㈠ 指纹学的指纹
十指指纹档案按十指自然排列顺序编码,适用于前科罪犯、化名假名罪犯及无名尸体的身份鉴定。单指指纹档案按左右手拇、食、中、环、小指分别编码归档,适用于犯罪现场指印的鉴定。掌纹档案按手掌三大区域的纹型分类编码,适用于现场掌印的鉴定。
由于手指末端感觉灵敏,同物体接触的机会最多,且指球表面花纹图形整齐规律易于识别,指纹学重点研究指纹的纹理结构。
指纹中间部位有一称作三角的区域,由中心花纹、外围线和根基 线组成 。 指纹按中心花纹和三角的形状分弓 、箕、斗三大类型;按中心花纹形态可分数十类。指纹分类的依据是:①纹型及中心线的形式。②中心点与三角点之间的乳突线数。③三角追迹线终止点。
指纹经过分类得到的符号排列成分析式,供个人识别之用。指纹分至多少类由指纹卡片的存有数量决定。在类型相同的条件下,依据细节特征进行个人识别。
运用电脑对指纹图形进行数值化处理这一新的检索识别技术已在某些国家研制并试用。有的原理是扫描器对指纹图像进行扫描,反射的光点由电子记录仪记录下来,光点的差异可以指示纹线的流向与分支;有的原理为抽取指纹图像中的特征点自动分类编码并输入存储器,同原存的指纹编码数据进行对比,据以进行个人识别。
在指纹被用于个人识别前,人们曾经使用过许多方式,如奴隶社会和封建社会用断手、割耳、刺面作犯罪标记。照相术的发明为辨认相貌创造了条件,但化装术又成了对付照相识别的有效手段。1879年法国人类学家A.贝蒂永发明人体测量法,其方法为人体测量、特征描述和照相的结合,曾兴盛一时,但仍不能准确无误地识别个人,终于被指纹术取代。 中国是公认的指纹运用发源地。睡虎地秦简中有勘查盗窃案件现场“手迹六处”的记载。据现有史料,手印运用始于唐朝。1959年新疆米兰古城出土的唐代藏文契约落款处印有 4个红色指印 。最早介绍中国应用手印的阿拉伯商人苏莱曼,在《旅行关系》杂志中介绍大唐风情时,就有关于在借据上盖指纹的记载。自17世纪以来,西方国家运用现代化的科学技术,对指纹学的研究有了长足的发展。近代指纹学在20世纪初传入中国。由于殖民主义在华划分势力范围,中华民国时期各地警察机构采用了不同的指纹分类系统。中华人民共和国建立以后,于 1956 年统一使用《 中国指纹分类系统》。
研究掌面肤纹生理特征、纹理结构及其收集、显现、储存、分类与识别的原理和方法的科学。指纹在犯罪侦查中是进行人身同一认定的重要依据﹔指纹学是刑事技术的一个重要组成部分(见痕迹检验)。 由于手指末端感觉灵敏,同物体接触的机会最多,且指球表面花纹图形整齐规律易于于识别,指纹学重点研究指纹的纹理结构。
指纹中间部位有一称作三角的区域,由中心花纹、外围线和根基线组成。指纹按中心花纹和三角的形状分弓、箕、斗三大类型﹔按中心花纹形态可分数十类。指纹分类的依据是﹕纹型及中心线的形式。中心点与三角点之间的乳突线数。三角追迹线终止点。
指纹经过分类得到的符号排列成分析式,供个人识别之用。指纹分至多少类由指纹卡片的存有数量决定。过细的指纹分类在检索上存在困难。现已有用计算机代替人工检索。在类型相同的条件下,依据细节特征进行个人识别。 指纹的印记分为基本的三类:汗潜指纹。可见指纹和立体指纹。到目前为止,最常见的是汗潜指纹,眼睛一般看不出来。它们是由汗液形成,或者来自于手指,或者是因为手指与脸、手指和身体有皮脂腺的地方无意识地接触而形成。即使犯罪分子将手彻底地擦干净和弄干,如果他将手放到脸上或头发上,他还是很可能在他所接触的地方留下汗潜指纹,特别是容易在玻璃表团或光滑的木头上留下指纹。
处理或提取汗潜指纹进行检验可以用各种各样的方法。最普通的方法是用灰粉或黑粉。(过去是一种水银和白玉的混合物,但是现在,更有意识地减少使用者所冒的身体方面的危险。)在渗透性的检材上,如纸张、厚硬纸板,较难提取,最好用碘熏法,碘可以和汗液中的油脂反应,或使用韩三明反应,本三酮可以和汗液中的氨基酸反应。
第二种类型的指纹是最易辨认的那一种。因为手指沾有血迹、墨迹或其他相似方法留下的指纹。但是它们在犯罪现场很难找到。第三种指纹是立体指纹,它们是在柔软的表面比如奶酪、肥皂或油灰面形成的指纹。
汗潜指纹的保留时间是变化的,主要由多种因素控制。如果是留在一个硬的受到保护的表面上,留下后没有再去碰它,它就几乎永远留在那里。汗潜指纹在古代坟墓的物品上曾被发现并提取。 显现指印的方法:发现指印需要耐心和经验。由于指纹细小,通常无色,不细心观察便很难发现;干净的手留在光洁平滑物体上的指纹更难发现。案件不同,容易留下的指印位置也不同。在溜门撬锁的盗窃现场,最易留下指印的地方是门窗、案几、抽屉、保险柜上。在杀人案现场,应首先检查作案者的行兇工具,如果现场有餐饮器皿,还应着重检查案几、餐具、口杯。在自然光线下借助于放大镜可以发现指印;对光洁平面上的无色指印,可借助于灯光,光照角度以30度为宜,克服反射光干扰,反复观察也不难发现;对透明物体如玻璃板上的指纹,可用透光法进行检查。
提取无色指印,首先应使其显现,尔后才能提取和鉴定分析。显现指印的方法很多,常用而简便易行的方法有以下几种。
粉末显现法:选择与物体表面颜色反差较大的金属或非金属粉末,利用指印具有低粘合度的特点,将无色指印变成加层的有色指印。操作方法是用软毛刷蘸少许粉末,轻轻弹刷柄,使粉末均匀地散落在指印上,然后抖掉或用刷尖轻轻拂去多余粉末,无色指印便可变成有色手印。常用的粉末有铝粉、铁粉、铜粉、石墨粉等,颗粒应以500目左右为宜。也可使用磁性指纹刷,用永久磁铁制成,使用铁粉或含有铁矿粉的粉末。操作时先将粉末均匀地撒在指印上再用磁性指纹刷吸去多余的粉末。好处是可以避免毛刷对指纹细节特征产生不利影响。永久磁铁的磁性不能太大,吸附磁性粉末时要保持一定的距离。
熏染法: 对无色汗垢指印染色以达到显现目的。使用的物质是碘蒸气。碘属非金属元素,呈黑紫色结晶体,在常温下可以升华。操作方法是将疑有指印的纸张、塑料等与碘一起放入广口瓶中,封闭一定时间后,即可显现出清晰的紫红色指印。也可以通过加温,促使碘片迅速升华。办法是用酒精灯在瓶下微微加热。缺点是显现后的指印在常温下保存时间不长,碘便又会升华掉。弥补的办法是及时用拍照法、淀粉胶片法或氯化钯溶液法将其固定。
硝酸银法:汗液中98%以上的物质是水分,1.5%是各种有机物或无机物,其中包括氯化钠。硝酸银与氯化钠发生化学反应,经光照后分解出银离子,从而显现出灰黑色指印。操作方法是1%-5%浓度的硝酸银溶液,用毛刷或棉球轻轻涂于指印上,置于阳光或灯光下曝光,待指印显现后进行拍照固定。显现后的指印用黑纸封存,以免因过度曝光变黑。硝酸银法对浅色纸张和本色竹木制品上的陈旧无色汗垢指印,特别有效。用无水乙醇代替蒸馏水配制硝酸银溶液效果更好。在溶液中加入少量氨基比林,无需曝光即可快速显现指印。
8-羟基喹啉法:该物质呈白色或淡黄色结晶粉末,沸点低。加温升华后可与汗液中的钠、钾、钙等30多种金属阳离子结合,生成各种荧光物质,用波长2537埃的短波紫外线照射,即可发生浅蓝色荧光而显现指印。此法适用于本身无荧光聚苯乙烯塑料,白灰墙和纸张上的汗垢指印。
激光照射法:利用激光照射物质表面,可使无色指印中的微量物质发出荧光,对于纸张、玻璃、木材、塑料、纺织品和金属受体上的无色指印都有很好的显现效果。
对于现场发现的有色指印,可根据具体情况予以固定和提取。
提取带有指印的实物,好处是便于对原有物证、痕迹的妥善保存;在实验室条件下便于更好的研究和提取。对于大型、笨重的物体上的有色指印,若有可能采取分离、剥离的方法加以提取。
