YVO_4∶Eu纳米荧光材料的合成及其在手印显现中的应用

以聚乙烯亚胺(PEI)为修饰剂,采用水热法合成了荧光强度较高、颗粒粒径较小的YVO4∶Eu纳米荧光材料,并讨论了合成该纳米荧光材料的反应机理。通过透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、荧光光谱(FS)对纳米荧光材料的粒径形貌、晶体结构、表面官能团、荧光性能进行表征,该纳米荧光材料的粒径尺度约为30nm、形貌为单分散的球形、晶体结构为四方YVO4晶型、其表面为PEI修饰,在254nm紫外光的激发下能够发射出较强的红色荧光。将合成的YVO4∶Eu纳米荧光材料应用于常见光滑客体表面汗潜手印的粉末法显现中,并考详细察了手印显现灵敏度、抗背景颜色干扰能力等因素的影响。实验结果显示,经过YVO4∶Eu纳米荧光材料显现的手印在254nm紫外灯照射下能够发射出明亮的红色荧光,手印纹线清晰连贯、细节特征明显、对比反差强烈、背景干扰较小。与传统的荧光粉末显现法相比,该显现方法具有较高的显现灵敏度和较低的背景干扰。     

纳米二氧化钛屏蔽紫外光法显现手印研究

鉴于彩色和强荧光客体上手印难以显现的实际,报道了利用屏蔽紫外光显现手印的新方法。金红石相纳米二氧化钛对紫外光有很强的屏蔽性能。实验用二氧化钛粒径约为30 nm,多为球形,对波长小于400 nm的光有强烈吸收。通过刷显或抖显的方法,使纹线吸附足量的纳米二氧化钛颗粒,而客体表面不吸附或少吸附。在365 nm紫外光照下,纹线呈暗色调,背景则为亮色调,拍照得到反差明显的影像。与传统的“502”胶熏显-罗丹明6G(或BBD)染色增显法比较,纳米二氧化钛屏蔽紫外光法显出的手印纹线流畅,细节特征清晰。研究表明：该法可以有效显现彩色或强荧光客体上手印,对于非渗透性客体上的陈旧手印也有比较理想的显现效果。该法具有简便、有效、快速和经济的特点,具有广阔的应用前景。     

JH荧光粉与502胶熏显加染法对铝合金客体上汗潜手印的研究

为提高铝合金客体上汗潜手印的显出率,通过实验对铝合金客体上的汗潜手印,分别采用JH荧光粉末显现和502胶熏显荧光试剂染色两种方法进行研究,两种方法均能收到良好的效果。     

LaPO_4∶Ce,Tb纳米荧光粉末的合成及其在指纹无损显现中的应用

采用溶剂热法在水和乙二醇的混合溶剂中合成出了高质量的LaPO_4∶Ce,Tb纳米荧光粉末。然后通过透射电子显微镜(TEM)、粉末X射线衍射(XRD)、荧光光谱(FS)等表征手段分别对稀土纳米荧光粉末的微观形貌、晶体类型、荧光性能进行了表征,合成纳米荧光粉末的形貌为单分散的纳米棒,平均长度为700nm、平均直径为20nm,其晶体结构为单斜LaPO_4晶型,并且在254nm紫外光照射下能够产生较强的绿色荧光。最后将合成的纳米荧光粉末应用于光滑客体表面汗潜指纹的无损显现中,并详细考察了指纹显现的对比度、灵敏度、选择性、背景干扰等指标。实验结果表明,使用LaPO_4∶Ce,Tb纳米荧光粉末显现的指纹在254nm紫外光的激发下能够产生明亮的绿色荧光,指纹乳突纹线部位连贯清晰、细微特征反映明显,指纹与客体之间的对比反差强烈、客体产生的背景干扰较小,因此该显现方法具有较高的对比度、灵敏度和选择性。本显现方法具有操作方法简单、显现效果优良、适用范围广泛等优点。本研究的重要创新之处在于,经LaPO_4∶Ce,Tb纳米荧光粉末显现后的指纹还可以进行后续的DNA提取及检测,这是传统的指纹显现粉末所不能及的。本研究为指纹物证和生物物证这两大物证的同时利用提供了有益参考。     

