高真空镀膜与“502”熏显组合方法显现手印研究

陈振乾, 王琳琭

(1.中国人民公安大学刑事科学技术学院， 北京 100038；2.北京首都国际机场公安分局西航站区派出所， 北京 1000621)

0 引言

高真空镀膜法于上世纪80年代被应用于手印显现，但因当时的真空技术水平不高，仪器的显现效率低下，应用十分不便，因此，在我国未能普及。随着真空技术水平的进步，新一代的高真空镀膜手印显现仪器以其操作简单、耗时较短、显现效果好获得好评。

手印的“502”熏显方法是非渗透性客体表面汗潜手印最常用的显现方法之一，以其熏显效率高、效果较好、性价比高而广为应用。

1 实验原理

1.1 高真空镀膜显现手印原理

手印显现的本质就是通过各种手段，使得可见光下不可见、不易见的手印，转换成肉眼可见的手印图形。高真空镀膜手印显现技术的原理就是在真空环境下，将手印所在客体表面镀上一层或多层金属膜，从而增强手印与背景的反差，达到显现手印的目的，高真空镀膜法原理见图1。分子在真空环境中的自由程较长，而且随着真空度的提高，分子自由程也在增加，当环境达到高真空度(10-3托以上)时，分子运动的自由程更长，在真空镀膜机中金属的蒸发扩散中，蒸发的金属原子中间行程几乎不受碰撞地直接撞击在待显客体疑有手印的物面上，从而沉积成膜。背景部位成膜均匀，而手印部位由于手印物质(通常是汗垢)呈半流体状态，蒸发的金属原子往往由于自身的动能较大，轰击进入这些半流体的内部，在内部的分布通常不够均匀，难以形成排列整齐的金属膜，同时汗垢表面也不易形成均匀的薄膜，从而形成反差。这种反差再经金属锌镀膜加强后，得到进一步的加强。因此，真空镀膜显现手印的质量好坏，最关键的影响因素就是真空度、承痕客体表面光洁度、镀膜厚度。

图1 真空镀膜显现手印原理图

1.2 “502”熏显手印原理

“502”胶的主要成分是a-氰基丙烯酸乙酯(单体)，同时混有少量增粘剂、稳定剂、增韧剂、阻聚剂等。a-氰基丙烯酸乙醋单体易在阴离子或带负电荷较多的原子团的作用下发生阴离子聚合而形成灰白色高聚物，当手印中的水分或者氢氧根离子遇到挥发的a-氰基丙烯酸乙酯单体时会对单体起到催化剂的作用，从而在手印纹线部位出现灰白色高聚物，显现出手印。反应如下：

“502”方法熏显手印的关键影响因素：一是环境温度，一般30℃左右为宜；二是反应催化剂，通常为水，熏显前应当对待显客体适当加湿；三是“502”成份浓度，通常以“502”总用量和加热温度来控制；四是环境压强，以较高真空度条件下熏显的效果较好。较常用的是“502”熏显柜和真空“502”熏显柜，具体显现应根据现实的条件来综合确定。

2 实验设计

2.1 设计思路

根据我们能够使用的现有仪器情况，拟选择常压“502”熏显柜，配合真空镀膜机进行实验。拟利用新鲜手印样本进行下列3组实验：一是相同条件样本用两种方法显现，然后比较效果；二是同一个样本，先真空镀膜后“502”熏显，比较两种情况的效果；三是同一个样本，先“502”熏显后真空镀膜，比较两种情况的效果。根据新鲜手印样本的实验结果，选取部分客体进行陈旧性手印的显现比较。根据对以上各种情况显现结果的比较分析，为实战部门手印显现提供参考。

2.2 实验方法

2.2.1 样本制作

选取5名志愿者，每人以相同条件分别在玻璃片、黄色办公胶带、黑色塑料袋、铝箔纸、易拉罐、蓝旗舰70 g A4纸、牛皮纸、明信片纸、食品包装袋、化妆品盒上各捺印指印6枚共300枚手印存放一天备用。