照相提取:这是常用的方法之一,一是不会损伤指印及其受体;二是能够客观真实地反映出指印受体与周围环境和其他物品之间的关系。拍照单个指印以原指印大小为宜。
对那些不可能提取原物的指印,还可以采取胶带纸粘取的方法加以固定和提取。操作方法是:利用粉末法使无色指印加层显现后,用一块平展的透明胶纸贴在指印上,注意压实,防止起皱起泡,然后将胶纸从一端小心揭起,再贴在一张与指印颜色有反差的纸上,便告完成。对于白灰、烟黑等有色加层指印也可以用粘贴法提取和固定。
还可以用石膏粉、硅橡胶等方法对立体指印制模提取和固定
电脑指纹识别:运用电脑对指纹图形进行数值化处理这一新的检索识别技术已在某些国家研制并试用。如美国联邦调查局的“发现者系统”,其原理是扫描器对指纹图像进行扫描,反射的光点由电子记录仪记录下来,光点的差异可以指示纹线的流向与分支﹔美国“罗克威尔指纹鉴定系统”,其原理为抽取指纹图象中的特征点自动分类编码并输入存储器,同原存的指纹编码数据进行对比﹔日本于1982年试用的自动编码鉴定系统则着重于人工鉴定方式的模拟,尽可能将人的视觉认别模型化。指纹图像经过处理之后,抽取指纹的中心线,确立中心坐标,然后对特征点自动编码识别。 在指纹被用于个人识别前,人们曾经使用过许多方式,如奴隶社会和封建社会用断手、割耳、刺面作犯罪标记。照相术的发明为辨认相貌创造了条件,但化装术又成了对付照相识别的有效手段。1879年法国人类学家A.贝蒂永发明人体测量法,其方法为人体测量、特征描述和照相的结合,曾兴盛一时,但仍不能准确无误地识别个人,终于被指纹术取代。
指纹的应用
案例一: 弗朗西斯卡·罗杰斯
时间:1892年
地点:阿根廷,尼科奇亚
意义:每个因为指纹证据被判有罪的人,从这个命运多钟的悲惨女孩为爱而谋杀的案子中可以清楚地看到与她同样的结局。
阿根廷大西洋沿岸的尼科奇亚小镇,坐落在布宜诺斯250公里以南,随眼一瞥,它并不像会在犯罪学历史占有重要位置的地方。1892年,正是在这里,在这个城市的市郊的一间小屋子里,发生了一起两个人同时被害的谋杀案,直到今天这个案子仍有回响。受害者是一位名叫弗朗西斯卡·罗杰斯的26岁女人的两个私生子。
6月19日的晚上,弗朗西斯卡哭着跑进了邻居家的小屋,痛苦欲绝地说韦纳斯奎兹杀害了她的孩子。邻居们都知道韦纳斯奎兹在附近的农场里工作,曾经是弗朗西斯卡的热情的求婚者,但没有成功。邻居打发她的儿子去警察署,自己跑进弗朗西斯卡的小屋找到了那两个孩子。一个六岁的男孩和一个四岁的女孩。头部多处受伤致死,现场没有发现武器。
警长只花了极少的时间检查犯罪现场,他想更多地了解韦纳斯奎兹。弗朗西斯卡啜泣着说,韦纳斯奎兹是个中年人,一个十足的笨蛋,他疯狂地爱着她,但是她曾经态度轻蔑地拒绝了和他进一步的交往。那天下午,这个弱智的农场工人提出比以前更甚的要求。最后她搪塞他说自己答应和另外一个年青人发展关系。声纳斯奎兹发怒了。侮辱谩骂,并恐吓要报复。后来他冲出去了。那晚下班回来,弗朗西斯卡发现前门大开。她走近一看,韦纳斯奎兹上从外屋逃走,他慌慌张张几乎将她撞倒在地。在卧室里,她发现两个孩子死.。
卡纳斯奎兹当晚被拘留了,韦纳斯查兹承认自己曾威胁过弗朗西斯卡,但是没有采取任何行动。甚至一顿若打也没有改变韦纳斯奎兹坚持自己的无辜。屡屡受挫,警民采取了更极端的措施。他将韦纳斯全兹绑起来,整晚放在照得通亮的两个孩子尸体旁,希望悔恨和对报应的恐惧使他松口。
第二天早晨纳斯士兹仍没有任何动摇,接下来的一个星期对他的良心折磨,也没有使地吐露真情。警长犹豫不定,是不是抓错了人?这种感觉时涨时消,不管怎样,警长开始寻找另外的嫌疑犯。这时已有丁关于弗朗西斯卡和她的年轻情人的传闻,人们曾无意中听到这位情人原本打算问她结婚。与此同时,警长的怀疑点开始转移,他的侦查技术堪称一流,几乎没有失了的时仅。他决定动摇弗朗西斯卡,使她神经崩溃,他整晚都呆在她的小屋外,摇动窗户和门,发出一些尖锐的怪一,然后模仿复仇者的卢奇在外面哭魂喊冤。但是弗朗西斯卡比他技高一等,对此置之不理。清晨去工作时,她的意识丝毫未损,更恶劣的足,她根本就不把警长夜间的闹鬼行动放在眼里,仍坚持卡纳斯奎兹就是兇手。
寻求援手
在这个节骨眼上,警长开始寻求拉普拉塔警察总局的援助。这个机会得之不易,鉴定总局的头儿是一位名叫朱恩·瓦西蒂奇的大尔马琴移民,他比大多数人更早地了解指纹鉴定的好处。1891年9月,他利用加顿的基本材料,明确地提出了十指分类系统。不过到目前为止,他只局限于当地监狱的一些囚犯。但是瓦西蒂奇一直期望能扩大它的应用范围。当他派遣高级警官亚尔瓦雷兹调查尼科奇亚兇手时,他压根儿没有想到他将创造新的历史。
亚尔瓦雷兹对当地警署水平极其有限感到震惊。他马上了解到韦纳斯奎兹不具备谋杀时间,他不在现场的证据是绝对可靠的。但是这个可怜的人,受他的智力的局限,忽略了这一关键问题。弗朗西斯卡的年轻情人,也免除了共同作案的罪责,那么亚尔瓦雷兹猜测,嫌疑人只剩下弗朗西斯卡……。
没有任何大的把握,他来到案发的小屋寻找线索。经过几小时徒劳的搜查后,他发现卧室门上有一个褐色的印迹,被月亮突然照得很明显。仔细侦查发现这是一个沾了血的人的拇指留下的痕迹。亚尔瓦雷兹拿到了一把锯子,锯下门,然后返回警署,命令将弗朗西斯卡带进警署,他将她的右拇指按在印色盒里,将指纹印在一张纸上。相对来说亚尔瓦雷兹这双眼睛还不够老到,但当这个指纹印放在放大镜下研究时,他发现门上带血的指纹印与弗朗西斯卡的指纹印相匹配。
掌握了指纹方面的证据,弗朗西斯卡原先铁一般的意志崩溃了。她承认自己杀了两个孩子,因为她们使她失去了同那个年轻人结婚的机会。她用石头砸死他们,将石头扔进了井里。然后将手仔细地洗干净,但是她一时疏忽万万没有想到她碰到了卧室的门。
弗朗西斯卡·罗杰斯被判有罪,终身监禁,由此,也确认她在犯罪历史上的地位。
结论
对于朱恩·瓦西蒂奇来说,在尼科奇亚的破案成功是一个闪光的胜利。他写信给朋友时说到:“我几乎不敢相信,我的理论被证明为是有价值的。现在我手里有了一张王牌,但是我希望我马上会拥有更多。”他太过自信了,令人失望的是官方对指纹充满敌意不信任的态度。瓦西蒂奇并不灰心,继续为之奋斗,到了1916年他真正成功地建立了全国指纹登记处,预计登录所有人的指纹。可是这一计划证明是毫无希望并且不受欢迎的。暴动和国内反对的呼声最后导致政府放弃了这个计划,并且毁坏了已有的登录。1925年,朱恩·瓦西蒂奇死f,有人说他因为幻想破火抑郁而死。
案例二:斯特罗申兄弟
时间:1905年
地点:英国,伦敦
意义:虽然1902年英国在审判中就承认指纹证据,但是直到这个骇人听闻的谋杀案才使这一新技术上了报纸头版头条。
二十多年以来,托马斯·法罗和他的妻子安在伦敦南部戴曾福特打点一个油漆商店。这对老年夫妇在邻居中人缘很好,作息非常有规律。令人不解的是,1905年3月27日早晨,商店没有像往常一样开门,其他的雇员也没法进去。出现这种反常的原因很快就清楚了。在起居室,法罗先生被大头短棒打击致死。楼上的妻子四脚朝天地躺在床上血泊里,赤身裸体,但还活着。她也被残酷地毒打过。四天之后,安失去知觉死了。