基于荧光光谱方法计算手印显现对比度的研究

潜在手印的显现技术是刑事科学技术领域中极其重要的一项技术。在手印显现工作完成后,研究人员往往依据手印轮廓是否反映完整、乳突纹线是否清晰连贯、细节特征是否反映明显、背景干扰是否影响手印的显现效果。这是一种主观的评价方法,其结果缺乏客观性、准确性和科学性。为客观、科学、全面的定量分析手印显现效果,本研究结合光谱分析手段对手印显现的对比度进行了系统研究,最终实现了对手印显现对比度进行准确的定量评价。首先,提出了荧光类物质显现手印的对比度(Contrast)这一概念,即手印显现信号与客体背景噪声之间的对比差异,该差异由亮度差异(强度因子, Intensity Index,I)和颜色差异(色度因子, Chroma Index,C)共同决定。其次,通过光谱仪器和色度软件对客体、手印显现粉末以及经荧光粉末显现后的手印进行表征,确定了手印显现对比度的量化方法,即色度因子C与强度因子I的常用对数值的乘积。然后,通过视觉效果主观定性分析与光谱分析方法客观定量分析综合评价手印显现的对比度,检验了手印显现对比度计算结果的准确性,成功实现了基于光谱分析方法的手印显现对比度量化。最后,结合光谱分析技术从定量的角度详细分析了手印显现对比度的影响因素,即不同荧光强度、不同荧光颜色以及不同发光机理的荧光粉末对手印显现对比度的影响。实验结果表明,基于光谱分析方法的手印显现对比度量化方法实现了客观、科学、全面的定量评价手印显现效果,并从强度因子和色度因子两个层面上定量分析总结了提高手印显现对比度的途径,为实践应用中手印显现粉末的选择提供了可靠的理论参考。     

胶带粘面手印显现的实验

为提高胶带粘面上汗潜手印的显出率。通过实验,对胶粘面上汗潜手印剥离和显出做了多种方法的研究,显现包括碳素墨水法、龙胆紫溶液法、"502"熏显后加染法、小颗粒悬浮液法,比较研究每种方法的显现效果及适用情况。胶粘面上手印的最佳显现方法是碳素墨水法。     

化学成像技术在手印显现和增强中的应用

化学成像技术结合光谱分析和成像技术从而同时获得物质的光谱和空间各点的组成和结构信息。振动光谱方法(红外和拉曼光谱)与成像相结合,具有灵敏、快速、无损检验等优点,能够为检验鉴定提供定性定量的准确信息,近年来在物证鉴定领域获得了重要的应用。手印的显现和增强有多种方法,化学成像技术作为一种潜力巨大的方法可以显现多种客体上的潜在手印而不需要任何前处理。该技术还可以增强用其他方法显现后的手印,使之与背景形成较大反差。随着成像仪器的发展,化学成像技术在手印显现领域的应用将会一步拓展。文章介绍了化学成像技术的基本原理和仪器,综述了化学成像技术在潜在手印的显现和增强方面的具体应用,展望了化学成像技术的发展前景。     

