Sobre el uso de rayos X para detectar huellas de manos.

En la literatura especializada casi no se menciona el uso de rayos X para identificar huellas de manos, con excepción de de la “Introducción a la ciencia forense” de Peter de Forest [1].

Este método original se recomienda para visualizar marcas en superficies lisas, no porosas y ligeramente porosas, incluida la piel humana, después de espolvorearlas con polvo de plomo. Un método similar fue probado experimentalmente en la NTO de la Dirección Central de Asuntos Internos de Leningrado y la Región de Leningrado y en el Instituto de Investigación Panruso del Ministerio del Interior de la URSS a mediados de los años 80. Se investigó la posibilidad de identificar y registrar huellas de manos latentes en papel, cartón y piel mediante radiación de rayos X. Para “colorear” las huellas se utilizaron polvos para huellas dactilares con la adición de óxidos y sales de bismuto.

Y recientemente, Chris Worley, experto en el campo de la química analítica del Laboratorio Nacional de Los Alamos (Nuevo México, EE. UU.), informó en una reunión de la Sociedad Nacional Química de Estados Unidos sobre una nueva forma de detectar huellas de manos mediante rayos X [2 ].

Como es sabido, los métodos tradicionales para identificar las marcas de las manos implican el uso de polvos, líquidos o vapores de diversos reactivos químicos para obtener una coloración contrastante del patrón papilar de la marca con su posterior documentación. Sin embargo, la aplicación mecánica de un componente colorante sólido puede dañar la marca. Además, en muchos casos, el uso de estos métodos para desarrollar huellas en superficies como textiles, papeles fibrosos, cuero, algunos tipos de plásticos, superficies multicolores y, finalmente, la piel humana es muy problemático.

Según K. Worley, el nuevo método propuesto por él y sus colegas para visualizar las huellas mediante rayos X no presenta estos inconvenientes. Además, es capaz de detectar impurezas químicas y/o marcadores contenidos en el material traza, lo que puede proporcionar a los científicos forenses información adicional.

El nuevo método utiliza el fenómeno de la llamada microfluorescencia de rayos X (MXRF), que permite determinar rápidamente la composición elemental de la composición química de una determinada muestra. En este caso, se trata de un rastro de la mano de una persona. Al irradiarlo con un haz de rayos X altamente enfocado, el experto no somete el rastro a ninguna acción mecánica, dejándolo inalterado y absolutamente apto para futuras investigaciones.

Por supuesto, el la nueva tecnología no sustituye en modo alguno a los métodos tradicionales, sino que los complementa, permitiendo identificar trazas que contienen algunas impurezas.

Utilizando el fenómeno de la microfluorescencia de rayos X, los científicos pudieron detectar potasio, sodio y cloro en el material traza. Y dado que las impurezas de estas sales se encuentran a lo largo de las líneas del patrón papilar de la traza, existe una posibilidad fundamental de «dibujar» el patrón papilar en sí. Según K. Worley, él y sus colegas pudieron identificar huellas de manos contaminadas con diversas sustancias, entre ellas saliva, lociones y cremas, sin recurrir a otros métodos.

Cabe hacer una observación importante: con la nueva tecnología, las huellas de las manos no se pueden detectar directamente en el lugar del incidente. La evidencia física debe entregarse en un laboratorio equipado con el equipo adecuado. Y se trata de un equipo analítico complejo y muy caro para la espectrometría de fluorescencia de rayos X.

El método de espectrometría de fluorescencia de rayos X se basa en la dependencia de la intensidad de la fluorescencia de rayos X de la concentración de un determinado elemento químico en la muestra en estudio. Cuando una muestra se irradia con potentes rayos X, aparece la radiación fluorescente característica de los átomos, que es proporcional a su concentración en la muestra.

Fig. 1. Espectro de radiación electromagnética
 y el lugar de la fluorescencia de rayos X en él

Esta radiación característica se descompone en un espectro. , y luego con la ayuda de detectores y la electrónica de conteo mide su intensidad. El procesamiento matemático del espectro permite realizar análisis tanto cuantitativos como cualitativos.

Según los investigadores, si nuevos experimentos confirman la eficacia del nuevo método, en un plazo de 2 a 5 años podemos esperar la aparición de equipos adecuados para el uso de los médicos forenses.

Sin embargo, el nuevo método También existen limitaciones inherentes al propio método de espectrometría de fluorescencia de rayos X.

En primer lugar, no todos los elementos pueden detectarse con este método. En general, cuanto más pesado es el elemento, más fácil es identificarlo. Elementos ligeros: el carbono, el nitrógeno y el oxígeno no se pueden detectar, mientras que el sodio, el potasio y el cloro se detectan de forma bastante fiable.

En segundo lugar, algunas trazas contienen muy poca sustancia de “control” para ser detectado.

En un futuro próximo, los autores pretenden explorar la posibilidad de combinar la espectroscopia de rayos X de fluorescencia con otros métodos espectroscópicos que permitan detectar no solo elementos químicos, sino también estructuras enteras y moleculares, proporcionando al experto forense información adicional valiosa. /p>

K Por ejemplo, ahora la presencia excesiva de potasio en el material traza puede indicar la presencia de nitrato de potasio, un componente de algunas composiciones explosivas, y los altos niveles de azufre y potasio son característicos. de pólvora negra.

Incluso en esos casos, cuando el patrón papilar identificado de un rastro no es suficiente para identificar con seguridad a un individuo, la información sobre la composición química de las impurezas puede ser extremadamente valiosa. para la investigación en su conjunto.

