XRF在微量物证检验中的应用

朱晓晗，姜红

（中国人民公安大学侦查与刑事科学技术学院，北京100086）

X射线荧光光谱法是根据原子特定的电子层间跃迁能量来确定元素种类，用测定的谱线强度与标准谱线相比较，以确定元素质量分数，用于分析样品中的无机元素。能量色散X射线荧光光谱仪是用较高能量的射线束或粒子流激发样品，产生多个元素的特征X射线，用能量探测器直接分辨试样中的元素特征谱线，从而对样品进行定性和定量分析。

检验无机元素及含量的方法主要有原子吸收光谱、原子发射光谱、扫描电镜能谱、激光诱导击穿光谱等，相较于其他检验方法，X射线荧光光谱法具备分析速度快，检材用量少，灵敏无损，且可以分析固粉液等多种形态的物质粉末颗粒等优点[1-3]，在法庭科学中得到了广泛运用。

1 XRF在微量物证检验方面的应用

在法庭科学中常用的方法有红外光谱法[4]、X射线荧光光谱法（XRF）、拉曼光谱法[5]等，其中X射线荧光光谱技术常用来检测塑料、橡胶、纸张、金属、油漆、射击残留物、爆炸残留物、泥土等微量物证，根据元素含量及含量比进行区分检验，并结合化学计量学进行光谱数据的多维分析和数据模型的建立，成效显著。

1.1 XRF在塑料检验中的应用

利用XRF对爆炸装置塑料碎片、塑料鞋套、车灯灯罩、塑料拖鞋、塑料打包带、药品铝塑片、电缆塑料护套、塑料袋、塑料饮料瓶等样品进行了检验。刘亚昌等[6]利用手持式X射线荧光光谱仪对自制爆炸装置中51个常见塑料部件样品进行元素成分测定，建立了适用于自制爆炸装置关键组件爆炸后残留塑料碎片临场快速检验的方法。朱晓晗等[7]利用XRF建立了一种一次性塑料鞋套的快速无损检验方法。王凌云等[8]使用元素配比的不同实现了对车灯灯罩碎片的区分检验。姜红等[9]对31个不同品牌的塑料拖鞋样品利用X射线荧光光谱法（XRF）检验，选用 Plastic-FP方法，根据塑料拖鞋样品中是否含有特征元素Cl、Ba、Pb和Cd以及Ca/Fe比值的不同，可以对塑料拖鞋样本进行区分。马枭等[10]利用红外光谱与XRF相结合的检验方法，将填料分析与元素含量分析相结合，达到对塑料打包带(绳)的检验目的。姜红等[11]对47个不同厂家、不同药品的铝塑包装片样品进行XRF测定，优选的实验条件为以钼(Rh)为阳极靶，电压40 kV，电流60 mA，采集时间为60 s。陈仓等[12-14]利用傅里叶变换红外光谱法和X-射线荧光能谱法对6个厂家生产的9个不同的电缆塑料护套进行检验，红外光谱法定性分析得出样本有机成分分别是氯化聚乙烯、聚氯乙烯和聚丙烯，然后使用XRF测定无机成分，效果较好。

1.2 XRF在纸张检验中的应用

利用XRF对无碳复写纸、一次性纸杯、香烟水松纸、烟用内衬纸样品进行了检验。王丹等[15]利用便携式X射线荧光光谱仪对收集到的45个不同品牌、不同类型的无碳复写纸样品进行检验，根据显色层中各元素的含量比对无碳复写纸样品进行区分，效果明显。陈壮等[16]利用X射线荧光光谱仪测定31个不同品牌和批次的一次性纸杯，使用控制变量法，同一变量，结合定性和半定量分析法、统计分析软件，对一次性纸杯样品进行聚类分析，通过建立检验一次性纸杯的分析方法，为案件的破获提供了新的思路与方法。务瑞杰等[17]将拉曼光谱法与XRF相结合，考查了香烟品牌与填料、着色剂的种类和配比的相关性。郭鹏等[18]利用XRF对不同品牌、不同系列的烟用内衬纸样品中的常量和微量元素进行定性和半定量分析，区分效果明显。

1.3 XRF在橡胶检验中的应用

利用XRF对橡胶鞋底、橡胶手套样本进行检验。姜红等[19]建立一种简便快速、灵敏准确、无损的检验橡胶鞋底物证的分析方法，为侦查破案提供线索，指明方向，为证实犯罪提供科学的依据。朱晓晗等[20]也利用XRF对不同品牌的橡胶手套进行了检验，结合聚类算法，实现了光谱分析与数据处理的结合。

1.4 XRF在泥土检验中的应用

泥土中所含元素种类较多，常见的有氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁等，通过XRF检验元素种类和含量是鉴别泥土常见和有效的方法。泥土检验所涉及的“法庭地质学”是将地质科学知识和技术应用于法庭科学的一种现代科学。郭洪玲等[21]通过对案件中常见的泥土物证的检验实现对犯罪人员的判断以及推断物证来源等目的，在合适的取样和标准的前处理后采用能够均匀反映泥土性质的检验方法（XRF），此方法无需复杂前处理，且可同时分析常量、微量元素，能够较全面反映泥土样品的性质。选用Al、Si、Ca、Fe、Rb、Sr、Zr等元素，不仅能够对泥土物证进行有效区分，有地域指向性，而且受到的外界污染相对较小[21]。

2 结束语

X射线荧光光谱法可根据在优选实验条件下所测得的特征元素利用所需样品量少、快速准确的优点，实现对现场微量物证的有效检验，同时结合系统聚类、KMeans快速聚类、相关性分析实现聚类分组、Fisher判别分析、Byes判别分析等实现对数据模型的建立和对新数据分组的预测，得出判别函数方程式。在将来，X射线荧光光谱法可利用的领域将不断拓展，且其穿透性不强等缺点也会得到进一步改善，其在微量物证研究领域将会继续发挥重要作用。