王曉賓，黃建同

（中國人民公安大學(xué)， 北京100038）

·論 著·

掃描電鏡/能譜法檢驗激光打印文件

王曉賓，黃建同

（中國人民公安大學(xué)， 北京100038）

目的 應(yīng)用掃描電鏡/能譜法檢驗不同品牌和型號激光打印機(jī)的打印文件，實現(xiàn)對不同機(jī)型打印文件的區(qū)分。方法 收集不同品牌和型號激光打印機(jī)10臺，利用掃描電鏡/能譜儀對相同的打印字符進(jìn)行無機(jī)元素分析，獲得樣品的能譜圖和mapping分析圖，對樣品進(jìn)行定量和半定性分析；同時收集10個不同品牌的A4靜電復(fù)印紙，分析紙張對實驗結(jié)果的影響。結(jié)果 依據(jù)所含元素的種類可以將10臺激光打印機(jī)分為四類；依據(jù)主要元素相對百分含量的比值，對不同品牌和型號激光打印文件進(jìn)行區(qū)分；研究結(jié)果表明紙張因素對定性結(jié)果影響較小，對定量結(jié)果影響較大。結(jié)論 掃描電鏡/能譜法可以簡單、快速、無損的區(qū)分和識別激光打印文件，可以應(yīng)用于二次打印文件的檢驗，為偵查破案提供線索。

激光打印文件；掃描電鏡/能譜儀；定性分析；定量分析；墨粉；紙張

隨著辦公機(jī)具的不斷發(fā)展，人們越來越多的使用Office等辦公軟件編輯電子文檔，利用激光打印機(jī)打印文件，取代傳統(tǒng)的手工書寫，激光打印文件成為當(dāng)前文件的主要存在方式。通過對文件紙張和墨粉的分析檢驗，可以為案件偵破提供重要的線索和依據(jù)。

紙張是由植物纖維及一定量膠料、填充料、色料等組成，成分復(fù)雜。墨粉，又稱碳粉，是以樹脂、著色劑、電荷控制劑和添加劑等成分為主要原料的高技術(shù)復(fù)合產(chǎn)物。常規(guī)激光打印機(jī)墨粉的主要檢驗方法有化學(xué)檢驗法、紫外吸收光譜法、紅外光譜法、X射線衍射法、等離子發(fā)射光譜、裂解氣相色譜及薄層色譜法等［1，2］。在實際案件中，由于激光打印文件的特殊性，一般檢驗原則是先無損檢驗，然后進(jìn)行有損檢驗。

掃描電鏡/能譜儀（SEM/EDX）能夠?qū)υ囼灅悠返男螒B(tài)檢驗，同時對無機(jī)元素進(jìn)行定性與半定量分析，因此在法庭科學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛［3，4］。本研究針對激光打印文件，根據(jù)打印字符所含無機(jī)元素的種類進(jìn)行不同機(jī)臺打印文件的分類以及部分機(jī)臺打印文件的識別與區(qū)分。同時，分析紙張對檢驗結(jié)果的影響，為進(jìn)一步實現(xiàn)對激光打印文件的區(qū)分提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 儀器設(shè)備

JSM-6610LA型掃描電鏡能譜儀（日本電子JEOL）。工作條件：低真空，加速電壓20 KV，放大倍數(shù)：30 ×。

1.2 實驗樣品

利用Microsoft Word 2013軟件編輯電子文本，內(nèi)容為五號宋體“印”字，選取4種品牌10種不同型號的激光打印機(jī)，在標(biāo)準(zhǔn)打印模式下打印在華德泰商用A4靜電復(fù)印紙上。打印機(jī)品牌、型號及硒鼓型號、墨粉類型詳細(xì)情況見表1。另外，選取ESPON C1100打印機(jī)在10種不同品牌A4靜電復(fù)印紙上打印文本，紙張品牌詳細(xì)信息見表2。

1.3 實驗方法

1.3.11.3.1 樣品制備 使用剪刀將樣品裁剪成1 cm×1 cm的正方形，使得打印字符“印”字居于正方形中央，然后用導(dǎo)電膠布將樣品平整的固定在掃描電鏡的樣品臺上。

1.3.21.3.2 實驗操作 將樣品直接放入儀器樣品室后，在放大30×的條件下，首先對打印墨粉形態(tài)和紙張纖維進(jìn)行觀察，然后對樣品元素成分進(jìn)行定性和半定量分析，得到樣品的能譜圖和mapping分析圖。每個樣品選取3個不同的區(qū)域測量，取其平均值。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品的表面形態(tài)分析

在放大30×的條件下，通過對所得圖片觀察，發(fā)現(xiàn)字符“印”的筆畫均由墨粉顆粒堆積形成。墨粉經(jīng)過加熱后熔融，顆粒或聚集，或散落分布，無固定形態(tài)。因此無法通過形態(tài)分析對不同品牌打印機(jī)打印的字符進(jìn)行識別。

