ЗАСТОСУВАННЯ ФІЗИКИ
В
Криміналістична
ДОСЛІДЖЕННЯХ
Будников Влад
Казань 1997
ЗМІСТ
Введення
1. Загальні методи дослідження матеріально-фіксованих відображень в криміналістиці
2. Дослідження зовнішньої будови об'єктів
2.1. Виявлення і дослідження слідів зовнішньої будови об'єктів
2. Оптичний мікроскоп
3. Електронний мікроскоп
4. Основні фізичні методи, які використовуються для виявлення погано видимих і невидимих слідів
3. Дослідження складу і внутрішньої структури об'єктів
3.1 Поняття внутрішньої структури матеріальних джерел інформації
3.2. Методи і техніка дослідження складу і внутрішньої структури об'єктів
1. Методи аналізу хімічного складу
1. Атомно-емісійна спектрометрія
2. Атомно-абсорбційна спектрометрія
3. Рентгеноспектральний аналіз
4. Молекулярний спектральний аналіз
2. Методи дослідження внутрішньої структури
Висновок
Список використаної літератури
ВСТУП
Криміналістика - юридична наука про методи розслідування злочинів,збирання та дослідження судових доказів.
Злочини досліджуються криміналістики з точки зору закономірностеймеханізму і способу їх вчинення та виникнення породжуваної цимиподіями інформації, необхідної для їх розкриття та попередження.
розслідуваної події відображається в слідах, що містять ознаки
(інформацію) про скоєний злочин. Способи виявлення івикористання цієї інформації складають методи розслідування.
В залежності від фізичної природи і структури інформації в слідахзлочинів обирається та чи інша група технічних прийоміввиявлення, фіксації та дослідження. Тому в практиці попередження ірозкриття злочинів правоохоронні органи використовують широкий арсеналнаукових методів і технічних засобів, серед яких гідне місцевідведено криміналістичної техніки, рекомендацій про найбільш раціональнихприйомах і методах виявлення та дослідження речових доказів. Ів цьому сенсі вже з перших кроків криміналістики експерти-криміналістипри дослідженні речових доказів використовували закони фізики,прилади та пристрої, які працюють на їх основі.
В останні роки відбулися істотні зміни криміналістичноїтехніки, завдяки інтенсивному освоєнню і впровадженню досягнень фізики,фізичної хімії, хімічної фізики, аналітичної хімії, розвитку методівцих наук стосовно до завдань судової експертизи. Цими методамиоперують судові експерти всіх спеціальностей: фізики, хіміки, біологи,почеркознавця, автотехніки, медики та ін Після відповідноїкриміналістичної оцінки одержувані результати утворюють потужне джерелорозшукової і доказової інформації, яка сприяє встановленнюоб'єктивної істини в процесі попереднього слідства і подальшогосудочинства. Через вивчення хімічного складу (сталість абозміна, подібність або розходження) отримують фактичні дані пророзслідуваного подію і його учасників.
Метою цієї роботи є: показати зв'язку фізики ікриміналістики, що об'єднує ці дві такі, на перший погляд, різнігалузі знання, дві самостійні науки.
1. ЗАГАЛЬНІ МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ МАТЕРІАЛЬНО -
-фіксований Відображення в криміналістиці
У як речові джерел криміналістичної інформації можутьфігурувати будь-які предмети, здатні нести інформацію про фактичніобставин, що мають значення для розкриття і розслідуваннязлочину. Це - інформація про зовнішні ознаки об'єкта, який залишивсліди; про його внутрішніх властивостях і структурі; про функціонально-динамічнихкомплексах особи, що відобразилися зовні; про механізм следообразования,спосіб дії злочинця та інших обставин події злочину.
Інформація про механізм скоєння злочину відображається у змініположення об'єкта, його переміщення, виникненні матеріально-фіксовано -ванних слідів як результату взаємодії об'єкта і відображає середовища,появі нових предметів в даному місці і в певний період і т.п.
Пізнаючи механізм таких змін, можна судити як про окреміфрагментах злочинного діяння, так і в цілому про злочинну подію.
Загальний підхід до дослідження речових джерел криміналістичноїінформації обумовлена в першу чергу тим, яке коло властивостей підлягаєдослідження в об'єкті: власні властивості предмета або відображені вньому властивості іншого предмета, події, явища. Дослідження власнихвластивостей об'єкта з точки зору його походження, призначення, віднесення докласифікаційними групами і т.п. здійснюється переважно методамиприродничих і технічних наук. Дослідження ж відображень з метоюідентифікації відображених об'єктів і встановлення обставинзлочину становить специфічну криміналістичну проблему.