羧基修饰纳米SiO2荧光指印试剂的制备与应用

指印是一种重要的证据形式，它百年以来持续成为法庭科学领域的研究重点。在实践中，已经得到广泛推广的粉末法和熏显法对环境和工作人员的身体健康构成了重大威胁。近年来发展的纳米悬浮液显现指印的方法能够有效减少纳米粉尘在空气中的悬浮，降低对使用者健康和环境的侵害，并且规避了悬浮液制备过程中分散剂的使用以及有机染料溶液的处理等瓶颈。因此，关注纳米二氧化硅荧光指印显现试剂的制备与应用：首先，利用反相微乳液法制备了掺杂氯化三（2,2’-联吡啶）钌（Ⅱ）·六水化合物的荧光型纳米二氧化硅颗粒；随后，通过氨基硅烷偶联剂的氨基改性以及与丁二酸酐的氨解反应，使用两步法实现了表面羧基化阴离子修饰的荧光二氧化硅纳米材料的合成；此外，利用红外吸收光谱对纳米二氧化硅，以及目标产物的表面氨基、羧基等化学修饰基团进行表征，并测定了不同修饰产物在水相中的表面电性能以其水合半径；通过紫外可见光吸收光谱和分子荧光光谱仪对材料的荧光性能做了检测，测试了不同染料浓度产物的荧光强度；对新型纳米材料在指印显现中的应用条件进行了系统考察，通过正交试验设计法，全面探究了pH值、母液稀释倍数和显现时间等重要因素对于指印显现效果的综合影响，并最终确定了此种显现试剂的最佳显现条件；论文最后依据上述优化实验条件对捺印在玻璃非渗透性光滑客体表面的指印样品的显现效果进行了系统评价。实验结果表明：产物悬浮液与染料溶液的紫外可见吸收光谱之间并未发生明显的红移或蓝移，这意味着二氧化硅包覆对于荧光染料分子结构没有显著影响；根据染料浓度与产物荧光强度之间的变化关系可知，最佳染料掺杂浓度为15 mmol·L-1；纳米材料的表面氨基化和羧基化修饰已经成功，其最佳激发光源波长为375 nm；Zeta电位-DLS测试结果印证了氨基质子化带正电、羧基电离带负电的纳米材料电学性能，此外羧基化前后纳米二氧化硅颗粒负电荷密度的显著改变也为基于静电吸附作用的指印显现方法灵敏度的提升奠定了基础；使用悬浮液法对前述优化后的合成产物进行指印显现方面的应用，其最佳显现条件为溶液pH值为2.8、母液稀释倍数为2倍且显现时间5 min，其对非渗透性客体表面的新鲜指印及陈旧指印均具有良好的显现效果，部分情况下甚至可以实现三级指印特征的理想显现效果。     

手印纳米显现效果的评价研究进展

近些年来,将量子点、金属及金属氧化物纳米材料、稀土上转换及下转换发光纳米材料、荧光碳点、金属-有机框架材料、聚集诱导发光材料等新型材料应用于手印显现领域的研究日益增多,由此衍生出一类新兴的手印显现技术--手印纳米显现技术。手印纳米显现技术具有操作简单、方法灵活、效果显著、适用广泛等突出优势,已经成为传统手印显现技术的重要补充。国内外研究人员对手印纳米显现技术的探索主要集中在显现材料的推陈出新和显现方法的交叉融合两方面,而对手印显现效果的影响因素及综合评价等研究却较为分散且缺乏系统性。准确客观地评价手印纳米显现效果对于显现方法的合理选择和物证价值的客观评估都具有非常重要的意义。该综述从对比度、灵敏度、选择性、毒害性等四方面对手印显现特别是手印纳米显现的效果评价方法进行梳理总结,并对影响手印纳米显现效果的诸多因素分别进行讨论。纳米材料的发光性质主要决定了手印显现的对比度,纳米材料的微观形貌和颗粒尺寸主要决定了手印显现的灵敏度,纳米材料的吸附性能和表面性质主要决定了手印显现的选择性,因此可通过调整显现材料的诸多性质来提升改善手印纳米显现的效果。最后,对手印纳米显现未来的发展方向提出全新展望。纳米显现材料必然由单一发光性能向多元发光性能过渡,由现有材料的借鉴使用向形貌尺寸的精细操控过渡,由表面简单处理向靶向分子修饰过渡,由潜在毒害材料向绿色环保材料过渡;纳米显现方法必然由强背景干扰向弱背景干扰发展,由细节特征的清晰显现向汗孔特征的清晰显现发展,由物理吸附向靶向识别发展,由痕迹物证的高效显现向生物物证的微观无损发展。同时建议科研人员在注重提升手印显现效果的同时,更加重视对手印显现效果的定量评价研究,进而促进手印纳米显现技术体系的完善,也可使手印纳米显现技术在刑事科学技术领域中发挥出重要的作用。     