众所周知,每个星期一早晨法罗都要将一星期的盈利交给店主乔治·查普曼,因此毫无疑议抢劫就是动机。一个空的保险箱,里面的收文盘散落在地上。卧室地板上还有一个用黑丝袜改装的面具。在楼下也有两个类似的面具,这说明入侵者不止一个。保险箱和里面的收文盘由苏格兰指纹研究所检查过。他们发现收文盘上的指纹既不是受害者中的任何一个,也不是在场的警员留下的(他们中有一个承认曾接触过收文盘)。这些指纹与苏格兰地区已登录的八千多个指纹也不相同。
送奶工亨利信林和他的年轻助手在发生谋杀案那天早晨715发现了两个人离开油漆店。他们描述其中一个高个穿蓝色毛哗叽上衣带圆顶礼帽,步履慌张。他的同伙穿褐色上衣。帽子和棕色靴子。根据这些描述邻居们闲聊举出了两个人的名字——阿尔伯特·斯特罗申和阿尔弗雷德·斯特罗申。两兄弟都有盗窃前科,而且在犯案现场见过他们俩人。阿尔伯特的房东,在警员召见时回忆起阿尔伯特曾问过她,她是否有老式的丝袜给他,她回答说没有。过后,在她租给房客的床上,她发现在床垫之间藏着一个丝袜做成的面具。
阿尔弗雷德的情妇汉娜·克伦梅蒂提出了更详尽的证据。她丝毫没有意思要帮她这位性情暴躁的情人,她眨着那双忧郁的眼睛透露在发生谋杀案的那天晚上他出去过,第二天他把他的外套扔掉了并且将他曾穿过的棕色鞋子襟上了黑色鞋油。
两兄弟被抓获
一周之后的一个星期天,警员们彻底搜查了两兄弟常去的地方,在公共场所将阿尔弗雷德抓获。他声称他的哥哥去了海边,第二天他的哥哥阿尔伯特在附近留宿。他们俩被带到陶尔伯里奇警署。警长查尔斯桐林斯是1901年成立的苏格兰指纹研究所的奠基人之一。他用印色盒提取了兄弟俩的指纹。他将提取的每个手指的指纹与收文盘上的指纹相比较。发现收文盘上的指纹与阿尔弗雷德右拇指有惊人的相似。因此,两兄弟被指控为谋杀。
在审判中,由理奇尔德·穆伊尔领头的起诉方,遭到了严重的挫折,两个送奶工都不指认被告是他们看见的离开油漆店的人。这个案子的全部重担都完全落到了指纹证据上。借助于放大照片,柯林斯证明阿尔弗雷德拇指与留在收文盘上的印记有十二处惊人的相似。最有意义的是,根本不存在那些绝对抵触的特征。陪审团印象非常深刻,对柯林斯的理论表示极大的兴趣。他们都想弄清提取指纹的技术,他们其中的一个自愿印下自己的指纹。
很显然,被告方并不认为指纹鉴定是一个万无一失的技术方法。在争论这个问题的时候,他们推举约翰·加尔森博士出面。在对柯林斯进行了激烈的个人攻击之后,这位博士医生继续陈述指纹分类,认为保险箱上的拇指纹不属于阿尔弗雷德·斯特罗申。就在此时,穆伊尔找出了两封信,由加尔森在同一天写成,曾同时递交给控方和辩方,表示愿意作证。这个机会主义者从陪审团那里得到的反应自然是嘲讽。他们认为加尔森这样作欺骗的意图相当明显。法官也强调拇指指纹证据,应当谨慎,但承认它们确实有惊人的相似。加尔森的劝告在陪审团的。动中有多大份量不得而知,确切可知的是陪审团仍判斯特罗申犯有谋杀罪。
结论
加尔森的事业幻灭了。从此之后,医学教授很少再关心指纹。指纹学逐渐成为只有训练有素的专家的领域。对于破。罗申两兄弟来说,他们对现代法庭科学的藐视是不明智的。现代侦查科学远比他们俩的寿命长久。兄弟俩于1905年5月23日处以绞刑。
案例三:托马斯·吉宁士
时间:1910年
地点:伊利诺斯,芝加哥
意义:这个案子导致美国凶杀案的审判第一次承认指纹证据,从此外创了法庭科学新的历史。
克拉伦斯·希尔勒和他的妻子及四个小孩住在芝加哥西部第104号大街的二层楼房里。1910年9月19日清晨,希尔勒夫人发现他们的女儿弗罗伦斯卧室附近的气灯熄掉了,这个时候气灯本应该亮着的。她喊醒丈夫,急急忙忙想看个究竟。
在查看的时候他碰到了一个陌生人。随着发生了一场搏斗,两个人都跌倒在楼梯上。过了一会,希尔勒夫人听到了两声枪响,接着听到她丈夫微弱的求助声。随即前门被“呷”地关上。在楼梯口希尔勒夫人发现了丈夫的尸体。
邻居杰恩·皮克恩斯听到枪声和女人的哭声,马上赶过来。凑巧不远处他的儿子奥利佛一直在同警察弗罗伊德·比尔德斯利谈话。他们俩听到枪声也马上赶了过来。比尔德斯利被告知这个歹徒点着火柴,跑进希尔勒的女儿卧室,大女儿克莱里西十四岁,小女儿弗罗伦斯小她一岁。两个女孩都没受到攻击,但她们太害怕了,无法求助。过了一会儿,致命的搏斗开始了。
在弗罗伦斯的床下有些细沙和碎石。在弗罗伦斯身体旁边总共有三个未用过的弹头。这好像是惟一的线索。比尔德斯利不知道,兇手已经被拘留只不过是由于别的原因。
在希尔勒所居住的不到一公里的地方,四个下班的警官发现有一个人在黑夜里猛跑狂奔,而且鬼鬼祟祟地总往身后看,好像害怕被人追踪。倒空他的口袋,发现了一只口径0.38的手枪,他自称自己的名字叫托马斯·吉宁士。他的衣服上有血迹,左胳膊受伤。盘问他是什么原因,他说那晚早些时候从公共汽车上摔了下来。
警察并没有为他的故事打动,而是将他送到警署。在那里刚得到希尔勒被谋杀的消息。很快这个受伤的人成了头号嫌疑犯。特别是得知一个月前这个人因盗窃刚服完刑被释放。疑点慢慢集中到他的身上,在释放后仅两周他违反假释誓言用化名买了口径0.38的手枪。搜查时发现的子弹与克拉伦·希尔勒身边的子弹相同。
㈡ 多波段光源在手印常用检验过程中有什么检验方法
在运用多波段光源进行指纹检验过程中,可以采用与激光指纹检验技术类似的方法,包括直接检验法、染料覆膜粉末法、茚三酮/氯化锌法、染料漂染法、染料溶液漂染法等,适用于潜在指纹、血染指纹、血迹、足迹等物证的观察、提取和检验。近年来,新研制的激光粉末在多波段光源照射下能够形成很强的荧光,而且粉末的附着力强、价格合理,可以取代过去的激光染料覆膜磁粉等粉末。塑料制品上的潜在指纹经过氰丙烯酸脂处理后,再以罗丹明6G染料漂染,分别在室内光线和多波段光源下观察,后者荧光强烈,指纹显现清晰。至于近二年研制出的茚三酮衍生物,配合氯化锌溶液处理后的指纹,在多波段光源照射下也会产生很多的荧光效果,荧光发光效率高,优于传统的茚三酮法。同样,在激光指纹检验技术中使用的化学药品DFO在多波段光源下也会有强烈的荧光。总之,运用荧光粉和荧光染色剂,配以多波段光源照射,可以有效地消除痕迹背景干扰,增强影像反差。
文件检验在书写墨水检验方面上,部分品牌的墨水在多波段光源照射下显现出荧光,而且也有多种颜色变化。例如,不同颜色的钢笔、圆珠笔及签字笔的墨水分别在室内光线和多波段光源照射下,有些墨水的荧光呈现橙色,有些则偏黄。另外,书写文件上的墨水经薄层分析法分层后的层析图,在多波段光源下,某些成份会产生强烈荧光,而且荧光带的部位也存在差别,故而可方便地区别不同品牌的墨水。证件、纸币真伪鉴别方面上,多波希光源则是一项利器。例如,真伪居民身份证的背底图案和相应的防伪标识在材质上和印刷技术上的差异较大,而荧光影像的差异可以立即判别。真伪纸币的纸质、水印、荧光标识和金属标识线在多波段光源照射下,差异明显,可作为判断的依据。对于掩盖涂污文件的检验,用修改液销涂的字迹,在多波段光源下可以清晰地看到原书写的内容,其他方面的检验,如印泥、墨水转印、色带或笔序的鉴别与激光检验相同。
㈢ 隐藏在地面上的血滴,用什么方法显现
1光学显现法
