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物证及微量物证检验的常用仪器介绍

时间:2023-07-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:显微镜是物证分析工作中经常使用的重要而不可缺少的仪器。一种使光波通过样品时波长与振幅发生变化,以增大物体的明暗反差,用来观察未染色的活体细胞和组织细微结构的显微镜。

物证及微量物证检验的常用仪器介绍

1.3.4.1 痕迹检验中的微量物证检验方法

微量物证虽然数量少、体积小、重量轻,但其中却蕴含着极丰富的犯罪信息。要想将这些信息全面、准确地揭示出来,为案件的侦破和审判服务,物证分析工作者必须学习和掌握现代化的仪器分析技术。

人们用眼睛观察微观物体的能力是有限的,一般在25 cm的明视距离内,人眼的分辨力为0.1~0.2mm,所以人眼对于细菌、细胞等小到一定程度的物体都视而不见。为了扩大视野,认知和改造微观世界,从1590年荷兰的詹森发明最原始的复式显微镜以来,显微镜的制造技术飞速发展,人类研制出了各种用途的显微镜。

显微镜是一种精密的光学仪器,它广泛应用于现代科学技术和生产的各个领域,是一种十分重要的观测、研究工具。在公安工作中,勘查现场,寻找微量物证离不开放大镜和显微镜,在检验很多物证检材时,都要用显微镜进行外观形态的检验,寻找附着物,有些还需用它进行种类属性的认定;在对物证检材的超微结构和成分进行分析时,电子显微镜将起更大的作用。显微镜是物证分析工作中经常使用的重要而不可缺少的仪器。

随着科学技术的飞速发展和显微镜应用领域的扩大,人们设计并制造出了适用于各种用途的多种显微镜。

(1)可见光显微镜

是利用波长为380~760 nm的可见光成像的显微镜。按照明技术、成像技术和镜体构造的不同又可进一步分类。

①根据显微镜的照明技术可以分为:

明视野显微镜。显微镜最基本的类型。其他各种类型的特种显微镜都是由它演变而成的,或者只要在这种显微镜上附加或更换特殊的附件就可以变为其他用途的显微镜。

暗视野显微镜。利用特殊的集光器使照明光线不能直接进入物镜,只有标本表面的散射光进入物镜,因此整个视野的背景是暗的。用这种显微镜能够观察到明视野显微镜所无法分辨的微小颗粒(0.1~0.01μm),因此多用于微生物和胶体微粒的观察。

荧光显微镜。一种利用一定波长的光使标本的特异性物质受到激发而发射荧光,通过观察荧光研究标本的特异性物质成分或标本的特异结构的显微镜。这种显微镜具有特殊的照明系统、荧光垂直照明器以及暗视野集光器。

②根据像的形成技术可以分为:

相差显微镜。一种使光波通过样品时波长与振幅发生变化,以增大物体的明暗反差,用来观察未染色的活体细胞和组织细微结构的显微镜。这种显微镜具有特殊的相差集光器和相差物镜。

干涉相差显微镜。这种显微镜使通过标本的光线和通过标本之外的光线发生干涉并把光的相位变化变为振幅变化,从而可以观察染色或未染色物体的细微结构并能测定标本中干物质的含量。

偏光显微镜。一种利用偏振光原理来观察具有双折射特性物质的显微镜。这种显微镜多用于矿物学岩石学,在生物学和医学中可用于观察和研究具有双折射特性的纤维蛋白、淀粉粒、纺垂丝等结构。

③根据镜体构造可以分为:

倒置显微镜。一种把照明系统置于载物台上面,把物镜置于载物台下面的显微镜。这种显微镜由于大大加长了物台上放置样品的高度,可以放置培养器皿。因此,多用于观察培养的活体细胞和组织。

实体显微镜。一种利用斜射光照明观察物体的外部形态和立体结构的显微镜。这种显微镜放大倍数较低,为60~500倍。它的应用范围非常广泛。

比较显微镜。这实际上是一种合并在一个镜架上的两台显微镜,但是它可以把两个标本的像,借助于棱镜组合在一个目镜的两半视野内,用以比较两个标本的结构和染色。

(2)不可见光显微镜

这是一类利用电磁波中不可见光成像的有特殊用途的显微镜,它可以分为:

紫外光显微镜。

这是一种使用波长小于360~380 nm的紫外光形成物体像的显微镜。它最初被用于增大分辨力,现在主要用于对紫外光有选择吸收物质的显微光度和显微分光光度的研究。

②红外光显微镜。

这是一种使用760~1500 nm的红外光形成物体像的显微镜。用可见光观察不透明的一些物质,用它观察可以变得透明,例如:可用于研究昆虫中渗入黑色素甲壳质层。

③X射线显微镜。

这是一种利用波长极短(0.1~10 nm)而具有强大穿透力的X射线来形成物体像的显微镜。它可以用来观察较厚标本中的空间结构以及矿质化或角质化的材料。

光学显微镜除了上述分类方法外,根据显微镜的使用范围和性能的高低还可以分为教学显微镜、研究显微镜和大型万能显微镜。大型万能显微镜可以装配各种附件而兼备多种显微镜的用途。(www.xing528.com)

(3)非光学显微镜

可见光显微镜和不可见光显微镜都属于光学显微镜,光学显微镜都是靠光波成像来观察物体的。

非光学显微镜不靠光波成像,电子显微镜靠电子波,超声波显微镜靠超声波,它们都属于非光学显微镜,放大倍数可达80万倍,这是光学显微镜所不可比拟的。电子显微镜为微观世界的研究和现代科学技术的发展开辟了广阔的道路,但是,电子显微镜绝不可能取代光学显微镜。光学显微镜具有电子显微镜所没有的一些优点,光学显微镜和电子显微镜只能是相辅相成,互补长短,在不同的观测水平和研究领域内施展各自的本领。

