Применение фізики в криміналістичних исследованиях

Тип роботи:
Реферат
Предмет:
Криміналістика


Дізнатися вартість нової

Детальна інформація про роботу

Витяг з роботи

ЗАСТОСУВАННЯ ФИЗИКИ

В

КРИМИНАЛИСТИЧЕСКИХ

ИССЛЕДОВАНИЯХ

Будников Влад

Казань 1997 год

1. Загальні методи дослідження материально-фиксированных відбиття в криминалистике

2. Дослідження зовнішнього будівлі объектов

2.1. Виявлення як дослідження слідів зовнішнього будівлі объектов

2. Оптичний микроскоп

3. Електронний микроскоп

4. Основні фізичні методи, використовувані виявлення погано видимих та невидимих следов

3. Дослідження складу і внутрішньої структури объектов

3.1 Поняття внутрішньої структури матеріальних джерел информации

3.2. Методи і дослідження складу і внутрішньої структури объектов

1. Методи аналізу хімічного состава

1. Атомно-эмиссионная спектрометрия

2. Атомно-абсорбционная спектрометрия

3. Рентгеноспектральний анализ

4. Молекулярний спектральний анализ

2. Методи дослідження внутрішньої структуры

Заключение

Список використаної литературы

Криміналістика — юридична наука про методи розслідування злочинів, збирання і дослідження судових доказательств.

Злочини досліджуються криміналістикою з погляду закономірностей механізму, і способу їх здійснення та механізм виникнення породжуваної цими подіями інформації, яка потрібна на їх розкриття і предупреждения.

Розслідувана подія відображається в сліди, містять ознаки (інформацію) про скоєнні злочину. Способи виявлення й використання цієї інформації становлять методи расследования.

Залежно від фізичного природи й структури інформацією сліди злочинів обирається та чи інша група технічних прийомів виявлення, фіксації і дослідження. Тож у практиці попередження й розкриття злочинів правоохоронні органи використовують широкий арсенал наукових методів і технічних засобів, серед яких своє достойне місце відведено криміналістичної техніці, рекомендаціям про найбільш раціональних прийомах та методів виявлення й дос-лідження речові докази. І цьому плані вже перших кроків криміналістики эксперты-криминалисты для дослідження речові докази використовували закони фізики, прилади й пристосування, працівники їх основе.

Останніми роками відбулися зміни криміналістичної техніки, завдяки інтенсивному освоєння і запровадженню досягнень фізики, фізичної хімії, хімічної фізики, аналітичної хімії, розвитку методів яких стосовно завдань судової експертизи. Цими методами оперують судові експерти усіх спеціальностей: фізики, хіміки, біологи, почеркознавці, автотехніки, медики та інших. Після відповідної криміналістичної оцінки одержувані результати утворюють потужним джерелом розшуковий і доказової інформації, сприяє встановленню об'єктивної істини у процесі попереднього слідства й наступного судочинства. Через вивчення хімічного складу (сталість чи зміна, подібність чи відмінність) отримують фактичні даних про розслідуваному подію й його участниках.

Метою справжньої роботи є підставою: показати зв’язку фізики та криміналістики, що об'єднує ці дві такі, здавалося б, несхожі області знання, дві самостійні науки.

1. СПІЛЬНІ МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ МАТЕРІАЛЬНО — -ФІКСОВАНИХ ВІДБИТТЯ У КРИМИНАЛИСТИКЕ

Як речовинних джерел криміналістичної інформації можуть фігурувати будь-які предмети, здатні нести інформацію про фактичних обставин, які мають значення на розкриття і розслідування злочину. Це — інформацію про зовнішніх ознаках об'єкта, який залишив сліди; про внутрішніх властивості і структурі; про функционально-динамических комплексах особи, отобразившихся зовні; про механізм следообразования, способі дії злочинця та інших обставин події преступления.

Інформації про механізмі скоєння злочину відбивається у зміні становища об'єкта, його переміщенні, виникненні материально-фиксиро- ванних слідів як результату взаємодії об'єкту і що відбиває середовища, появу нових предметів у цьому місці й у певного періоду і т.п.

Пізнаючи механізм цих змін, можна судити як про окремих фрагментах злочинного дії, і у цілому про злочинному событии.

Загальний підхід до дослідження речовинних джерел криміналістичної інформації обумовлений насамперед тим, який коло властивостей підлягає дослідженню в об'єкті: власні властивості предмета чи зображені в ньому властивості іншого предмета, події, явища. Дослідження власних властивостей об'єкта з погляду її походження, призначення, віднесення до класифікаційним групам тощо. здійснюється методами природничих і технічних наук. Дослідження ж відображень із єдиною метою ідентифікації відображених об'єктів встановлення обставин злочину становить специфічну криміналістичну проблему.

Особлива актуальність проблеми дослідження відбиття, тобто. «слідів» в широкому значенні слова, для криміналістики обумовлена як тим, що всяке злочин розслідується слідами, а й тим, що дослідження відбиття особливого методичного і технічного підходу і розробки спеціально криміналістичних засобів і методов.

2. ДОСЛІДЖЕННЯ ЗОВНІШНЬОГО БУДІВЛІ ОБЪЕКТОВ

2.1. Виявлення як дослідження слідів зовнішнього строения

Зовнішнє будова об'єкта, розуміється як він просторові кордону, представляє надзвичайно істотне в криміналістичному відношенні якість речі. Поверхні, що утворюють просторові кордону речі, беруть участь практично переважають у всіх матеріальних взаємодію, що з освітою криминалистически значимих следов.

Трактування поняття зовнішнього будівлі зазвичай починають із визначення предмета. Предмет — це дискретна частина матерії, має стійкі просторові межі у будь-якому його агрегатному стані. Речовини можуть бути при одних температурних умовах і тиску рідинами, за інших — газоподібними, а при третіх — твердими тілами. Зовнішнє будова об'єктів набуває криміналістичне значення у твердих тіл, рідкі й газоподібні речовини можуть бути збережені лише у сховище, посудині, приймаючи форми даного сосуда.

Ознаки зовнішнього будівлі об'єкта, як й різноманітні ознаки речі, є виразниками її властивостей. Зовнішні ознаки як виразники відповідних властивостей об'єкта характеризують насамперед форму предмета, його розміри, рельєф його поверхности.