2.2 樣品所含元素的種類分析

通過能譜圖和mapping分析圖，可以直觀的得到不同樣品中無機(jī)元素的定性分析結(jié)果，確定樣品所含元素的種類。雖然打印墨粉中所含元素的種類基本相同，但是mapping分析圖出現(xiàn)4種類型，見圖1～圖4。其中除圖1、圖4第1張小圖外，其余每張小圖與其圖下標(biāo)注的無機(jī)元素相對應(yīng)，表示該無機(jī)元素在樣品中的含量與分布情況。經(jīng)過檢驗，發(fā)現(xiàn)鋁、硅、鐵元素主要集中于打印字符中，即墨粉中；氧、鈣元素主要集中于靜電復(fù)印紙中；碳、納、氯元素在紙張和墨粉中均有分布。將10個樣品所含無機(jī)元素種類檢測結(jié)果匯總，見表3。

表 1 不同品牌及型號的激光打印機(jī)Table 1 Different brand of laser printers

由表3可知，根據(jù)樣品中被檢測出的元素種類多少，可以將10臺不同品牌型號激光打印機(jī)分為四類，區(qū)分率為77.8%。第一類：樣品Y1，含有碳、氧、鈉、鋁、鈣、鐵、硅、氯8種元素。第二類：樣品Y2、Y3、Y6、Y10，含有碳、氧、鈉、鈣、鐵、氯6種元素。第三類：樣品Y7、Y9，含有碳、氧、鈉、鋁、鈣、氯6種元素。第四類：樣品Y4、Y5、Y8，含有碳、氧、鈉、鈣、氯5種元素。

表 2 不同品牌的A4靜電復(fù)印紙Table 2 Different brand of A4 xerographic papers

圖 1 樣品Y1 mapping 分析圖Fig.1 Analysis of sample Y1

圖 2 樣品Y2 mapping 分析圖Fig.2 Analysis of sample Y2

圖 3 樣品Y7 mapping 分析圖Fig.3 Analysis of sampleY7

圖 4 樣品Y4 mapping 分析圖Fig.4 Analysis of sample Y4

綜上所述，4種品牌10種不同型號的激光打印機(jī)墨粉所含元素存在差異。即使是同一品牌的打印機(jī)墨粉也不完全相同，如樣品Y1～Y6的惠普激光打印機(jī)墨粉之間也存在差異，被區(qū)分成3類。同時，可以根據(jù)激光打印機(jī)墨粉中是否含有鐵元素，將其分為磁性粉和非磁性粉兩種性質(zhì)墨粉。

表 3 激光打印文件樣品字符檢出元素種類Table 3 Detected element types of laser printing document

2.3 樣品中被檢出元素的相對含量分析

SEM/EDX的定量結(jié)果是相對百分含量，為歸一化結(jié)果。由于激光打印墨粉所含元素的種類基本一致，因此可以通過計算主要元素百分含量的比值對半定量結(jié)果進(jìn)行分析。本實驗將測量碳、氧元素與鈣、碳元素的相對百分含量進(jìn)行比較，取3次測量結(jié)果比值的平均值，見表4。在相同紙張作為承印材料的情況下，其元素相對百分含量比值存在差異的主要原因是打印墨粉中無機(jī)元素的含量不同。

經(jīng)過比較發(fā)現(xiàn)，樣品Y7的碳、氧元素相對百分含量比值為0.7751，樣品Y9的碳、氧元素相對百分含量比值為0.8435，二者雖然都屬于第三類但通過定量檢出差異；樣品Y4的鈣、碳元素百分含量比值為0.0585，樣品Y5的鈣、碳元素百分含量比值為0.0707，二者都屬于第四類，同樣通過定量檢出差異。但是也有仍不能進(jìn)行區(qū)分的，如樣品Y2、Y3，其碳、氧元素與鈣、碳元素的百分含量比值比較接近，無法辨別，原因可能是兩個機(jī)臺墨盒所使用墨粉為同一種，需借助其他儀器及技術(shù)方法進(jìn)行進(jìn)一步的檢驗和區(qū)分。

綜上所述，SEM/EDX通過對激光打印文件所含元素進(jìn)行半定量分析，可實現(xiàn)對不同機(jī)臺的打印文件結(jié)果的區(qū)分。這是因為打印文件樣品中所含主要元素種類雖然相同，但是其相量存在差異。通過比較元素相對百分含量比值結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)不同打印文件的差異。

2.4 紙張因素影響分析

表 4 激光打印文件樣品中碳、氧元素和鈣、碳元素相對百分含量之比Table 4 Relative ratio of the percentage of C/O and Ca/C of laser printing documents

