6 курс / Судебная медицина / Лабораторные_и_специальные_методы_исследования_в_судебной_медицине

Г л а в а V

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ В УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫХ И ИНФРАКРАСНЫХ

ЛУЧАХ. ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ АНАЛИЗ

Из всего спектра электромагнитных колебаний глаз че­ ловека воспринимает лишь часть, находящуюся в границах от фиолетового до красного (видимый свет). К видимой зоне спектра со стороны фиолетовой части примыкает ультрафио­ летовая, со стороны красной—инфракрасная зона излучения— невидимые электромагнитные колебания. Границы видимого участка спектра весьма условны и зависят от мощности источ­ ника излучения и чувствительности глаза. При обычных ус­ ловиях освещения и средней мощности источника эти грани­ цы лежат в пределах 400—760 им. Излучения с длиной волны короче 400 нм, называемые ультрафиолетовыми, и длиннее 760 нм — инфракрасными, практически не видимы глазом.

Инфракрасные и ультрафиолетовые лучи нашли примене­ ние при исследованиях в судебной медицине и криминалисти­ ке, так как с их помощью возможно установить особенности исследуемых объектов (форма кровоподтеков, характер за­ грязнения посторонними веществами и др.), невидимые при обычном освещении, и тем самым дополнить исследования в видимом свете.

ИССЛЕДОВАНИЯ В УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫХ ЛУЧАХ

Ультрафиолетовые лучи (УФЛ) в спектре электромагнит­ ных колебаний занимают место рядом с видимыми фиолето­ выми лучами и имеют длины волн от 0,5 до 400 нм. Лишь не­ большая часть из этой довольно широкой зоны — от 200 до 400 нм нашла применение в судебной медицине и криминали­ стике. Лучи с длиной волны короче 200 нм не используются, так как они легко поглощаются стеклянными деталями осве­ тительных приборов, воздухом, содержащимися в нем приме­ сями пылевых частиц и водяных паров, линзами оптических приборов и фотоаппаратов, изготовленными из оптического и кварцевого стекла. В области 200 нм находится и предел чувствительности к УФЛ фотографических эмульсий.

УФЛ, как и видимые, подчиняются основным законам распространения света, но в отличие от них по-разному пре-

98

Рис 31. Спектральные кривые коэффициента пропускания светофильтров БС-7,8; ЖС-4, 12, 17, 18; ОС-12; ЖЗС-1,4.

ния в ультрафиолетовой зоне спектра. Отечественная меди­ цинская промышленность выпускает осветитель люминесцент­ ной диагностики ОЛД-41—портативный прибор с питанием от сети переменного тока с напряжением 127 и 220 Вт, оснащен­ ный такой лампой. Мощными источниками ультрафиолетового излучения являются импульсные лампы с колбой из кварцево­ го стекла (ИФК-2 000 и ИСК-25), водородные лампы, имею­ щие линейный спектр излучения, и ксеноновые. Последние

100

два типа ламп, однако, сложны в эксплуатации, требуют ста­ билизированного напряжения, из-за чего их редко используют.

Все источники УФЛ излучают еще и видимый свет, кото­ рый часто мешает проведению исследований. Для поглощения видимого света, а также выделения 'более узких рабочих зон ультрафиолетового излучения применяют различные свето­ фильтры. Светофильтрами, пропускающими УФЛ, являются стеклянные фильтры типа УФС-1—6. Спектральные кривые коэффициента пропускания их показаны на рис. 30. В процес­ се некоторых исследований возникает необходимость пропу­ стить только видимый свет, не содержащий УФЛ. Поглощение УФЛ осуществляется с помощью бесцветных (БС), желтых (ЖС), желто-зеленых (ЖЗС) и оранжевых (ОС) светофиль­ тров. Спектральные кривые коэффициента пропускания этих светофильтров показаны на рис. 31.

В связи с малой чувствительностью глаза человека к УФЛ, регистрацию их взаимодействия с объектами исследования осуществляют различными способами: путем прямой или кос­ венной количественной и качественной регистрации фотохими­ ческого эффекта на фотоматериалах, по степени почернения фотографических эмульсий и яркости свечения люминесцирующих экранов, регистрацией фотоэлектрического эффекта с помощью фотоэлементов, фотосопротивлений, электроннооптических преобразователей и изменению величины электри­ ческого сопротивления.