选取5名志愿者，每人每次以相同条件分别在铝箔纸上各捺印指印6枚共30枚手印，分别制作5天、10天、24天、35天的汗潜手印共120枚备用。

2.2.2 高真空镀膜与“502”熏显方法显现手印的比较

选取2.2.1制作的存放时间为一天的每种客体10枚手印样本，共100枚，分成两份各50枚，每份每种客体5枚。取其中一份用“502”方法熏显，另一份用高真空镀膜的金-锌镀膜方法显现，比较其独立显现效果。

2.2.3 “502”方法熏显手印(先)+ 高真空镀膜(后)复合显现手印

选取2.2.1制作的存放时间为一天的每种客体10枚手印样本，共100枚，先用“502”方法熏显，再用高真空镀膜的金-锌镀膜方法进行后处理显现，比较“502”独立显现与复合显现的效果。

2.2.4 高真空镀膜显现(先)+ “502”方法熏显(后)复合显现手印

选取2.2.1制作的存放时间为一天的每种客体10枚手印样本，共100枚，先用高真空镀膜的金-锌镀膜方法显现，再用“502”方法熏显进行后处理显现，比较高真空镀膜独立显现与复合显现的效果。

2.2.5 铝箔纸上较陈旧手印的显现

取2.2.1中制作的5天、10天、24天、35天的汗潜手印共120枚，均分成三等份，各40枚分别按2.2.2、2.2.3、2.2.4中的方法进行显现实验并比较显现效果。

2.3 实验器材与实验材料

2.3.1 实验器材

FYFC-Ⅲ微电脑“502”手印熏显柜、 FPRC-36B真空镀膜机、尼康D70数码相机、翻拍架(带光源)。

2.3.2 实验材料

金属锌和金、脱胶“502”、蒸馏水、铝箔纸、化妆品盒、牛皮纸、蓝旗舰70gA4纸、黑色塑料袋、黄色办公胶带、易拉罐、明信片纸、食品包装袋。

3 实验操作

“502”方法熏显手印的操作方法：将待显样本放入“502”熏显柜中适当的位置，在“502”容器中按说明书加入5～8滴脱胶“502”，在水加热槽中加入适量蒸馏水。编程设置目标加湿湿度为80%，“502”加热槽加热温度为120 ℃，加湿的运行时长为15 min，熏显时长15 min。设置完成后启动自动熏显程序即可，待熏显程序完成后取出手印样本，观察、拍摄。

真空镀膜机操作要领:将待显样本待显面向下悬挂于钼舟上方20～30 cm处(为了节约金属用量和实验时间，可将若干样本在相互不遮盖的情况下集中显现)，钼舟中每次金的用量为3 mg,锌蒸发坩埚的加热电流控制在42 A，时间大约为90 s。具体操作时，首先要将容器内抽真空至压强小于10-4托，先进行镀金操作，钼舟电流要缓慢增加，待观察(需要佩戴防护眼镜观察)到金融化后，再迅速加大电流到最大使金完全蒸发，约3～5 s后调节电流到零；然后进行镀锌操作，打开箱体内的照明光源，等电流示数稳定后开始慢慢加大镀锌坩埚的加热电流直至42 A，同时观察待显样本的显现情况，一旦样本表面显出纹线，应当立即调电流到零，同时启用档板，以防止镀锌过厚影响显现效果。待箱体冷却一定时间后，导入空气到内外压一致后打开机器箱体，取出显现完毕的样本进行后续观察、拍摄。

按照“2.2实验方法”中的设计用“502”熏显柜和真空镀膜机对样本进行显现实验，对实验结果进行统计，并对同组实验结果进行比较分析。

4 结果与讨论

4.1 实验结果

4.1.1 高真空镀膜与“502”熏显方法独立显现手印的比较

图2 黑色塑料袋表面汗潜手印显现效果(左为“502”熏显，右为真空镀膜显现)

“502”熏显方法可以显现出玻璃片、黑色塑料袋、铝箔纸、化妆品盒、黄色办公胶带、易拉罐、食品包装袋上的手印，但牛皮纸、蓝旗舰70 g A4纸、明信片纸上的手印无法显出，符合“502”方法的一般适用客体；高真空镀膜方法可以显现出铝箔纸、化妆品盒、牛皮纸、蓝旗舰70 g A4纸、黑色塑料袋、黄色办公胶带、易拉罐、明信片纸、食品包装袋上的手印，但是黑色塑料袋上的手印效果较差。部分客体显现效果比较见图2。客体上手印使用两种方法显现的效果见表1。