靜電復(fù)印紙的種類品牌眾多，而且由于紙張屬于復(fù)雜的混合物，因此可能會對實驗結(jié)果產(chǎn)生較大影響。本研究針對ESPON C1100打印機(jī)在10個不同品牌A4靜電復(fù)印紙上打印的文件進(jìn)行定量和定性的分析。結(jié)果見表5，10種紙張樣品都含有碳、氧、硅、鈣、氯5種無機(jī)元素，其中只有樣品Z8含有鈉元素，且只有樣品Z6不含鋁元素。因此紙張因素對定性檢驗結(jié)果有一定影響，但影響不大。同時對定量結(jié)果的分析，發(fā)現(xiàn)碳、氧元素比值，除樣品Z1、Z9外，其余8種紙張樣品結(jié)果相差不大，比值穩(wěn)定。但是鈣、碳元素比值結(jié)果差異較大。由于鈣元素主要分布在紙張中，所以紙張因素對半定量檢驗結(jié)果影響較大。

表 5 不同品牌紙張上激光打印文件字符檢出元素種類及平均含量Table 5 Element types and average content of laser printed characters on different papers

上述結(jié)果充分說明，應(yīng)用SEM/EDX法檢驗激光打印文件時，在紙張同一時，其定性結(jié)果可靠，定量結(jié)果可根據(jù)元素相對含量的比值進(jìn)行分析。而當(dāng)紙張不同時，其定性結(jié)果可以作為區(qū)分的依據(jù)，但是半定量結(jié)果會受到較大的影響，不能作為區(qū)分的依據(jù)。

3 結(jié) 論

本文采用SEM/EDX對激光打印文件進(jìn)行檢驗，依據(jù)紙張和墨粉的成分，通過定性和半定量分析，可以實現(xiàn)對不同打印機(jī)打印文件的區(qū)分。同時，分析了紙張對檢驗結(jié)果的影響，進(jìn)一步證明了SEM/ EDX法能夠有效的應(yīng)用于激光打印文件的檢驗，可以為案件偵破提供重要的線索。由于紙張成分的復(fù)雜性，該方法對二次打印文件的檢驗具有更好的實踐意義，而對于不同紙張的文件、換頁文件的檢驗應(yīng)排除紙張的影響因素，可以選用更多的方法加以相互驗證。

［1］ 林月娟， 徐嚴(yán)平， 陳耀文. 低真空條件下SEM/EDS對激光打印文字墨粉的鑒別［J］. 汕頭大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版， 2010，25（4）：75-80.

［2］ 王英強(qiáng)， 馮計民， 汪聰慧. 傅立葉變換紅外光譜法檢驗靜電復(fù)印墨粉［J］. 刑事技術(shù)， 2004（4）：3-7.

3］ 時巧翠， 嚴(yán)愷倫， 林順雷， 等.掃描電鏡/能譜儀在刑事技術(shù)中的應(yīng)用［J］. 實驗室研究與探索， 2010， 29（10）：32-35.

［4］ 孫振文， 權(quán)養(yǎng)科， 陶克明. 藍(lán)色電工膠帶的掃描電鏡/能譜法檢驗［J］. 刑事技術(shù)， 2011（5）：15-18.

Discrimination of Laser Printing Documents by SEM/EDX

WANG Xiaobin，HUANG Jiantong
（People's Public Security University of China， Beijing 100038， China）

Objective This paper aims to distinguish documents printed with different brands and models of laser printer using scanning electron microscopy with energy dispersive X-ray （SEM/EDX）. Methods Documents printed with 10 brands and models of laser printers were collected， and SEM/EDX was used to analyze the inorganic elements of characters on the documents. Each sample was tested three times and energy spectra and mapping analysis charts were obtained. Qualitative and semi-quantitative analyses were also conducted and the elemental components and their distribution in ink of printing characters were determined. In order to analyze the infl uence of paper， 10 brands of A4 xerographic papers were collected and elements were analyzed on the blank area. Results 10 brands and models of laser printers were divided into 4 categories according to element C， O， Na， Al， Si， Cl， Ca， and Fe detected from the printing characters. The ratio of C/O and Ca/C of laser printing characters were calculated to distinguish the brands and models of laser printer in the same category. The analysis of A4 xerographic paper indicated that the paper type had greater impact on the results of quantitative analysis of ink than qualitative analysis result. Conclusions SEM/EDX is a very attractive technique for laser printer ink analysis， and can be used to discriminate laser printing documents. It can also be used in the examination of secondary laser printing documents. This approach is simple， rapid， reliable and non-destructive.

laser printing documents； SEM/EDX； qualitative analysis； quantitative analysis； ink； paper

DF794.2

A

1008-3650（2015）03-0222-05

2014-09-18

格式：王曉賓， 黃建同. 掃描電鏡/能譜法檢驗激光打印文件 ［J］. 刑事技術(shù)， 2015，40（3）：222-226.

王曉賓（1989—），男，河南平頂山人，碩士研究生，研究方向為文件檢驗。 E-mail： xiaobin08d016@126.com

黃建同，女，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向為文件檢驗。 E-mail： huangjiantong@ppsuc.edu.cn

10.16467/j.1008-3650.2015.03.013