小中大 4 公安与法学样品无损分析
在法庭物证检测中往往待测样品量少而且对样品的检验一般要求必须是非破坏性的,因此拉曼光谱无损分析技术已成为公安法学领域进行比对分析的主要方法之一,用该项技术对枪击残留物、爆炸物、汽车碰撞后的残留漆、笔迹、毒品等痕量物质进行检测分析,为侦察工作提供线索,为法庭审判提供佐证。
Lewis和Stich分别报道了显微拉曼光谱对爆炸物和枪击残留物的分析研究。张鹏翔等对衣领上的泥土水印、镰刀上的痕迹物、枪击后的残留物进行了测试和分析。钱晓凡等还对不同子弹击发后残留物做了进一步的研究,根据拉曼谱线的不同可鉴别枪弹的种类。
赵金涛等利用显微拉曼技术对安非他明硫酸盐、甲基安非他明盐酸盐、盐酸吗啡、盐酸海洛因、盐酸、盐酸那可汀、盐酸罂粟碱和盐酸可待因八种常见毒品做了测试和分析。他们还对手指触摸过海洛因后所沾有的极其微量残留物进行了分析,发现痕迹海洛因拉曼谱中的荧光背景比粉末海洛因的小,该研究表明显微拉曼技术对检测分析走私毒品以及其他痕量物质是一种极为有力的手段。赵金涛等还对非法制毒分子用来合成“冰毒”的重要化学原料麻黄素和一些非法分子冒充麻黄素来合成“冰毒”的左旋咪唑进行了拉曼无损测试分析,结果表明三种分子的拉曼谱有较大区别。
书写墨水的检验是法庭科学的一项重要内容,经常需要对书写工具、书写字迹或油墨、书写文字的时间等进行比对分析。王志国等还采用NIR-FT-Raman光谱技术对36 种黑色签字笔墨迹进行了无损测定,据拉曼的基团频率振动峰可将36 种签字笔墨迹分为10大类,同时考察了基体(书写所用的纸张)、湿度、样品的测定功率以及书写时间对谱图的影响,尤其是时间对实验结果的影响的研究,对确定墨水相对书写时间具有重要意义,在案件侦破中非常重要。
5 宝石鉴定的无损分析
Dhamelincourt和schubnel及Dele Dubois将拉曼光谱技术用于宝石学研究中,并成功地利用拉曼光谱技术鉴定出金刚石中的镁橄榄石、透辉石、石榴石、石墨及铬铁矿等矿物包裹体。 Dopule等用拉曼光谱技术测定了斯里兰卡紫色蓝宝石中的固体矿物包裹体为方解石、钻石和磷灰石,缅甸和斯里兰卡红宝石中的矿物包裹体为金红石、尖晶石、方解石及赤铁矿,祖恩东等利用拉曼光谱测定出云南祖母绿中的包裹体是锐钛矿型的TiO2而不是以往通过化学成份、晶体形态分析所认为的金红石。何谋春用激光拉曼光谱对云南元江红宝石中的包裹体进行了初步研究,结果表明云南元江红宝石中含有锆石、方解石、磷灰石及金红石等结晶矿物包裹体。
市场交易的钻石,多为人造钻石,Schrader的研究表明:天然钻石在1332㎝-1 显示很强的拉曼峰,这使得真假钻石的鉴别非常简单。许多钻石有不同包含物,包含物会使样品测定时产生荧光, NIR-FT-Raman 可避免荧光是研究宝石的理想仪器。刘社文系统测量了软玉(羊脂玉、青白玉、青玉、墨玉)、京白玉、汉白玉、翡翠、独山玉、岫玉、绿河南玉、鸡血石、巴林石、青金石、玻璃等的标准拉曼谱。Aponick比较了玻璃、锆石和其它宝石的拉曼光谱用于宝石的真伪鉴别。张蓓莉等报道了激光拉曼光谱对中国淡水养殖珍珠的分析结果,发现不同颜色的珍珠均存在特征相近的有机物拉曼谱峰,随着颜色由浅至深有机物拉曼谱峰强度呈有规律的变化,这对珍珠的颜色成因解析、评价和鉴定均有重要意义。
6 其它无损分析
Raman光谱还被用于天然产物的无损研究和食品分析。Schrader等对植物生长过程中细胞中的叶绿素等色素变化过程进行了测定。研究了植物不同部位(花、叶、果)天然产物(生物碱、挥发油、天然染料、香味、香料、药物)的分配。 Schulz对不同东方茶样品中的咖啡因进行了拉曼光谱测定。Schrader和Keller对食品的NIR-FT-Raman光谱研究表明,不需要复杂的分离和准备过程脂肪、蛋白质、碳水化合物、香料及许多其它要素可被分析,特别是食用油脂不饱和度的测定对食品的质量控制具有重要意义,这些研究将被应用于植物学分类、植物的优化栽培和食品的质量控制。
用拉曼光谱对一些哺乳动物和爬虫动物的角蛋白、(牛、羊)角、蹄、和龟甲等的研究结果表明爬虫的角蛋白是β-折叠结构,哺乳动物为α-螺旋结构,角和蹄的拉曼光谱区别较大,并将这些研究结果建立了一个数据库,这对于无损区分人工品和天然品是很有用的。
7 结语
综上所述,利用拉曼光谱技术对样品进行无损分析被广泛应用于医药、文物、宝石鉴定和法庭科学等方面。拉曼光谱无损分析技术可以测定任何生物样品,而不会改变样品的本性,皮肤、细胞和组织的癌变状况可被检测,微生物和细菌可被测定。文物中的生物材料、颜料等的无损分析帮助文物的鉴定、年代的测定及文物的恢复和保存。对爆炸物、毒品、墨迹等的痕迹无损检测为法庭科学提供了有力的手段。拉曼光谱用于宝石的分析研究,不但使宝石的真假鉴别容易进行还可测定宝石中的包含物。随着光谱技术的发展,无损分析将有更广阔的应用前景。