Для регистрации УФЛ требуются специальные приборы, оптические детали которых должны пропускать УФЛ рабочей зоны. Современная «просветленная» оптика плохо пропускает УФЛ, имеющие длину волны короче 350 нм, поэтому она не пригодна для работы с ними. Для этих целей объективы изго­ тавливают из кварцевого стекла, кристаллов каменной соли или они представляют собой сложные по конструкции зер­ кально-линзовые системы, пропускающие лучи длиной 200— 350 нм.

Фотографирование в отраженных УФЛ производят путем непосредственной регистрации отраженных лучей на фотома­ териал, через электронно-оптические преобразователи. Объект съемки освещают смешанным светом — видимыми УФЛ или отфильтрованными УФЛ. Освещение смешанным светом пред­ почтительнее, так как видимый свет позволяет легко произ­ вести фокусировку изображения объекта. Перед фотомате­ риалом (перед или за объективом) помещают светофильтр, пропускающий только УФЛ. На точность фокусировки изобра­ жения влияют толщина светофильтра и способность оптиче­ ских деталей сильнее преломлять УФЛ. Поскольку фокус *ФЛ находится ближе к объективу, чем фокус видимого све­ та, то после фокусировки в видимом свете плоскость фотома­ териала следует приблизить к объективу «а '/ю—V25 величи-

101

Рис. 32. Фотографирование в отра­ женных ультрафиолетовых лучах (схема).

ны растяжения мехов камеры. Поправку на толщину фильт­ ра и на разность фокусных расстояний видимого света и УФЛ можно не учитывать при сильном диафрагмировании объек­ тива до величины относительного отверстия 1:11 и более. Фокусировка изображения возможна и непосредственно в УФЛ. Ее производят по матовому стеклу, покрытому слоем люминофора, светящегося под действием УФЛ. Схема фото­ графирования в отраженных УФЛ при освещении смешанным видимым светом и УФЛ приведена на рис. 32.

Фотографирование в отраженных УФЛ производят на несенсибилизированных фотоматериалах, имеющих естествен­ ную чувствительность к УФЛ (диапозитивные пластинки и пленки, фототехнические пленки ФТ-10 и ФТ-30). Для этих целей пригодны и фотоматериалы типа «Изоорто». Использо­ вание фотоматериалов, чувствительных ко всему спектру, «Пан-» и «Изопанхром», нецелесообразно, так как эти мате-' риалы чувствительны к красным лучам, частично проходящим через фильтры типа УФС.

Для контроля чистоты и качества съемки используют уни­ версальный индикатор, состоящий из пластинки протравлен-; ного в щелочи алюминия, на которую прикреплен квадратик фильтровальной бумаги, пропитанной 0,01% водным раство­ ром флуоресцеина. При правильно подобранных условиях съемки индикатор фиксируется на негативе в виде темного прямоугольника с прозрачным квадратом, так как алюминий хорошо отражает УФЛ, а флуоресцеин их поглощает.

Удобным приемником, позволяющим фиксировать особен­ ности взаимодействия исследуемого объекта с УФЛ, являются электронно-оптические преобразователи. Они позволяют про­ изводить визуальный осмотр и фотографирование в лучах невидимой зоны спектра. Электронно-оптический преобразо­ ватель состоит из объектива, фотоэлектронной трубки и оку­ ляра (рис. 34). Невидимые глазом лучи попадают от иссле-

102

Рис. 33. Принципиальная схе­ ма устройства для исследова­ ния в отраженных УФЛ.

щий экран.

дуемого объекта в объектив, создающий действительное изоб­ ражение ,на катоде фотоэлектронной трубки. Электроны, вы­ битые фотонами из фотокатода, под действием напряжения в несколько тысяч вольт разгоняются и одновременно фокусиру­ ются на люминесцирующем экране, который расположен на противоположном объективу конце фотоэлектронной трубки. На экране проецируется одноцветное, в синих или зеленых то­ нах (в зависимости от примененного люминофора) изображе­ ние исследуемого объекта. Из-за малой величины экрана изоб­ ражение рассматривают через окуляры. Наиболее пригодны для целей судебной медицины модели электронно-оптического преобразователя П-3, П-4, ВЭИ-7. Разрешающая способность электронно-оптического преобразователя составляет 20— 40 лин/мм в центре поля зрения. Качество изображения на экране в значительной степени зависит от освещенности объ­ екта. При недостаточном освещении детали изображения темные, малоконтрастные, при избыточном—светлые, с не­ четкими контурами. Электронно-оптический преобразователь дает возможность не только проводить осмотр, но и фотогра­ фировать. Фотографировать через электронно-оптический пре­ образователь можно двумя способами. При одном из них изображение объекта на фотоматериале строится с помощью окуляра, при другом — изображение фотографируется с экра­ на трубки при снятом окуляре. Выбор фотоматериалов для съемки с помощью электронно-оптического преобразователя зависит от цвета изображения экрана: при съемке с сине-го­ лубого экрана применяют несенсибилизированные материалы, с зеленого — изоортохроматические.

