J200 LIBS系统在纸张样品分类鉴别中的应用

撰稿人: 日期:2016-5-31 点击次数:2245

前言
在刑侦领域中,经常涉及到证据的元素分析。例如分析犯罪现场证物样品元素,通过对比,判定证物来源;或通过证物样品的元素分析判别证物的真伪。常规方法需将样品通过酸解等前处理进行雾化进样,这需要较大的样品量。而犯罪现场的证物往往量非常少,或是有的证物不能被损坏;此外,酸解等样品处理方法步骤繁琐,容易引入人为误差。J200 LIBS 系统可直接对证物样品进行采样,无需酸解等复杂的样品前处理,避免了样品前处理引入的误差;J200 LIBS测量仅需极少量的样品;可实现样品的无损测量。J200 LIBS系统在刑侦领域中可对油漆、玻璃、毒品、文件、珠宝、贵重金属等现场微量物证样品进行同源性、有毒或感兴趣元素的快速无损分析检测。此外系统还可作为前端进样系统与ICP-MS联用,实现微量和痕量元素的分析检测。
 本研究中,我们使用J200 266nm LIBS系统对纸张样品进行快速分类鉴别分析。
 
实验方法
 
仪器:采用美国应用光谱公司的 J200 266nm LIBS系统
 
3 种纸张样品:
 
- 2013 年产(中国)
- 2015年产(中国)
- 美国产纸张样品将纸张样品剪成小片
 
数据分析采用J200 LIBS 系统自带的软件系统  J200 LA-LIBS系统

 
分析结果
 
 
 
J200在数秒时间内得到样品的LIBS光谱图。每个样品都有特有的光谱图,蕴含样品的化学元素信息,是样品的化学“指纹”。J200对样品的具有“指纹”特性的光谱数据进行主成分分析(PCA),得可得到样品同源性的信息。
 
 
1、两种纸张样品分类分析
 
 
J200自带数据分析软件,内含PCA分析功能。将所有样品所有采样点的光谱数据导入分析系统,自动快速得到PCA分析结果,无需定量分析过程,过程准确而快速,几乎数秒内完成分析。从PCA分析结果(上图)可以看出,2013年和2015年生产的两种纸张样品可以很清楚的分开,
说明他们不是同源的,这与事实相符。
 
 
2、三种纸张样品分类分析
 
 
如果有第三种纸张,也能与2013年和2015年两种纸张样品分开吗?
本实验取美国产的打印纸做同样剥蚀取样,并与前面两种纸张样品一起做PCA分析从PCA分析结果可以看出三种纸张样品都可以分开,说明三种纸张的不是同类的,结果非常好。整个分析过程在数秒内即可完成。
 
 
3J200元素定性定量分析
 
 
选择匹配的标准物质,即可完成待测样品的元素定量分析。因我们标准物质有限,此测试中没有进行定量操作。J200 自主研发的trulibs数据库,较NIST数据库,更能够快速准确寻找和标识测量样品的元素信息,进行定性分析。J200可用于刑侦提取样本中有毒元素的快速定性定量分析。

 
 
总结
 
每个样品都有特有的LIBS光谱图,蕴含样品的化学元素信息,是样品的化学“指纹”,是样品分类的基础。从J200系统测量所得光谱数据的PCA分析结果可以看出,2013年和2015年两种纸张样品可以明显分离,说明两种纸张的不同来源。从PCA分析结果可以看出,如果有第三种纸张,J200 LIBS系统能将三种纸张样品分离,说明J200能检测出三种纸张是不同来源的,与实际相符。J200 LIBS系统还可用于刑侦提取样本中有毒元素的定性定量分析。如果检测元素的含量在较
高可直接用J200 LIBS系统分析;对于微量和痕量元素建议将J200与ICP-MS联用,此时J200具有元素分析和剥蚀进样的双重功能。以上说明,J200 LIBS系统在刑侦司法微量物证鉴定领域具有广阔的应用前景。

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