Особлива актуальність проблеми дослідження відображень, тобто "Слідів" вширокому розумінні слова, для криміналістики обумовлена не тільки тим, щовсякий переступ розслідується по слідах, а й тим, що дослідженнявідображень вимагає особливого методичного та технічного підходу ірозробки спеціально криміналістичних засобів і методів.
2. ДОСЛІДЖЕННЯ ЗОВНІШНЬОГО БУДОВИ ОБ'ЄКТІВ
2.1. Виявлення і дослідження слідів зовнішньої будови
Зовнішня будова об'єкта, що розуміється як його просторові межі,представляє надзвичайно суттєва у криміналістичному відношенніякість речі. Поверхні, що утворюють просторові межі речі,беруть участь практично в усіх матеріальних взаємодіях, пов'язаних зосвітою криміналістично значимих слідів.
трактування поняття зовнішньої будови звичайно починають з визначенняпредмета. Предмет - це дискретна частина матерії, що має стійкіпросторові кордону в будь-якому його агрегатному стані. Речовини можутьбути при одних температурних умовах і тиску рідинами, при інших --газоподібними, а при третьому - твердими тілами. Зовнішня будова об'єктівнабуває криміналістичне значення тільки у твердих тіл, рідкі тагазоподібні речовини можуть бути збережені тільки в сховище, посудині,приймаючи форми даної посудини.
Ознаки зовнішньої будови об'єкта, як і будь-які ознаки речі, євиразниками її властивостей. Зовнішні ознаки як виразники відповіднихвластивостей об'єкта характеризують в першу чергу форму предмета, його розміри,рельєф його поверхні.
Дослідження зовнішньої будови об'єкта, незалежно від того, до якоїкатегорії (класу, родом) експертизи воно відноситься, здійснюється на основікриміналістичного вчення про сліди і следообразования.
Форма предмета - це поверхнева межа його матеріальної субстанції;розміри - це величини, відносяться до певних еталонів вимірювання.
Зазначені характеристики здатні обмежувати об'єкт від йому подібних,виділити його серед інших.
нерозривну єдність форми та змісту виявляється і у взаємозв'язкузовнішніх і внутрішніх ознак. Наприклад, рельєф предмета залежить не тількивід його обробки та інших зовнішніх впливів, але і від внутрішньогобудови, наприклад, від кристалічної структури речовини.
Вивченню рельєфу в криміналістиці надається особливе значення. Пояснюєтьсяце тем, що рельєф кожного об'єкта індивідуальний. Доказом цьогоє як філософські передумови, так і аналіз умов формування ііснування рельєфній поверхні. При цьому враховуються кристалічнабудова всякого твердого тіла, зміна структури кристалічної решіткипід впливом механічних перешкод при формуванні твердого тіла і, якнаслідок цього, обумовленість будови поверхні (рельєфу) предметаформами та розмірами кристалічних зерен, а також розміщенням.
Індивідуальність зовнішнього будови кожного предмета є об'єктивноюпередумовою його ототожнення. Поверхня індивідуалізує щододрібне її будову.
Методика виявлення, вилучення та фіксації слідів залежить від їх властивостей істворюється для кожного виду слідів з урахуванням існуючих класифікацій.
Дослідження слідів зовнішньої будови у своїй основі зводяться довстановлення фізичних характеристик, що описують особливі властивості,використовуються для порівняння з ототожнюється об'єктом (слідом).
За ступенем видимості (помітне) сліди діляться на видимі інерозрізнені. Якщо для виявлення перших не доводиться вдаватися до будь -то спеціальним прийомам і способам, то виявлення погано видимих і невидимихслідів вимагає застосування спеціальних прийомів.
Величезну кропітку роботу доводиться проводити, щоб зібратиречові докази шляхом дослідження різних частинокматеріалів, які криміналісти називають мікрослідів або мікрооб'єктів.
Мікрочастинки і мікрослідів - це означає, що ми маємо справу з дуженевеликими кількостями речовини, але, крім того, і розміри окремих такихчастинок (слідів) такі малі, що вони опиняються на межі можливостейорганів почуттів людини, так що вже не можуть бути помітні безнапруги.