随后他利用254nm的短波紫外反射照相的方法拍照塑料、玻璃和明信片上的潜在手印,这些工作是短波紫外反射照相显现和加强手印应用的最初尝试,但是其技术方法和应用效果还远没有达到实用水平。到了20世纪90年代,伦敦警察厅已经开始实际应用长波、短波紫外图像技术,他们发现长波紫外线对于检验光滑杂志上手印是很有效的,手印纹线会吸收紫外线而背景则会发出荧光,在相纸的表面也是十分有效的,因为相纸上的感光乳胶会吸收长波紫外线而手印纹线会将其反射;另外他们还发现短波紫外线能够显现有背景图案的客体上的手印纹线。与此同时,Rofin公司和以色列的专家联合开发基于CCD相机的短波紫外观察系统,这个系统能利用荧光模式和吸收模式对手印进行拍照,通过实验,他们还证实能够使手印纹线发出荧光的物质使手印中的酪氨酸和色氨酸。但是伦敦警察厅和以色列的国家警察所开发的紫外观察系统都是基于实验室而无法携带至现场的,为方便紫外观察系统在案件中的应用,美国军队犯罪实验室研发了一种现场便携式的紫外观察系统———scene-(RUVIS),并使之投入市场。期间,英国内政部的科学技术应用中心也对紫外观察系统进行了断断续续的研究,90年代中期,他们开发出了一种基于DEP-Photonics增强管连接一个尼康105mm镜头与一个包括一系列不同紫外线滤光器可旋转的滤光轮的紫外观察系统,但是并没有投入市场使用。近些年来的研究重点重新回归到基于紫外相机和应用软件开发的实验室紫外线一体式快速成像系统的设计和生产上。在国内,1986年,周云彪等首次在国内报道了用短波紫外反射照相方法拍照玻璃上的各种疑难手印。1993年,王桂强对短波紫外反射照相技术能有效显示客体与指纹纹线反差的原理进行了全面阐述。通过全国照相技术人员的不断实验和研究,发现短波紫外反射照相技术可以拍摄许多承痕客体上的潜在印痕,如油漆、陶瓷、塑料、照片、纤维板等,中介物质也包括灰尘、汗液、油脂和血液等。紫外反射照相一个很重要的特性就是它主要显示被检验物体的表层细节,忽略内部深层细节。但是这一特性对于手印、足迹等的检验却是十分有利的,因为形成手印或足迹的中介物质一般分布在客体表面的最上层,而客体内部深层存在的物质分布差异往往是背景图案等干扰细节。这也使得短波紫外反射照相技术记录显现潜血印迹成为可能。
紫外线照相除了紫外反射照相以外,还包括一个重要内容,那就是紫外荧光照相,属于发光模式的范畴。反射光照相方法是通过被检验物体上各种物质反射光线的空间分布形式差异和光谱吸收性质差异来调整物体反射光亮度分布再现结果,达到表现有用细节的目的,而发光照相则是利用被检验物体上物质的发光性质差异来调整物体发光亮度分布表现有用细节,因此可以用来加强潜血印迹和深色客体背景形成的荧光亮度反差,从而显现出潜血印迹。1800年,WilliamHerschel发现了红外线的存在,但是直到第一次世界大战结束后第一台红外检测器的发展才开始实际应用。几十年中,军用照相仍是红外检测器和照相技术的主要驱动力,在20世纪40年代,第一台红外成像系统问世。在可以连接到显示屏,实时显示红外光成像时红外技术在法庭科学技术领域才被广泛应用,主要是在文件检验领域。从20世纪50年代开始,科学家们运用红外摄像机观察红外反射光谱和红外荧光来检验仿制品、消除的字迹和墨水的比较。另外,红外成像也是一种发现深色客体表面血迹的有效方法,同样的也被用来拍摄皮肤表面的创伤20世纪70年代,科学家们开始考虑利用红外成像观察手印纹线。Wilkinson利用红外显微镜显现深绿色杯子上的粉末标记,然而这并没有大幅度提升红外图像技术在指纹检验领域的应用。但是在20世纪80年代中期,伦敦警察厅利用红外反射照相拍摄物理显影液显现出的手印,随后他们使用红外长波滤光器检测潜在指纹在514.5nm氩离子激光器下的红外荧光。英国内政部科技发展机构(HOSDB)论证了红外反射照相能够在利用金属或者无机试剂(真空金属镀膜、物理显影液、粉末、微粒悬浮液)显现手印后,有效的避免客体背景的干扰。红外反射照相与紫外反射照相不同,因为红外线具有很强的穿透力,导致其更多的显示深层细节而使许多深色客体在红外线的照射下显示成为浅色调的特点。
在国内,王桂强指出红外反射照相可以用于深色客体表面潜血手印的显现;另外,由于血液在200~900nm光谱区内有较强的吸收,也就是说血迹在红外反射照相中仍呈现深色调,如果深色客体表面在红外反射照相中能够变成浅色调,则红外反射照相可以使血迹与客体背景之间形成较大的亮度反差,因此也可以用来显现深色客体上的潜血印迹。2010年北京市公安局刑侦总队的工作人员通过近红外反射照相对市售及纺织公司提供的10种纤维组分,共21块深色衣料以及纺织公司提供的84种颜色的衣料纤维上血滴进行拍照实验,得出运用近红外反射照相,可以很好的显现深色衣料上的血迹,血迹的形态还有助于判断是否为稀释血液形成。1976年,在密西根-安大略鉴定学会年会上首次报道了激光技术用于潜在手印检测。会上加拿大施乐研究中心的Menzel,E.R和Duff,J.M以及Dalrymple,B.E提交了他们的一篇论文———《》,随后在1977年1月出版的《法庭科学杂志》刊登了他们的这项研究成果,由此也拉开了激光技术应用于刑事科学技术痕迹检验领域的序幕。在手印检验领域,使用激光固有手印荧光检测法,既不会破坏手印本身也不会影响某些特殊中介物质(如血液),这也为后续的一些检验打下了基础。虽然有些情况下可以利用激光通过痕迹本身的固有荧光检测各种潜在痕迹,但是承痕客体往往会发生强烈的背景荧光,影响痕迹的固有荧光。因此在之后的一段时间里,刑事技术专家又通过各种物理或者化学的处理方法,使痕迹的固有荧光超过背景荧光从而使其显现出来。如Menzel,E.R利用茚三酮-氯化锌对血手印进行处理,然后利用激光检验,发现其可以在沉积有大量血液的区域看见潜在指纹的荧光细节特征。随后的研究也发现这种方法对于衣物上、深色客体上的潜血印迹检测来说,是十分有效的。激光技术虽然有效,但是却存在这一些难以克服的缺点———体积大、造价高、谱线有限等,所以在20世纪80年代的美国出现了一种激光器的替代光源———多波段光源,其具有光线强、光束纯、可分色、功能多以及操作方便等特点,在刑事科学技术领域所发挥的作用已经大大超越了激光设备,在欧美国家迅速普及。20世纪90年代,我国引进第一台多波段光源,经过不断的实验研究和实践应用,其在现场勘查和物证检验中至今仍发挥着关键作用。针对于有些深色客体,由于其在橙红色光谱波段能够显示出较强的固有荧光,而血液本身不显示可见荧光并且强烈吸收415nm的紫色光,就可以使血液与深色客体背景之间呈现较大的荧光亮度反差,从而显现出潜血印迹。
2化学显现法
如果说利用光学显现法没有很好的显现潜血印迹,技术人员可以利用化学方法进行进一步的显现。国内外对于潜血印迹的化学显现方法研究由来已久,主要是针对血液中的氨基酸、蛋白质的显色反应。到1863年,德国科学家Sch觟nbeinCF第一次利用H2O2(过氧化氢)进行血迹测试。过氧化氢是一种强氧化剂,可以将血液中的血红蛋白的亚铁离子氧化然后生成白色物质,自身生成水与氧气,因此可以检验一些深色客体上是否有血迹。但是由于其自身的强氧化性,与血液反应十分激烈,在实践操作过程中不易控制,并且会严重破坏血迹的形态,与血液剧烈反应产生的蒸汽会强烈刺激呼吸道,所以在实际工作中一般不使用双氧水进行血迹的显现。1904年,德国科学家AdlerO和AdlerR发现联苯胺可以用来显现潜血手印。其与氧化性的物质反应,生成深色的醌衍生物,与血液反应时,血液中的过氧化氢酶会与联苯胺生成蓝色物质,俗称联苯胺蓝。所以之后的很长一段时间里,联苯胺都作为检测血迹的一种常用方法。但随后人们发现联苯胺及其盐都是有毒且会致癌的物质,固体及蒸汽都很容易通过皮肤进入体内,引起接触性皮炎,刺激黏膜,损害肝和肾脏,且会造成膀胱癌和胰腺癌。所以现在在中国、美国等很多国家都已经被禁止使用。