K. Worley espera que su investigación conduzca en última instancia a la creación de un dispositivo portátil y conveniente adecuado para usar directamente en la escena del crimen.

El informe de investigadores estadounidenses no contiene ninguna información sobre cómo se obtiene el patrón papilar a partir de las señales generadas por el espectrómetro de fluorescencia de rayos X. Sólo queda hacer suposiciones sobre el diseño del dispositivo que implementa esta función.

Parece que la superficie examinada se escanea de alguna manera utilizando una fuente altamente enfocada de rayos X suaves. radiación de rayos (5 — 10 keV) y los resultados del escaneo en combinación con las señales de salida del espectrómetro se muestran en una pantalla en las coordenadas correspondientes.

En principio, un haz de rayos X estrechamente enfocado es bastante factible utilizando la llamada óptica Kumakhov, la óptica capilar de rayos X, cuyos principios se propusieron en los años 80. Siglo XX en el Instituto de Óptica de Rayos X (en aquel momento laboratorio del Instituto I.V. Kurchatov).

La óptica de Kumakhov se basa en la reflexión externa total múltiple de los rayos X. Numerosas reflexiones permiten girar el haz en un ángulo total significativo del orden de varios grados. Esto significa que cualquier haz de rayos X que entre en un tubo liso vacío, como el de vidrio, en un ángulo menor que el ángulo crítico se reflejará muchas veces desde las superficies internas del tubo, creando una fuente de rayos X «virtual» en su extremo. end.

Este principio formó la base para el desarrollo de la primera lente capilar de Kumakhov, creada a mediados de los años 80. Siglo XX.

Fig. 2. Esquema de funcionamiento de la óptica Kumakhov

La óptica de Kumakhov permite desviar la radiación en ángulos cientos de veces mayores que el ángulo de Fresnel. Actualmente se han creado guías de ondas basadas en capilares de vidrio con un diámetro de aproximadamente 1 micra. Sobre esta base se crearon por primera vez en el mundo lentes de rayos X y de neutrones. Las lentes de rayos X son un sistema monolítico de guías de ondas capilares de vidrio curvo de varias longitudes y configuraciones.

Dependiendo de las tareas, las lentes pueden tener diferentes longitudes y diámetros de 1 a 3 cm.

Un centímetro cuadrado puede contener cien mil canales de una configuración especial (redonda, hexagonal, etc.) y 1…3 mil millones de canales.

Las lentes están diseñadas para transportar y controlar la radiación de rayos X, gamma y neutrones, como el enfoque, la monocromatización y la filtración de energía. Al dirigir la radiación de rayos X a través de un sistema especial de capilares, el haz de rayos X se puede enfocar en un punto focal de diferentes tamaños.

Los experimentos realizados en aceleradores de EE. UU. y Europa han demostrado que las lentes y medias lentes de Kumakhov proporcionan una densidad de flujo de energía igual a la de un acelerador de generación promedio. Las lentes Kumakhov permiten crear un haz enfocado con un diámetro del orden de varias micras. La óptica capilar Kumakhov es la óptica más eficiente y se combina fácilmente con los tubos de rayos X tradicionales que tienen un tamaño de ánodo finito.

Muchos espectrómetros de fluorescencia de rayos X modernos utilizan tubos de rayos X con una lente Kumakhov para crear un haz de radiación excitante.

Foto 1. Espectrómetro MXRF serie µ-EDX-1200/1300/1400
Empresa japonesa SHIMADZU

Por ejemplo, en los espectrómetros de fluorescencia de micro-rayos X de la serie µ-EDX-1200/1300/1400 (foto 1) de la empresa japonesa SHIMADZU, el análisis local se realiza en un punto con un diámetro de ¡sólo 50 micras!

Foto 2 . Espectrómetro de escritorio MiniPal 4
de PHILIPS Analytical B.V

La radiación primaria (excitante) se enfoca mediante una lente Kumakhov, un sistema óptico policapilar. .

La instalación µ-EDX-1300 permite el análisis elemental desde sodio hasta uranio en atmósfera de aire, y la versión µ-EDX-1200/1400, desde aluminio hasta uranio.

K. Las esperanzas de Worley de crear un equipo portátil para identificar huellas de manos mediante radiación de rayos X están bastante justificadas si tenemos en cuenta el espectrómetro de escritorio MiniPal 4 (foto 2) de PHILIPS Analytical B.V (consumo de energía 80 W, peso 28 kg, dimensiones — 220 x 530 x 500 mm). El dispositivo se recomienda para el análisis simultáneo de muestras en el rango de elementos determinados, desde sodio hasta uranio.

Se logran altos resultados analíticos mediante el uso de un nuevo detector de dispersión de energía de silicio de alta resolución, que funciona sin refrigeración por nitrógeno líquido. El enfriamiento se realiza mediante un dispositivo que utiliza el efecto Peltier.

La resolución energética del detector no es peor que 145 eV en la línea de 5,9 keV.

Según la resolución Las capacidades del nuevo dispositivo no son inferiores a las de los espectrómetros tradicionales de fluorescencia de rayos X que funcionan con detectores semiconductores enfriados con nitrógeno líquido.

El mini espectrómetro MiniPal 4 se utiliza con éxito en la industria, así como en la investigación científica, incluso como parte de laboratorios de campo.

Literatura

1. Ciencias Forenses. Introducción a la criminalística. P.R. de Forest, RE. Gaensslen, H.C. Lee, McGraw Hill, Inc., 1998.
2.Sitio de información y referencia de Physorg.