基於毛細管x光會聚透鏡的潛指紋提取譜儀的製作方法

2023-09-23 11:39:35 1

專利名稱：基於毛細管x光會聚透鏡的潛指紋提取譜儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及指紋提取技術領域，特別是涉及一種基於毛細管X光會聚透鏡的潛 指紋提取譜儀。毛細管X光會聚透鏡可以將發散的X射線會聚為微焦斑，該微焦斑直 徑小於指紋的寬度和指紋間的空隙，並且焦斑處具有IO4數量級的功率密度增益(放大倍 數)，這便於利用該焦斑具有空間分辨地激發留在指紋處元素的特徵X射線，從而利用特 徵X射線成像獲得指紋。
背景技術：
隨著指紋提取技術的不斷提高，指紋在刑偵領域的作用越來越重要。如果指紋 是留在金屬、塑料、玻璃、磁磚等非吸水性物品的表面，此時對指紋的提取比較容易， 通常可以用粉末法和磁粉法等等。如果指紋留在紙張、卡片、皮革、木頭等吸水性物品 的表面，必須經過化學處理才能顯形，常用的化學法有碘燻法、硝酸銀法、螢光試劑法 等等。對潛指紋的提取，現有的上述這些方法各有自己的特點，但有些實驗操作過於繁 瑣，有些提取精度不夠高，所以如何快速、無損和高精度地提出潛指紋在刑偵領域倍受 關注。實際上，人的手指在某處留下指紋前，常常是要接觸一些物質，例如、護膚 霜、洗滌液、油、灰塵、炸藥、有毒物質、毒品等等，這些物質中不同元素對應著自己 的特徵X射線，所以，如果採用空間分辨和強度能夠滿足要求的高能粒子束對潛在的指 紋區進行二維掃描分析，得到三維數據，其中一維數據是指紋中某元素對應的特徵X射 線的強度，另外兩位數據是空間坐標，這樣就可以利用這些數據對潛在指紋進行計算機 成像一特徵X射線成像。利用特徵X射線成像法提取指紋還可以判斷指紋所有者在留 下指紋前接觸過什麼物質，這對刑偵鑑別也具有重要的應用價值，所以，利用特徵X射 線成像法提取潛指紋具有重要的現實意義。通過特徵X射線成像法提取潛指紋的重點是設計適合於指紋提取的微束分析 設備，首先要保證打在指紋上的高能粒子束的束斑尺寸要小於指紋的寬度和指紋間的空 隙，同時還要保證打在某處的高能粒子束的強度足夠強，只有這樣才能保證將指紋中的 元素對應的特徵X射線具有空間分辨地激發出來。常見的有關激發元素特徵X射線的微 束分析設備有電鏡+能譜(SEM-EDX)、微束質子誘導X射線螢光(Micro-PIXE)和微束 同步輻射X射線螢光(Micr0-SXRF)，第一種方法的檢測限較高，不便於獲得低含量元素 的特徵X射線，第二和第三兩種方法的檢測限低於第一種方法，可以檢測到ppm量級的 微量元素，但第二和第三兩種方法的設備龐大，運行費昂貴。同時，上述三種設備都不 適合用於犯罪現場的實地潛指紋提取。因此，如何能夠在現場 利用特徵X射線成像法進行提取潛指紋是本領域技術人 員亟須解決的技術問題。
發明內容
本發明的目的是提供一種基於毛細管X光會聚透鏡的潛指紋提取譜儀，該譜儀利用特徵X射線成像法在犯罪現場進行指紋提取。為解決上述問題實現上述發明目的，本發明提供的基於毛細管X光會聚透鏡的 潛指紋提取譜儀包括X射線光源、毛細管X光會聚透鏡、顯微鏡、探測器、承載X射線 光源、毛細管X光會聚透鏡，顯微鏡和探測器的五維電動調試架。所述譜儀採用毛細管 X光會聚透鏡會聚可攜式低功率光源發出的X射線，從而獲得高功率密度的X射線微焦 斑，該微焦斑的直徑遠小於指紋的寬度和指紋間的空隙，利用該X射線微焦斑作為激發 指紋中元素對應的特徵X射線的激發源。所述基於毛細管X光會聚透鏡的潛指紋提取譜儀總重量的範圍為2kg-8kg。此 譜儀的總重量主要決定於光源的重量，例如，採用功率為3W的光源，此譜儀的總重量為 2kg；採用功率為30W的光源，此譜儀的總重量為8kg;當光源的功率為IOW時，此譜 儀的總量為4kg，此時，由於該種譜儀充分利用了毛細管X光會聚透鏡的性能，所以總量 為4kg的譜儀既輕便又具有較低的檢出限，是優選的譜儀。所述X射線光源為低功率光源，功率範圍為3W-30W。