新型TLC法结合颜色数字化法区分钢笔墨水种类

余 畅 李 彪

(中国刑事警察学院，辽宁·沈阳，110000)

随着社会经济飞速发展，经济纠纷类案件在司法鉴定领域的占比越来越大。其中，涉及钢笔墨水书写的文书鉴定案件也随之增多。目前，钢笔墨水种类鉴别多采用直观观察法、显微观察法、传统薄层色谱法等。不同品牌、型号的钢笔墨水形成字迹时，易受到墨水浓度、书写力度、纸张材质等因素的影响，导致肉眼、显微镜难以有效辨别其种类，而传统薄层色谱法耗时长、误差大、效果不显著，难以对部分品牌型号进行有效区分。因此，急需一种新型钢笔墨水种类检验方法，为揭露案件事实提供更有效的科学依据。

一、实验原理

新型薄层色谱法是一种吸附薄层色谱分离法，它将提取剂和展开剂合二为一，形成既能溶解又有展开作用的新溶剂。一方面，墨水色料中不同组成成分的分子对同一吸附剂的吸附能力不同，在流动相流过固定相的过程中互相分离。另一方面，由于常用的薄层板本身极性较大,与极性大的水溶性色料(只能溶于极性大的溶剂中)有良好的润湿性。(1)谢朋,王晶,暴仁等.新型薄层色谱法鉴别钢笔墨水色料的研究[J].公安大学学报,2002,(3).在薄层板上点样后，展开剂给予不同组成成分的分子不同的扩散效果。从而形成由内到外数目、颜色、位置不同的斑环，再利用斑环特征以及计算出的Rf值进行种类鉴别。

颜色数字化法是利用pc端取色器将斑环颜色转化为RGB模式的一种方法。RGB模式是基于自然界红、绿、蓝3种基色光的混合原理，将红(R)、绿(G)、蓝(B)3种光线按照不同数值进行混合产生图像的颜色。(2)衡磊,孟朝阳.基于颜色数字化特征的朱墨时序判断研究[J].中国人民公安大学学报(自然科学版),2017,23(01).每种颜色都有其对应的一个RGB数值，斑环的不同位点其颜色不同，因此可用RGB数值来区分斑环颜色。

二、实验部分

(一)实验器材及试剂

210*297mm的安兴纸业紫安图静电复印纸、19种不同钢笔墨水(见表1)、19支钢笔、小剪刀、量筒、烧杯、玻璃棒、通风厨、点滴板、玻璃点样毛细管(内径0.5mm)、滤纸、高效薄层层析硅胶板(50mm×100mm)、镊子、记号笔、Cannon 数码相机一台，实验室常用的丁酮、乙醚、5%草酸、水若干。

表1 19种钢笔墨水的牌型号及颜色

(二)实验方法

1.提取-展开剂的选择

在TCL法鉴别种类中，提取剂-展开剂的选择至关重要。实验中，先根据实验室常用试剂的物理、化学性质分成三类，将三类试剂等比例混合后，初选出效果较佳的组合，再均匀设计每一组分的配比，最终确定最佳提取-展开剂为丁酮、乙醚、5%草酸的混合溶液(其配比为10∶8∶19)。

2.样本的制作和提取

分别将英雄、老板、鸵鸟等不同品牌的19种钢笔墨水书写在同一品牌型号的A4复印纸上，并对应做好编号。根据实验编号，用小剪刀分别裁剪出19种不同钢笔墨水书写而成的色料小片，用镊子夹取按顺序放置于点滴板的凹槽中，在凹槽中加入适量配置好的最佳提取-展开剂对纸片上的钢笔墨水色料进行溶解提取，制成相应样本的提取液。

3.点样与展开

用毛细管吸取样品提取液，快速点在薄层板中心部位，重复多次操作直至墨水色料充分以斑环的形式展开。为避免毛细管重复使用造成污染，以及薄层板上提取液展开后相互渗透，对不同样品点样时，应及时换新毛细管、薄层板。

4.测量与记录

静置观察薄层板上的斑环特征，待干燥之后，立即使用高倍数码相机进行垂直拍照固定(拍照条件一致)，及时记录不同斑环颜色、数目。同时对展开结果的相关数据进行多次测量与记录，初步计算出各斑环对应的Rf值。Rf值为斑环中心到原点的距离与展开前沿到原点的距离之比。

三、数据统计及分析

根据测量的数据记录表，运用统计分析学原理，借助Microsoft Office Excel 数据处理软件(以下简称Excel)和GraphPad Prism7专业绘图软件(以下简称graphpad)进行数据的处理和分析，对难以区分的钢笔墨水斑环，用Colorpix取色工具进行测定，使颜色数字化。