CdS/PAMAM与氨基酸作用研究及其在潜在指印显现中的应用

提出了以硫化镉/聚酰胺-胺树形分子(CdS/PAMAM)纳米复合材料显现潜在指印的新方法。傅里叶变换光谱研究了PAMAM G4.5外部酯端基与氨基酸中胺基之间的胺解反应,选用相对峰高比H_{1 267/1 735}来监测不同条件下的反应进程,并发现温度对于胺解反应的影响很大,90 ℃时胺解反应可在4h内显著进行,120 ℃时胺解反应速率在3 h后发生递减。将CdS/PAMAM作为指印显现试剂,在同等条件下与现有常规指印显现液对比,发现前者的荧光强度约为后者的65倍,荧光性能优势明显。确定使用加热压显法显现不同客体表面潜在指印的条件为120 ℃下反应0.5～3 h。使用优化后的条件对多种载体表面潜在指印进行显现,可以获得理想的显现效果。该显现方法具有简便、快速、灵敏、安全、经济等特点。     

纳米La2(MoO4)3∶Eu/Fe3O4磁性荧光粉末的制备及用于指纹显现的研究

采用水热法和共沉淀法分别合成了纳米La₂(MoO₄)₃∶Eu荧光材料和纳米Fe₃O₄磁性材料,并利用透射电子显微镜、X射线衍射仪、荧光光谱仪表征纳米材料的形貌尺寸、晶体结构、荧光性能。经表征,纳米La₂(MoO₄)₃∶Eu荧光材料的微观形貌为片状结构,晶体结构为四方晶型,其发射光谱中出现了Eu3+的特征发射峰;纳米Fe₃O₄磁性材料的微观形貌为球形颗粒,晶体结构为立方晶型,并具有超顺磁性。然后,将以上两种纳米材料以一定比例混合均匀,制备了具有超顺磁性的La₂(MoO₄)₃∶Eu/Fe₃O₄纳米荧光粉末。经表征,该磁性纳米荧光粉末的微观形貌为片状结构与球形颗粒的混合,其发射峰位置未发生变化,而发光强度有所降低,但仍能够满足指纹显现的需要。最后,将制备的纳米磁性荧光粉末用于显现不同类型客体表面的潜在指纹。显现效果表明,对于光滑客体表面的指纹,使用磁性纳米荧光粉末与纳米荧光粉末的显现效果无明显差异;对于粗糙客体表面的指纹,使用磁性纳米荧光粉末能够清晰显现出指纹的细节特征,其显现效果明显优于普通纳米荧光粉末,并能够有效避免粉末扬尘现象。本研究制备的纳米磁性荧光粉末是一种理想的指纹显现材料,其指纹显现具有背景干扰低、显现效果好、适用范围广、无粉末扬尘等优点,在刑事案件现场具有广阔的应用前景。     

