X射线荧光光谱法可以区分绝大多数不同品牌的透明胶带，此方法操作简单，分析速度快，灵敏度高，结果准确，可用于不同品牌透明胶带的检验区分。

关键词透明胶带； X射线荧光光谱法； 区分率

0引言

透明胶带作为生产和生活中一种不可或缺的用品，使用方便，价格低廉，易于采购，出现在生活的方方面面，具有封缄、捆扎、密封、保护、拼接、包装、固定等多种用途[1]。近年来，透明胶带越来越多的被犯罪嫌疑人所使用，出现在越来越多的犯罪案件中。作案之后，这些胶带物证经常遗留在现场上[2]。但当前国内外对透明胶带的研究不够系统，对于犯罪现场的胶带物证，只重视胶带上遗留的生物物证或指纹等信息，而忽略对胶带本身的研究。通过对透明胶带的检验可以实现透明胶带的区分，这可为案件的侦查提供线索，为案件的审判提供相应的证据。

目前，对胶带的研究方法主要有红外光谱法[3]、裂解气相色谱法[4]、X射线荧光光谱法[5]、扫描电镜/能谱法[5]等方法。这些胶带检验方法多用于电工胶带的检验，在透明胶带的检验中使用较少。本文选择生活中更为常见和普及的透明胶带作为检验对象进行研究，是对胶带检验的一个补充和完善。基于X射线荧光光谱法灵敏度高，分析速度快的优点，选择X射线荧光光谱法对透明胶带进行检验分析研究，进行初步的探索。

1材料与方法

1.1　实验样品

本文收集了不同厂家不同品牌的透明胶带共30种用于研究，基本涵盖了市面上常见的透明胶带。30种透明胶带的信息如表1所示。

表1　30种不同品牌的透明胶带信息表

1.2　仪器设备

日本理学电机株式会社ZSX 100e 型波长色散X射线荧光光谱仪；

射线管靶：Rh靶；

光管功率：4 kW；

样品室真空度：1 atm；

样品台直径：Φ=10 mm。

1.3　实验方法

1.3.1实验条件的选择

课题组曾利用X射线荧光光谱法[5]对电工胶带带基进行检验分析。电工胶带带基成分复杂，所含元素种类多于透明胶带，透明胶带带基的组分多为聚丙烯类，据此在电工胶带检验的分析元素种类上进行一个删减。由于生产工艺和配方的不同，不同品牌的透明胶带中所含的元素种类和含量会有一定差异，这可作为不同品牌的透明胶带样品之间互相区分的重要参数[5]。随机选取几种品牌的透明胶带进行全元素分析，发现透明胶带中全部含有Al、S、Fe元素，Mg、Cl、Si、Ca元素也有出现。根据了解透明胶带中所含的主体元素和微量元素，最终选择Mg、Al、Si、S、Cl、Ca、Ti、Fe、Cu、Zn、Sn、Sb、Ba、Pb 14种元素作为分析目标。这些目标元素的选取是对透明胶带检验的一个探索，建立通用的方法还需大量研究，本文按这些目标元素对透明胶带带基进行检验分析。

1.3.2样品的测定

(1)取样

取出一卷透明胶带，展开，剪去最外层，继续展开，剪取大约10 cm一段(大于取样台直径)的样品。

(2)制样

将剪取的胶带未被剪刀及手指触碰的中间部分平整地贴在取样台上，取样台事先用酒精棉球擦拭干净。用剪刀剪去多余的胶带，用酒精棉球将样品台上的胶带带基擦干净，酒精挥干后将Φ=10 mm样品台盖子跟样品取样台拧紧。对取样台进行编号，与表1中顺序一致。

(3)进样

将编号的样品台按顺序放入X射线荧光光谱仪。

(4)分析

按选取的分析元素，建立透明胶带带基分析方法，对透明胶带带基进行检验分析。

1.3.3元素的统计分析

根据X射线荧光光谱仪测得的透明胶带带基中的元素种类，对元素出现频率进行统计，并根据元素的出现情况对不同品牌透明胶带进行分组，利用特征元素的不同组合对透明胶带进行区分。经X射线荧光光谱仪测得的透明胶带中含有的元素情况在结果中进行详细讨论。

2结果

2.1　样品比对参数的确定

经X射线荧光光谱仪分析检验，对30种不同品牌的透明胶带中含有的元素进行统计分析，检出的元素汇总情况如表2所示。纵向顺序依次对应30种不同品牌透明胶带信息表的编号，编号顺序与表1顺序一致。横向为各种元素在每种品牌的透明胶带中的出现情况，其中“+”号代表此种元素在该品牌的透明胶带中存在，“-”号代表此种元素在该品牌的透明胶带中不存在。

表2　30种不同品牌透明胶带中检出的元素情况

从表2可以看出，30种不同品牌的透明胶带样品中均检出Al、S、Fe元素，均未检出Ti、Cu、Sn、Sb、Ba、Pb元素，部分样品检出Mg、Si、Cl、Ca、Zn元素。根据30种不同品牌透明胶带中实际检出的元素，对30种不同品牌的透明胶带进行分类，30种不同品牌的透明胶带中检出微量元素的详细情况见表3。

