XRF法在封箱膠帶檢驗中的應(yīng)用

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XRF法在封箱膠帶檢驗中的應(yīng)用

常冠群1，孫振文2，孫玉友2，楊瑞琴1，喬婷2

（1.中國人民公安大學(xué)刑事科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京100038；2.公安部物證鑒定中心，北京100038）

封箱膠帶多為米黃色，也被稱為米黃膠帶，是企業(yè)生產(chǎn)、公司辦公、個人生活中不可缺少的用品[1]。由于攜帶便利、使用簡易，犯罪分子常在各類犯罪活動中使用封箱膠帶，例如在搶劫、兇殺、綁架案中封閉被害人的嘴、捆綁被害人的手腳，在盜竊案中粘貼玻璃，在爆炸案中包裝、捆綁、固定爆炸裝置等[2]。作案之后，膠帶物證經(jīng)常遺留在犯罪現(xiàn)場[3]。通過對現(xiàn)場遺留膠帶物證的檢驗，可為案件偵破提供線索，為證實犯罪提供證據(jù)。

封箱膠帶主要由帶基和粘合劑兩部分組成。帶基是使膠帶呈一定形狀并承載粘合劑的基體，主要成分為聚丙烯等塑料薄膜。為了改善膠帶的伸縮性、柔韌性及其他特殊性能，帶基中通常加入增塑劑和其他添加劑，增塑劑中以鄰苯二甲酸酯最常用，添加劑則包括各種顏料、填料、穩(wěn)定劑及阻燃劑等。粘合劑是使膠帶與被粘合物體緊密相連的膠狀物質(zhì)。由于粘合劑具有粘性，其上常因附著有他物質(zhì)而被污染，且污染難以完全去除，故在實際案件中對帶基檢驗的可操作性更強(qiáng)。紅外光譜法是目前檢驗封箱膠帶帶基最常用的方法。可檢出帶基中的主要成分聚丙烯和少量的增塑劑成分，但難以檢出含量相對較少的添加劑。該方法對于不同品牌封箱膠帶的區(qū)分率不高。由于生產(chǎn)工藝和配方不同，不同品牌的封箱膠帶中的元素種類和含量會有一定差異，可作為不同品牌的封箱膠帶樣品之間互相區(qū)分的重要參數(shù)[4]，為元素分析方法區(qū)分不同品牌的封箱膠帶提供了理論依據(jù)。X射線熒光光譜法可同時測量樣品中所含的主體元素和微量元素，檢驗靈敏度高，可達(dá)ppm級，而且重復(fù)性好，分析結(jié)果準(zhǔn)確。

本文利用X射線熒光光譜法對27種品牌封箱膠帶的元素成分進(jìn)行定性分析，根據(jù)所含元素的差異實現(xiàn)不同品牌封箱膠帶的區(qū)分，旨在探索該方法對于不同品牌封箱膠帶的區(qū)分能力。

1　材料與方法

1.1儀器設(shè)備

ZSX 100e型波長色散X射線熒光光譜儀（日本理學(xué)電機(jī)株式會社）；射線管靶：Rh靶；光管功率：4 KW；樣品室真空度：1atm；樣品臺直徑：Φ=10mm。

1.2樣品

本文共收集了27種品牌封箱膠帶（見表1）。

1.3方法

1.3.1實驗條件的選擇

經(jīng)查閱相關(guān)文獻(xiàn)，并結(jié)合生產(chǎn)工藝調(diào)研了解到的封箱膠帶帶基的組成成分，選擇Mg、Al、Si、S、Cl、Ca、Ti、Fe、Cu、Zn、Sn、Sb、Ba、Pb十四種元素作為分析目標(biāo)。設(shè)纖維素（C5H10O5）為平衡組分，分析測試條件見表2。

表1　27種品牌封箱膠帶信息表

1.3.2樣品的測定

剪取一段封箱膠帶，用丙酮棉球和酒精棉球反復(fù)擦拭膠面，直至失去粘性，將帶基表面擦拭干凈，晾干。將樣品置于樣品臺上固定，放入X射線熒光光譜儀樣品倉中進(jìn)行分析。