表1 高真空镀膜与“502”熏显方法独立显现手印效果比较

4.1.2 “502”方法熏显手印(先)+ 高真空镀膜(后)复合显现手印的比较

经“502”方法处理后的客体，再用高真空镀膜方法进行后处理显现，部分客体显现效果比较见图3和图4，结果统计见表2。

图3 黑色塑料袋表面汗潜手印显现效果(左为“502”熏显，右为真空镀膜后处理加强)

图4 化妆品盒表面汗潜手印显现效果(左为“502”熏显，右为真空镀膜后处理加强)

4.1.3 高真空镀膜显现(先)+ “502”方法熏显(后)复合显现手印的比较

经高真空镀膜方法处理后的客体，再用“502”方法进行后处理显现，有改善的结果见表3。图5为黑色塑料袋经真空镀膜显现后再用“502”熏显加强的效果。

表2 “502”方法熏显手印和经高真空镀膜方法后处理的显现效果比较

表3 高真空镀膜方法显现手印和经“502”熏显方法后处理的显现效果比较

图5 黑色塑料袋表面汗潜手印显现效果(左为真空镀膜显现，右为“502”后处理加强)

4.1.4 铝箔纸上陈旧手印显现比较

两种方法处理的结果表明，对于非渗透性客体铝箔纸上陈旧性手印的显现，高真空镀膜法优于“502”方法，并对“502”显现的手印进行后处理有增强作用，图6、图7所示为显现效果，其显现情况统计见表4。

4.2 实验结果分析

就纸张类渗透性客体而言，较新鲜手印的显现高真空镀膜方法比较有效，可能是纸张表面施胶较多导致纸张渗透能力下降所至。

图6 铝箔表面遗留5天汗潜手印显现效果(左为“502”熏显，右为真空镀膜后处理加强)

图7 铝箔表面遗留10天汗潜手印显现效果(左为“502”熏显，右为真空镀膜后处理加强)

时间“502”熏显法经高真空镀膜法后处理高真空镀膜法处理5天++++++++++10天++++++++++24天+++++++++35天+++++++

一般非渗透性客体表面手印的显现，高真空镀膜方法优于常压“502”方法的显现效果。但有一种情况例外：黑色塑料袋，因其颜色与所镀金属膜色调相似，导致反差较小而不易观察。此时，因手印部位表面没有镀上金属，手印物质尚裸露在外，用“502”方法进行后处理效果显著。

非渗透性客体表面手印经“502”处理后，再用高真空金属镀膜进行后处理时，手印通常都有所增强。客体经“502”熏显后，手印部位纹线上的中介物质被“502”聚合物覆盖，再进行高真空镀膜处理时，由于该聚合物大致属于刚性物质，因此整个物面都会镀上一层金属薄膜，但由于“502”聚合物的存在，导致纹线部位的物理高度与客体背景存在差异，进而引起纹线部位在镀上一层金属薄膜后高度依然高于客体背景，在金属薄膜反光能力整体增强后，由于这种高度差的存在，导致反差的进一步增强。对于非渗透复杂色调背景上的手印，由于金属薄膜的存在，掩盖了背景上的色调，使其干扰变小，有利于手印反差的增强。

4.3 实验结论

(1)高真空镀膜法显现手印，除非渗透性客体外，还适用于渗透能力较小的纸张等客体上手印的显现；

(2)高真空镀膜法对于陈旧性手印的显现效果，通常优于“502”方法；

(3)高真空镀膜法显现手印后的客体，仅少数客体，如黑色塑料袋等，用“502”加强效果较好，其他多数情况下，“502”方法对其不具有增强效果；

(4)“502”方法处理手印后的客体，用高真空镀膜法进行后处理时对手印多数情况下具有增强作用，且效果多数优于高真空镀膜法独立显现的情形。