指纹紫外光谱特性研究及变化规律分析

指纹的唯一性和终身不变性使得指纹可以验证一个人的身份信息,在生物识别领域具有广泛的应用。汗潜指纹对紫外线有着特殊的反射、散射以及荧光特性,所以可以利用紫外波段对汗潜指纹进行提取,并且不污染现场和目标样本。目前对紫外波段的指纹提取已经有着广泛的研究,但对指纹随时间变化的研究较少,一般都是通过化学方法测量汗潜指纹成份含量的变化。研究发现,指纹各个组成成份的紫外光谱特性不同,且这些成份随时间的挥发程度也不一致,利用多通道紫外成像系统对汗潜指纹进行凝视成像,发现各通道成像DN值随时间推移的变化程度并不一样,可通过研究各通道DN值的变化对指纹进行时间分析。首先,利用紫外光谱仪和氙灯,对汗液、酒精、食用油等几种手指容易接触的物质的反射光谱进行研究,得到了这些物质的反射光谱特性。然后,针对这几种类型的指纹,研制了一套多通道紫外成像设备,分别在240~280 nm（通道1）、280~315 nm（通道2）以及315~340 nm（通道3）三个紫外通道对其进行凝视成像,得到清晰的指纹图像,将指纹图像嵴线上码值最高的10个点的平均值进行比较,得到不同通道DN值与时间变化的关系。实验结果发现,汗潜指纹在紫外波段具有良好的成像特性,其成像DN值随时间的推移逐渐降低,其中240~280 nm的通道1中三个指纹在第七天的成像DN值分别降为第一天的0.62, 0.60和0.59;320~340 nm的通道2中三个指纹在第七天的成像DN值分别降为第一天的0.57, 0.61和0.60;340~420 nm的通道3中三个指纹在第七天的成像DN值分别降为第一天的0.56, 0.63和0.58。实验结果表明,不同类型的指纹在紫外波段的光谱特性并不一致,成像DN并不相同,且随时间的变化规律也不一样,但指纹成份的挥发具有一定的规律,成像DN值从第一天到第七天降低至60%左右,可以一定程度上反映指纹的挥发性质。结合紫外多通道成像系统,可以很好的研究指纹的变化规律,为刑侦探测中指纹研究提供了一个重要的手段。     

An integrated phase-resolved fluorescence imaging system with sub-nanosecond lifetime resolution

In this paper, a novel configuration of an integrated phase-resolved (PR) fingerprint fluorescence imaging system is proposed and implemented. In this integrated PR imaging system, a current modulated 402 nm dual diode laser is proposed to be the light source, to obtain both high laser power and easy modulability. To estimate the lifetime resolution of this PR imaging system, a novel method of using distance-selective suppression of fluorescence signals from two identical fluorescing samples is proposed. Detailed theoretical and experimental analyses are presented. The experimental results demonstrate that this integrated PR imaging system has a lifetime resolution of 0.1 ns. Fingerprint detection experiments are also carried out using this system with latent fingerprints deposited on substrates of aluminum foil and currency.     

基于相位敏感谱域光学相干层析术的潜指纹获取方法

本文提出一种基于相位敏感谱域光学相干层析术 (spectral domain optical coherence tomography, SD-OCT) 的遗留指纹获取方法, 该方法具有非接触、无损、快速和高灵敏度优势. 实验结果显示, 即使在低对比度条件下, 本方法也能较好地再现遗留指纹, 证明相位敏感谱域光学相干层析术可以准确、可靠地识别潜指纹. 关键词： 潜指纹 谱域光学相干层析术 相位敏感     

Time-resolved imaging of latent fingerprints with nanosecond resolution

Imaging of latent fingerprints using time-resolved (TR) method offers a broader platform to eliminate the unwanted background emission. In this paper, a novel TR imaging technique is demonstrated and implemented, which facilitates the detection of latent fingerprints with nanosecond resolution. Simulated experiments were carried out with two overlapping fingerprints treated with two fluorescent powders having different lifetimes in nanosecond range. The dependence of the fluorescence emission intensity in nanosecond resolution of TR imaging is also revealed.     

Photodegradation Studies by Laser‐Induced Fluorescence of the Reaction Product of 1,2‐Indanedione And Glycine

Photodegradation of the reaction product of 1,2‐indanedione with glycine in methanol at room temperature has been studied using laser-induced fluorescence. Samples were liquid solution and developed fingerprints on papers. Continuous laser excitation of fresh solution of 1,2‐indanedione–glycine dissolved in methanol shows that the emission peak at 564 nm reached a quite stable low level after almost 1 hr of continuous excitation. For latent fingerprints on papers developed with 1,2‐indanedione dissolved in methanol solution, the luminescence peak decreases for the first week and reached a stable level for almost 2 weeks. A long‐term study is needed to reach a conclusion on the stability of the samples (liquid and developed fingerprints) at room temperature conditions.     