(一)运用Excel进行初步统计和筛选

对19种钢笔墨水薄层色谱展开后的斑环个数、颜色等结果输入Excel表格中。通过简单的列表整理，结合展开斑环层数及对应颜色，进行观察、分析，见表2。

表2 最佳提取-展开剂展开层数及颜色

续 表

编号f1f2f3f4f5f6f7f88淡绿色 淡黄色浅绿色绿色黄绿色黄色湖蓝色9浅蓝色黑色蓝黑色浅蓝色蓝色蓝紫色10浅紫色 深紫色紫灰色浅绿色浅蓝色11淡蓝色 浅蓝色淡蓝色蓝色浅蓝紫色蓝紫色12浅蓝色蓝色紫色浅紫色浅粉紫色浅黄色13浅蓝色蓝色浅蓝色淡绿色浅蓝色14浅蓝绿色 蓝色深蓝色浅蓝色15黑色 深紫色淡紫色淡黄色16浅灰色 灰色绿色紫色浅紫色17灰色 浅粉紫色紫色浅天蓝色浅灰色18紫色棕黄色暗紫色浅紫色蓝色浅紫色19灰色 淡粉色淡黄色

注：f1到f8代表由内到外的斑环层。

(二)运用graphpad进行数据分析

鉴于肉眼直观观察颜色容易产生偏差，对斑环颜色、层数进行初步筛选后难以有效鉴别钢笔墨水种类。为进一步鉴别不同品牌型号的种类，先使用Excel对测量的多组数据进行均值计算，求出Rf值。再使用graphpad将钢笔墨水的展开斑环对应的Rf值绘制成散点图。对比、分析该散点图，横向观察每一层的斑环Rf值，见图 1。

图1 展开斑环的Rf值散点图

(三)运用Colorpix取色工具进一步优化

结合颜色观察法和Rf值测量法，通过对数据整理、分析，发现编号2与编号3仍旧难以区分，继而运用Colorpix取色工具对这组斑环进一步处理。在每层斑环的中线上，以过斑环原点的纵轴线与之相交的点为起始点，顺时针每隔45°选择一个取样点。为避免人为误差，重复多次取样，记录各取样点对应的RGB数值。运用Excel求出均值，将均值作为该斑环对应的RGB有效数值。通过graphpad制作分段折线图，将两种钢笔墨水展开斑环的同一层RGB数值进行直观观察、分析，见图2。

注：f1到f5代表由内到外的斑环层。

图2各层斑环的RGB亮度阶数值对比柱状图

四、结果与讨论

(一)斑环颜色、数目直观分析

对于书写效果相近的不同品牌、型号的钢笔墨水，由于其色料组成成分不同，导致各组分对提取-展开剂的溶解度和吸附力也不同。通过新型薄层色谱法，对展开斑环颜色、数目进行的比对分析，可初步实现对蓝色老板853(香型)、蓝黑色白雪、蓝黑色梅弟奇、蓝黑色达克斯402四种品牌钢笔墨水的种类鉴别。

(二)斑环Rf值数据分析

利用薄层色谱展开斑环的位置特征，使用graphpad进行数据分析，将展开斑环的Rf值绘制成散点图。通过数据对比，可直观观察到，除蓝色的英雄233、鸵鸟312两种品牌型号的钢笔墨水外，其余17种不同钢笔墨水均可实现有效鉴别。

(三)斑环颜色数字化分析

结合直观观察和Rf值对比法，对其难以鉴别的两种钢笔墨水进行颜色数字化处理，将肉眼无法区分的细微颜色差别，通过RGB模式下的亮度阶数值的直观反应，可鉴别蓝色的英雄233、鸵鸟312两种品牌型号的钢笔墨水种类。该方法是大数据背景下的一种新的数字化方法，研究成熟后，可解决许多有关颜色鉴别的疑难案件鉴定问题，为文书鉴定提供更为直观、有效的科学依据。

五、结语

通过大量的实验数据表明，新型薄层色谱法结合颜色数字化能够鉴别19种钢笔墨水的种类，增强数据的可视化，且操作简便，科学有效。新型薄层色谱法可将墨水色料中的各组成成分溶解、分离，形成肉眼易于区分的斑环，便于后期观察与数据处理。

Colorpix取色工具可将图像的红(R)、绿(G)、蓝(B)3种光线生成不同数值。每种颜色都有其对应的一个RGB数值，且这个值是固定的。斑环的不同位点其颜色不同，对应的RGB数值不同，因此可以用于区分斑环颜色。

钢笔墨水种类检验的量化、数字化是一个不断探索的过程。本文针对钢笔墨水种类检验的依据是定量分析，研判结论更为直观，避免了检验者个体主观因素对结论的影响，为钢笔墨水检验的数字化进程提供了一定借鉴。