XRF法在封箱胶带检验中的应用



XRF法在封箱胶带检验中的应用

常冠群1，孙振文2，孙玉友2，杨瑞琴1，乔婷2

（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）

封箱胶带多为米黄色，也被称为米黄胶带，是企业生产、公司办公、个人生活中不可缺少的用品[1]。由于携带便利、使用简易，犯罪分子常在各类犯罪活动中使用封箱胶带，例如在抢劫、凶杀、绑架案中封闭被害人的嘴、捆绑被害人的手脚，在盗窃案中粘贴玻璃，在爆炸案中包装、捆绑、固定爆炸装置等[2]。作案之后，胶带物证经常遗留在犯罪现场[3]。通过对现场遗留胶带物证的检验，可为案件侦破提供线索，为证实犯罪提供证据。

封箱胶带主要由带基和粘合剂两部分组成。带基是使胶带呈一定形状并承载粘合剂的基体，主要成分为聚丙烯等塑料薄膜。为了改善胶带的伸缩性、柔韧性及其他特殊性能，带基中通常加入增塑剂和其他添加剂，增塑剂中以邻苯二甲酸酯最常用，添加剂则包括各种颜料、填料、稳定剂及阻燃剂等。粘合剂是使胶带与被粘合物体紧密相连的胶状物质。由于粘合剂具有粘性，其上常因附着有他物质而被污染，且污染难以完全去除，故在实际案件中对带基检验的可操作性更强。红外光谱法是目前检验封箱胶带带基最常用的方法。可检出带基中的主要成分聚丙烯和少量的增塑剂成分，但难以检出含量相对较少的添加剂。该方法对于不同品牌封箱胶带的区分率不高。由于生产工艺和配方不同，不同品牌的封箱胶带中的元素种类和含量会有一定差异，可作为不同品牌的封箱胶带样品之间互相区分的重要参数[4]，为元素分析方法区分不同品牌的封箱胶带提供了理论依据。X射线荧光光谱法可同时测量样品中所含的主体元素和微量元素，检验灵敏度高，可达ppm级，而且重复性好，分析结果准确。

本文利用X射线荧光光谱法对27种品牌封箱胶带的元素成分进行定性分析，根据所含元素的差异实现不同品牌封箱胶带的区分，旨在探索该方法对于不同品牌封箱胶带的区分能力。

1　材料与方法

1.1仪器设备

ZSX 100e型波长色散X射线荧光光谱仪（日本理学电机株式会社）；射线管靶：Rh靶；光管功率：4 KW；样品室真空度：1atm；样品台直径：Φ=10mm。

1.2样品

本文共收集了27种品牌封箱胶带（见表1）。

1.3方法

1.3.1实验条件的选择

经查阅相关文献，并结合生产工艺调研了解到的封箱胶带带基的组成成分，选择Mg、Al、Si、S、Cl、Ca、Ti、Fe、Cu、Zn、Sn、Sb、Ba、Pb十四种元素作为分析目标。设纤维素（C5H10O5）为平衡组分，分析测试条件见表2。

表1　27种品牌封箱胶带信息表

1.3.2样品的测定

剪取一段封箱胶带，用丙酮棉球和酒精棉球反复擦拭胶面，直至失去粘性，将带基表面擦拭干净，晾干。将样品置于样品台上固定，放入X射线荧光光谱仪样品仓中进行分析。

1.3.3元素的统计分析

根据X射线荧光光谱仪测得的封箱胶带带基中的元素种类，对元素出现频率进行统计，并根据元素的定性分析实现不同品牌封箱胶带的区分。

2　结果

2.1测试数据重现性分析

为验证胶带样品的均匀性以及检验数据的重现性，选择1号样品的不同部位测量5次，检验结果见表3。从表中可以看出，XRF法检验封箱胶带带基定性结果准确（信噪比≥3为检出标准），数据重现性好。

2.2样品比对参数的确定

经X射线荧光光谱仪测定，27种品牌的封箱胶带样品中均检出Al、Si、S、Ti、Fe元素，均未检出Cu、Sn、Sb、Pb元素，还检出Mg、Cl、Ca、Zn、Ba五种元素的全部或部分。而使用扫描电镜X射线能谱仪（SEM/EDS）对上述27种样品进行检验时，仅能检测到C、O元素。对Mg、Cl、Ca、Zn、Ba五种元素在27种品牌的封箱胶带中的出现频率进行统计（见图1）。由图可知，Ca元素的出现频率最高，达到85.2 %，Mg、Ba元素出现频率最低，均为48.1 %。元素在样品中出现的频率越高，定性分析结果的区分率越低，因此不适合作为不同品牌样品相互区分的参数；反之，元素在样品中出现的频率越低，其特异性越强，更适合作为样品相互区分的参数。本文将Mg、Cl、Ca、Zn、Ba元素的检出作为区分不同品牌的封箱胶带的参数，其在27种品牌的封箱胶带中的检出情况（见表4）。