Для того, щоб розглядати і досліджувати мікрочастинки, необхідно вдаватисядо допомоги різних приладів та інструментів. Одним із перших такихінструментів, взятим на озброєння судовими експертами, став мікроскоп.
2.2.Оптіческій мікроскоп
За дуже довгу історію свого застосування оптична мікроскопія сталауніверсальним і дуже ефективним методом отримання судових доказів.
Навіть простий огляд різних предметів під мікроскопом виявляє безлічдеталей, дуже важливих для проведення слідства. Розглянемопринцип дії найпростішого оптичного світлового мікроскопа.
збільшувальна, або опукла, лінза дає зображення двох типів:дійсне та уявне. Дійсне зображення можна спроектувати наякий-небудь екран, а уявне зображення виникає тільки в нашій свідомості,що сприймає зображення, який створювався не оптичними променями, а їхпродовженнями,
Важливим параметром опуклою лінзи є її фокусна відстань.
Фокусом називається особлива точка, в якій перетинаються після проходженнялінзи промені, які падають на лінзу у вигляді паралельного пучка. При приміщенні вцю точку джерела світла після заломлення повинен виникнути пучокпаралельних променів (рис. 1). Якщо по один бік опуклою лінзи поміститиоб'єкт так, щоб він знаходився між фокусною і подвійною фокусноювідстанню, по інший бік лінзи виникає зворотне, дійснезбільшене зображення. Якщо ж об'єкт помістити між фокусом і лінзою,по цей же бік лінзи виникає пряме уявне збільшене зображення
(рис. 2). Це явище покладено в основу застосування найпростішого візуальногоприладу-лупи. Збільшення лупи тим більше, чим менше фокусна відстань,тобто чим більше її кривизна. В принципі за допомогою лупи можна домогтисябудь-якого збільшення, але на практиці виникає безліч обмежень. Першза все, через технічні труднощі не можна виготовити лінзу дуже великийкривизни, яка б давала чітке зображення об'єкта, а відстань відочі до лінзи зменшити практично неможливо.
Подолати ці труднощі допомогла одна проста ідея, автором якої був
Левенгук ще в 19 ст. Ідея зрозуміла з рис.3. Для отримання великихзбільшень треба використати відразу дві лінзи. Одна з них - об'єктив - даєдійсне зворотне збільшене зображення об'єкта, а другий - окуляр
- Використовується як лупа. Розглядаючи через окуляр картину, отриману здопомогою об'єктива, ми бачимо уявне збільшене зображення об'єкта. Такимчином, велике збільшення досягається в два ступені, і в результаті вмікроскопі виникає зворотне (перевернуте) по відношенню до об'єктазображення.
Сучасний оптичний мікроскоп - це не просто прилад, що складається зодного об'єктиву і одного окуляра. Для того щоб зображення не псувавсяз-за різних недоліків лінз, мікроскоп доводиться робити у виглядіскладної системи, яка складається з безлічі лінз. Максимальне збільшенняє однією з найважливіших характеристик мікроскопа, але найважливішим йогопараметром треба визнати роздільну здатність, яка показує, наякому мінімальній відстані дві точки, дозволені за допомогою даноїсистеми об'єктива й окуляра, сприймаються оком окремо. Якщовідстань між двома точками одно роздільної здатності, то на цьомуприлад вже не можна поліпшити зображення. Точно також не можна, наприклад,відновити зображення деталі, нерозпізнаних на поганий негативі, шляхомзбільшення цього негативу до розмірів величезного стенду. Теоретичнооптичний мікроскоп (рис.4) дозволяє дозволити (побачити) об'єкти,віддалені один від одного на відстані, близькому половині довжини хвилі променівсвітла, що використовується для освітлення.
Для того щоб виявити і відібрати для вивчення в оптичному мікроскопімікрочастинки, а також, підготувати, їх, для більш докладних досліджень,судові експерти користуються Стереомікроскопи. На відміну від зображень,які виходять за допомогою мікроскопів інших типів, зображення вСтереомікроскопи є об'ємним і прямим. Ці особливості дуже важливі,тому що, працюючи із Стереомікроскопи, об'єкти можна переміщати напредметному столику, а при необхідності навіть обробляти тими чи іншимиінструментами. Звичайно, такі операції були дуже утомливі б, якбиїх довелося проводити, спостерігаючи в окуляр не за прямим, а за перевернутимзображенням.