Дослідження зовнішнього будівлі об'єкта, незалежно від цього, якої категорії (класу, роду) експертизи вона ставиться, складає основі криміналістичного вчення сліди і следообразовании.

Форма предмета — це поверхнева кордон його матеріальної субстанції; розміри — ці суми, зараховують до визначених еталонам виміру. Зазначені характеристики можуть обмежувати об'єкт від подібних, виділити його серед других.

Нерозривне єдність форми та змісту виявляється в взаємозв'язку зовнішніх і управління внутрішніх ознак. Наприклад, рельєф предмета залежить як з його оброблення і інших зовнішніх впливів, а й від внутрішнього будівлі, наприклад, від кристалічною структури вещества.

Вивченню рельєфу в криміналістиці надається особливе значення. Пояснюється це тим, що рельєф кожного об'єкта індивідуальний. Підтвердженням цього є як філософські передумови, і аналіз умов формування та існування рельєфної поверхні. У цьому враховуються кристалічний будова будь-якого твердого тіла, на зміну структури кристалічною грати під впливом механічних перешкод для формування твердого тіла, і, як наслідок цього, обумовленість будівлі поверхні (рельєфу) предмета формами і розмірами кристалічних зерен, і навіть размещением.

Індивідуальність зовнішнього будівлі кожного предмету є об'єктивної передумовою його ототожнення. Поверхня індивідуалізує щодо дрібне її строение.

Методика виявлення, вилучення і фіксації слідів залежить від своїх властивостей і створюється кожному за виду слідів з урахуванням існуючих класифікацій. Дослідження слідів зовнішнього будівлі у своїй основі зводяться до встановленню фізичних характеристик, які описують особливі властивості, використовувані порівнювати з які ототожнюються об'єктом (следом).

За рівнем видимості (розрізнення) сліди діляться на видимі і нерозрізнені. Якщо виявлення перших годі й говорити вдаватися яких- то спеціальним прийомів і способам, то виявлення погано видимих та невидимих слідів вимагає застосування спеціальних приемов.

Величезну копітку роботу доводиться проводити, щоб зібрати речові докази шляхом дослідження частинок різних матеріалів, які криміналісти називають мікрослідами чи мікрооб'єктами. Мікрочастинки і мікросліди — це що означає, що ми маємо справу з дуже невеликими кількостями речовини, але, ще, й розміри окремих таких частинок (слідів) настільки малі, що вони виявляються за межею можливостей органів чуття людини, отже не може бути помітні без напруги. Щоб роздивитися й досліджувати мікрочастинки, необхідно вдаватися по допомогу різних приладів та інструментів. Серед перших таких інструментів, узятим на озброєння судовими експертами, став микроскоп.

2.2. Оптический микроскоп

За дуже тривалу історію собі застосування оптична мікроскопія стала універсальним і дуже ефективним методом отримання судові докази. Навіть простий огляд різних предметів під мікроскопом виявляє безліч деталей, дуже важливих щодо слідства. Розглянемо принцип дії найпростішого оптичного світлового микроскопа.

Увеличительная, чи опуклі, лінза дає зображення двох типів: дійсне і удаване. Справжнє зображення можна спроектувати на який-небудь екран, а нещире зображення виникає тільки нашому свідомості, яке сприймає зображення, створюване не оптичними променями, які продолжениями,

Найважливішим параметром опуклої лінзи є його фокусне відстань. Фокусом називається особлива точка, у якій перетинаються після проходження лінзи промені, падаючі на лінзу як паралельного пучка. При поміщенні у цю точку джерела світла після заломлення повинен виникнути пучок паралельних променів (рис. 1). Якщо з один бік опуклої лінзи помістити об'єкт те щоб воно було між фокусним і подвоєним фокусним відстанню, з іншого боку лінзи виникає зворотне, дійсне збільшене зображення. Якщо ж об'єкт помістити між фокусом і лінзою, по цю бік лінзи виникає пряме нещире збільшене зображення (рис. 2). Це належить основою застосування найпростішого візуального приладу- лупи. Збільшення лупи тим більше коштів, що менше фокусне відстань, тобто. що більше її кривизна. У принципі так з допомогою лупи можна домогтися будь-якого збільшення, але практично породжує безліч обмежень. Перш всього, через технічних труднощів не можна виготовити лінзу дуже великі кривизни, яка б надавала чітке зображення об'єкта, а відстань від очі до лінзи зменшити практично невозможно.

Подолати цю труднощі допомогла одна проста ідея, автором якої було Левенгук ще 19 в. Ідея зрозуміла з рис. 3. Для отримання великих збільшень треба використовувати відразу дві лінзи. Один із них — об'єктив — дає дійсне зворотне збільшене зображення об'єкта, а друга — окуляр — використовують як лупа. Розглядаючи через окуляр картину, отриману з допомогою об'єктива, бачимо збільшене нещире зображення об'єкта. Таким чином, велике збільшення буває у два щаблі, і цього в мікроскопі виникає зворотне (перевернуте) стосовно об'єкту изображение.

Сучасний оптичний мікроскоп — це буде непросто прилад, що з одного об'єктива і самого окуляра. Щоб зображення не псувалося через різних недоліків лінз, мікроскоп доводиться робити як складної системи, що з безлічі лінз. Максимальне збільшення є одним із найважливіших характеристик мікроскопа, але найважливішим його параметром слід визнати розрізнювальну здатність, що описує, на якому мінімальному відстані дві точки, дозволені з допомогою даної системи об'єктива і окуляра, сприймаються оком роздільно. Якщо відстань між двома точками одно роздільної здатності, то, на цьому приладі вже не можна поліпшити зображення. Так само не можна, наприклад, відновити зображення деталі, нерозрізненої на поганому негативі, шляхом збільшення цього негативу до розмірів величезного стенда. Теоретично оптичний мікроскоп (рис. 4) дозволяє дозволити (побачити) об'єкти, віддалені друг від друга з відривом, близькому половині довжини хвилі променів світла, використовуваного для освещения.

Щоб виявити і відібрати з вивчення в оптичному мікроскопі мікрочастинки, і навіть, підготувати, їх, ще докладних досліджень, судові експерти користуються стереомикроскопом. На відміну від зображень, які виходять з допомогою мікроскопів інших типів, зображення у стереомикроскопе є об'ємним і прямим. Ці особливості дуже важливі, оскільки, працюючи зі стереомикроскопом, об'єкти можна переміщати на матеріальному столику, а за необхідності навіть обробляти тими чи інші інструментами. Зрозуміло, такі операції були б дуже стомливі, якби їх довелося проводити, спостерігаючи в окулярі не було за прямим, а й за перевернутим изображением.

