扫描电镜背散射电子像在刑侦检验工作中的应用
                       丛者唐 李胜林 余 静 刘明辉 徐明华 陈云清
                       北京市刑事科学技术研究所（B901室）
                       北京市宣武区半步桥街44号（100054）

                          摘        要
    本文阐述了扫描电镜的背散射电子像在刑侦检验工作中的应用。多年来，扫描电镜／X射线能谱仪在各类案件的司法物证检验方面发挥了无可替代的重要作用，已经成为侦查、破案的重要检验手段之一。扫描电镜中的背散射电子像是我们在检验工作中应用最多、最重要的一种检验分析方法。
一、仪器及条件
    JSM-5600LV扫描电子显微镜
    OXFORD ISIS-300 X射线能谱仪
    JEE-4X真空镀膜机
    电镜／能谱仪工作条件：
    加速电压20KV，工作距离20mm，电子束流1×10－9A，样品倾斜0 0，采谱时间100秒。
    镀膜机喷碳厚度一般为30nm。
二、 扫描电镜的背散射电子像在司法物证检验工作中的应用
    （一）、在枪击残留物检验工作中的应用。它所检验的目的是：通过检验枪击嫌疑人的手及衣服上是否含有枪击残留物的颗粒成分，从而判定此人是否打过枪。检验的依据是：军用枪械，如：手枪、步枪、冲锋枪等常见的枪支在射击的过程中，枪膛内的子弹底火被撞击发火，引燃子弹内的发射药，发射药在瞬间产生的高温高压气体将弹头从枪管内发射出去， 在此过程中，会有大量的锑（Sb）、钡(Ba)、铅(Pb)等枪击残留物特定成分的颗粒附着在射击者的手及衣服上。
    枪击残留物来自于两个流场：
    1、伴随弹头射出的同时，火药燃烧的气体从枪口中冒出。这些气体中就含有枪弹底火药的硫化锑（SbS）、钡(Ba)、铅(Pb)的颗粒，而且颗粒的直径非常的小，往往只有1— 5微米左右。它会伴随着枪口中喷出的硝烟飘浮在射击者的手及衣服上。这是枪击时枪口喷出的第一流场；
    2、枪支在发射的同时，枪膛内发射后的空弹壳通过枪机抛壳器，从枪的抛壳孔抛出去，同时抓弹器将第二颗子弹推上枪膛。在抛壳器抛出弹壳的同时，会有火药燃烧后的残留硝烟，随着抛壳动作从抛壳孔内释放出来，硝烟中含有的枪弹底火药成分的颗粒物也将附着在射击者的手及衣服上，这是枪击时所产生的第二流场。
    我们从射击者的手及衣服上等部位检验出的枪击残留物成分的颗粒物主要是从这两个流场中所喷射出来的。只要从这些部位上检测出枪击残留物的特征元素锑(Sb)、钡(Ba)、铅(Pb)的成分颗粒物，就能认定该人打过枪。因为，在我们的日常生活和各种行业中，不会同时接触到锑(Sb)、钡(Ba)、铅(Pb)等混合元素的物体， 只有军用枪等制式枪支的枪弹底火药中才会同时出现含有锑(Sb)、钡(Ba)、铅(Pb)等元素特征的混合颗粒物。完成这项检验工作，需要采用扫描电镜的背散射电子像功能来实现。利用背散射电子像对重金属元素中的背散射电子产额大的原理，在扫描电镜放大图像的众多颗粒物中，将锑(Sb)、钡(Ba)、铅(Pb)元素的颗粒像以高亮度的形态方式显现出来。我们就是利用背散射电子像的这一特性来完成分析检验工作的。
    （二）、背散射电子像在玻璃弹孔案件检验工作中的应用。在案件中常常发生汽车的风挡玻璃、民宅、商厦或写字楼等门窗玻璃被不明物体打碎，且在玻璃的打击处形成弹孔。对这类案件我们非常敏感，因为若是军用枪等制式枪械的枪弹打碎的玻璃，就要按制式枪枪击案件来处置，所以，必须要搞清楚是什么物体打碎的玻璃。
    在玻璃上能够形成弹孔往往有以下几种可能：
    1. 枪弹弹头击碎玻璃，可分为军用枪支的枪弹、小口径枪支的枪弹、汽枪枪弹等；
    2. 钢珠击碎玻璃，分为：1)钢珠枪发射的钢珠击碎玻璃，又可分为火药发射型钢珠枪还是高压气体发射型钢珠枪发射的钢珠击碎玻璃。 2).是弹弓还是弩发射的钢珠击碎玻璃，如此等等。需要我们从现场被打碎的玻璃弹孔上找结论。
    这项检验工作过去通常采用扫描电镜的二次电子像与X射线能谱仪配合检验的方法，观察和检验电镜图像中所出现的每个颗粒的形态特征和元素成分，这种方法不但检测效果不够理想，而且检验分析时间长。若采用X射线面分布像的功能来检验，效果也较差，因为金属弹丸打击玻璃时，在玻璃弹孔上残留的金属附着的量非常少，采用常规检测方法很难检测出来。而采用扫描电镜的背散射电子像功能进行检验，检验的效果较为理想，满足了我们对该项检验工作的要求，达到了我们的预期效果。
    具体方法如下：
    1. 样品提取：选择一根牙签，在牙签的一端，用扫描电镜专用的10mm宽的黑色双面导电胶带条缠绕一圈，用这根牙签上黑胶条的一端，在玻璃弹孔内径中的附着物上进行滚动粘取，然后将该胶条从牙签上取下来，平粘在扫描电镜的样品台上，用真空镀膜机对该样品表面进行喷碳处理。喷涂后的样品即可放入扫描电镜中进行检验。
    2. 扫描电镜检验: 用扫描电镜的二次电子像观察样品，对玻璃弹孔处提取的附着物样品放大100倍至1000倍的区间内进行观察，找到样品上碎玻璃屑最集中的区域，然后采用背散射电子像对该区域进行观察分析。分析时，采用提高背散射电子像的反差和降低亮度的方式进行调整。调整的目的是，将低原子序数的元素成分像过滤掉，在所显示的背散射电子图像中，只留下铜(Cu)、铁(Fe)、钡(Ba)以上原子序数的元素，这是我们重点关注的金属元素。这些金属元素通过设定背散射像的反差、亮度阈值，以高亮度形式显现出来。此时，我们采用X射线能谱仪，对背散射电子像所显示的区域中的高亮度颗粒，逐一进行成分检验。
三、 结语
    实践证明，采用背散射电子像功能做射击残留物检验以及做玻璃弹孔的成分检验的方法，充分体现了快速、准确的办案原则。“快”是缩短了检验分析时间，“准”是提高检验工作效率。所以，扫描电镜的背散射电子像检验法是我们工作中经常使用的一种重要检验方法。
    以下是我们采用扫描电镜的背散射电子像，在案件检验工作中的几种玻璃弹孔的形态特征以及弹孔附着物的X射线能谱图（见图1—6）。

参考文献
[1] 权养科，电子扫描显微镜及X射线能谱仪在刑事技术领域中的应用， 公安部第二研究所编， P19， 1996
[2] 丛者唐，微量物证鉴定技术论文报告选编，群众出版社，P83, 1995