Оптична схема Стереомікроскопи моделює систему об'ємного зорулюдини. Уявімо собі, що ми тримаємо на невеликій відстані передсобою якийсь текст, і наші очі зафіксовані на якійсь точці. Тодікут між напрямками від цієї точки до кожного з очей буде дорівнює 14градусів. Кожне око сприймає і передає в мозок своє власнезображення, але в мозку обидва зображення складаються в єдину об'ємнукартину. Стереомікроскопи являє собою по суті систему з двохмікроскопів, напрямок оптичних шляхів, в яких становить кут 14градусів. Подібна конструкція дозволяє збільшити зображення досліджуваногопредмета і зберегти його звичний для спостереження вигляд. Завдякивбудованим в окуляр переказними призмами спостерігач має можливістьспостерігати пряме зображення предметів, розглянутих у Стереомікроскопи.
Для створення об'ємних ефектів дуже важливо вміти використовувати «гру»світлотіні. У звичайного оптичного мікроскопа освітлювальний пристрій даємайже паралельний потік променів, які направлені до об'єкта практичнопід прямим кутом. Стереомікроскопи дозволяє освітити об'єкт з будь-якоюсторони. Таким чином удасться розглянути багато деталей об'єкту, зазвичайприховані в тіні, і зберегти світлотіньові ефекти.
Максимальне збільшення майже ніколи не буває більше 50-кратного,використовувати більш сильне збільшення недоцільно, тому що при цьомупочинає падати різкість зображення. Однак для виявлення судових доказівдуже сильного збільшення і не потрібно, тому що і при 50-кратномузбільшення розмір предметів збільшиться від 10 мкм в натурі до 0,5 мм прирозгляді в мікроскопі. Такі розміри вже цілком помітні людськимоком.
2.3. Електронний мікроскоп
При дослідженні мікрооб'єктів буває дуже важливо з'ясувати їхморфологічні характеристики, і для цього використовують дані, отримані здопомогою растрового електронного мікроскопа.
Відомо, пучок що електронів, також як і потік світла, в одних випадкахпроявляє властивості дискретних частинок, а в інших - хвильові властивості. Ціособливості лежать в основі отримання зображення за допомогою електронногомікроскопа. Довжина хвилі електронного пучки, який переміщається піддією електричних і магнітних полів, залежить лише від енергіїелектронів. Чим вище ця енергія, тим менше довжина хвилі. У електронів,прискорених полем з напругою 60 000 В, довжина хвилі складає 0,005 нм.
Як та світлові оптичні прилади, електронні мікроскопи дозволяють
«Бачити» (тобто дозволити) об'єкти, що знаходяться один від одного навідстані близько половини довжини хвилі. Однак на практицітрудноустраняемие дефекти електронних мікроскопів обмежують граничнеразрешение: вирішуються точки, віддалені один від одного на відстань вкілька десятихнанометра. Це майже в 1000 разів краще граничногодозволу оптичного мікроскопа.
В електронному мікроскопі (мал. 5) джерелом електронів служитьрозпечена вольфрамова спіраль. Випускати електрони прискорюються велектричному полі при накладенні напруги у кілька десятків тисячвольт. Роль, яку в світловому оптичному мікроскопі грають оптичнілінзи, у електронних мікроскопів виконують електростатичні або магнітніполя. І в оптичному, і в електронному мікроскопі зображення формується ввідповідно до законів геометричної оптики, проте на відміну відсвітлового випромінювання, що поширюється прямолінійно, пучок електронівпереміщується в поле по спіралі. Траєкторія руху електрона різкозміниться, якщо на своєму шляху ця частка зіткнеться з газоподібнимиатомами і молекулами. Тому, перш ніж починати роботу, треба домогтися,щоб простір всередині мікроскопа не містило ні повітря, ні іншихгазів. З цією метою в мікроскопі створюється розрідження (тиск <10-2 - 10
-3 Па), і надалі вся робота ведеться в умовах так званогоглибокого вакууму.
Електронно-мікроскопічне зображення створюється потоком електронів,невидимих для людського ока, і тому його не можна сприймативізуально. Щоб отримане зображення зробити видимим для ока, пучокелектронів подають на спеціальні екрани, покриті світяться складами.