Оптична схема стереомикроскопа моделює систему об'ємного зору людини. Уявімо, що ми затаїли невеличкому відстані перед собою якийсь текст, і очі зафіксовано певний точці. Тоді кут між напрямами від цього точки до кожного із поля зору дорівнюватиме 14 градусів. Кожен очей сприймає і передає у головний мозок свій власний зображення, але у мозку обидва зображення укладаються у єдину об'ємну картину. Стереомикроскоп є сутнісно систему з цих двох мікроскопів, напрям оптичних шляхів, у яких становить кут 14 градусів. Така конструкція дозволяє зображення досліджуваного предмети й зберегти його звичний для спостереження образ. Завдяки вбудованим в окуляр перекладним призмам спостерігач має можливість спостерігати пряме зображення предметів, які розглядають у стереомикроскоп.

До сформування об'ємних ефектів дуже важливо вміти використовувати «гру» світлотіні. У звичайного оптичного мікроскопа освітлювальне пристрій дає майже паралельний потік променів, спрямованих об'єкта практично під прямим кутом. Стереомикроскоп дозволяє висвітлити об'єкт з кожного боку. Тим самим було вдається розглянути багато деталей об'єкта, зазвичай приховані затінена, і зберегти светотеневые эффекты.

Максимальне збільшення що ніколи немає більше 50-кратного, використовувати сильніше збільшення недоцільно, тому що за цьому починає падати різкість зображення. Проте задля виявлення судових доказів дуже сильного збільшення не треба, адже й при 50-кратном збільшенні розмір предметів збільшиться від 10 мкм в натурі до 0,5 мм при розгляді у мікроскопі. Такі розміри вже цілком помітні людським оком. 2.3. Електронний микроскоп

При дослідженні мікрооб'єктів буває дуже важливо з’ясувати їх морфологічні характеристики, і цього послуговуються даними, отримані з допомогою растрового електронного микроскопа.

Відомо, що пучок електронів, як і потік світла, тільки в випадках виявляє властивості дискретних частинок, а інших — хвильові властивості. Ці особливості лежать у основі отримання зображення з допомогою електронного мікроскопа. Довжина хвилі електронного пучка, який переміщається під дією електричних і магнітних полів, залежить від енергії електронів. Що цю енергію, тим менше довжина хвилі. У електронів, ускоряемых полем з напругою 60 000 У, довжина хвилі становить 0,005 нм. Як багато і світлові оптичні прилади, електронні мікроскопи дозволяють «бачити» (тобто. вирішувати) об'єкти, які перебувають друг від друга на відстані порядку половини довжини хвилі. Проте за практиці трудноустраняемые дефекти електронних мікроскопів обмежують граничне дозвіл: дозволяються точки, віддалені друг від друга на відстань кілька десятих нанометра. Це майже 1000 разів краща граничного дозволу оптичного микроскопа.

У електронному мікроскопі (див. мал. 5) джерелом електронів служить розпечена вольфрамова спіраль. Генеровані електрони пришвидшуються в електричному полі при накладення напруги кілька десятків тисяч вольт. Роль, що у світловому оптичному мікроскопі грають оптичні лінзи, у електронних мікроскопів виконують електростатичні чи магнітні поля. І на оптичному, й у електронному мікроскопі зображення формується в відповідно до законів геометричній оптики, однак у на відміну від світлового випромінювання, поширюваного прямолінійно, пучок електронів переміщається на полі спіраллю. Траєкторія руху електрона різко зміниться, якби своєму шляху ця частка зіштовхнеться з газоподібними атомами і молекулами. Тому, як починати роботу, треба домогтися, щоб простір всередині мікроскопа не містив ні повітря, ні інших газів. Для цього він в мікроскопі створюється розрідження (тиск < 10−2 — 10 -3 Па), й надалі всю роботу ведеться за умов з так званого глибокого вакуума.

Электронно-микроскопическое зображення створюється потоком електронів, невидимих для ока, і тому його не можна сприймати візуально. Щоб отримане зображення зробити видимим очей, пучок електронів подають на спеціальні екрани, покриті світними составами.

Особливості будівлі поверхні різних об'єктів найчастіше досліджують з допомогою растрового електронного мікроскопа. У цьому вся мікроскопі на об'єкт подається дуже тонке пучок електронів. Такий пучок з допомогою спеціальних полів відхиляється, послідовно («за рядками») «обегает» всі крапки об'єкту і формує зображення поверхні. Проте зображення створюється не електронним пучком, який вихоплює зразок, а так званими вторинними електронами; останні вибираються з зразка електронним «променем», уловлюються приемником-коллектором і перетворюються на електричний сигнал, і потім посилюється і використовується до створення зображення вже в экране.

У порівняні з оптичним растровий електронний мікроскоп відрізняється не лише трохи більше високої роздільну здатність, а й значно кращої глибиною різкості. Припустимо, наприклад, що у якийсь поверхні окремі деталі цілком помітні при 500-кратном збільшенні. Якщо це поверхню цілком рівна, яку можна досліджувати з допомогою світлового мікроскопа, що дає великі збільшення. Але якщо лежить на поверхні є нерівності, необхідно використовувати електронний мікроскоп, тому що з 500-кратном збільшенні в світловому мікроскопі рельєф поверхні досить чітко простежується на глибину лише 1−2 мкм від площині поверхні. Тому, спостерігаючи поверхню шматків первинних волокон з перерізом 20−30 мкм в оптичному мікроскопі, можна розрізнити лише найбільш великі деталі, а багато особливості морфології залишаться нерозрізненними. У електронному мікроскопі побачимо дуже чітке об'ємне зображення такого волокна, та її поперечний зріз можна досліджувати дуже подробно.