иДля исследования в отраженных УФЛ предложили уст­ ройство, состоящее из последовательно расположенных по ходу УФЛ системы светофильтров, линз, зеркал и люминесВДрующего экрана. Схема устройства показана на рис. 33. УФЛ, отражаясь от объекта исследования, проходят через светофильтр типа УФС, систему линз, фокусирующих изобра­ жение объекта в отраженных УФЛ, на люминесцирующий

103

Рис. 34. Устройство электронно-оптического преобразователя (схема).

экран. Под действием УФЛ на экране возникает свечение люминофора, причем участки яркого свечения экрана соответ­ ствуют деталям объекта, сильнее отражающим УФЛ.

УФЛ нашли широкое применение в практике экспертных исследований: например, по характеру их поглощения раство­ рами определяют природу и химический состав веществ, по разности отражения УФЛ —.неизмененной«подвергшейсядей-. ствию травящих -веществ, обесцвечивающих краситель чернил (паст шариковых ручек и др.), по которым устанавливают из­ менения первоначального содержания текста документов. В судебной медицине исследования в УФЛ используют для установления особенностей распределения пигмента в коже' живых лиц и трупов, для выявления пятен крови, не отлича­ ющихся по цвету от ткани (X. М. Тахо-Годи, 1965).

ИССЛЕДОВАНИЕ В ИНФРАКРАСНЫХ ЛУЧАХ

Инфракрасные лучи (ИКЛ) занимают в спектре электро­ магнитных колебаний область между видимым светом и ра­ диоволнами — от 760 нм до 1 мм. В 'биологии, судебной меди­ цине и криминалистике наибольшее применение нашли ИКЛ с длиной волны от 760 до 1350 нм. Эта область называется фотографической инфракрасной частью спектра. ИКЛ с боль­ шей длиной волны редко используют при исследованиях, так

104

как они плохо проникают через оптические стекла, аппарату­ ра для работы с ними пока сложна и малодоступна. ИКЛ под­ чиняются основным законам распространения видимого света. Вместе с тем в отличие от видимого света они по-разному пропускаются, преломляются и отражаются различными ве­ ществами. Так, например, вода, некоторые сорта стекла, про­ пускающие видимый свет, поглощают ИКЛ, особенно длин­ новолновые, в то время как эбонит, кожа человека, задержи­ вающие видимый свет, пропускают ИКЛ.

Инфракрасные лучи рассеиваются в мутных средах сравнительно слабее, чем видимые. Отражательная способ­ ность поверхностей различных веществ по отношению к ИКЛ

их лежит дальше от линз, чем фокус видимого света.

Именно эти особенности, отличающие ИКЛ от видимого света, и открывают дополнительные возможности для иссле­ дования различных особенностей объектов экспертизы (раз­ личных веществ, предметов одежды и т. д.). Тот факт, что спектры поглощения ИКЛ различных веществ характеризуют их структуру, позволяет пользоваться ими для идентификации различных органических соединений.

Источники ИКЛ, пригодные для применения при судебномедицинских исследованиях, могут быть различными: солнеч­ ный свет, бытовые осветительные лампы накаливания, пере­ кальные фотолампы типа Ф-220Х275 и Ф-220Х500, зеркаль­ ные лампы накаливания типа ЗН, лампы для радиационного подогрева ЗС, электрические дуги, магниевые, алюминевые и импульсные лампы-вспышки, ксеноновые и ртутно-кварце- вые лампы высокого давления. Для этих же целей стали при­ менять новые, специальные силит-керамические полупровод­ никовые инфракрасные осветители. Принципиально возможно использовать в качестве источников ИКЛ оптические кванто­ вые генераторы (лазеры), работающие в инфракрасной зоне спектра. Все перечисленные источники наряду с ИКЛ, как пра­ вило, излучают и видимый свет, а некоторые — еще и УФЛ, создающие помехи при исследованиях. Отсюда возникает не­ обходимость применять светофильтры, задерживающие все виды излучения, кроме инфракрасного и красного. Светофиль­ трами, пропускающими видимую красную зону и ИКЛ до 1300 нм, являются светофильтры типа КС: КС-14, 15, 17, 18, 19. Светофильтры ИКС-1, 2, 3 полностью задерживают види­ мый свет и пропускают только ИКЛ с длиной волны не коро­ че 740—760 нм. Вместо стеклянных светофильтров можно ис­ пользовать такую (до 1 мм) пластинку эбонита. Кривые спек­ трального пропускания светофильтров КС и ИКС изображены на рис. 35.

