新型可擦写中性笔FRIXION消褪字迹检验方法

刘心来

（中国刑事警察学院文件检验技术系 辽宁 沈阳 110035）

1 引言

近年来，随着书写工具的发展和市场的需求，可擦写笔的使用越来越广泛。其中最具代表性的是日本百乐公司生产的一种名为FRIXION的可擦写中性笔[1]。FRIXION由于其优秀的书写能力很快便风靡全球。FRIXION于2006年首先在欧洲发售，2007年在日本国内发售，至2014年全球累计销售10亿支成为最受欢迎的可擦写笔。受欢迎的背后，随之而来的是利用其独特的可擦写能力进行犯罪的事件也越来越多。例如：2010年8月，日本奈良县的汽车销售公司利用可擦写笔把通过车检的车辆证书上的车架号换成未通过车检车辆的车架号。2012年8月，日本大阪府警的男性巡查部长利用可擦写笔修改犯罪嫌疑人的笔录。2013年5月，日本三重县津市的一所学校食堂里的工作人员利用可擦写笔修改大米的购买价格从中获利4200万日元。随着案件的增多，日本的一些地方政府已经明令禁止使用可擦写笔书写行政公文。大学的志愿书填报也被要求禁止使用可擦写笔。FRIXION于近年引入我国并逐渐被大众使用。由于我国在可擦写笔的使用限制方面还未有明确的法律条文规定，利用可擦写笔进行犯罪的案件也将越来越多。目前，对于可擦写中性笔FRIXION的消褪字迹检验方法还没有形成系统、详细的研究。本文尝试运用多种光学检验方法对FRIXION的形成字迹进行分析，从而得到最佳检验方法。

2 关于新型可擦写中性笔FRIXION的概述

消褪墨水最早于1972年由日本的文具厂商开发出来。当时并没想到把这种技术应用在圆珠笔上。当时的圆珠笔墨水的设定温度范围很窄，而且也做不出微胶囊粒子。1976年日本出现一种名为“魔法杯”的杯子。这种杯子有趣的地方在于向杯中加入冷水后杯子上的图案会消失；反之，向杯中加入热水后杯子上的图案会显现出来。当时百乐公司想到把这种技术应用到笔上一定会成为人气商品，于是开始着手研发。最终历经35年于2007年成功研制出FRIXION系列可擦写笔。

传统的可擦写中性笔的工作原理是在墨水中加入特种树脂，使书写后的墨迹形成膜，通过摩擦使膜脱落从而形成褪色。这种笔重复书写后字迹并不美观而逐渐被淘汰。而FRIXION则是用改变温度的原理来对字迹进行消褪的。一般的中性墨水笔的工作原理是在水中加入颜料。不同于传统的水性笔，FRIXION独特的地方在于用微胶囊粒子替换传统的颜料。FRIXION的工作原理如图1所示。墨水中直径2～3μm的微胶囊粒子中包含发色剂、显色剂和变色温度调整剂3种成分。发色剂是和热感纸中使用的隐色染料一样[2]。隐色染料和显色剂接触就会显色，离开就会褪色。FRIXION就是利用这种性质工作的。在常温状态下，隐色染料与显色剂结合颜色就会呈现出来。随着温度的上升，变色温度调整剂开始工作使隐色染料与显色剂分离使颜色开始逐渐消失。当摩擦产生的温度达到65℃时颜色全部消失。当温度达到-10℃时颜色开始慢慢呈现，至-20℃时颜色完全显现出来。

图1 FRIXION工作原理图

3 实验部分

3.1 目的与原理

对擦写前后的文字样本进行光线照射、检验消褪前后字迹的显微分光光谱是否一致。对消褪字迹后的文本进行荧光照射、紫外光照射，检验字迹是否呈现出来。

被检验物体在一定分光光谱范围内密集均匀分布的多个波段单色光的反射光亮度分布或荧光亮度分布，形成由许多单色光影像构成的光谱影像集[3]。文件检验仪拥有紫外光源和红外激发光光源等多套的光源，并增加了图像增强处理功能。消褪后的可擦笔字迹肉眼难以辨认，但在文检仪高强度的紫外光或红外激发光等光源照射下，可发出肉眼可见的荧光，可发现消褪部位，并显现出该部位原有的字迹，从而达到显现检验消褪文件的目的[4-7]。

3.2 实验仪器与样本制备

显微分光光度计：美国CRAIC AXIO全光谱显微分光光度计，带有稳压电源75W的氙灯。光谱范围为200～1700nm。照明系统为ZEISS N XBO 75 Microscope Illuminating Systems。文件检验仪：英国Foster + Freeman公司VSC6000型超级文件检验工作站、内置紫外灯（365nm，312nm，254nm）、荧光光源。

如表所示，利用百乐公司FRIXION系列4种型号的可擦写中性笔分别在打印纸和票据纸上书写文字，然后用笔末端附带的橡胶球将部分字迹擦除至肉眼不可见，便于比较。

表 FRIXION各样本型号信息表

3.3 实验方法

将制作的擦写前样本置于显微分光光度计的样品台上启动光谱成像系统，并使样本置于氙灯光斑的中心位置；对其与样本文字上的黑色、蓝色字迹进行反射，选取400～1000nm光谱范围进行光谱测量。得出光谱图后将部分字迹擦除至肉眼不可见状态，并对擦除部分再次进行400～1000nm光谱范围的光谱测量，得出光谱图后比较擦写前后的光谱差异。