2.4. Основні фізичні методи, використовувані виявлення погано видимих та невидимих следов

Основою виділення таких слідів є посилення контрасту між слідом і тлом предмета-носителя, де розташований слід. Посилений контраст буває яркостным і колірною. Перший належить посилення яскравості беспигментных слідів, другий — посилення цветоразличения, тобто. до поділу об'єктів одного кольору, але різного рівня насиченості чи двох квітів, один у тому числі маскує інший. Різновидом яркостного контрасту є тіньової. Він утворюється з допомогою такого висвітлення рельєфного об'єкта, при якому які височіли деталі рельєфу відкидають тіні на сусідні ділянки, завдяки чому стають чітко помітними. Так, неглибокі вдавленности (0,1−0,2 мм) можна знайти при висвітленні об'єкта бічним косопадающим светом.

Посиленням тіньового контрасту широко користуються під час роботи з усіма рельєфними (об'ємними) слідами в трасології, судової балістиці. Особливе увагу при ідентифікації таким гарячих слідах батьків до того, щоб і досліджуваний, і експериментальний сліди були висвітлені однаковим чином. за рахунок посилення яркостного контрасту може бути виявлено і поверхневі сліди. Так було в косопадающем світлі вдається виявити сліди, є блискучими по відношення до поверхні. Неокрашенные сліди, які від фону лише структурної поверхнею (слід гумової взуття на паркеті) чи оптичними властивостями речовини (потожировые сліди папиллярных візерунків), нерідко вдається знайти, посиливши яркостный контраст сліду і фону з допомогою висвітлення. На тлі блискучої поверхні сліди можуть здаватися матовими (темними). Відбувається це коштом поглинання слідом частини променів світла чи його розсіювання. На прозорих предметах сліди виявляють в косонаправленном що проходить світлі. Як бачимо, всі ці прийоми засновані на законах відображення відомих з розділу оптики.

Для посилення колірного контрасту використовують методи кольороподілу: підбирають світлофільтри і чутливі до визначених зонам фотоматеріали, щоб забезпечити чітке зображення слідів на предметі. Підбір світлофільтрів здійснюється або емпірично (методом спроб і помилок), або расчетно- теоретичним шляхом, з попереднім фотометрированием объектов.

Якщо сліди відбивають чи поглинають невидимі ультрафіолетові чи інфрачервоне проміння, то тут для їх виявлення використовують електронно-оптичні перетворювачі (відбиток закривавленої поверхні гармати злочину на одязі жертви) чи ультрафіолетові осветители.

Якщо речовина сліду може містити радіоактивні ізотопи, то тут для його виявлення вдаються до методів радиографии. При виявленні слідів тиску на металі, які у згодом були згладжені (перебиті номери), застосовують электролитические методи чи виявляють сліди у магнітному полі з допомогою спеціальних суспензий. При розташуванні слідів на внутрішніх частинах металевих пристроїв (сліди зламування в замку, сліди всередині зброї) для виявлення слідів порушення частин механізмів використовують рентгенографію і гаммаграфию.

3. ДОСЛІДЖЕННЯ СОСТАВА І ВНУТРІШНЬОЇ СТРУКТУРЫ ОБЪЕКТОВ

3.1. Поняття внутрішньої структури матеріальних джерел информации

Объект як матеріальний джерело інформації, изучаемый криміналістами, — це цілісна система взаємозалежних властивостей, що надає йому якісну і кількісну визначеність. Кожен об'єкт має невичерпним безліччю властивостей. Проте криминалист-исследователь піддає вивченню лише такі, що потенційно можуть позначитися в матеріальної середовищі злочину, і доступні для науковому пізнання з допомогою досягнень сучасної науки і техники.

Характерним для сучасного періоду розвитку криміналістики є прагнення вирішувати комплекс криміналістичних завдань, до ідентифікації одиничного обсягу з якнайширшим використанням інформації про його внутрішньої структуре.

Структура взагалі - відносно стійка зв’язок елементів, їх відносин, що зумовлює цілісність об'єкта. У криміналістиці методологічно важливо розрізняти під час обліку їх нерозривний зв’язок зовнішньоі внутрішню будову объектов.

Зовнішнє будова об'єкта, його форма у сенсі слова виявляють себе безпосередньо в зовнішніх зв’язках, і взаємодію речей: воно зумовлено внутрішнім будовою, складом об'єкта. Кордон «зовнішнього» і «внутрішнього» часом умовна, наприклад, для дослідження зовнішнього будівлі мікрочастинок, волокон тканин, кристаллов.

У криміналістичних дослідженнях критерій розмежування зовнішніх і внутрішніх властивостей, зовнішності і внутрішнього будівлі обумовлений механізмом їх прояви, відображення в сліди злочину. Якщо взаємодія матеріальних тіл ввозяться просторових кордонах, і пов’язані з зміною останніх, то процесі криміналістичного дослідження використовуються ознаки зовнішнього будівлі; якщо взаємодія пов’язані з зміною поза внутрішньої структури, фізичних, хімічних і біологічних властивостей об'єкта, то, при криміналістичному дослідженні з урахуванням спеціально розроблених методик використовуються ці останні. Разом про те облік нерозривний зв’язок зовнішнього й внутрішнього будівлі є методологічної основою комплексного використання ознак зовнішнього й внутрішнього будівлі в криміналістичних исследованиях.

До властивостей внутрішнього будівлі ставляться: внутрішню структуру, хімічний склад (елементний, молекулярний, ізотопний), фізичні властивості объектов.

У зв’язку з розвитком криміналістичних аналітичних інструментальних методів послідовно розширюється коло досліджуваних об'єктів, куди в час включаються рідкі й газоподібні, сипучі та інші тіла, не мають стійкою зовнішньої формы.

Об'єкти криміналістичної ідентифікації виділяються і індивідуалізуються комплексу властивостей внутрішнього будівлі об'єкта, а саме: а) загальному компонентному складу (структурі) об'єкта (розміщення його компонентів); б) субмикроскопической структурі; в) хімічним складом — элементному, молекулярному, изотопному; р) фракційного складу — очах і співвідношенню компонентів (наприклад, сполучних наповнювачів, пигменту лакокрасок); буд) фізичним (чи фізико-хімічним) константам — твердості, температури плавлення, теплоємності, електропровідності, щільності і т.п.