V5

Рис. 35. Спектральные кривые коэффициента пропускания светофильтров КС-14, 15, 17,18,19 и ИКС-1, 2, 3.

Для поглощения ИКЛ используют светофильтры СЗС-8, 10, 16, 21 и жидкостные светофильтры, состоящие из 5—12% водного раствора хлората «ли сульфата меди или 20% водно­ го раствора сульфата никеля.

Регистрировать инфракрасное излучение можно различны­ ми способами: измерением теплового действия ИКЛ с по­ мощью термоэлементов по величине возникающего электри­ ческого напряжения, измерением электрического сопротивле­ ния фоторезисторов под действием ИКЛ; использованием фотохимического эффекта—почернения фотографической эмульсии под действием ИКЛ; использованием внешнего фото­ эффекта— возникновения электрического тока в цепи поддействием ИКЛ. Первые два способа позволяют регистриро­ вать ИКЛ во всех диапазонах спектра, последний — лишь в фотографической инфракрасной зоне.

Регистрация инфракрасного излучения как такового в су­ дебно-медицинских исследованиях не представляет значитель­ ного интереса. Более важным является получение изображе­ ния объектов, образованного излученными, отраженными или прошедшими через объект ИКЛ.

Развитие инфракрасной техники привело к созданию теп­ ловизоров— приборов, улавливающих инфракрасное излуче­ ние нагретых тел, в том числе и тела человека, и преобразу­ ющих их в видимое изображение объектов на экране элек­ тронно-лучевой трубки или на фотоматериалах. Степень.

106

яркости определенных участков изображения на экране соот­ ветствует определенной температуре поверхности исследуемо- , го объекта. Точность измерения температуры таким способом в разных системах приборов колеблется в пределах 0,05—1°С.

Получение изображения объектов с помощью ИКЛ (Воз­ можно также путем фотографирования непосредственно на фотоматериалах и с применением электронно-оптических пре­ образователей, чувствительных к ИКЛ.

Фотографирование в ИКЛ осуществляют на специальных материалах, чувствительных к ИКЛ, при сохранении ими естественной чувствительности к ультрафиолетовым, фиоле­ товым и синим лучам. Отечественная промышленность выпу­ скает такие фотоматериалы, они обозначаются индексом «инфра» или буквой «и». 'Расположенные рядом с этим инде­ ксом цифры указывают длину волны в нанометрах, к которой наиболее чувствителен фотоматериал. Инфрахроматические материалы (выпускаются в виде пленок на негорючей основе шириной от 35 до 280 мм (И-780, 920, 1030, 1070, кино-инфра) и в виде стеклянных пластинок (И-720, 760, 810, 840, 920) различных размеров. Общая светочувствительность инфрахро­ матических материалов, измеренная за светофильтром КС-14, колеблется от 0,12 до 250 единиц по ГОСТ, коэффициент конт­ растности — от 1 до 0,05,разрешающая опособность — не менее 60 лин/мм.

Инфрахроматические фотоматериалы, особенно чувстви­ тельные к длинноволновой инфракрасной области спектра, в процессе хранения быстро претерпевают процессы «старе­ ния», в результате которых резко падает общая светочувстви­ тельность и возрастает способность вуалироваться. Для умень­ шения интенсивности процессов старения инфрахроматические материалы следует хранить в помещении, не содержащем сильных окислителей, радиоактивных веществ, при темпера­ туре 0—5—6° С, доводя до температуры окружающей среды только перед съемкой. Инфрахроматические материалы с про­

инфрахроматических фотоматериалов, а также при необходи­ мости значительно повысить ее фотоматериалы подвергают специальной обработке — гиперсенсибилизации. Для этого фотоматериал обрабатывают в течение 5 мин в дистиллиро­ ванной воде при температуре не выше 20° С, затем проводят через 40—50° этиловой спирт и сушат под вентилятором. Чувствительность инфрахроматических материалов можно также повысить обработкой в смеси, состоящей из 1,5 мл 1% водного раствора нитрата серебра и 0,75 мл 25% водного Раствора аммиака в 100 мл дистиллированной воды и последу­ ющим быстрым высушиванием. Все операции повышения

107