2.3区分率统计

根据Mg、Cl、Ca、Zn、Ba五种元素之间的相互组合对27种封箱胶带进行分类，按样品中所含元素种类的多少依次分类，共分成15组。其中检出两种元素组合的有六组，23号样品检出Mg、Cl元素，21号样品检出Mg、Zn元素，13号样品检出Cl、Ba元素，27号样品检出Ca、Zn元素，8号样品检出Ca、Ba元素，16号样品检出Zn、Ba元素；检出三种元素组合的有四组，7、24号样品检出Mg、Cl、Ca元素，14号样品检出Mg、Ca、Ba元素，1、11、25、26号样品检出Cl、Ca、Zn元素，5、10、15、20号样品检出Ca、Zn、Ba元素；检出四种元素组合的有四组，3、19、22号样品检出Mg、Cl、Ca、Zn元素，17号样品检出Mg、Cl、Zn、Ba元素，2、4号样品检出Mg、Ca、Zn、Ba元素，12、18号样品Cl、Ca、Zn、Ba元素；上述五种元素均出现在6号和9号样品中，这两个样品可分为一组。详细分组情况（见表4）。

表3　1号样品的XRF 5次分析结果

图1　带基中不同微量元素在27个样品中的出现频率

表4　27种品牌封箱胶带样品分组情况

从表4可以看出，7号和24号样品所含元素种类相同，1、11、25、26号样品所含元素种类相同，5、10、15、20号样品所含元素种类相同，3、19、22号样品所含元素种类相同，2和4号，12和18号，6和9号样品所含元素种类相同。上述含有相同元素组合的不同品牌的封箱胶带彼此之间不能区分，根据排列组合原理，上述含有相同元素的组合两两之间组合共有19组，而27种品牌的封箱胶带之间两两组合共可组成351组样品对。因此，在所有351组样品对中有19组不能区分，可区分的有332组，区分率为94.6%。

3　结论

封箱胶带的生产厂家不同，生产工艺和原料配方会有所差异，这为通过元素成分检验区分不同品牌封箱胶带提供了可行性。由于封箱胶带带基的主要成分聚丙烯和邻苯二甲酸酯均为有机物，所含无机填料很少，达不到扫描电镜/能谱法的最低检测限，带基中所含的微量元素只能通过灵敏度更高的分析方法实现。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。本文应用X射线荧光光谱法对封箱胶带带基中的微量元素进行定性分析，通过比较不同种类封箱胶带中所含元素种类的差异对不同品牌封箱胶带进行区分，区分率可达94.6%。结果表明X射线荧光光谱法操作简单，分析速度快，灵敏度高，这为法庭科学领域胶带物证的检验提供了新的思路。

参考文献：

[1]刘耀.物证鉴定科学[M].北京:群众出版社，1998：318-326.

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

[3]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.

[4]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.

（本文编辑：罗仪文）

鉴定制度

Forensic System

摘要:目的研究不同品牌封箱胶带带基的检验方法。方法利用X射线荧光光谱法（XRF）对封箱胶带带基中的微量元素进行定性分析。结果27种品牌的封箱胶带组成的351组样品对有332组可以区分，区分率达94.6%。结论X射线荧光光谱法具有操作简单，分析速度快，灵敏度高，结果准确，可用于不同品牌封箱胶带的检验区分。

关键词:封箱胶带；X射线荧光光谱法；元素分析

E-mail: 1024970214@qq.com。

Analysis of Packaging Tape by XRF

CHANG Guan-qun1，SUN Zhen-wen2，SUN Yu-you2，YANG Rui-qin1

1. Department of Criminal Science and Technology，People's Public Security University of China，Beijing 100038，China;

2. Institute of Forensic Science，Ministry of Public Security，Beijing 100038，China)

Abstract:Objective To discriminate packaging tapes using wavelength-dispersive X-Ray fluorescence spectrometry (XRF). Method Elements including Mg，Al，Si，S，Cl，Ca，Ti，Fe，Cu，Zn，Sn，Sb，Ba and Pb were selected to discriminate the packing tapes of different brands. Results Samples of 27 brands were divided into 15 groups according to the detected elements. 332 were distinguishable out of the total 351 samples，with a discrimination rate of 94.6%. Conclusion The XRF method is highly sensitive，simple，rapid and accurate. It can be applied in the discrimination of different branded packing tapes.

Key words:packing tape; wavelength-dispersive X-Ray fluorescence spectrometry; elcmental analysis

通信作者：杨瑞琴（1971—），女，教授，主要从事法庭科学研究工作。E-mail：rqyang1971@yahoo.com。

作者简介：常冠群（1989—），男，硕士，主要从事法化学研究。

基金项目：公安技术交流培训计划（2015px08）；基本科研业务费专项资金重点项目（2012JB006）

收稿日期：2014-04-08

文章编号：1671-2072-（2015）05-0052-04

doi:10.3969/j.issn.1671-2072.2015.05.010

文献标志码:A

中图分类号:DF793.4