将制作的擦写前后样本置于文件检验工作站的样品台上，启动荧光、紫外分光系统，选择365nm波长对消褪字迹进行照射。

4 结果与讨论

4.1 擦写前后比较

图2为sample1～4在打印纸上擦写前后的对比效果。从图片中可以看出4份样本在擦除后完全看不到字迹，消褪效果非常完美。

图3为sample1～4在票据纸上擦写前后的效果。从图片中可以看出4份样本在擦除后效果与在打印纸上擦除后效果一致，同样完全看不到字迹，消褪效果非常完美。

由此可以看出FRIXION系列4份样本在不同种类的纸张中均能表现出出色的消褪性。

图2 FRIXION在打印纸上擦写前后对比图

图3 FRIXION在票据纸上擦写前后对比图

4.2 显微分光光度法结果分析

在相同条件下，对制作的实验样本进行显微分光分析，结果如图4、图5所示，测量4份样本分别在打印纸和票据纸上擦写前后的显微分光光谱。

从图4结果中可以看出擦写前的（a）图谱在750～850nm波长区间有明显的波峰曲线。而通过擦写后的位置再次进行测量可以得出擦写后的（b）图谱同样在750～850nm波长区间有相同的波形曲线。由此可以判断出在打印纸上书写的情况下即使把字迹擦除，也可以检测出来。

图5 FRIXION在票据纸上擦写前后的显微分光光谱

从图5结果中可以看出擦写前的（a）图谱在750～900nm波长区间有明显的波峰曲线。而通过擦写后的位置再次进行测量可以得出擦写后的（b）图谱同样在750～900nm波长区间有相同的波形曲线。由此可以判断出在票据纸上书写的情况下和在打印纸上书写情况的结果相同，即使把字迹擦除，同样可以检测出来。

4.3 文件检验仪下的测量结果

在相同条件下，对FRIXION擦写后的实验样本放在文件检验仪下进行荧光照射，结果如图6～7所示，测量4份样本在打印纸和票据纸上擦写后的荧光光谱。

图6 FRIXON在打印纸上擦写后荧光照射前后对比图

图7 FRIXON在票据纸上擦写后荧光照射前后对比图

从图6～7结果中可以看出，擦写后的样本经文件检验仪中内置的荧光系统照射后，不论在打印纸上书写，还是在票据纸上书写均可以被清晰地呈现出来，效果非常好。

在相同条件下，将FRIXION擦写后的实验样本放在文件检验仪下进行紫外光照射，结果如图8～9所示，测量4份样本在打印纸和票据纸上擦写后的紫外光光谱。

图8 FRIXION在打印纸上擦写后经365nm紫外光照射前后对比图

图9 FRIXION在票据纸上擦写后经365nm紫外光照射前后对比图

从图8～9结果中可以看出擦写后的样本经文件检验仪中内置的365nm波长的紫外光系统照射后，不论在打印纸上书写，还是在票据纸上书写均可以被清晰地呈现出来，效果非常好。

5 结论

通过对FRIXION在打印纸和票据纸上的书写文字进行擦除前后样本的比较，可以发现擦除后的样本上完全看不到字迹，可以得出FRIXION具有十分优秀的消褪性。通过显微分光法对FRIXION擦除前后样本字迹进行照射后得出的光谱图比较后，发现虽然字迹被消褪至肉眼不可见，但其油墨成分还完好地保留在纸上，而且擦写前后化学成分相同。由此可以判断FRIXION可擦写中性笔擦写前后仅改变其化学结构，而并未改变其化学成分。通过文件检验仪内置的荧光、紫外分光系统对擦除后样本进行照射后，发现被擦除的字迹扔然可以清晰地呈现出来，而且保留了文件的原始状态，做到无损检验。因此，今后在检验实践中可以利用显微分光法，荧光、紫外分光法对FRIXION系列可擦写中性笔进行检验。

参考文献：

[1] Welch J. Erasable ink; something old, something new[J]. Science& Justice, 2008(4):187-191.

[2] 王浩波,陈宁. 再现热敏纸传真文件的消褪内容[J].刑事技术,2005(2):33.

[3] 王丹琳,杨玉柱.紫外光谱成像技术检验可擦写中性笔形成的消褪字迹[J].中国人民公安大学学报(自然科学版),2013(1):4-9.

[4] 崔连义.文检仪在消褪文件检验中的应用[J].贵州警官职业学院学报,2014(5):53-57.

[5] 万里明,黄建东,周源,等.褪色传真字迹红外荧光显现一例[J].广东公安科技,2003(2):76.

[6] 王桂强.光谱成像检验技术[J].刑事技术,2004(1):7-12.

[7] 张金庄.中红外成像技术显现可擦中性笔墨水残留色痕的初步探索[J].中国刑警学院学报,2014(1):63-64.