随后,人们开始对联苯胺的衍生物进行研究,力求寻找一种无致癌性且灵敏、高效的血迹显现替代物。1939年,GershenfeldL提出邻甲苯胺可以用于血迹的发现和检验;1976年,GarnerDD,CanoKM,PeimerRS,YeshionTE提出Tetramethylbenzidine(即四甲基联苯胺、TMB)作为一种联苯胺的衍生物可以安全、高效的显现血迹。1987年,杜西京对四甲基联苯胺进行了比较系统的研究,也为四甲基联苯胺在国内应用于血迹的显现奠定了基础。它不仅可以显现新鲜血,也能显现陈旧血迹,也广泛适用于浅色的渗透性客体和非渗透性客体,已经成为国内刑事科学技术领域一种显现血迹的重要方法。但是其对于一些植物汁液、果汁、乳汁、铜盐、铁盐、碘盐也有颜色反应,也造成了其使用上的具有一定的局限性。另一种比较常用的用来检测血迹的化学试剂是3-氨基苯二甲酰肼(即鲁米诺或发光氨),常温下是一种黄色晶体或者米黄色粉末,是一种比较稳定的人工合成的有机化合物。1928年,化学家首次发现其被氧化后能发出蓝光的特性,所以在1937年,科学家就想到利用这种特性去检测血迹。鲁米诺与血液反应,在暗室条件下观察会发出蓝绿色的荧光,其对血液的检测灵敏度很高而且不会破坏血液中的遗传物质DNA。但是鲁米诺在铜、含铜合金、辣根或某些漂白剂的存在下发出荧光。因此如果犯罪现场被漂白剂彻底处理过,则鲁米诺发出的荧光会强烈掩盖任何血迹的存在。另外,鲁米诺与血液的反应很快、发光时间短、影响血迹的细节特征都限制了其在检验血迹形态时的使用。2001年8月,David.CWade首次提出利用二氧化钛为基础的微粒悬浮液对黑色电工胶带上的手印进行显现。2003年,JoshuaBergeron利用二氧化钛的甲醇溶液显现深色客体上的血迹,并取得了很好的效果。随后,国内刑事科学技术领域也开始对二氧化钛微粒悬浮液应用于检验潜血印迹进行研究。2004年,国内学者使用二氧化钛的乙醇溶液对几种深色塑料板上的血手印进行显现研究,显出的手印纹线为白色,与深色客体反差明显并且纹线牢固,可以长期保存,相比于DFO、曙红溶液染色法有很大优势。因此也可以将二氧化钛微粒悬浮液应用于潜血印迹的显现。
此外,人们也开始利用一些生物染色剂对血液中的蛋白质进行染色从而达到显现潜血印迹的目的,生物染色剂具有操作简单、成本低廉、性质稳定的特点。因此在实践工作中,利用生物染色剂显现潜血印迹得到了广泛的应用。常用于显现潜血印迹的生物染色剂有氨基黑10B、考马斯亮蓝、隐色结晶紫等。20世纪50年代,氨基黑10B(AmidoBlack10B,AcidBlack1)作为一种生物染料,首次被用来检验蛋白质。之后国内外刑事科学技术领域利用其能与蛋白质发生反应的特性来与血液中的血红蛋白发生反应从而检测血迹。其与血红蛋白反应后生成深蓝色物质,所一般被用来对浅色客体上的血迹进行显现。国内外对其进行了大量研究,对其显现效果、适用客体范围都作出了评价。得出的结论是氨基黑10B显现血迹非渗透性客体好于渗透性客体,浅色非渗透性客体好于深色非渗透性客体,粗糙客体好于光滑客体。在蛋白质染色方法中,目前以考马斯亮蓝染色最为常用。因为它既克服了氨基黑染色灵敏度不高的限制,又比其他染色方法简便易操作。在医药卫生行业和刑事科学技术方面也有着相当广泛的用途。在刑事科学技术领域,考马斯亮蓝可以在酸性条件下被蛋白质吸附,因此可以用来对含有蛋白质的体液、血液等进行检验。1993年底,FBI实验室在向JohnF.Fischer了解到隐色龙胆紫试剂的配方构成之后,第一次使用隐色龙胆紫(LeucoCrystalViolet,简称LCV)用于显现潜在印迹与潜在足迹。其后,他又在原有的基础上改进了配方,较之以前更加灵敏。基于其无毒、廉价且灵敏的特点,近些年国内的刑事科学技术领域也越来越重视隐色龙胆紫在潜血印迹检验方面的应用。2005年,英国内政部在《》中首次将AcidYellow7引进刑事科学领域,应用于潜血手印的显现。同年,VaughnG.Sears等对AcidYellow7显现非渗透性客体上的潜血手印进行了显现,并分析了它的显现原理,发现其与蛋白质反应后的荧光亮度十分利于观察并且是一种十分经济的显现潜血手印的试剂。2011年,LydiaC.A.M.Bossers等对AcidYellow7、AcidViolet17、氨基黑10B、匈牙利红、二氧化钛等几种方法进行了实验。国内也有学者对AcidYellow7进行了研究,并对其显现过的潜血痕迹进行了DNA分析,得出的结果是AcidYellow7并不会对血液中的DNA造成破坏,这就使它的应用免除了后顾之忧。
㈣ 目前常用哪些方法光学测距法
给你介绍几种常用的:
1、激光三角法测距。
利用激光良好的方向性,以及几何光学成像的比例特性,将一束激光照射到物体上,在与激光光束成一定角度的位置用光学成像系统检测照射到物体的光斑,这样镜头-光斑、镜头平面到激光光束的连线、光斑到镜头平面与激光光束交点构成一三角形,而镜头-光斑的像、镜头平面以及过光斑的像的激光光束平行线与镜头平面的交点成一个与前面所描述的三角形相似的三角形。用光电传感器阵列检测到光斑的像的位置,则可以根据三角形性质计算出光斑位置。这种测量方法适合距离较短的情况。
目前的激光三坐标测量机(抄数机)一般都采用激光三角法测距。
2、光速法测距。
利用光速不变原理,检测激光发射与反射光反射回来的时间差,从而计算出距离。为了提高精度,可以将激光调制上一个低频信号,利用测量反射光的相位差来测得反射时间差。这种方法一般用于远距离测量。
目前各种激光测距仪一般用这种方法测量。
3、激光干涉法测距。
这是一种相对测量, 它无法测得一个物体离仪器的绝对距离,但可以测得两被测物体的相对距离。它的原理是一台迈克尔逊干涉仪,利用反射镜距离变化时干涉条纹的变化来测量,反射镜从物体A运动到物体B,干涉条纹变化的数量反映了其距离。这种测量要求条件较高,但是可以精确测量,它也是目前所有测量手段中最精确的一种。
4、光学图象识别技术测量位移。
其所用原理与三角法相似,但是可以不用激光,而是直接对移动物体拍照,利用前后两幅图片中物体在图片中的位移来计算物体真实的位移。、
这种技术在光电鼠标中大量使用。
5、光栅测量位移。
利用光栅形成的莫尔条纹,计算莫尔条纹变化量即可计算出位移量。
这是目前应用最多的技术,光栅尺大量应用于工业上的行程测量。
6、激光衍射法测量细丝、小孔直径和狭缝宽度。
测量衍射斑的大小就可以计算出孔或缝的尺寸。
7、激光扫描法测量物体外尺寸。
其本质就是利用光的直线传播原理和激光的良好方向性,通过测量物体影子的尺寸来间接得到物体尺寸。
8、激光多普勒测量位移。
利用多普勒频移原理测量物体的速度,对速度进行积分就得到位移。
9、激光全息法、散斑法测量位移。
原理十分复杂,我就不讲了,你有兴趣的话可以自己查资料。
㈤ 总体观察
人眼是最有用和最方便的检测“仪器”。肉眼观察(总体观察,GeneralObservation)是宝石鉴定的基础,通过肉眼观察,确定宝石的某些特征,为后续鉴定打下初步的基础。肉眼观察的内容主要包括颜色、光泽、透明度、形状、色散、特殊光学效应、解理、断口、裂开以及某些内、外部特征等。
一、颜色
宝石的颜色是宝石吸收、透过及反射不同波长的光波产生的色彩、色调和浓度的综合。有些宝石的颜色是稳定的,而另一些宝石的颜色则是变化的。因此,我们可以根据宝石的颜色对宝石进行初步的种属的限定,缩小宝石可能的范围,从而鉴定宝石;同时,我们也可以根据宝石颜色的好坏来对宝石进行评价,确定宝石的价值。
