張忠良 于超越 張麗梅 穆安冬

（中國(guó)刑事警察學(xué)院痕跡檢驗(yàn)技術(shù)系 遼寧 沈陽 110035）

1 引言

鋁粉（俗稱“銀粉”）為粒度在幾十微米的鱗片狀粒子，其片徑與厚度的比例大約為（40∶1）-（100∶1），是傳統(tǒng)的金屬顏料，長(zhǎng)期或反復(fù)暴露會(huì)使肺組織產(chǎn)生纖維化。鋁粉具有銀白色光澤，表面光潔，能反射大部分可見光、紫外光和紅外光，吸水性和附著性很強(qiáng)，性能穩(wěn)定保質(zhì)期長(zhǎng)，是傳統(tǒng)的指紋顯現(xiàn)粉末。眾多的鋁粉互相連接，大小粒子相互填補(bǔ)形成連續(xù)的金屬膜，遮蓋了指紋物質(zhì)，又反射涂膜外的光線，使得鋁粉具有特有的遮蓋力，適用于顯現(xiàn)多種非滲透客體上的汗?jié)撝讣y。但是此方法在操作時(shí)易揚(yáng)塵，顆粒漂浮進(jìn)入呼吸道，對(duì)操作人員有一定的毒副作用[1]，并且在鋁粉刷顯指紋時(shí)，蘸取粉末過多易“糊”，也不適用于潮濕、粗糙或粘性客體表面上指紋的顯現(xiàn)。鑒于此，本文在預(yù)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，利用新型表面活性劑，采用均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)法，結(jié)合鋁粉和小顆粒懸浮液的優(yōu)勢(shì)，研制了一種配方優(yōu)化的新型靶向指紋鋁微懸浮液[2-4]，此懸浮液適用客體更加廣泛，基本不受環(huán)境因素的影響，具有吸附力大，反差強(qiáng)的特點(diǎn)，克服了鋁粉顯現(xiàn)法的弊端，使其煥發(fā)了新的生命力，易于在現(xiàn)場(chǎng)勘查中推廣使用。

2 材料與方法

2.1 試劑與儀器

鋁粉（800目，北京芬格爾安科技有限責(zé)任公司），新型表面活性劑（上海英鶴化工有限公司），蒸餾水（上海國(guó)藥集團(tuán)有限公司）；SH-4型雙顯加熱磁力攪拌器（上海精鑿科技有限公司），PL-203電子天平（梅特勒-托利多儀器有限公司），佳能EOS-500D數(shù)碼相機(jī)。

2.2 樣本指紋的制作

隨機(jī)選取10名志愿者，用肥皂洗凈雙手后靜置30min，然后在塑料片上分別捺印3組指紋，每組指紋物質(zhì)條件相同，每組8枚。利用上述樣本指紋進(jìn)行均勻試驗(yàn)法實(shí)驗(yàn)。

2.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

利用軟件IBM SPSS Statistics 20進(jìn)行因子分析，得出各個(gè)考察指標(biāo)的權(quán)重，進(jìn)而計(jì)算得到考察指標(biāo)的總歸一化值，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

3 結(jié)果與討論

3.1 均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)[5-6]

用均勻設(shè)計(jì)法進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)要選用合適的均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)表，即考慮選取的均勻試驗(yàn)表能否容納考察的變量數(shù)及水平數(shù)，以及試驗(yàn)次數(shù)能否滿足回歸數(shù)學(xué)模型的分析要求。

本文在預(yù)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定以紋線連貫性（Y1）、紋線清晰度（Y2）、背景染色（Y3）、整體反差（Y4）為考察指標(biāo)；以鋁粉用量（X1）、新型表面活性劑用量（X2）、攪拌溫度（X3）、轉(zhuǎn)速（X4）為影響因素。按照U8（85）表設(shè)計(jì)試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2～4所示。

表2 新型小顆粒懸浮液均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)表

表3 評(píng)價(jià)指標(biāo)分值

表4 SPSS因子分析結(jié)果

由上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，可用因子分析計(jì)算權(quán)重，即紋線連貫性指標(biāo)權(quán)重0.205，紋線清晰度指標(biāo)權(quán)重0.338，背景染色指標(biāo)權(quán)重0.122，整體反差指標(biāo)權(quán)重0.335，即加權(quán)綜合分值=紋線連貫性指標(biāo)（總值）×0.205+紋線清晰度指標(biāo)（總值）×0.338+背景染色指標(biāo)（總值）×0.122+整體反差指標(biāo)（總值）×0.335。綜合試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果見表5。

表5 均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

由于均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)無整齊可比性，那么分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果不可以采用方差分析法，宜采用直觀分析法和回歸分析法分析。

3.2 結(jié)果分析[6-7]