1.3.3元素的統(tǒng)計分析

根據(jù)X射線熒光光譜儀測得的封箱膠帶帶基中的元素種類，對元素出現(xiàn)頻率進(jìn)行統(tǒng)計，并根據(jù)元素的定性分析實現(xiàn)不同品牌封箱膠帶的區(qū)分。

2　結(jié)果

2.1測試數(shù)據(jù)重現(xiàn)性分析

為驗證膠帶樣品的均勻性以及檢驗數(shù)據(jù)的重現(xiàn)性，選擇1號樣品的不同部位測量5次，檢驗結(jié)果見表3。從表中可以看出，XRF法檢驗封箱膠帶帶基定性結(jié)果準(zhǔn)確（信噪比≥3為檢出標(biāo)準(zhǔn)），數(shù)據(jù)重現(xiàn)性好。

2.2樣品比對參數(shù)的確定

經(jīng)X射線熒光光譜儀測定，27種品牌的封箱膠帶樣品中均檢出Al、Si、S、Ti、Fe元素，均未檢出Cu、Sn、Sb、Pb元素，還檢出Mg、Cl、Ca、Zn、Ba五種元素的全部或部分。而使用掃描電鏡X射線能譜儀（SEM/EDS）對上述27種樣品進(jìn)行檢驗時，僅能檢測到C、O元素。對Mg、Cl、Ca、Zn、Ba五種元素在27種品牌的封箱膠帶中的出現(xiàn)頻率進(jìn)行統(tǒng)計（見圖1）。由圖可知，Ca元素的出現(xiàn)頻率最高，達(dá)到85.2 %，Mg、Ba元素出現(xiàn)頻率最低，均為48.1 %。元素在樣品中出現(xiàn)的頻率越高，定性分析結(jié)果的區(qū)分率越低，因此不適合作為不同品牌樣品相互區(qū)分的參數(shù)；反之，元素在樣品中出現(xiàn)的頻率越低，其特異性越強(qiáng)，更適合作為樣品相互區(qū)分的參數(shù)。本文將Mg、Cl、Ca、Zn、Ba元素的檢出作為區(qū)分不同品牌的封箱膠帶的參數(shù)，其在27種品牌的封箱膠帶中的檢出情況（見表4）。

2.3區(qū)分率統(tǒng)計

根據(jù)Mg、Cl、Ca、Zn、Ba五種元素之間的相互組合對27種封箱膠帶進(jìn)行分類，按樣品中所含元素種類的多少依次分類，共分成15組。其中檢出兩種元素組合的有六組，23號樣品檢出Mg、Cl元素，21號樣品檢出Mg、Zn元素，13號樣品檢出Cl、Ba元素，27號樣品檢出Ca、Zn元素，8號樣品檢出Ca、Ba元素，16號樣品檢出Zn、Ba元素；檢出三種元素組合的有四組，7、24號樣品檢出Mg、Cl、Ca元素，14號樣品檢出Mg、Ca、Ba元素，1、11、25、26號樣品檢出Cl、Ca、Zn元素，5、10、15、20號樣品檢出Ca、Zn、Ba元素；檢出四種元素組合的有四組，3、19、22號樣品檢出Mg、Cl、Ca、Zn元素，17號樣品檢出Mg、Cl、Zn、Ba元素，2、4號樣品檢出Mg、Ca、Zn、Ba元素，12、18號樣品Cl、Ca、Zn、Ba元素；上述五種元素均出現(xiàn)在6號和9號樣品中，這兩個樣品可分為一組。詳細(xì)分組情況（見表4）。

表3　1號樣品的XRF 5次分析結(jié)果

圖1　帶基中不同微量元素在27個樣品中的出現(xiàn)頻率

表4　27種品牌封箱膠帶樣品分組情況

從表4可以看出，7號和24號樣品所含元素種類相同，1、11、25、26號樣品所含元素種類相同，5、10、15、20號樣品所含元素種類相同，3、19、22號樣品所含元素種類相同，2和4號，12和18號，6和9號樣品所含元素種類相同。上述含有相同元素組合的不同品牌的封箱膠帶彼此之間不能區(qū)分，根據(jù)排列組合原理，上述含有相同元素的組合兩兩之間組合共有19組，而27種品牌的封箱膠帶之間兩兩組合共可組成351組樣品對。因此，在所有351組樣品對中有19組不能區(qū)分，可區(qū)分的有332組，區(qū)分率為94.6%。