Особливості будови поверхні різних об'єктів найчастіше досліджуютьза допомогою растрового електронного мікроскопа. У цьому мікроскопі на об'єктподається дуже тонкий пучок електронів. Такий пучок за допомогою спеціальнихполів відхиляється, послідовно ( «по рядках») «оббігає» всі крапкиоб'єкта і формує зображення поверхні. Однак зображення створюєтьсяНЕ електронного пучка, який падає на зразок, а так званимивторинними електронами; останні вибираються зі зразка електронним
«Променем», уловлюються приймачем-колектором і перетворюються велектричний сигнал, який потім посилюється і використовується для створеннязображення вже на екрані.
У порівнянні з оптичним растровий електронний мікроскоп відрізняється нетільки більш високою роздільною здатністю, але й значно кращоюглибиною різкості. Припустимо, наприклад, що на якийсь поверхніокремі деталі цілком помітні при 500-кратному збільшенні. Якщо цяповерхню абсолютно рівна, її можна досліджувати за допомогою світловогомікроскопа, який дає великі збільшення. Однак якщо на поверхніє нерівності, необхідно використовувати електронний мікроскоп, томущо при 500-кратному збільшенні в світловому мікроскопі рельєф поверхнідосить чітко простежується на глибину лише 1-2 мкм від площиниповерхні. Тому, спостерігаючи поверхню обривків первинних волокон зперетином 20-30 мкм в оптичному мікроскопі, можна розрізнити тільки найбільшвеликі деталі, а багато особливостей морфології залишаться нерозрізненими. Уелектронному мікроскопі ми побачимо дуже чітке об'ємне зображення такоговолокна, і його поперечний зріз можна досліджувати дуже докладно.
2.4. Основні фізичні методи, які використовуються для виявлення погано видимих і невидимих слідів
Основою виділення таких слідів є посилення контрасту між слідомі фоном предмета-носія, на якому розташований слід. Підсилює контрастбуває яскравості і кольоровим. Перший відноситься до посилення яскравостібезпігментні слідів, другий - до посилення цветоразліченія, тобто до поділуоб'єктів одного кольору, але різного ступеня насиченості або двох кольорів, одинз яких маскує інший. Різновидом яскравості контрасту єтіньової. Він виникає за рахунок такого освітлення рельєфного об'єкту, приякому підносяться деталі рельєфу відкидають тіні на сусідні ділянки,завдяки чому стають виразно помітними. Так, неглибокістиснуте (0,1-0,2 мм) можна виявити при висвітленні об'єкта боковимкосопадающім світлом.
Посиленням тіньового контрасту широко користуються при роботі з усімарельєфними (об'ємними) слідами в трасології, судової балістиці. Особливеувагу при ідентифікації таким слідах приділяють тому, щоб і досліджуваний,і експериментальний сліди були висвітлені однаковим чином. За рахунокпосилення яскравості контрасту можуть бути виявлені і поверхневі сліди.
Так, у косопадающем світлі вдається виявити сліди, які є блискучими повідношенню до поверхні. Нефарбовані сліди, що відрізняються від фону тількиструктурної поверхнею (слід гумового взуття на паркеті) або оптичнимивластивостями речовини (потожіровие сліди папілярних узорів), нерідко вдаєтьсявиявити, посиливши яскравості контраст сліду і фону за рахунок освітлення. Натлі блискучої поверхні сліди можуть здаватися матовими (темними).
Відбувається це за рахунок поглинання слідом частини променів світла або їхрозсіювання. На прозорих предметах сліди виявляють у косонаправленномсвітлі, що проходить.
Як ми бачимо, всі ці прийоми засновані на законах відображення відомих зрозділу оптики.
Для посилення колірного контрасту використовують методи кольороподілу:підбирають світлофільтри і чутливі до певних зон фотоматеріали,забезпечують чітке зображення слідів на предметі. Підбір світлофільтрівздійснюється або емпірично (методом проб і помилок), або розрахунково -теоретичним шляхом, з попередніми фотометрірованіем об'єктів.
Якщо сліди відбивають або поглинають невидимі ультрафіолетові абоінфрачервоні промені, то для їх виявлення використовують електронно-оптичніперетворювачі (відбиток закривавленою поверхні знаряддя злочину наодязі жертви) або ультрафіолетові освітлювачі.
Якщо речовина сліду може містити радіоактивні ізотопи, то для йоговиявлення вдаються до методів радіографії. При виявленні слідів тискуна металі, які надалі були згладжені (перебиті номери),застосовують електролітичні методи або проявляють сліди в магнітному полі здопомогою спеціальних суспензій. При розташуванні слідів на внутрішніх частинахметалевих пристроїв (сліди злому в замку, сліди всередині зброї) длявиявлення слідів порушення частин механізмів використовують рентгенографію ігаммаграфію.