如果潛指紋中元素的含 量是ppm量級的，則採用功率為30W的光源，如果潛指紋中元素的含量高於lOOppm，貝U 採用功率為3W的光源。所述X射線光源為可攜式的，其重量範圍為0.5kg_lkg。當光源的功率為3W 時，其重量為0.5kg，當光源的功率為30W時，其重量為lkg。所述毛細管X光會聚透鏡是由80-150萬根單玻璃毛細管構成，單毛細管的數量 決定了毛細管X光會聚透鏡的焦斑直徑和功率密度增益，所有單毛細管的入口端指向光 源，所有單毛細管的出口端指向毛細管X光會聚透鏡的焦斑，此種單毛細管的排列方式 決定該透鏡能將發散的X射線會聚為微焦斑。所述毛細管X光會聚透鏡的焦斑直徑範圍為40 μ m-80 μ m。構成毛細管X光會 聚透鏡的單毛細管數量為80時，毛細管X光會聚透鏡焦斑直徑為40 μ m，構成毛細管X 光會聚透鏡的單毛細管數量為150時，毛細管X光會聚透鏡焦斑直徑為80 μ m。所述毛細管X光會聚透鏡的焦斑位置處的功率密度增益範圍為10000-60000。在 相同X射線光源的情況下，毛細管X光會聚透鏡的焦斑位置處的功率密度增益越大，利用毛 細管X光會聚透鏡提取潛指紋的效率越高。構成毛細管X光會聚透鏡的單毛細管數量為80 時，毛細管X光會聚透鏡的焦斑位置處的功率密度增益為10000;構成毛細管X光會聚透鏡 的單毛細管數量為150時，毛細管X光會聚透鏡的焦斑位置處的功率密度增益為60000。所述毛細管X光會聚透鏡的長度範圍為100mm-300mm、入口直徑的範圍為 10mm-20mm、出口直徑的範圍為5mm-10mm、入口焦距的範圍為50mm-200mm、出 口焦距範圍為20mm-60mm、橫截面最大處的直徑範圍為15mm-40mm。 當毛細管X 光會聚透鏡的長度為IOOmm時，其入口直徑為10mm、出口直徑為5mm、入口焦距為 50mm、出口焦距為20mm、橫截面最大處的直徑為15mm ；當毛細管X光會聚透鏡的長 度為300mm時，入口直徑為20mm、出口直徑為10mm、入口焦距為200mm、出口焦距 為60mm、橫截面最大處的直徑為40mm。所述顯微鏡的放大倍數範圍為20-100。優選地，顯微鏡的放大倍數為70，此時，顯微鏡的物距最適合於毛細管X光會聚透鏡的焦距。所述探測器為能量分辨X射線探測器，探測器的能量分辨範圍為 130eV-220eV。當潛指紋中不同元素的特徵線的能量差小於230eV時，採用能量分辨為 130eV的探測器，當潛指紋中不同元素的特徵線的能量差大於230eV時，採用能量分辨為 220eV的探測器。所述五維電動調試架的空間分辨範圍為10 μ m-40 μ m。優選地，五維電動調試 架的空間分辨為20 μ m較為理想，此時便於高效地提取潛指紋。本發明的有益效果是，由於採用了高功率密度增益的毛細管X光會聚透鏡，所 以降低了所述譜儀的檢測限，這便於獲得指紋中低含量元素對應的特徵X射線，因而該 譜儀尤其適合用於潛指紋的提取；該譜儀是可攜式的，便於在犯罪現場利用特徵X射線 成像法提取指紋；在現場提取指紋的同時還可以判斷指紋所有者在留下指紋前接觸過什 麼物質，從而縮小刑偵範圍；該譜儀使用了低功率X射線光源，並且採用毛細管X光會 聚透鏡將光源發散的X射線會聚成微焦斑，所以提高了 X射線譜儀使用者的使用安全系 數。


圖1是基於毛細管X光會聚透鏡的潛指紋提取譜儀的示意圖；圖2是毛細管X光會聚透鏡的示意圖；圖3是毛細管X光會聚透鏡截面圖。
