应用分享丨分子光谱在公安司法中的应用——文检专辑（三）

任何钞票的“基础”当然就是印钞的纸张，钞票纸是耐用的棉浆纸。图1 显示了4 种纸样的典型光谱。所有纸制品，因来源于天然产品（木浆、棉浆等），其碳水化合物的化学结构相类似，因此红外光谱的主要特征峰也类似。但是，不同的造纸厂会使用不同的纤维和添加剂，如矿物质或聚合物填料，使纸张具备不同的特性。这些差异会影响其红外光谱的特征，从而协助确定纸张来源。从图1 可以看出，谱图虽相似，但仍显示出各自不同的特征，这些特征都是非常有用的信息。

钞票纸上的油墨和颜料浓度很低，仅覆盖纸张纤维的最上层。采用表面采样技术- 衰减全反射模式，可得到油墨的红外谱图。图2 显示了不同纸币油墨的特征光谱。因为油墨层非常薄，通常会含有油墨层之下纸张的特征光谱（如图2 左侧的碳水化合物信号），但是，1800-700cm-1 之间的谱图明显不同，称之为油墨的“指纹”谱。光谱A 与其他三个光谱明显不同，在1420 和875cm-1处的谱峰为碳酸钙特征峰，因此纸钞A 印刷油墨中含有碳酸钙成分。

采用激光打印机制造的伪钞，肉眼很难辨别，但激光打印机使用的是色粉，而真钞使用的是油墨，因此很容易通过显微红外光谱技术区分。激光打印机的色粉由彩色聚合物颗粒构成，在印刷过程中转印到纸上。图3 显示了用激光打印机打印的彩色文本的红外谱图。光谱呈现出明显的聚苯乙烯的特征峰，表明色粉中的聚合物成分是聚苯乙烯。聚苯乙烯是现今市场上最常见的色粉材料，换过墨盒的人都知道其有很强的粉末感。颜料的红外光谱中也显示出纸张的特征光谱。

显微红外光谱法的主要优势在于其能够锁定特定位置进行数据采集。因此，该技术也广泛应用于研究缺陷和痕量污染物。图4 显示了一处约100 微米大小的模糊痕迹，位于一张20 欧元旧钞的无印刷部位，图中的红色光谱来自于其所含颗粒物，并含有纸张产生的谱峰。对比仅原纸张的光谱（紫色），可明显看出谱峰的差异。黑色颗粒物的光谱（图4 红色）与图2A 的黑色凸版印刷特征峰匹配。因此我们推断小块凸版印刷在钞票不断经手过程中已经磨损，并粘在此位置。纸币在不断经手过程中也会聚集很多颗粒物，在刑侦案例中可作为假冒纸币的痕量证据使用。

先进的显微红外光谱仪，如Nicolet iN10 傅里叶变换显微红外光谱仪，具有研究较大区域内化学特征分布的成像模式。图5 为检测两张乌克兰钞票（旧钞和新钞）不同特性的红外图像示例。图像数据集包括了各点的红外光谱，为将大量数据转化为一张2D 图像，我们选择了已知的其中一种成分（油墨或污染物）的谱图为分析基准。用颜色显示出成分分布（红色代表信号强，蓝色代表信号弱），红色表示该成分存在，蓝色表示不存在。通过搜索棉纤维的谱图创建了图像（B），该图像展示了显微红外光谱仪是如何“透视”印刷层进行分析的（纤维基本到处可见，甚至是在油墨下方）。同样，根据蓝/ 灰颜料相关的红外特征峰创建图像（C）。图像中未显示图像（A）左侧的浅黑色模糊印记，因为此处的谱图与右侧区域谱图不同——因此化学组成不同，2D 成像图颜色存在差异。在显微镜下，很容易看出旧钞表面很粗糙，更容易聚集各种颗粒物。图像（D）“红色点”显示了聚酰胺成分的分布（如箭头所指）。很有可能是经手这张钞票的人留下的皮肤屑（属于聚聚胺）。