3. ДОСЛІДЖЕННЯ СКЛАДУ І ВНУТРІШНЬОЇ СТРУКТУРИ ОБ'ЄКТІВ
3.1. Поняття внутрішньої структури матеріальних джерел інформації
Об'єкт як матеріал джерело інформації, досліджуваний криміналістами, --це цілісна система взаємопов'язаних властивостей, що надає йому якісну ікількісну визначеність. Кожен об'єкт має невичерпнимбезліччю властивостей. Однак криміналіст-дослідник піддає вивченнялише ті з них, які можуть відбитися в матеріальній середовищі злочину,і доступні наукового пізнання з використанням досягнень сучасної наукиі техніки.
Характерним для сучасного періоду розвитку криміналістики єпрагнення вирішувати комплекс криміналістичних завдань, аж доідентифікації одиничного обсягу з максимально широким використаннямінформації про його внутрішній структурі.
Структура взагалі - це відносно стійкий зв'язок елементів, їхвідносин, що обумовлює цілісність об'єкта. У криміналістиціметодологічно важливо розрізняти при обліку їх нерозривному зв'язку зовнішнє івнутрішню будову об'єктів.
Зовнішня будова об'єкта, його форма в широкому сенсі слова виявляютьсебе безпосередньо у зовнішніх зв'язках і взаємодіях речей: вонообумовлено внутрішньою будовою, складом об'єкта. Кордон «зовнішнього» і
«Внутрішнього» в ряді випадків умовна, наприклад, при дослідженні зовнішньогобудови мікрочастинок, волокон тканин, кристалів.
У криміналістичних дослідженнях критерій розмежування зовнішніх івнутрішніх властивостей, зовнішності і внутрішньої будови обумовлений механізмомїх прояви, відображення в слідах злочину. Якщо взаємодіяматеріальних тіл здійснюється у просторових межах і пов'язане ззміною останніх, то в процесі криміналістичного дослідженнявикористовуються ознаки зовнішньої будови; якщо взаємодія пов'язано ззміною поза внутрішньої структури, фізичних, хімічних і біологічнихвластивостей об'єкта, то при криміналістичному дослідженні на основіспеціально розроблених методик використовуються ці останні. Разом з тимоблік нерозривному зв'язку зовнішньої та внутрішньої будови єметодологічною основою комплексного використання ознак зовнішнього івнутрішньої будови в криміналістичних дослідженнях.
До числа внутрішньої будови властивостей відносяться: внутрішня структура,хімічний склад (елементний, молекулярний, ізотопний), фізичнівластивості об'єктів.
У зв'язку з розвитком криміналістичних аналітичних інструментальнихметодів послідовно розширюється коло досліджуваних об'єктів, в який уданий час включаються рідкі та газоподібні, сипкі і інші тіла, немають стійкої зовнішньої форми.
Об'єкти криміналістичної ідентифікації виділяються ііндивідуалізуються по комплексу властивостей внутрішньої будови об'єкта, асаме: а) загальним компонентного складу (структури) об'єкта (розміщення йогокомпонентів); б) субмікроскопіческой структурі; в) хімічним складом --елементному, молекулярному, ізотопним; г) фракційного складу - увазі іспіввідношенню компонентів (наприклад, що пов'язують наповнювачі, пігментилакокрасок); д) фізичним (або фізико-хімічними) констант - твердості,температури плавлення, теплоємності, електропровідності, щільності і т.п.
3.2. Методи і техніка дослідження складу і внутрішньої структури об'єктів
Методи криміналістичного дослідження можуть класифікуватися взалежно від характеру досліджуваних властивостей для дослідження:
1) морфологічних властивостей об'єкта, у тому числі відображаються в слідах
(візуальні, вимірювальні, фотографічні, мікроскопічні, інші фізико -технічні);
2) компонентного складу сумішей, складних різноякісні частинвироби, агрегату. Для цього поряд з вищеназваними, можуть використовуватисяхроматографічні дослідження, рентгенівський фазовий аналіз,біологічний аналіз фракційного складу грунту та ін;
3) внутрішньої структури об'єкта: інртоскопіческіе, мікроскопічні,Кристалографічні дослідження, рентгенівський фазовий аналіз, рентгено -структурний аналіз і т.п.;
4) фізичних констант - кольори, пружності, провідності, магнітних,електричних та інших властивостей - спеціалізовані фізико-технічніпристрої, прилади;
5) атомного (елементного) складу об'єкту - речовий доказ
- Група спектральних методів аналізу та ін;
6) молекулярного складу об'єкту - речовий доказ --комплекс методів молекулярної спектроскопії;
7) фізико-хімічних властивостей об'єктів експертизи-електронно-хімічніметоди (полярографія, електрофорез, електрографія).
