Идентификация частиц тканей в судебно-медицинской экспертизе с помощью портативного рамановского спектрометра

АВГ102015

На местах преступлений судебно-медицинские эксперты собирают образцы тканей, которые могут оказаться бесценной уликой для опознания преступника или подтверждения невиновности человека. В прошлом, для подобного анализа использовалась ИК-спектроскопия преобразования Фурье (FTIR), но сильное поглощение ИК излучения тканями или стеклом делало получаемый спектр трудным для интерпретации. В недавние годы для анализа подобных веществ широко была изучена спектроскопия комбинационного рассеяния благодаря высокой селективности рамановских спектров, неразрушающим методам контроля и способности проводить измерения без пробоподготовки. Подобные тесты могут выполняться прямо при наведении на ткани или волокна, закрепленные на стеклянной подложке. При этом влияние интерференции от стекла или фиксирующей смолы будет очень маленьким.

В данной статье рассматривается исследование 6 видов неокрашенной ткани: диацетат, отбеленный хлопок, полиэфир, полиамид (нейлон), акрил и шерсть. При проведении эксперимента использовался портативный рамановский спектрометр i-Raman EX компании BWTek с лазером с длиной волны возбуждения 1064 нм и с держателем волоконного зонда для взятия пробы. Также для тестирования тонких волокон и для нахождения и изучения определенных мест на образце может использоваться видеомикроскоп.

Тест на идентификацию включает в себя создание библиотеки и сравнение каждого отдельного образца ткани с библиотечным спектром. Для создания библиотеки данных, а также проведения идентификации использовалось программное обеспечение BWID. Получаемый результат «Match» или «No Match» (Совпадение/Несовпадение) основывался на HQI индексе, который измеряет уровень корреляции спектра исследуемого образца со спектром эталонного образца, вычисленным с помощью алгоритма коэффициента корреляции. Порог индекса HQI для получения результата «Match» был выставлен на уровень 80, что означает, что уровень корреляции между двумя спектрами должен составлять 80%.

Четыре вида тканей из шести были определены однозначным образом. Наложенные друг на друга спектры этих образцов представлены на рисунке 1. Как показано в таблице 1, наблюдается четкое различие для определения диацетата, отбеленного хлопка, полиамида и акрила соответственно.

Рис. 1. Спектры диацетата, отбеленного хлопка, полиамида и акрила

Таблица 1. Результаты тестирования с помощью BWID ПО

Полиэстер и шерсть тяжело отличить с помощью индекса HQI, так как их рамановские спектры очень похожи (см. рис. 2.). Однако, после того как волокна стали изготовлять с содержанием животного белкового кератина, можно ожидать появления полосы амида группы аминокислот цистеина в области 1600 – 1690 см^-1 для шерсти и никак не для полиэстера. Кроме того, так как цистеин обеспечивает появление дисульфидных поперечных связей, которые удерживают полимерные цепи в шерсти, также можно ожидать появление дисульфидной полосы S-S на 523 см^-1. Эти два пика, которые отчетливо связаны с животными белками, можно увидеть на спектре образца шерстяной ткани, показанного на рисунке 2 с полосой амида на 1653 см^-1 и полосой S-S на 523 см^-1. Эти два уникальных пика можно использовать для отличия шерсти от полиэстера.

Подробные характеристики рамановского спектрометра i-Raman EX