3.2. Методи і дослідження складу і внутрішньої структури объектов

Методи криміналістичного дослідження можуть класифікуватися в залежність від характеру досліджуваних властивостей для исследования:

1)морфологических властивостей об'єкта, зокрема отображающихся в сліди (візуальні, вимірювальні, фотографічні, мікроскопічні, інші физико- технические);

2) компонентного складу сумішей, складних разнокачественных частин вироби, агрегату. І тому поруч із вищезгаданими, можна використовувати хроматографічні дослідження, рентгенівський фазовий аналіз, біологічний аналіз фракційного складу грунтів та др. ;

3) внутрішньої структури об'єкта: инртоскопические, мікроскопічні, кристалографічні дослідження, рентгенівський фазовий аналіз, рентгено- структурний аналіз стану та т.п. ;

4) фізичних констант — кольору, пружності, провідності, магнітних, електричних та інших властивостей — спеціалізовані фізико-технічні устрою, приборы;

5) атомного (елементного) складу об'єкта — речового доказу — група спектральних методів аналізу та др. ;

6) молекулярного складу об'єкта — речового доказу — комплекс методів молекулярної спектроскопії; 7) фізико-хімічних властивостей об'єктів експертизи -электронно-химические методи (полярографія, електрофорез, электрография).

Розглянемо загальні характеристики й можливості окремих методів для вивчення складу і внутрішньої структури речовинних доказательств.

3.2.1. Методи аналізу хімічного состава

3.2.1.1. Атомно-эмиссионная спектрометрия

Атомно-эмиссионная спектрометрія застосовується як засіб елементного аналізу речовини. Принципово метод грунтується у тому, що вимірюються спектри випущення (різницю енергії електронів на енергетичних рівнях, розташованих на периферії атома, тобто валентных електронів). Оскільки ці величини характеристичні кожному за елемента, за майновим становищем ліній в емісійних спектрах можна будувати висновки про складі досліджуваного вещества.

Відомо, що з нагріванні тіла швидкість переміщення (дифузії) окремих компонентів збільшується У міру збільшення температури твердого тіла, передусім, руйнується кристалічна решітка, потім речовина перетворюється на ліквідність і наприкінці кінців, відбувається випаровування (перетворюється на пар). Що ж станеться при подальше підвищення температури? Уявімо, танцювальні пари переповненому залі змушені рухатися дедалі швидше і швидше; зіткнення стануть неминучі з усіма наслідками. У паровий фазі також за нагріванні, тобто за вступі додаткової енергії, молекули змушені руйнуватися, тобто диссоциировать деякі атоми. Енергію, сообщаемую атомам при багатократних соударениях, передусім сприймуть електрони, розташовані на зовнішніх оболонках, тобто валентные електрони. Припустимо, що тепер після чергового удару валентний електрон поглинає додаткову енергію. Якщо остання достатня до переходу електрона на незайнятий електронний з вищої енергією, відбувається відповідний електронний перехід, і атом перебувають у так званому порушену стані. Порушена стан атома хитливо, і раніше чи пізно електрон знову повернеться зважується на власну основну орбіту, і атом втратить придбану енергію, випускаючи фотон (рис. 6).

Отже, енергія випромінювання (фотона) дорівнює різниці енергетичних рівнів двох електронних орбіт, між якими стався перехід, і ми вже говорили, їх кількість залежить від природи атома. За винятком металів, складових першу групу періодичної системи, все атоми мають кількома валентными електронами, розташованими, зазвичай, на кількох валентных електронних орбітах (рівнях). Отже, для переходів валентных електронів можна використовувати кілька орбіт, й у залежність від того який енергетичний рівень вийде електрон при переході атома в порушена стан, змінюється від і енергія фотона, испускаемого при поверненні атома в основне стан. Тому атом характеризується не однієї смугою випущення, а набором (спектром) цих полос.

Енергія фотонів й довжину хвилі випромінюваного світла пов’язані зворотної пропорційної залежністю: що стоїть енергія випромінювання, тим менше довжина хвилі. При переходах валентных електронів испускаются фотони з довжинами хвиль, відповідними електромагнітному випромінюванню в видимої чи ультрафіолетової області спектра. Довжину хвилі, тобто енергію, випромінювання в видимій ділянці можна оцінити по получающейся окраске.

Під час вивчення спектрів випущення (емісійних спектрів) до пробі необхідно підвести енергію, достатню у тому, щоб розірвати зв’язку між атомами, тобто атомизировать речовина, та був порушити які утворилися атоми. Генеровані фотони фокусируют, поділяють по енергіям і оцінюють випромінювання по енергії при інтенсивності (рис. 7).

Для отримання енергії, яка потрібна на атомізації проби й пробудження які утворилися атомів, можна використовувати різні джерела. При використанні високотемпературних полум’яних джерел основну роль для порушення атомів грають багаторазові зіткнення, про які говорилося. Як джерела порушення використовують і дугового розряд, тобто розряд між двома електродами, одна з яких містить анализируемую пробу. При дуговом способі порушення атоми отримують додаткову енергію у результаті сутичок, а й завдяки збільшення кінетичній енергії електронів. Останніми роками з’явилися нові, зокрема плазмові, емісійні джерела. Високочастотний плазмовий «факел» сутнісно — це розряд в аргонової атмосфері. Проба в вигляді аерозолю вступає у высокотемпературное полум’я розряду, а джерелом порушення служить високотемпературна плазма, освічена іонами і електронами, виникаючими при високочастотних коливаннях поля.

Знаходячись у порушену стані, атоми випромінюють світло різною довжини хвилі. Для виділення характеристичного випромінювання використовують різні оптичні пристосування, засновані на переломленні і фокусуванню світла. Якщо світло, виходячи із вузької щілини, зустрічає по дорозі скляну призму (кути призми спеціально підбираються), то світловий потік ділиться деякі компоненти, які потім проектуються на екрані у кількох кольорових ліній (див. мал. 8). Останнім часом з’явилися нові оптичні устрою, засновані спільному застосуванні явищ дифракції і інтерференції. Аналогічні результати зіпсований і використання оптичних решіток з набором щілин (рис. 9).

Розкладений світло містить власні забарвлені порушені компоненти — фон спектра, у якому чітко виділяються яскравіші лінії порушених атомів аналізованого вещества.