具體實施例方式參見圖1，基於毛細管X光會聚透鏡的潛指紋提取譜儀包括X射線光源1、毛細 管X光會聚透鏡2、顯微鏡4和探測器5，以及固定X射線光源1、毛細管X光會聚透鏡 2、顯微鏡4和探測器5的五維電動調試架。X射線光源1發出的X射線經毛細管X光 會聚透鏡會聚成微焦斑3，顯微鏡4定位微焦斑3的位置，在顯微鏡4的輔助定位下，將 X射線微焦斑打在指紋處，探測器5探測來自指紋出元素對應的特徵X射線信號，通過五 維電動調試架對指紋處進行掃描分析，將分析的數據通過計算機進行成像分析，從而得 到指紋。參見圖2，毛細管X光會聚透鏡的入口端直徑Dm和出口端直徑D。ut與其最大截 面的直徑Dmax相比，前兩者較小，這保證了該透鏡高效率地收集來自X射線光源的發散 X射線，同時也保證了將這些發散的X射線會聚為微焦斑；入口端直徑Dm與出口端直徑 D。ut相比，前者較大，這保證了透鏡具有高傳輸效率；毛細管X光會聚透鏡入口焦距F1 與出口焦距F2相比，前者較大，這保證了該透鏡能夠充分利用X射線光源。毛細管X光 會聚透鏡的長度1根據透鏡的材料而定，一般地，構成毛細管X光會聚透鏡的原子序數越 高，毛細管X光會聚透鏡的長度越大，構成毛細管X光會聚透鏡材料的原子序數越低， 毛細管X光會聚透鏡的長度越小。參見圖3，構成毛細管X光會聚透鏡的單毛細管的直徑基本是相同的，因為組成 該種毛細管X光會聚透鏡的單管數量大，從而決定了單毛細管的內徑基本相同，這保證 了該透鏡具有高的性能以滿足對指紋的提取。
下面給出基於毛細管X光會聚透鏡的潛指紋提取譜儀的實例基於毛細管X光會聚透鏡的潛指紋提取譜儀的總重量為4kg，使用鉬靶X射線光源，其功率為10W，該 光源的重量為0.7kg，毛細管X光會聚透鏡是由120萬根單玻璃毛細管構成，所有單毛細 管的入口端指向光源，所有單毛細管的出口端指向毛細管X光會聚透鏡的焦斑，該毛細 管X光會聚透鏡的焦斑直徑為60 μ m,該毛細管X光會聚透鏡的焦斑位置處的功率密度 增益為30000，該毛細管X光會聚透鏡的長度為160mm、入口直徑為15mm、出口直徑為 9mm、入口焦距為90mm、出口焦距為40mm、橫截面最大處的直徑為30mm，使用顯微 鏡的放大倍數為70，採用探測器為能量分辨X射線探測器，探測器的能量分辨在5.9keV 能量點為140eV，所採用五維電動調試架的空間分辨為30 μ m。
權利要求
1.一種基於毛細管X光會聚透鏡的潛指紋提取譜儀，它包括X射線光源、毛細管X 光會聚透鏡、顯微鏡、探測器、承載X射線光源、毛細管X光會聚透鏡、顯微鏡和探測 器的五維電動調試架，其特徵在於所述毛細管X光會聚透鏡是由80-150萬根單玻璃毛細管構成，單毛細管的直徑基本 是相同的，所有單毛細管的入口端指向光源，所有單毛細管的出口端指向毛細管X光會 聚透鏡的焦斑；所述毛細管X光會聚透鏡的入口端直徑Dm和出口端直徑D。ut與其最大截面的直徑 Dmax相比，前兩者較小；入口端直徑Dm與出口端直徑D。ut相比；毛細管X光會聚透鏡入 口焦距F1與出口焦距F2相比，前者較大；所述毛細管X光會聚透鏡的長度範圍為100mm-300mm、入口直徑的範圍為 10mm-20mm、出口直徑的範圍為5mm-10mm、入口焦距的範圍為50mm-200mm、出口 焦距範圍為20mm-60mm、橫截面最大處的直徑範圍為15mm-40mm ；所述毛細管X光會聚透鏡的焦斑直徑範圍為40 μ m-80 μ m，其焦斑位置處的功率密 度增益(放大倍數)範圍為10000-60000。
2.根據權利要求1所述的用於指紋提取的毛細管X光會聚透鏡的潛指紋提取譜儀，其 特徵在於採用了高功率密度增益的毛細管X光會聚透鏡，降低了基於毛細管X光會聚 透鏡的潛指紋提取譜儀的檢測限，這便於獲得指紋中低含量元素對應的特徵X射線，因 而該譜儀尤其適合用於潛指紋的提取。
全文摘要
基於毛細管X光會聚透鏡的潛指紋提取譜儀包括X射線光源、毛細管X光會聚透鏡、顯微鏡、探測器、承載X射線光源、毛細管X光會聚透鏡、顯微鏡和探測器的五維電動調試架，本譜儀的核心是高功率密度增益的毛細管X光會聚透鏡，它可以將發散的X射線會聚成為直徑遠小於指紋寬度和指紋間空隙的微焦斑，利用該高功率密度的微焦斑可以激發指紋中低含量元素對應的特徵X射線，因而該譜儀尤其適合用於潛指紋的提取。該譜儀是可攜式的。
文檔編號A61B5/117GK102013012SQ20101059941
公開日2011年4月13日 申請日期2010年12月22日 優先權日2010年12月22日
發明者劉志國, 劉鶴賀, 孫天希 申請人:中國政法大學