3　結(jié)論

封箱膠帶的生產(chǎn)廠家不同，生產(chǎn)工藝和原料配方會有所差異，這為通過元素成分檢驗區(qū)分不同品牌封箱膠帶提供了可行性。由于封箱膠帶帶基的主要成分聚丙烯和鄰苯二甲酸酯均為有機(jī)物，所含無機(jī)填料很少，達(dá)不到掃描電鏡/能譜法的最低檢測限，帶基中所含的微量元素只能通過靈敏度更高的分析方法實現(xiàn)。X射線熒光光譜法靈敏度可達(dá)10-6，能夠檢驗帶基中的微量元素。本文應(yīng)用X射線熒光光譜法對封箱膠帶帶基中的微量元素進(jìn)行定性分析，通過比較不同種類封箱膠帶中所含元素種類的差異對不同品牌封箱膠帶進(jìn)行區(qū)分，區(qū)分率可達(dá)94.6%。結(jié)果表明X射線熒光光譜法操作簡單，分析速度快，靈敏度高，這為法庭科學(xué)領(lǐng)域膠帶物證的檢驗提供了新的思路。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉耀.物證鑒定科學(xué)[M].北京:群眾出版社，1998：318-326.

[2]鄭一平，樓壽松，崔艷華，黃紅娟.膠帶的紅外光譜檢驗[J].刑事技術(shù)，2006，（5）：19-22.

[3]李海燕，姜紅.法庭科學(xué)中膠帶的檢驗現(xiàn)狀與發(fā)展[J].化學(xué)與黏合，2007，29（5）: 365-368.

[4]孫振文，權(quán)養(yǎng)科，陶克明. SEM/EDX法和XRF法在電工膠帶檢驗中的應(yīng)用[J].中國司法鑒定，2012，（2）: 26-29.

（本文編輯：羅儀文）

鑒定制度

Forensic System

摘要:目的研究不同品牌封箱膠帶帶基的檢驗方法。方法利用X射線熒光光譜法（XRF）對封箱膠帶帶基中的微量元素進(jìn)行定性分析。結(jié)果27種品牌的封箱膠帶組成的351組樣品對有332組可以區(qū)分，區(qū)分率達(dá)94.6%。結(jié)論X射線熒光光譜法具有操作簡單，分析速度快，靈敏度高，結(jié)果準(zhǔn)確，可用于不同品牌封箱膠帶的檢驗區(qū)分。

關(guān)鍵詞:封箱膠帶；X射線熒光光譜法；元素分析

E-mail: 1024970214@qq.com。

Analysis of Packaging Tape by XRF

CHANG Guan-qun1，SUN Zhen-wen2，SUN Yu-you2，YANG Rui-qin1

1. Department of Criminal Science and Technology，People's Public Security University of China，Beijing 100038，China;

2. Institute of Forensic Science，Ministry of Public Security，Beijing 100038，China)

Abstract:Objective To discriminate packaging tapes using wavelength-dispersive X-Ray fluorescence spectrometry (XRF). Method Elements including Mg，Al，Si，S，Cl，Ca，Ti，F(xiàn)e，Cu，Zn，Sn，Sb，Ba and Pb were selected to discriminate the packing tapes of different brands. Results Samples of 27 brands were divided into 15 groups according to the detected elements. 332 were distinguishable out of the total 351 samples，with a discrimination rate of 94.6%. Conclusion The XRF method is highly sensitive，simple，rapid and accurate. It can be applied in the discrimination of different branded packing tapes.

Key words:packing tape; wavelength-dispersive X-Ray fluorescence spectrometry; elcmental analysis

通信作者：楊瑞琴（1971—），女，教授，主要從事法庭科學(xué)研究工作。E-mail：rqyang1971@yahoo.com。

作者簡介：常冠群（1989—），男，碩士，主要從事法化學(xué)研究。

基金項目：公安技術(shù)交流培訓(xùn)計劃（2015px08）；基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項資金重點項目（2012JB006）

收稿日期：2014-04-08

文章編號：1671-2072-（2015）05-0052-04

doi:10.3969/j.issn.1671-2072.2015.05.010

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

中圖分類號:DF793.4