За появи методу атомно-эмиссионного аналізу дифракционную картину реєстрували на фотопластинці. Такий спосіб реєстрації спектрів широко використовують і нині. Спектр на продемонстрованою фотопластинці є набір різних за інтенсивності досить чітких темних ліній (смуг). Щоб визначити склад зразка, необхідно смуги на спектрі ідентифікувати (віднести по длинам хвиль). Таке завдання можна вирішити, поєднавши зображення на фотопластинці зі шкалою довжин хвиль, але практиці найкраще зарекомендувало себе інший метод. На верхньої чи нижньої частини усе ж фотопластинки, де записують спектр аналізованої проби, попередньо отпечатывают спектр металевого заліза. Спектр заліза містить багато ліній, і, знаючи їх точне становище, можна легко провести градуировку смуг в спектрі об'єкта невідомого складу. Фірми, випускають детектирующие устрою до атомно-эмиссионным спектрометрам, поставляють фотопластинки з нанесеним ними спектром заліза, де є такі також становища характеристичних ліній деяких інших елементів. Після необхідної обробки спектр з фотопластинки проектується на невеличкий екран і шляхом порівняння положень ліній в спектрах заліза і аналізованого зразка проводиться віднесення невідомих линий.

Останнім часом для реєстрації випромінювання переходять електронні влаштування у комбінації з ЕОМ. Впровадження комп’ютерів дозволяє вживати для ідентифікації речовини як кілька окремих характеристичних ліній, а всього спектра, дозволений з точністю до нанометра.

3.2.1.2. Атомно-абсорбционная спектрометрия

Ще одна метод спектрального аналізу — атомно-абсорбционная спектрометрія — є дуже поширений метод елементного аналізу. Метод грунтується на вимірі різниці енергетичних рівнів валентных електронів, тобто за суті тих-таки самих фізичних принципах, як і атомно-эмиссионная спектрометрія, але у атомної абсорбції використовується не випромінювання, а поглинання світлових квантів. Залежно від своєї природи атоми поглинають кванти певної енергії причому, ніж велику енергію поглинають електрони, тим більш віддалені від ядра орбіти він потрапляє. Отже, якщо анализируемая проба переведена в атомарну стан, то, при проходженні світла певної довжини хвилі потік квантів не вдома повинен ослабшати. Становище смуги поглинання в спектрі залежить від природи визначених атомів, а зменшення інтенсивності поглинання — від кількості цих атомов.

У методі атомно-абсорбционной спектрометрії пробу треба попередньо випарювати, а сухий залишок атомизировать. Природно, що найпростіше атомизация протікає при тепловому вплив. Щоправда, температура в атомизаторах нижче, ніж у джерелах порушення атомно-эмиссионных спектрометрів, що не досить у тому, аби пробудити атоми. Цією мети служить зовнішній джерело випромінювання. При порівняно м’яких температурних режимах атомизатора багато речовини не переходить до парообразное стан і їх спочатку перетворювати на такі хімічні сполуки, які легко піддаються атомізації. Найчастіше їх попередньо розчиняють й у аналізу використовують водні растворы.

У атомно-абсорбционной спектрометрії використовується полум’яна і непламенная атомизация. У першому випадку розчин вводять у полум’я, у другому — проби завдають на графітові стрижні, що містяться всередині маленькій печі і нагрівають. При полум’яною атомізації продукти згоряння легко воспламеняемых сумішей піднімаються в верхню частина мови полум’я, тобто атоми що визначається елемента швидко виносяться в повітря. З використанням графітових атомизаторов атоми вступають у майже закриту камеру і там тривалий час. Зрозуміло, що став саме другий спосіб атомізації дозволяє аналізувати дуже малі проби, тому і знайшов найбільш широке використання у криміналістичних лабораториях.

Графітовий атомизатор висвітлюється від зовнішнього джерела світловим потоком, спрямованим уздовж головної осі атомизатора. Під час проходження проби інтенсивність світлового потоку зменшується, оскільки атоми що визначається елемента поглинають світло певної довжини хвилі. Виміряти зменшення інтенсивності під час використання білого світла дуже складно, оскільки важко точно оцінити потемніння окремої лінії спільною для світлому тлі. Проте ще можна піти другим шляхом і попередньо розкласти білий колір на окремі компоненти, пропускаючи його, наприклад через призму. Після цього зразок можна направити лише ті частини спектра, яка випромінює лінію, властиву поглинання атомів що визначається елемента. Тим самим було ми усуваємо одразу дві нестачі використання білого кольору. Во-первых, зменшується час перебування у атомизаторе испаренной проби і тим самим знижується ймовірність втрати проби при дифузії через кінці трубки. У- других, зайвими вдаватися до высокоинтенсивным лампам, здатним донести ослаблений абсорбцією сигнал до фотоприемника.

Пошук джерела висвітлення увінчався чудовим відкриттям: світ мало виходити від порушених атомів саме його елемента, що потрібно знайти у пробі. Простим виявилося і технічне розв’язання проблеми. Практично про всяк елемент стали виготовляти своє власне лампу з повним катодом. Усередині катодного порожнини, покритою металом чи сплавом необхідного елемента, можна створити високовольтний розряд; якби лампу подати напруга, то атоми матеріалу катода почнуть випромінювати характеристичні фотони. Коли випромінювання пропускають через газоподібну пробу, його інтенсивність зменшується, і з різниці в интенсивностях визначають зміст елемента у пробе.

Як і інших кількісних методах, в атомно-абсорбционной спектрометрії широко використовується побудова градуировочных графіків по стандартним образцам.

3.2.1.3. Рентгеноспектральний анализ

Основа методу проста. Зразок бомбардують рентгенівськими променями, які вибивають електрони з внутрішніх оболонок, і далі визначають енергію испускаемых фотонів. Відомо, що высокоэнергетическое випромінювання може вибити електрон, котрий обіймає внутрішню електронну орбіту, розташовану поблизу атомного ядра. Якщо місце вибитого електрона займе електрон, який раніше перебував на сусідньої оболонці, за рахунок різниці в енергії двох електронів станеться випромінювання рентгенівських фотонов.

Серед випромінювань, супроводжуючих переходи між різними електронними оболонками, рентгенівське випромінювання відрізняється найбільшої енергією, а рентгенівські промені потрапляють у діапазон найкоротших хвиль електромагнітного спектра (5 — 0,01 нм). Випущення рентгенівських променів пов’язані з переходами електронів між внутрішніми оболонками, енергетичні рівні яких немає залежить від стану валентных електронних оболонок. Це дозволяє вживати рентгеноспектральний аналіз для визначення концентрації елементів, які перебувають як вільних атомів, і входять до складу молекул. Не віддзеркалюється в процесі проведення аналізу і агрегатний стан зразка: метод доречний під час аналізу газів, рідин і твердих тіл. Відсутність впливу вільних і пов’язаних валентных електронів призводить до того, що у електронні переходи, викликають випущення рентгенівських фотонів, не «накладаються» зміни стану інших електронних оболонок. У результаті рентгенівському спектрі спостерігаються не розмиті смуги, а дискретні линии.