Розглянемо загальні характеристики і можливості окремих методів длявивчення складу і внутрішньої структури речових доказів.
3.2.1. Методи аналізу хімічного складу
3.2.1.1. Атомно-емісійна спектрометрія
Атомно-емісійна спектрометрія застосовується як метод елементногоаналізу речовини. Принципово метод заснований на тому, що вимірюютьсяспектри випускання (різниця енергії електронів на енергетичних рівнях,розташованих на периферії атома, тобто валентних електронів). Оскількиці величини характерні для кожного елемента, за положенням ліній вемісійних спектрах можна судити про склад досліджуваної речовини.
Відомо, що при нагріванні тіла швидкість переміщення (дифузії)окремих компонентів збільшується У міру збільшення температури твердоготіла, перш за все, руйнується кристалічна решітка, потім речовинапереходить у рідкий стан і, врешті-решт, відбувається випаровування
(переходить в пар). Що ж станеться при подальшому підвищенні температури?
Уявімо собі, танцювальні пари в переповненому залі змушені рухатисявсе швидше і швидше; зіткнення стануть неминучими з усіма наслідками, що випливаютьнаслідками. У парової фазі також при нагріванні, тобто під час вступудодаткової енергії, молекули змушені руйнуватися, то єдисоціювати на окремі атоми. Енергію, повідомляє атомів прибагаторазових зіткнення, перш за все сприймуть електрони, розташованіна зовнішніх оболонках, тобто валентні електрони. Припустимо, що післячергового удару валентний електрон поглинає додаткову енергію. Якщоостання достатня для переходу електрона на незайнятий електроннийрівень з більш високою енергією, здійснюється відповідний електроннийперехід, і атом виявляється в так званому збудженому стані.
Порушена стан атома нестійка, і рано чи пізно електрон зновуповернеться на свою основну орбіту, і атом втратить придбану енергію,випускаючи фотон (рис.6).
Отже, енергія випромінювання (фотона) дорівнює різниці енергетичних рівнівдвох електронних орбіт, між якими відбувся перехід, і, як ми вжеговорили, ця величина залежить від природи атома. За винятком металів,складових першої групи періодичної системи, всі атоми маютьдекількома валентними електронами, розташованими, як правило, надекількох валентних електронних орбітах (рівнях). Таким чином, дляпереходів валентних електронів може бути використано кілька орбіт, і взалежно від того, на якій енергетичний рівень вийде електрон припереході атома в збуджений стан, змінюється і енергія фотона,випускається при поверненні атома в основний стан. Тому атомхарактеризується не однією смугою випускання, а набором (спектром) цихсмуг.
Енергія фотонів і довжина хвилі випромінюється світла пов'язані зворотногопропорційною залежністю: чим вище енергія випромінювання, тим менше довжинахвилі. При переходах валентних електронів випускаються фотони з довжиноюхвиль, що відповідають електромагнітного випромінювання у видимій абоультрафіолетової області спектра. Довжину хвилі, тобто енергію, випромінювання ввидимій області можна оцінити за що виходить забарвленням.
При вивченні спектрів випускання (емісійних спектрів) до гатункунеобхідно підвести енергію, достатню для того, щоб розірвати зв'язкиміж атомами, тобто атомізовані речовину, а потім порушитиутворилися атоми. Випускати фотон фокусують, розділяють по енергіяхі оцінюють випромінювання по енергії при інтенсивності (рис.7).