长江入海口段水质荧光指纹特征解析

水质荧光指纹技术是近年来新兴的水体污染检测技术,它可以展现水体有机物组成信息,弥补传统常规水质参数的不足。长江入海口段沿江地带是我国的产业密集带,区域内城市化程度高,工业发达,在此区域内,水环境质量变化会直接影响经济发展和民众身体健康,因此,研究长江入海口段的水质变化具有重要的意义。长江入海口段的pH、电导率、NH₃-N、COD_Mn、TP、TN和TOC等指标变化趋势不尽相同,但是从电导率、TN、COD_Mn、TOC这四个指标,反映出沿着长江入海口段从上游至下游的过程中具有一定的污染积累,尤其在下游的CJ-11和CJ-12采样点,可能受到了较大的污染源影响。从常规指标和TOC的结果并不能直接体现污染信息,只能反映污染总量从上游至下游的增加。长江入海口段水质荧光指纹主要包含三个荧光峰,记作峰A、峰B、峰C,它们的[激发波长, 发射波长]分别为[275, 335] nm,[230, 345] nm 和[250, 450] nm,其中峰A和峰B荧光强度的变化趋势同步,相关性较高,相关系数为0.994 8,表明两峰很可能来自相同污染源。通过水质荧光指纹比对,在长江入海口段CJ-11和CJ-12两点的水质荧光指纹与支流HPJ-1的水质荧光指纹相似度分别达到86%和88%,而与CJ-10的相似度＜60%。由此可见,长江入海口段下游水质荧光指纹（CJ-11和CJ-12）发生变化,可能是由支流HPJ汇入长江入海口段造成的。支流HPJ的水质荧光指纹信号与印染行业水质荧光指纹数据库相似度约90%,表明支流HPJ的水质荧光指纹信号可能与当地的印染废水排放有关。基于长江入海口段峰A和峰B的强度与NH₃-N浓度呈现良好的线性正相关性（相关系数为0.885 5）,水质荧光指纹具有作为指示长江入海口段NH₃-N浓度的潜力。水质荧光指纹技术可以展现水体有机物质组成和来源,在污染示踪以及水质状况评价方面具有重要的应用价值。     

某头孢制药废水的水质指纹特征

荧光光谱与水样一一对应,被称为“水质指纹”。水质指纹可指示污染的出现,是新型水质预警方法。头孢类抗生素是国内外使用最多的抗感染药物,环境危害较大。我国头孢类药物的生产量在逐年增加。因此,研究头孢类废水的荧光指纹特征对监测该类废水的排放、保护水生生态环境具有重要的意义。本文研究了某头孢制药废水的水质指纹特征。该废水的水纹上有6个峰,按发射波长可以分为两组,第一组峰的激发波波长/发射波波长分别在230/350,275/350,315/350 nm附近,第二组分别在225/405,275/410和330/420 nm附近。激发波波长/发射波波长在230/350 nm处的水纹峰强度最强。在同一组中,激发波长越小的峰的强度越大。pH明显影响头孢废水水纹中峰的位置和强度。随pH上升,第一组峰的强度会减少,产生荧光淬灭;第二组峰的强度增大,属于荧光增敏现象。这可能与废水中含有带碱性基团和酸性基团的荧光有机物有关。因为有机弱酸或弱碱的分子及其相应的离子就会在水中同时存在,而这两种形式由于空间结构的差异,发光性能上也可能差异显著。当pH变化时,造成了水中这两种型体的比例会发生变化,从而导致荧光光谱的形状和强度的改变。综上所述,该头孢制药废水具有独特的水质指纹特征。该水质指纹特征可作为水体中快速识别该制药废水存在的新方法。