Для порушення зразка використовують високоенергетичний джерело, створює пучок електронів, рентгенівських променів чи радіоактивне випромінювання. На відміну від атомно-эмиссионной спектрометрії в рентгенівської спектроскопії оптичними елементами не є лінзи, а система коллиматоров і кристалл-ионохроматор. Проте призначення цих елементів таку ж, як і лінз: сфокусувати випромінювання досліджуваного зразка в пучок і поділити його за длинам хвиль. Диспергирующее дію кристала- монохроматора грунтується на дифракції рентгенівських променів при взаємодії з атомами, розташованими у суворо певних вузлах кристалічною грати. При дифракції рентгенівського випромінювання на кристалографічних площинах добре освіченого кристала залежно від кута падіння променів і орієнтації площин у просторі випромінювання може посилюватися або послаблюватися. Бо у кристалі є дуже багато площин, на яких і було відбувається дифракція, кут відображення рентгенівських променів від кристала змінюватиметься відповідно до довжиною хвиль випромінювання. Як і оптичному спектрофотометре, обертався монохроматор послідовно спрямовує промені з різноманітною довжиною хвиль на детектор.

Детектирующее пристрій має відповідати багатьом вимогам. Це було пов’язано про те, що рентгенівське випромінювання має велику енергію, але низьку інтенсивність. Невелика і можливість те, що порушення під впливом рентгенівського випромінювання призведе до вибивання електрона з управління внутрішньої оболонки. Тому детектор повинен реєструвати кожен рентгенівський фотон, испущенный образцом.

Для детектування застосовують лічильники різною конструкції. Одне з них — лічильник Гейгера — Мюллера. Він є циліндричний катод, по осі якого протягнена металева нитку, утворює анод. Між катодом і анодом підтримується різницю потенціалів. Лічильник наповнений газом й у відсутність заряджених частинок струм у ланцюзі не проходить. Якщо, проте, через вхідний віконце в циліндр потрапляє рентгенівський фотон, одне з молекул газу іонізується. У певних умовах іонізації піддається навіть одна, а відразу кількох молекул газу. Поява заряджених частинок призводить до падіння різниці потенціалів між електронами, у ланцюги виникає струм, величину якого легко виміряти. Іони, освічені потрапляючи зарядженої частки, притягуються електродами і швидко нейтралізуються; між катодом і анодом знову встановлюється початкова різницю потенціалів, і струм припиняється до появи у просторі між електродами наступного фотона.

3.2.1.4. Молекулярный спектральний анализ

Молекулярный спектральний аналіз грунтується на вивченні спектрів електромагнітного випромінювання в інфрачервоному, видимому і ультрафіолетовому діапазонах електромагнітних волн.

При спектрофотометрическом аналізі світловий потік видимого чи ультрафіолетового проміння джерела світла системою оптичних дзеркал потрапляє у монохроматор, де світло розкладається деякі компоненти, у тому числі вихідна щілину монохроматора залежно від кута повороту грати виділяє світло певної довжини хвилі (близького діапазону хвиль). Такий «профільтрований» світ і потрапляє на зразок. Шляхом повороту монохроматора можна домогтися, що у аналізований зразок. Шляхом повороту монохроматора можна домогтися, що у аналізований зразок потраплятиме світло заданої довжини хвилі. Інтенсивність світлового потоку, котре виконало шлях джерела випромінювання через монохроматор і живий взірець, вимірюється в фотоприемнике. По влаштуванню спектрофотометры, працюють у видимої і ультрафіолетової областях спектра, між собою майже відрізняються, проте до дослідження, у ультрафіолетової області необхідний особливий джерело випромінювання та спеціальні кварцові кюветы, оскільки звичайне скло поглинає ультрафіолетові лучи.

Можливість застосування явища поглинання світла кількісному аналізі полягає в суворих математичних зависимостях.

У першому етапі роботи з спектрофотометром необхідно забезпечити постійну щільність світлового потоку, тобто якість джерела випромінювання і всієї оптичної системи перетворень світлового потоку. Потім готують «вільні проби», котрі за своєму складу близькі до аналізованих зразкам, але з містять навіть слідових кількостей визначених компонентів. Інтенсивність світла, пропущеного холостим розчином, приймається за нульовий значення. Ця операція, названа установки нуля, дуже важлива, бо світло певної довжини хвилі найчастіше поглинає чимало, а відразу кількох компонентів розчину. У таких випадках результати аналізів виявляються неточними, і аби знизити похибки, доводиться проводити досить складні розрахунки і вносити потім відповідні поправки. Таким чином, на підставі по дорозі світлового потоку поміщається, передусім «холостий» розчин, показання реєструючого приладу виводиться на нульову оцінку, потім цього разу місце «холостого» зразка встановлюється аналізований зразок і реєструється показання прибора.

У середовищі сучасних спектрофотометрах така двоступенева схема вимірів замінено одноступенчатую. І тому світло, який із монохроматора, ділиться на два потоку, які йдуть на дві кюветы (спеціальні ємності, у яких наливаються розчини для виміру) з розчинами зразка і «холостий» проби. Детектор сприймає сигнали від кожної світлового потоку, і, якщо щільності цими потоками між собою помітно відрізняються, то частина світлового потоку починають відсікати шляхом введення оптичного клину. Принаймні того як товщина клину збільшується, інтенсивність потоку світла знижується, і, нарешті, за певного становищі клину щільність обох потоків стає однаковою. Аналітику залишається тільки зареєструвати становище клину, що залежить від поглинання аналізованого зразка. Останню операцію — перерахунок показань детектора на концентрацію аналізованого компонента — виконує микропроцессор.

