光學相干層析技術在膠帶物證檢驗中的應用

摘? 要：膠帶是刑事案件現場常見的物證，對膠帶的檢驗鑒定能為破案提供方向。光學相干層析（OCT）是利用低相干干涉原理進行成像的光學檢驗技術，具有無損、高分辨率、斷層成像等特點，能夠滿足法庭科學物證檢驗的要求。利用OCT技術對膠帶物證進行檢驗，獲取其二維OCT圖像和光程、散射強度比、光衰減系數等特征參數，為膠帶物證提供一種新的檢驗方法。

關鍵詞：光學相干層析? 膠帶? 無損? 斷層成像

中圖分類號：D918? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A文章編號：1672-3791（2020）11（a）-0018-04

The Application of Inspection of Tape Evidence by Optical Coherence Tomography

LIU Kangkang

（Department of Public Security Science and Technology， Anhui Public Security College， Hefei， Anhui Province， 230031? China）

Abstract： Tape is a common physical evidence at the scene of criminal， and the inspection and identification of the tape can provide directions for investigation. Optical coherence tomography （OCT） is an optical inspection technology that uses the principle of low coherence interference for imaging. It has the characteristics of non-destructive， high resolution， and cross-sectional imaging， which can meet the requirements of forensic scientific evidence inspection. The 2D OCT image and the optical path， the scattering intensity ratio， the attenuation coefficient of tape evidence are obtained by OCT， which provide a new method for tape evidence inspection.

Key Words： Optical coherence tomography; Tape; Non-destructive; Cross-sectional imaging

刑事案件現場經常提取到膠帶物證，例如綁架案中，犯罪嫌疑人使用膠帶捆綁被害人手足、封住嘴巴;爆炸案中犯罪嫌疑人利用電工膠帶捆綁炸藥等。對案件現場中的膠帶物證進行檢驗鑒定，分析膠帶物證的種類，查找其來源，能為偵查破案提供方向。對于膠帶物證的檢驗鑒定，目前國內外常用的方法有外觀檢驗、物理方法和化學試劑檢驗等方法[1-3]。

光學相干層析技術（optical coherence tomography，OCT）是20世紀90年由David Huang教授[4]提出的一種光學無損檢驗技術，最早應用于醫學領域[5-6]，對于眼科疾病、心血管疾病和癌癥等診斷具有較好的效果。基于OCT技術無損、原位、斷層成像的特性，其逐漸被引入到文物鑒定[7]、工業檢驗[8]等領域。法庭科學物證檢驗要求盡量在保證物證原始的狀態下進行，OCT作為一種光學無損檢驗方法，近年來逐漸被國內外法庭科學人員采用，并取得了相關的研究成果[9-11]。該文利用OCT技術對膠帶物證進行研究，提供一種新的膠帶物證檢驗方法。

1? OCT技術成像原理

OCT技術是利用低相干干涉原理獲取樣本深度方向信息的一種光學檢驗方法，通過掃描能夠獲取樣品的二維和三維影像信息。目前常用的是光譜頻域OCT，主要由光源模塊、樣品臂模塊、參考臂模塊、光譜儀模塊等組成，其結構功能類似于邁克爾遜干涉儀。頻域OCT系統原理如圖1所示。低相干光源發出的寬帶光經過光纖耦合器分為兩束：一束經過參考臂，被平面鏡反射原路返回;另一束進入樣品臂，經過樣品背向散射返回，兩束返回的光線在耦合器處發生干涉，被光譜儀探測到，經過傅立葉變換等處理獲取樣品的結構信息。

2? OCT技術在膠帶物證檢驗中的應用

實驗利用公安部物證鑒定中心自主搭建的光譜頻域OCT系統[9]，光源選用中心波長為832 nm的近紅外光，系統橫向、縱向分辨率分別為7.7 μm和6 μm。近紅外光有一定的穿透能力，因此利用OCT系統能夠獲取膠帶樣品內部斷層成像信息及光程、散射強度比、衰減率等光學特征參數。

2.1 二維OCT圖像

實驗選取生活中常見的電工膠帶作為樣品，電工膠帶主要由帶基和黏合劑兩部分組成，由于近紅外光具有一定的穿透力，當光源照射膠帶時，會有部分光進入帶基內部，到達下表面。膠帶上表面與空氣、下表面與黏合劑會形成介質變換層，當光到達介質交換層時，會有較強的散射和反射性能。上表面和下表面散射和反射的光被儀器記錄，會展示出較強的亮度線，如圖2所示，膠帶樣品的二維OCT圖像，光在膠帶內部逐漸衰減，到達下表面時光的強度比上表面光強稍弱，因此2圖中上表面的線比下表面的線看起來更“亮”。不同品牌、不同型號的膠帶，其材質用料有所差異，導致膠帶對光的反射和散射性能不同，樣品的二維OCT圖像也會有所差異。

樣品縱向一線信號圖中能看到膠帶上表面和下表面的峰值不同，代表樣品上、下表面反射和散射光的強度的差異。如圖3所示，上表面光強為峰1，下表面光強為峰2，光強在峰1和峰2之間逐漸衰減。

2.2 光程

OCT是利用光干涉原理進行成像的，因此系統獲取的樣品上表面、下表面之間的厚度信息代表的是光程（光程=樣品的實際厚度×折射率）。由于不同品牌的電工膠帶材質不同，生產標準和工藝也有所差異，因此其厚度和折射率各不相同，這就導致系統測量的膠帶樣品光程有所差異。圖3展示的膠帶樣品光程為277.2 μm。

2.3 散射強度比

散射強度比是樣品上表面和下表面反射和散射光強度的比值，它是區分不同品牌膠帶的一種特征參數。膠帶的材質不同，對光的反射與折射能力有所差異，光在上、下表面反射和散射的強度也就不同。通過圖3展示的結果，計算出膠帶樣品的散射強度比為19.03。

2.4 光衰減系數

分析樣品縱向一線信號圖，發現在峰1處光強達到極大值，隨著深度的增加，光在膠帶內部逐漸衰減，光強逐漸降低，并呈現指數形式的衰減。實驗選取峰1及之后10個點作為研究對象進行衰減擬合，如圖4所示，計算出樣品的衰減系數為51.1，擬合系數為0.964 5。

3? 結語

實驗利用OCT系統對電工膠帶進行檢驗，獲取其二維OCT圖像及光程、散射強度比、光衰減系數等光學特征參數，通過分析膠帶二維OCT圖像及相關特征參數，能為膠帶物證的檢驗鑒定提供一種新的思路。OCT技術無損、原位、快速檢驗，能夠滿足法庭科學對物證鑒定的要求，未來會有更廣闊的應用前景。

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