目前经常使用的一般显微镜有两种不同类型的镜台,即直筒镜台显微镜和斜筒镜台显微镜。

1.3.4.2 物证分析的显微镜种类

(1)实体显微镜

实体显微镜又称立体显微镜和体视显微镜,是一种利用斜射光照明,观察不透明物体立体形态或表面结构的显微镜。实际上把两个功能独立的显微镜使其光轴以12°~14°的角度连续在一起就可构成一台实体显微镜。

实体显微镜具有较大的自由工作距离,为8~12 cm,可以观察各种样品;镜台上的载物板一面是白色的,一面是黑色的,可以根据所观察样品的颜色选用,以达到良好的反差效果;实体显微镜总放大倍数的变换是通过一个可变焦的透镜系统而不是通过转动物镜转换台和更换物镜来实现。在这组透镜系统中,改变中间透镜的位置是通过调节放大倍数旋钮(6x,12x,25x,50x)选择刻度进行的,目镜有10x,15x,20x几种。

实体显微镜一般将一个或两个照明器通过支架连接在显微镜筒上,用斜射光照明。照明器的位置、方向和斜射角度以能够得到最好的立体效果为准。实体显微镜也可使用透射光照明,只要更换一个半透明毛玻璃载物板,并把照明器插入镜座内,就可以观察较薄或较透明的样品,这时它起着低倍透射显微镜的作用。

实体显微镜广泛应用于微量物证检材的外观检验,如纸张、涂料橡胶、木屑、粉尘、泥土、工具上附着物和织物组织等的外观检验及工具痕迹的检验等。

(2)生物显微镜

是一种利用透射光照明,主要用于观察微量物证中生物检材微观形态的显微镜。生物显微镜的结构与本节中前面介绍的光学显微镜的基本构造相同。

在物证分析工作中,生物显微镜常用于天然纺织纤维、纸纤维、淀粉及木材种类的认定。如羊毛、兔毛、蚕丝、棉、麻、稻草、苇草、竹、木纤维及大米、糯米、麦、土豆玉米淀粉的认定。

(3)偏(振)光显微镜

偏光显微镜是一种具有起偏振器、检偏振器和补偿器等装置的特殊显微镜。是利用偏振光原理来观察具有双折射特性物质的显微镜,它是晶体光学的基本研究工具,其优点是不仅能完成一般显微镜的放大作用,而且可以测定普通显微镜所不能测定的其他光学性质和特征。

起偏振器能把照明的光线变成线性偏振光,常安装在集光器下一个带有刻度并能读出旋转角度的框架上。偏振光通过各向异性(双折射特性)的物质,被分解成在两个互相垂直的平面上偏振的O光和E光。O光服从折射定律叫正常光,E光是异常光,它不服从折射定律,它们的折射率Ne和No之差(Ne-No)与物质种类及入射光方位有关,通过检测偏振器O光和E光产生色彩干涉,并可控制变化的光量,从而对物质进行定量研究。补偿器常用云母石英板,是为了改变光程使颜色好看和寻找在具有微弱双折射物体和背景之间的最适反差时使用的。

使用偏光显微镜,通过检测双折射物质异常光线折射率Ne与正常光线折射率No的最大差值,来认定物质的种类。如它可以认定具有双折射性质的矿物、岩石、金属,尤其是物证成分。

(4)金相显微镜

金相显微镜是利用反射光观察不透明金属与合金组织结构的显微镜。由于光线不能透过物体,所以用一套复杂的照明系统使光线从正面或侧面把物体表面照亮,然后依靠物体的表面反射能力,使部分光线反射入光学系统,经放大成像,供人眼观察。分辨能力为几个微米到十分之几微米。

金相显微镜种类很多,根据金相研究的目的、对象、方法不同,有偏光金相显微镜、相衬金相显微镜、紫外光金相显微镜等。

金相显微镜主要应用于研究金相组织。化学组成相同的金属材料,经不同热处理工艺加工后,其金相组织不同。所以,对工具痕迹、工具上金属附着物、枪弹、罪犯破坏障碍物或侵害金属客体所留下的物证检材,都可以用金相显微镜进行分析,作金属的定性或超微结构检验。

(5)比较显微镜

比较显微镜是一种在两个并排放置的显微镜上通过一个视野进行观察,用于显微镜像比较的显微镜。构成比较显微镜的显微镜种类不同,它所观察的对象也不同。

比较显微镜通过一个目镜同时看到左右两个物体的像,如现场的一半显示检材的图像,另一半显示比对样本的图像,因而能对两样本进行宏观及微观上的观察、比较,从而达到鉴定的目的。有时这两个图像可以被重合起来进行比对。也可以同时观察用不同染色方法染色的相同材料的显微切片,以便发现特殊结构或变化。

在物证分析工作中,可用比较显微镜比较检材和嫌疑样本的外观,用于印刷品、证券钱币真伪的认定,还可用于笔迹及枪弹痕迹等擦痕的检验。

(6)电子显微镜(SEM)

电子显微镜是由电子波代替光波作用于样品来观察物体的一种显微镜。当高能入射电子束轰击样品表面时,电子与样品发生多种作用,其中一部分电子能够直接穿透样品(要求样品很薄);有部分电子从样品表面被反射出来;还有部分电子被样品吸收后,样品被激发,样品又发射出电子;也有部分电子被散射开来等。如果把这些电子按类型收集并使它们成像,便可制成不同种类的电子显微镜。如透射电子显微镜、扫描电子显微镜、发射电子显微镜和反射电子显微镜等。在物证分析工作中常用的是扫描电子显微镜(SEM)。

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