1.观察与描述
有色宝石的颜色需在白色背景上使用顶光照明(反射光)对宝石的表面进行观察,光源要使用日光或与之等效的光(各种波长混合的最均匀的光)进行观察。
有色宝石颜色的描述可从色调、深浅、明暗、颜色的变化(色带和色斑的具体情况)、多色性以及色散等方面进行观察和描述。
颜色可直接用组成白光的光谱色或其混合色及白色、黑色、无色等来描述。对光谱色单一的宝石,可直接用颜色加上深浅进行描述,如红色、浅蓝色等;若宝石颜色为复合的颜色,常以主色在后、辅色在前的双色法来描述,如黄绿色、紫红色。必要时在颜色前面加上深浅及明暗程度,如浅绿黄色、暗绿色等。
描述颜色的色带时可具体描述颜色的形状、大小、宽窄、深浅及变化。如色带是平直的还是角状的或是弯曲的,可将颜色色带记录为包体。此外,对肉眼可见的明显的多色性,也应描述在颜色项目下。如果不同光源下有颜色变化,也可加以说明。
2.影响有色宝石颜色观察的因素
(1)光源
宝石在不同光源下观察,颜色会有一些差异。日光尽管包括各个波长的光波,但早、中、晚有差别。如红宝石在日光下观察,上午颜色最佳;由于日常大家使用的白炽灯含红光多,在此光源下观察,红宝石的颜色偏深;在日光灯下(色温低、蓝色光强、红光少),红宝石看上去颜色偏浅。为了进行颜色的统一对比,一般以北极下午4时的日光为标准,其色温是6700K。
(2)人眼的色觉效应
观察颜色时,人眼的色觉效应必须正常。正常的人眼可分辨150个色调,就人眼的敏感度而言,在相同能量的前提下,蓝色、紫色的明度最低,绿色和黄色的明度最高。也就是说,人眼对绿光和黄光最敏感。一般地,人眼在白天最敏感的波长是555nm黄光,而在黄昏是507nm的绿光。
(3)背景
观察颜色时背景很重要,背景的颜色要求为白色、黑色或灰色。标准实验室的地板、墙壁、天花板甚至桌面都要求为白、黑或灰色,因为宝石在与之相近的颜色衬托下将黯然失色,人工的颜色总比天然的颜色好看。
二、光泽
宝石的光泽是指宝石的表面(平滑的晶面、解理面或磨光面)对可见光的反射能力。光泽可反应硬度或折射率的高低。通常硬度较低的宝石,会受到磨损而使光泽暗淡;而光泽越强的宝石,折射率会越高。此外,宝石的光泽还与宝石表面的光洁度有关。
观察光泽的方法是:用反射光来检查、判断抛光的、粗糙的、断口的表面。对单晶而言,光泽在其晶面、解理面、断口上观察很明显。光泽可根据折射率RI和反射率R进行划分:
1)金属光泽(Metallicluster):具金属光泽的矿物,其RI>3,R>25%,表面呈现金属般的光亮,一般不透明。宝石矿物很少达到金属光泽。仅有少数宝石品种具金属光泽,如赤铁矿、黄铁矿。
2)半金属光泽(Sub-metallicluster):具有半金属光泽的矿物,其RI=2.6~3.0,R=19%~25%,表面呈现弱金属光泽,一般不透明,如金红石、黑钨矿、铬铁矿。
3)金刚光泽(Adamantineluster):具金刚光泽的矿物,其RI=1.9~2.6,R=10%~19%,表面如钻石般光亮,如金刚石、锆石等。
4)玻璃光泽(Vitreousluster):具玻璃光泽的矿物,其RI=1.3~1.9,R=4%~10%,表面如玻璃般的光亮,如电气石、水晶等。
绝大多数宝石的折射率在1.3~2.6之间,可以划分到玻璃光泽和金刚光泽范围内。
如果宝石矿物表面不光滑,或由集合体或表面特征所引起,可形成一些特殊的光泽:
1)珍珠光泽(Pearlyluster):宝石呈现如珍珠表面或贝壳内壁样的柔和光泽,如珍珠、贝壳最特征,宝石解理面上也呈珍珠光泽。
2)丝绢光泽(Silkyluster):由于具有纤维状结构或构造,各纤维的反射光相互影响而呈现出丝绢般的反光现象,如木变石、查罗石(紫硅碱钙石)和孔雀石等具有丝绢光泽。
3)油脂光泽(Greasyluster):由于极微细的粗糙表面使光线漫反射而显示油脂般的反光现象,如软玉、石英断口等。
4)蜡状光泽(Waxy luster):由隐晶质或微细颗粒表面对光漫反射而呈现蜡状反光现象,较油脂光泽弱,如绿松石、蛇纹石玉等。
5)树脂光泽(Resinous luster):某些黄、棕或褐色的宝石表面呈现的如松香般的光泽。琥珀具有典型的树脂光泽。
6)土状光泽(Earthy luster):呈粉末状或细粒多孔的集合体矿物对光的漫反射或散射而呈现的暗淡光泽,如高岭石、绿松石等。
对多晶来讲,光泽取决于集合体的颗粒大小、形状、排列方式、疏密程度和琢磨的效果。因此,玉石由于其组成矿物成分变化较大,同一品种结构构造变化也较大,因而其光泽类型并不唯一,可以变化。如绿松石质地细腻时,为玻璃光泽,质地较松散时可呈油脂光泽甚至土状光泽。
不同宝石折射率不同,硬度有差异,可以通过光泽的强弱进行区分,如钻石为金刚光泽,水晶为玻璃光泽,有经验的人通过肉眼就能将两者区别开来。光泽的强弱从某种程度上体现了宝石折射率的高低。
光泽可用来区别某些经过优化处理的宝石,如天然翡翠常见亮玻璃光泽,而经过漂白充填处理的翡翠外观呈蜡状光泽。拼合宝石上下拼合层材料若不相同,可以凭借光泽的差异来识别。如以石榴石为顶、玻璃为底的拼合石,由于两者折射率不同,表现出拼合层光泽的强弱不同,为鉴定提供了依据。
三、透明度
透明度是宝石对可见光透光的程度。宝石透明度的观察要用透射光来判断,可使用强光源,如手电筒、光纤冷光源灯等。透明度可描述为5个等级,从好到差依次为透明、亚透明、半透明、微透明和不透明等。透明度的等级没有严格的界限,是一个相对的划分。有时候还需观察在一颗宝石或一件物品中透明度的变化情况。宝石的透明度从好到差依次划分以下5个等级:
1)透明(Transparent):可充分透过光线,通过宝石可极明显地看到对面的物体,如优质的钻石、水晶。
2)亚透明(Semitransparent):宝石能透光,通过宝石可透视物体,但不太清楚,如玻璃地翡翠、电气石。
3)半透明(Translucent):虽可部分透光,但仅能见到物体轮廓的阴影,如软玉、岫玉。
4)微透明(Semitranslucent):透光很少,仅在宝石边缘可透光,如玛瑙。
5)不透明(Opaque):宝石磨成极薄的片也不透光,如青金石、孔雀石等。
影响透明度的因素主要有:
1)宝石对光的吸收因数:宝石的吸收因数越大,透明度越低。宝石的吸收因数是与宝石晶格内部的晶格类型有关的。金属晶格内部大量的自由电子的跃迁对光有明显的吸收。原子晶格和离子晶格内缺失自由电子,对光的吸收能力相对较弱,因此具有较高的透明度。钻石透明度高,就是因为其具有典型的原子晶格。
2)取决于宝石的厚度:厚度越大,宝石的透明度越低。
3)宝石颜色的影响:对于同一品种、同一颜色系列的宝石来说,颜色越深,透明度越差。
4)杂质对透明度的影响:由于杂质使入射光在传播中发生折射、散射等,使通过宝石的光强度降低,从而影响宝石的透明度。
5)集合体方式对透明度的影响:对于同种宝石而言,单晶的透明度要高于多晶。多晶宝石的透明度受到组成矿物的颗粒大小、颗粒边缘形态、颗粒边缘的结合方式等影响。颗粒的粒度越不均匀,排列越紊乱,边缘接触越不平直,则对光的折射和散射作用越强,透明度越低。
四、形态
宝石形态的观察可分两种情况:具晶形的原石可观察和描述其结晶习性、晶形的组成、单形或聚形,并根据形态判断所属的晶系;而已加工的宝石则可根据加工形状直接描述。