Молекула перестав бути якийсь жорсткої конструкцією. Тоді поки електрони безупинно обертаються за своїми орбітам, атоми, об'єднані у молекулу, теж статичні, бо як правило, роблять ті чи інші руху щодо одне одного. У двухатомных молекулах руху (звані коливаннями) вздовж лінії зв’язку приводять до зміни відстані між сусідніми атомами (валентные коливання), а багатоатомних і зміну кута між сусідніми зв’язками (деформаційні коливання). Кожен атом коливається зі своєю частотою і амплітудою. Теплова енергія, выделяющаяся при таких коливаннях, зі своєї величині відповідає випромінюванню збудженої молекули в інфрачервоної (ІК) області спектра. Це означає, що, поглинувши енергію одного ИК-фотона, атоми, що утворюють хімічну зв’язок, почнуть коливатися швидше, а випустивши енергію ИК-фотона, зменшують частоту колебаний.

Для атомів, які входять у молекулу, характерні руху жодного виду — обертання атомів навколо б-связи. Переходи між вращательными енергетичними рівнями супроводжуються меншими змінами енергій, ніж між колебательными рівнями, і можна поспостерігати на дальньої інфрачервоної чи мікрохвильової областях.

Інтерпретацію ИК-спектров найчастіше проводять, зіставляючи спектральную картину аналізованого речовини зі спектрами кількох відомих сполук. Можливість застосування такий підхід полягає в тому, що самі групи атомів, з'єднані однаковими зв’язками, виявляють те ж характеристическую частоту коливань у різних з'єднаннях, й у кожного типу коливань характерна своя енергетична область. Спектроскописты навчилися досить вдало інтерпретувати ИК-спектры і з появі в спектрі тих чи інших смуг можуть з’ясувати присутність певних функціональних атомних груп у досліджуваному образце.

Існують дві основні способу ідентифікації хімічних сполук по ИК-спектрам. Перший — визначення природи функціональних груп по становищу смуг в спектрі і реконструкцією цілої молекули; це схоже на складання окремих деталей з кубиків як у дитячій грі «Мозаїка». Проте якщо з збільшенням кількості атомних груп зростає й число варіантів зчленування, тож провести ідентифікацію лише з ИК-спектрам можна у випадку дуже простих сполук. Під час вивчення складнішого споруди допомогу приходять інші методи аналізу, зокрема масс-спектрометрия. Інший спосіб ідентифікації - метод «відбитків пальців». Для цього він для спектра досліджуваного речовини підшукують «двійник» з набору спектрів різних речовин, у спектральному атласі. Подібною можна ідентифікувати вже досить складних молекул, хоча даний метод ефективний лише за використанні комп’ютера. Завдання ЕОМ у тому, щоб відібрати з пам’яті 2−3 спектра, найближчих спектру досліджуваного речовини, а остаточне вирішення питання тому, до якого з них найближче підходить отриманий спектр, залишається поза исследователем.

3.2.2. Методи дослідження внутрішньої структуры

За рівнем виявлення деталей внутрішньої структури об'єктів (наприклад, виробів із металів і сплавів, кераміки, лакофарбових покриттів тощо.) розрізняють дві групи методів. 1) Методи виявлення микродефектов (порожнечі, нерівномірності розподілу щільності речовини). У цьому використовуються: рентгенівська, ультразвукова, магнітна дефектоскопія, методи просвітчастої і растрової електронної мікроскопії. Ці самі методи застосовуються задля встановлення дефектів технології (наприклад, для дослідження тонких плівок та покрить), особливостей надмолекулярной структури полімерних матеріалів тощо. 2) Методи дослідження структури на молекулярному і атомарному рівні: молекулярна спектроскопія і рентгеноструктурный аналіз. Серед останніх розрізняють: рентгеноструктурный аналіз полікристалів і монокристалів, що дозволяє досліджувати якісний і кількісний склад індивідуальних компонентів (хімічних сполук) речовини, визначити кристалічну структуру монокристалів: рентгенівський фазовий аналіз, що дозволяє досліджувати поруч із фазовим складом також текстуру матеріалів, ефекти малоуглового розсіювання полімерних матеріалів. Рентгенівський структурний аналіз монокристалів відкриває змогу визначення просторового розташування атомів в індивідуальних хімічних з'єднаннях, межатомных відстаней, кутів між хімічними связями.

Завдяки цьому вдається ідентифікувати речовини за інформацією на атомному уровне.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Отже, речові докази, досліджувані судовими експертами, мають багатьма фізичними і хімічними властивостями, суттєвими для рішення криміналістичних завдань. Фізичні константи, результати аналізу хімічних властивостей часто доповнюють одне одного. Для встановлення цих властивостей застосовуються методи лікування й прилади, суть і принцип яких засновані на законах фізики. Тому ефективне застосування даних методів і приладів вимагає знання цих законів, і деякі експертні спеціальності - вищого фізичного, фізико-хімічного, фізичних-фізичної-хіміко-фізичного образования.

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Васильев О. Н., Яблоков Н. П. Предмет, система і теоретичні основи криміналістики. М., 1984.

2. Митричев В. С. Криміналістична експертиза матеріалів, речовин і виробів. Саратов, 1980.

3. Криминалистика соціалістичних країн. Під редакцією проф. В. Я. Колдина, М., 1986.

4. Шляхов Г. Р. Судова експертиза: проведення. М., 1979.

5. Корухов Ю. Р. Дослідження об'єктів криміналістичної експертизи з допомогою деяких оптичних приладів. — Методика криміналістичної експертизи, № 2,М., 1961.

6. Спектральный аналіз чистих речовин. Л., 1971

7. Физический енциклопедичний словник. Гол. ред. Прохоров А. М., М., 1984.

Ход променів через опуклу линзу

а б

а — паралельний пучок світла, проходячи через лінзу, збирається у фокусі F; б — розходиться з фокусу F пучок світла, проходячи через лінзу, утворює паралельний пучок.

рис. 1

Два прикладу виникнення зображення під час використання опуклої линзы

а

б

а- точка P' - дійсне зворотне (перевернуте) збільшене зображення точки P; б — точка P' - нещире пряме збільшене зображення точки P.

рис. 2

Принципова схема роботи оптичного микроскопа

Рис. 3

Оптичний микроскоп

Рис. 4

Принципова схема електронного микроскопа

Рис. 5

Діаграма електронних переходів між різними энергетическими

рівнями при поглинанні і випромінюванні света

рис. 6

Блок-схема емісійного спектрометра

Рис. 7

Принципова схема призменного монохроматора

Рис. 8

----------------------- [pic]

[pic]

Показати Згорнути
Заповнити форму поточною роботою