3.2.1 直觀分析法

直觀分析法是指從所做實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中選擇考察指標(biāo)最好的一組實(shí)驗(yàn)點(diǎn)。由于均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)中的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)充分均勻分布，因此，最優(yōu)的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)距離最優(yōu)配方很接近。大量實(shí)際應(yīng)用證明，它是非常有效的方法。從表5均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果可以看出，第6組的指紋顯現(xiàn)效果評(píng)分最高，即對(duì)于本實(shí)驗(yàn)而言，當(dāng)鋁粉用量為5.5g，新型表面活性劑用量為0.75mL，溫度為75℃，攪拌速度為450rpm時(shí)，顯現(xiàn)效果最好。

3.2.2 回歸分析法[7]

利用SPSS20.0軟件對(duì)紋線連貫性、紋線清晰度、背景染色、整體反差等考察指標(biāo)和各因素進(jìn)行回歸分析，通過回歸分析找到指標(biāo)和因素之間的關(guān)系和更好的配方條件。利用SPSS20.0逐步回歸法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，得到表6～8及圖1。

表6 模型匯總

表7 Anova表

表8 回歸系數(shù)表

根據(jù)以上回歸分析結(jié)果可得，模型1（預(yù)測(cè)變量為鋁粉、常量）和模型2（鋁粉、表面活性劑、常量）都可以對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸擬合，模型2的線性回歸擬合效果更好，模型2的R方為0.841，且sig.＜0.05，VIF＜2，變量間不存在共線性。如圖1顯示，數(shù)據(jù)基本分布在一條直線附近，說明模型試驗(yàn)值和預(yù)測(cè)值誤差較小。

圖1 回歸標(biāo)準(zhǔn)化殘差的標(biāo)準(zhǔn)P-P

因此選擇模型2，得到模型2的回歸方程為Y=7.154+1.232X1-2.493X2。由表8可知，鋁粉的標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)是0.919，表面活性劑的標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)是-0.484，表明鋁粉對(duì)顯現(xiàn)效果的影響要比新型表面活性劑大，且一定實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，鋁粉用量和小顆粒懸浮液顯現(xiàn)效果成正相關(guān)，即隨著鋁粉用量加大，配制出的小顆粒懸浮液顯現(xiàn)效果越好；新型表面活性劑和小顆粒懸浮液顯現(xiàn)效果成負(fù)相關(guān)，即隨著新型表面活性劑用量加大，小顆粒懸浮液的顯現(xiàn)效果變差；溫度和轉(zhuǎn)速兩個(gè)變量對(duì)顯現(xiàn)效果的影響顯著性不大。

綜上所述，可得到最接近最優(yōu)點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)組合，即新型小顆粒懸浮液參數(shù)優(yōu)選為鋁粉用量5.5g，新型表面活性劑0.75mL，攪拌溫度75℃，轉(zhuǎn)速450rpm，蒸餾水100mL，同時(shí)明確了各影響因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響程度及變化趨勢(shì)。

3.3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

用同一手指在不同客體（塑料片、玻璃片、瓷磚、皮革、鋁箔、黑色垃圾袋）上捺印，每個(gè)客體一分為二，各留有二分之一指紋。選取基于鋁粉的新型小顆粒懸浮液和傳統(tǒng)的指紋顯現(xiàn)粉末鋁粉在不同客體上顯現(xiàn)指紋進(jìn)行比較見圖2，左側(cè)二分之一指紋是采用新型小顆粒懸浮液顯現(xiàn)，右側(cè)二分之一指紋是采用鋁粉顯現(xiàn)。

由圖2可得，同鋁粉相比較，基于鋁粉的新型小顆粒懸浮液顯現(xiàn)效果較好，在不同客體上顯現(xiàn)無背景染色或輕微背景染色，整體反差較大，紋線連貫清晰；同時(shí)，兩者相比而言，后者顯現(xiàn)過程中操作簡(jiǎn)單，無粉塵漂浮，附著力較強(qiáng)。用該新型小顆粒懸浮液顯現(xiàn)汗?jié)撝讣y，操作方便快捷，彌補(bǔ)了鋁粉易揚(yáng)塵、吸入人體有害的不足，且顯現(xiàn)過程也不會(huì)破壞指紋紋線，附著性強(qiáng)，顯現(xiàn)效果好，在不同客體上無背景染色或輕微的背景染色，整體反差大，紋線清晰連貫，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

圖2 新型小顆粒懸浮液顯現(xiàn)法與銀粉顯現(xiàn)法的顯現(xiàn)效果比較

4 結(jié)論

均勻試驗(yàn)法在優(yōu)選配方方面得到廣泛應(yīng)用，尤其適用于多因素多水平的實(shí)驗(yàn)研究。利用均勻試驗(yàn)法并進(jìn)行回歸分析，不但對(duì)配比量進(jìn)行了優(yōu)選，同時(shí)明確了各影響因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響程度及變化趨勢(shì)。本實(shí)驗(yàn)中，在一定實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，鋁粉對(duì)顯現(xiàn)效果的影響要比新型表面活性劑大，鋁粉用量和小顆粒懸浮液顯現(xiàn)效果成正相關(guān)，新型表面活性劑和小顆粒懸浮液顯現(xiàn)效果成負(fù)相關(guān)，溫度和轉(zhuǎn)速兩個(gè)變量對(duì)顯現(xiàn)效果的影響顯著性不大。