1.原石的形态
宝石原石的形态分为两种,一种为单晶宝石的形态,另一种为集合体的形态。
单晶宝石原石观察内容如下:
1)宝石的晶形(表1-4-1),了解其结晶习性(如柱状晶形),判断宝石是单形还是聚形,若为聚形,是由哪些单形聚合而成的。
2)横断面的形状如何(如斜方晶系的横断面为菱形,四方晶系的横断面为四边形)。
3)晶面特征,如表面蚀像、晶面条纹等。
4)判断所属晶系。
表1-4-1 单晶宝石的结晶形态
多晶宝石(玉石)的形态主要有致密块状、树枝状、葡萄状、皮壳状、晶簇状、粒状、球状、钟乳状、肾状、层状、鲕状、放射状等。观察时要注意玉石的结构和构造的特点以及变化情况。
2.琢型
根据宝石的外部特征,将宝石的琢型划分为4种:凸面型、刻面型、珠型和异型。
(1)凸面型(Cabochon Cut)
也称弧面型或素面型,其特点是宝石的顶部琢磨面为弧面。凸面型切工常用于琢磨半透明到不透明的有色宝石,如玉髓、绿松石、软玉、翡翠等以及具有特殊光学效应的宝石。
1)据截面形状分:单凸面型、双凸面型、扁豆凸面型(上下弧面不一样高)、空心凸面型凹面型(图1-4-1)。
图1-4-1 凸面型琢型(截面形状)
2)据腰形分:圆型、椭圆型、橄榄型、心型、矩型、方型、垫型、垂体型(图1-4-2)。
图1-4-2 凸面型琢型(腰围形状)
(2)刻面型(FacetedCut)
又称棱面型、翻光面型和小面型。其特点是宝石由许多小刻面按一定规律排列组合构成,呈规则的几何多面体。刻面型宝石的款式种类很多,根据其形状特点和小面组合方式的不同,可划分为4种类型:
1)圆多面型:又称明亮型或圆钻型,是目前运用最多的琢型。该款式是为了尽量展现有色宝石的体色、亮度、火彩和闪耀程度。大多数圆多面型琢型都是由冠部、腰部和亭部等3部分组成,图1-4-3为现代标准圆多面型琢型,图1-4-4为圆钻型琢型的变型,如橄榄型、梨型、椭圆型、心型等。
图1-4-3 圆多面型
图1-4-4 圆多面型的变型
2)玫瑰型(RoseCut):玫瑰型冠部由连续的三角形组成,底面平而宽,因形似盛开的玫瑰花而得名。该琢型对展现宝石的“火彩”和亮度都不利,但其具有优美的几何形状和适用性(图1-4-5)。
图1-4-5 玫瑰型琢型
3)阶梯型:阶梯型又称祖母绿型,因常用于祖母绿的琢磨而得名。其基本形状是一个去掉四个角的矩形,具有阶梯状排列的翻光面,底部终止于一个斧形的尖底(图1-4-6)。该琢型翻光面数目和阶梯数并不太重要,面角比例要求不像圆多面型严格,所以在有色透明宝石中应用很广,可适应各种形状、大小的宝石原石的切磨,目前已成为市场上最常见的琢型之一。此琢型不仅能展现有色宝石的颜色,且能最大限度地保持原石的重量,但不利于对宝石的火彩和亮度的表现。剪刀型又称交叉型(图1-4-6),是阶梯型的改进,用三角形代替阶梯形小面,与阶梯型相比,不仅增加了宝石的亮度,而且增加了颜色,但也因此在宝石亭尖处造成光的损失,并在宝石中央产生一个死点。这种款式适用于切磨折射率低、色彩艳丽的宝石。图1-4-7是有色宝石常用的阶梯型琢型。
图1-4-6 阶梯型琢型
图1-4-7 阶梯型琢型
4)混合型:混合型是指将同一粒宝石的不同部位切磨成不同琢型的混合款式。该琢型造型上变化多样、适用性强,可使有色宝石的颜色、火彩、亮度和重量达到最佳的效果。加工复杂,琢磨难度大,不适于大批量生产,只适合于一些高档有色宝石的设计和琢磨,其中最常见的款式是冠部为圆多面型,亭部为阶梯型(图1-4-8)。
图1-4-8 混合型琢型
(3)珠型(Beaded Cut)
珠型是有色宝石中最常用造型之一,通常用于制作不同的首饰,如项链珠、手链珠、耳坠珠、胸坠珠和其他佩饰珠等。珠型既可展示宝石的色彩美,又能体现几何形态的规整美,其魅力不仅表现在单粒珠子上,而且表现在整串珠子所串联形成的造型上。珠型琢型适用于半透明—不透明的有色宝石的琢磨,因其形状简单规整,所用原石量多价廉,可大批量生产。根据几何形态的不同,珠型可分为圆珠型、椭圆珠型、扁圆珠型、腰鼓珠型、圆柱珠型和棱柱珠型等(图1-4-9)。
图1-4-9 珠型切工
图1-4-10 异型
(4)异型
包括自由型和随型。自由型:据原石的形态、颜色、色形等刻意琢磨出的造型(图1-4-10)。随型:按照大自然所赋予原石的形状,进行简单的磨棱去角,并抛光所得的形状。
五、色散(Dispersion)与火彩(Fire)
色散是白光被分解为光谱色的现象,当白光照射到透明刻面宝石时,因色散而使宝石呈现光谱色闪烁的现象称为火彩。色散值是反映宝石色散强度(即火彩强弱)的物理量。理论上色散值DIS用该宝石相对于红光(λB=686.7nm)的折射率与紫光(λG=430.8nm)折射率的差值来表示,差值越大,色散越强。
观察宝石色散现象时要使用强点光源(如笔式手电)照射宝石,并将色散分为极强(DIS>0.200)、强(DIS=0.050~0.190)、中(DIS=0.038~0.049)、弱(DIS<0.038)等。表1-4-2为常见宝石的色散值。
色散除了与宝石本身性质(成分、结构等)有关外,宝石的颜色深浅对观察也有影响,颜色深的宝石常会掩盖其色散。只有无色的宝石能看到明显的色散。
色散是鉴定宝石的特征之一,特别是对于无色和浅色宝石,如钻石的色散常为橙色和蓝色闪光,而立方氧化锆的刻面上常见橙色、淡红色、绿色等闪光,十分柔和。此外,宝石的色散高能增添魅力。
表1-4-2 常见宝石的色散值
六、解理、裂理和断口
1.解理(Cleavage)
指宝石晶体(单晶)在外力作用下(如敲打、挤压)沿特定的结晶方向破裂成平滑面的性质,所破裂的平面称为解理面。
根据宝石发生解理的难易程度和解理面的平滑程度可将解理分为3级:
1)完全解理:解理易发生,解理面平滑,如方解石、萤石等。
2)中等解理:受力大时才能发生,解理面平整,如方柱石、磷灰石等。
3)不完全解理:可发生解理,但较难,解理面延伸不远且不平坦,如绿柱石、橄榄石等。
解理对宝石的耐用性有一定的影响,解理发育的宝石受力后易破碎。解理在宝石鉴定中具有重要意义,同种宝石晶体的解理特征(如解理组数、方向、完善程度、解理夹角)总是相同的,某些宝石特殊的解理特征可作为鉴定依据。表1-4-3为常见宝石的解理特征。
表1-4-3 常见宝石矿物的解理特征
解理对宝石的加工十分重要,了解宝石的解理方向可使宝石工匠容易将大块宝石原料切开,如劈钻就是利用钻石的解理特征来进行的。此外,具完全解理的宝石难加工,容易碎裂,当宝石的台面平行于解理面时,沿解理面方向不易磨平和抛光,有时还会形成微台阶状。如加工托帕石要使台面与底面(解理面方向,垂直c轴)有一定夹角。
2.裂理(Parting)
裂理是宝石在外力作用下沿一定的结晶方向(如双晶结合面、包裹体面或结构缺陷面)产生破裂的性质。它看起来像解理,但形成的原因不同。裂理只是在某种宝石的某些晶体中发生,并非普遍存在,同种宝石可见不同方向的裂理。裂理在长石、辉石及刚玉中比较常见。
3.断口(Fracture)
断口是宝石(晶体、非晶体、集合体)在外力作用下发生的随机、无一定方向的不规则破裂面。断口是强烈撞击、持续施压、快速加热和冷却等应力作用的结果。
解理只能在晶质材料中出现,断口却能在任何宝石材料中出现,不论是晶质体还是非晶质体,也不论是单晶还是集合体。
断口可根据断裂面的形状分为以下几类:
1)贝壳状断口:断口面犹如贝壳,大致成弧面,并有一圈一圈的弧形线,石英最典型,非晶质的玻璃大多也具有贝壳状断口。一些解理发育不完全的宝石,如绿柱石、橄榄石、石榴石等有这种断口。
2)锯齿状断口(参差状):宝石出现参差不齐、有较尖锐的突起和凹陷的表面。纤维状集合体的宝石,如软玉等常见这种断口。
3)平坦断口:断口面较平坦,无粗糙感,一些土状致密的矿物集合体,如绿松石等显此种断口。
断口的形态特征可作为鉴定宝石的辅助依据。如断口显示阶梯状,则指示宝石可能有解理。对断口的观察,也可了解玉石质地的细腻程度。例如质地细腻的绿松石断口平坦或近似贝壳状,质地粗糙的绿松石断口呈参差粒状。
4.观察方法
观察宝石的解理、裂理和断口的方法是:
1)用顶灯即反射光观察,最好与破裂面成45°角的方向观察。
2)观察宝石的表面,尤其是损伤部位,并注意宝石表面亮度的细微变化,尤其是破裂面、断口的光泽。
3)注意任何内部裂隙。
根据观察判断断口的类型和断口的光泽。确定解理的方向、组数、发育的完善程度,并将解理划分为完全解理、中等解理和不完全解理等。解理常表现为一系列非常浅的阶梯,解理面常呈珍珠光泽,可通过反射显示晕彩;有时可见盘状扁平包裹体或靠近表面的一条微细的线。
七、特殊光学效应
特殊光学效应对宝石鉴定有重要的意义。某些特殊光学效应存在特殊性,仅出现在少数宝石品种中,如果能正确识别,鉴定时可缩小宝石可能的范围,为后续鉴定打下基础。表1-4-4列出了常见特殊光学效应的宝石品种。
表1-4-4 常见特殊光学效应及宝石品种
1.猫眼效应
在平行光线照射下,以弧面型切磨的某些宝石表面呈现一条明亮的光带,随着样品或光线的转动而移动。猫眼效应是由于宝石内部含有密集平行排列的针状、纤维状或管状包裹体对光的反射作用形成的。宝石切割琢磨时,要切磨成素面形,且将素面宝石的长轴方向与包裹体长轴垂直,抛光后才可产生猫眼效应(图1-4-11)。好的猫眼效应会随着宝石的转动而出现开张和闭合的现象。
图1-4-11 猫眼效应产生的示意
观察时应使用强点光源在宝石顶部照射,注意观察猫眼的眼线(亮带)是否平直、明亮、尖锐清晰,眼线是否居中,转动宝石猫眼是否可以灵活移动等。
2.星光效应
在平行光线照射下,以弧面型切磨的某些宝石表面呈现出两条或两条以上交叉亮线的现象。产生星光效应的必备条件是:①两组或两组以上密集、定向排列的针状、纤维状或空管状包裹体或结构;②切磨时使弧面型宝石的底面平行于包裹体的平面;③弧面型宝石的高度与反射点焦点平面高度相一致。
图1-4-12 红宝石晶体内部包裹体特征及星光效应示意
图1-4-12是红宝石产生星光效应的示意图。在红宝石中有3组定向排列的针状金红石包体,它们相交成60°夹角,包裹体平面与c轴垂直,当加工成弧面宝石时,分别显示与包裹体垂直方向的光带,形成六射星光效应。
观察时应使用强点光源在宝石顶部照射,注意观察星光效应是几射星光;每条光带是否清晰、尖锐明亮、平直;星线交汇处汇聚点的大小,星线是否居中;星线的长度是否直达宝石腰部等。特殊情况下可以用透射光观察星光效应。如星光芙蓉石可显示透星光。
3.砂金效应
宝石内部含有细小片状矿物包裹体对光的反射所产生的闪烁现象。观察时采用顶光照射宝石,要注意宝石内部包裹体闪光的强度以及对宝石光彩的影响。
4.变彩效应
光从贵欧泊特有的特殊结构反射出来,由于干涉或衍射作用而产生颜色随观察方向不同而变化的现象。贵欧泊的结构是由有规律的近于等大的二氧化硅球体(直径在150~400nm之间)在三维空间定向排列而成,这些球体和其间的空隙成了天然的衍射“光栅”,使入射光发生衍射作用,因而随着入射光入射角的不同或转动宝石就会发生变彩现象。
观察时采用反射光照射宝石,要注意变彩颜色的种类、彩片的形状(如点状或片状、火焰状等)以及彩片的面积大小,并注意与宝石基底颜色的反差是否强烈等。
5.变色效应
宝石在不同的光源下,呈现明显颜色变化的现象。观察时常用日光(日光灯)和白炽灯(烛光)两种光源,采用反射光照射宝石,注意观察不同光源下颜色的色调,并注意其变色的强度。
变色效应与宝石中的化学成分(Cr3+、V3+)有关,是宝石对光波进行选择性吸收引起的。如变石中含微量Cr3+,使它对绿光透射最强,对红光透射次之,对其他光波强烈吸收。因此,在日光(光源中绿光成分相对较多)照射下,变石透过绿光多而呈绿色;在白炽灯、烛光(红光成分多)照射下,变石透过红光多而呈红色。
6.月光效应(冰长石效应)
当入射光照射到弧面长石表面时,形成蔚蓝色、乳白的晕色效应。观察时用反射光照明,注意描述月光效应的颜色,最常见的月光效应颜色为蔚蓝色,还可出现灰色、白色、粉红、绿色或棕色。注意与晕彩效应的区别。一般晕彩效应可以出现两种以上的颜色,且显示宽带状的彩色闪光。
7.晕彩效应
光波因薄膜反射或衍射而发生干涉作用,致使某些光波减弱或消失,某些光波加强时而产生的颜色现象称为晕彩效应。在拉长石表面出现的晕彩效应称为拉长石晕彩(labradorescence)。
8.乳光(蛋白光)效应
在普通欧泊或劣质欧泊中可以出现一种乳白色、浑浊状的外观特征,可描述为乳光效应,这种欧泊无变彩效应。
乳光效应是入射光进入宝石后因遇到大量微细颗粒,发生内部漫反射或散射,形成一种云状或朦胧状外观,就像光线穿过室内飘浮的尘埃时产生的效应一样。这种效应是某些欧泊或玻璃显示乳状外观的原因,月光石的光学效应部分与此有关。当宝石切割成弧面宝石时,这种乳光效应最明显。乳光效应是一种光学效应,可以增加宝石的价值。
八、掂重
将宝石放在手心,轻轻向上抛,感觉宝石打在手上的分量,相对于宝石的大小掂其重量,估计其相对密度(SG)。根据掂重区分重、中等和轻等情况,从而判断宝石的相对密度。这种方法对相对密度很大和很小的宝石具有一定的鉴定意义。如合成立方氧化锆SG=5.80~6.10,水晶SG=2.65,两者之间的相对密度差别很大,因此掂重可感觉到其明显的差异。对于相对密度较低的琥珀和塑料在鉴定中也很有帮助。
九、拼合石的观察
观察拼合石时注意所有可能确定拼合石的肉眼可见特征。如:①接合面;②上下光泽差异,如石榴石与玻璃拼合的二层石;③上下颜色的差异;④若有肉眼可见的包裹体,观察上下包裹体的差异等。
十、包裹体
当肉眼观察宝石时,如果能很容易地看见宝石内部的特征包裹体,对鉴定宝石十分有利。如琥珀中常可见到很大的动物包裹体。对于较小的包裹体需要进一步地放大观察(见本章第二节)。
十一、玉石结构构造的观察
对集合体颗粒的形状、大小、自形程度、排列方式等结构构造的观察和描述,对鉴别玉石有很重要的意义。观察时用透射光进行,有些宝石结构较粗,可以肉眼观察到,如粒状结构、纤维状结构等,但有些结构需要放大检查,甚至放大检查都无法观察到(如隐晶质结构),但我们可以通过观察玉石的细腻程度了解玉石的结构,从而对玉石进行区别。如翡翠常见交织结构,石英岩常见粒状结构,而玛瑙和玉髓常具有隐晶质结构等。
十二、观察宝石的重影现象
某些宝石具有很强的双折射现象,用肉眼或10倍放大镜就能看到双折射现象。若是原石,可置于有字的纸上,可透过宝石观察到字迹有重影现象。如为刻面宝石,可透过台面观察其后刻面棱的重影现象,如冰洲石、合成金红石、橄榄石、合成碳硅石、碧玺等。但双影的观察要找角度,避开光轴方向,有时候肉眼观察不清,需要借助10倍放大镜观察。
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