表3　30种不同品牌的透明胶带中检出

从表3可以看出，30种不同品牌的透明胶带根据所含元素进行分类可以分为12组。去掉30种不同品牌的透明胶带样品中均检出Al、S、Fe元素，均未检出Ti、Cu、Sn、Sb、Ba、Pb元素，对部分样品中检出的Mg、Si、Cl、Ca、Zn元素出现频率进行统计。

其中，在30种不同品牌的透明胶带中，Mg元素出现15次，频率为50%；Si元素出现29次，频率为96.7%；Cl元素出现12次，频率为40%；Ca元素出现10次，频率为33.3%；Zn元素出现24次，频率为80%；Al、S、Fe元素出现30次，频率为100%；Ti、Cu、Sn、Sb、Ba、Pb元素出现0次，频率为0。

经统计，Mg、Si、Cl、Ca、Zn 5种元素的出现频率如图1所示。从图中可以看出，Si元素的出现频率最高，达到96.7%，Ca元素出现频率最低，仅为33.3%。元素出现的频率越高，定性分析结果的区分率越低，出现频率达到100%就不能进行区分，因此越不适合作为不同品牌样品相互区分的参数；相反，元素在样品中出现的频率越低，其特异性越强，越适合作为样品相互区分的参数。本文将是否含有Mg、Si、Cl、Ca、Zn元素作为区分不同品牌透明胶带的比对参数。

图1　Mg、Si、Cl、Ca、Zn 5种元素的出现频率　

2.2　区分率统计

根据排列组合原理，对选作区分不同品牌胶带比对参数的5种元素Mg、Si、Cl、Ca、Zn进行分组，共分成31组，详细情况见表4。

表4　30种品牌透明胶带中选作比对参数的

从表3可以看出,30种不同品牌透明胶带中实际含有的元素组合为12组，说明一些不同品牌的透明胶带中所含元素种类相同。表4包含了作为比对参数的5种元素的所有组合情况，表3中30种不同品牌透明胶带中含有的12组元素组合在表4中全部存在。

从表4可以看出，1、13、26号样品所含元素种类相同；3、16、19、22、23号样品所含元素种类相同；5、7、10、20、24号样品所含元素种类相同；18、21、29号样品所含元素种类相同；8、15、17、27、28号样品所含元素种类相同；9和12号，11和30号样品所含元素种类相同，这些所含元素种类相同的透明胶带两两之间不能区分。

根据排列组合原理， 1、13、26号样品共可组成3个样品对；3、16、19、22、23号样品共可组成10个样品对；5、7、10、20、24号样品共可组成10个样品对；18、21、29号样品共可组成3个样品对；8、15、17、27、28号样品共可组成10个样品对；9号和12号为1个样品对；11号和30号为1个样品对，共计38组样品对。这38组样品对，每对样品所含元素种类相同，因此彼此之间不能区分。

根据排列组合原理，从30种不同品牌的透明胶带中随机选取1个样品对的组合数共有435组。因此，在所有435组样品对中共有38组不能区分，可以区分的有397组，区分率为91.3%。

3结论

本文通过X射线荧光光谱法对透明胶带带基中的微量元素进行定性分析，属于对透明胶带检验方法的一个探索，是对已有检验技术的一个创新。利用X射线荧光光谱法对透明胶带进行检验，选择的目标分析元素不多，只有14种，检验速度快，半小时左右可完成一个样品的分析。该方法通过比较不同品牌透明胶带中所含元素种类的差异对不同品牌透明胶带进行区分，是一个新的尝试，通用方法的建立还需进一步研究。

由于透明胶带带基的主要成分为聚丙烯类有机物，所含无机填料很少，一般仪器难以检测带基中的微量元素。X射线荧光光谱法灵敏度可达10-6，能够检验带基中的微量元素。透明胶带的生产厂家不同，对带基的选择和粘合剂的配比会有一定的差异，这就为我们的检验区分提供了前提，通过检测带基中所含的微量元素可以实现对不同品牌透明胶带的区分。

该方法操作简单，分析速度快，灵敏度高，为法庭科学领域透明胶带物证的检验提供了新思路。该方法仅仅对元素进行了定性，结合统计学和数学方法，就能区分绝大多数透明胶带，并且检材用量少，结果准确。对胶带物证进行研究，可以有效挖掘胶带物证的信息，提升胶带物证的价值。该方法可以在实际案件中进行应用，是一种值得推广使用的新方法。

参考文献

[1]杨玉昆，吕凤亭.压敏胶制品技术手册[M].北京:化学工业出版社，2014.

[2]李海燕，姜红.法庭科学中胶带的检验现状与发展[J].化学与黏合,2007,29(5):365-368.

[3]郑一平，楼寿松，崔艳华，等.胶带的红外光谱检验[J].刑事技术，2006(5)：19-22.

[4]WILLIAMS E R, MUNSON T.The comparison of black polyvinylchloride (PVC) tapes by pyrolysis gas chromatography [J].J Forensic Sci.,1988,33(5):1163-1170.

[5]孙振文, 权养科, 陶克明. SEM/EDX法和XRF法在电工胶带检验中的应用 [J].中国司法鉴定, 2012(2): 26-29.

(责任编辑陈小明)

作者简介常冠群(1989—)， 男， 山东人，公安大学2012级法化学方向在读研究生。

中图分类号D918.9