Для одержання енергії, необхідної для атомізації проби і збудженняутворилися атомів, можна використовувати різні джерела. Привикористанні високотемпературних полум'яних джерел основну роль длязбудження атомів відіграють багаторазові зіткнення, про які вжеговорилося. Як джерело збудження використовують і дугового розряд,тобто розряд між двома електродами, один з яких міститьаналізовану пробу. При дугових способом збудження атоми отримуютьдодаткову енергію не тільки в результаті зіткнень, а й завдякизбільшення кінетичної енергії електронів. В останні роки з'явилисянові, зокрема плазмові, емісійні джерела. Високочастотнийплазмовий «факел» по суті - це розряд в аргонової атмосфері. Проба ввигляді аерозолю надходить у високотемпературне полум'я розряду, а джереломзбудження служить високотемпературна плазма, утворена іонами іелектронами, що виникають при високочастотних коливань поля.
Перебуваючи у збудженому стані, атоми випромінюють світло різної довжинихвилі. Для виділення характеристичного випромінювання використовують різніоптичні прилади, засновані на ламанні і фокусуванні світла.
Якщо світло, виходячи з вузької щілини, зустрічає на шляху скляну призму (кутипризми спеціально підбираються), то світловий потік ділиться на окремікомпоненти, які потім проектуються на екрані у вигляді кількох кольоровихліній (рис.8). Останнім часом з'явилися нові оптичні пристрої,засновані на спільному застосуванні явищ дифракції та інтерференції.
Аналогічні результати дає і використання оптичних граток з наборомщілин (мал. 9).
розкладений світло містить власні пофарбовані порушені компоненти
- Фон спектру, на якому чітко виділяються більш яскраві лінії порушенихатомів аналізованого речовини.
З появою методу атомно-емісійного аналізу дифракційних картинуреєстрували на фотоплатівці. Етвід спосіб реєстрації спектрів широковикористовується і в даний час. Спектр на виявленої фотоплатівціявляє собою набір різних за інтенсивністю досить чітких темнихліній (смуг). Для того щоб визначити склад зразка, необхідно смугина спектрі ідентифікувати (віднести по довжинах хвиль). Подібну завдання можнавирішити, поєднавши зображення на фотоплатівці до шкали довжин хвиль, але напрактиці найкраще зарекомендував себе інший метод. На верхній або нижнійчастини тієї самої фотопластинки, на якій записують спектр аналізованоїпроби, попередньо віддрукувати спектр металевого заліза. Спектрзаліза містить безліч ліній, і, знаючи їх точне положення, можна легкопровести градуювання смуг у спектрі об'єкта невідомого складу. Фірми,випускають детектуючі пристрою до атомно-емісійним спектрометра,постачають фотопластинки з нанесеним на них спектром заліза, депозначені також положення характеристичних ліній деяких іншихелементів. Після необхідної обробки спектр з фотопластинки проектуєтьсяна невеликий екран і шляхом порівняння положень ліній у спектрах заліза іаналізованого зразка проводиться віднесення невідомих ліній.
Останнім часом для реєстрації випромінювання застосовуються вже електронніпристрою в комбінації з ЕОМ. Впровадження комп'ютерів дозволяє використовуватидля ідентифікації речовини не тільки кілька окремих характеристичнихліній, а весь спектр, дозволений з точністю до нанометра.
3.2.1.2. Атомно-абсорбційна спектрометрія
Ще один метод спектрального аналізу - атомно-абсорбційнаспектрометрія - являє собою дуже поширений метод елементногоаналізу. Метод заснований на вимірюванні різниці енергетичних рівніввалентних електронів, тобто по суті на тих же самих фізичнихпринципах, що й атомно-емісійна спектрометрія, але в атомній абсорбціївикористовується не випромінювання, а поглинання світлових квантів. Залежно відсвоєї природи атоми поглинають кванти певної енергії причому, чимвелику енергію поглинають електрони, тим на більш віддалені від ядра орбітивони потрапляють. Отже, якщо аналізована проба переведена в атомарномустан, то при проходженні світла певної довжини хвилі потік квантівна виході повинен ослабнути. Положення смуги поглинання в спектрі залежить відприроди визначаються атомів, а зменшення інтенсивності поглинання - відкількості цих атомів.
У методі атомно-абсорбційної спектрометрії пробу треба заздалегідьвипарувати, а сухий залишок атомізовані. Природно, що простіше всьогоатомізація протікає при тепловій дії. Правда, температура ватомізаторах нижче, ніж в джерелах збудження атомно-емісійнихспектрометрів, що недостатньо для того, щоб порушити атоми. Цій метіслужить зовнішнє джерело випромінювання. При порівняно м'яких температурнихрежимах атомізатора багато речовин не переходять у пароподібний стан іїх доводиться спочатку перетворювати на такі хімічні з'єднаний
