GA∕T 1939-2021 法庭科学 电流斑检验 扫描电子显微镜∕X射线能谱法(公共安全).pdf

ICS 13.310 CCS A 92 中 华 人 民 共 和 国 公 共 安 全 行 业 标 准 GA GA/T 法庭科学 电流斑检验 扫描电子显微镜/X 射线能谱法 Forensic sciencesExamination methods for electric marksScanning electron microscopy/energy dispersive X-ray spectrometry -发布 -实施 中华人民共和国公安部 发 布 GA/T I 前 言 本文件按照 GB/T 1.12020标准化工作导则 第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由全国刑事技术标准化技术委员会理化检验分技术委员会 （SAC/TC 179/SC 4） 提出并归口。 本文件起草单位：江苏省公安厅物证鉴定中心、公安部物证鉴定中心、江苏警官学院。 本文件主要起草人：陈进、权养科、王军、金晓东、张飞、杨奔。 GA/T 1 法庭科学 电流斑检验 扫描电子显微镜/X 射线能谱法 1 范围 本文件规定了法庭科学领域电流斑的扫描电子显微镜/X射线能谱仪检验方法。 本文件适用于法庭科学领域电流斑皮肤的金属元素成分检验、金属颗粒形态检验、金属元素成分比对检验，其他领域亦可参照使用。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GA/T 242 法庭科学微量物证的理化检验术语 3 术语和定义 GA/T 242 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 电流斑 electric mark 电流通过皮肤时因焦耳热及电解作用在导体与皮肤接触处形成的一种皮肤损伤。 3.2 电流斑皮肤 electric mark skin 受到电流损伤的皮肤。 3.3 空白对照皮肤 blank control skin 未受到电流损伤的正常皮肤。 4 原理 电流斑皮肤的金属元素成分和电流斑皮肤中金属颗粒的形态及其元素成分，可用扫描电子显微镜/X射线能谱仪的放大和选区分析功能进行检验。通过对金属导体比对样品的进一步检验，可判断电流斑皮肤与金属导体比对样品的元素种类是否相同，各元素相对含量是否有显著性差异。 电流斑和皮肤金属化的形成机理、检验结果的证据价值分析参见附录A。电流斑皮肤中金属颗粒照片和X射线能谱图参见附录B。 5 仪器设备及材料 GA/T 2 仪器设备及材料包括： a）配备背散射电子探测器的扫描电子显微镜/X 射线能谱仪； b）可镀碳的真空镀膜仪或离子溅射仪； c）导电胶带、碳导电胶、样品台； d）手术刀； e）无水乙醇（C2H6O，分析纯或色谱纯）、丙酮（C3H6O，分析纯或色谱纯）。 6 样品制备 6.1 疑似电流斑皮肤检材和空白对照皮肤比对样品的提取 用手术刀割取部分疑似电流斑皮肤检材；提取疑似电流斑附近无损伤皮肤做空白对照皮肤比对样品。皮肤检材和皮肤比对样品切除多余皮下组织后，应切成不对称形状，通过照相或画图记录形状，避免用溶剂脱水脱脂后因皮肤颜色和质地的改变而混淆正反面。 6.2 皮肤检材和皮肤比对样品的处理 6.2.1 低真空模式 皮肤检材和皮肤比对样品可不经处理，表皮向上用碳导电胶粘附在样品台上，放入样品室检验。 6.2.2 高真空模式 皮肤检材和皮肤比对样品可用无水乙醇、丙酮或其他可用于脱水、脱脂和固定蛋白质的溶剂浸泡5分钟左右，取出后自然干燥；也可不经溶剂处理，改用烘箱低温烘干或用其他方法干燥。用导电胶带或碳导电胶将处理后的皮肤检材和皮肤比对样品表皮向上粘贴在样品台上。粘贴在样品台上的皮肤检材和皮肤比对样品需在真空镀膜仪或离子溅射仪中镀碳，碳膜厚度应能消除高能电子束产生的充电效应。 6.3 可疑金属导体比对样品的制样 可疑金属导体如尺寸不大且易于拆卸，可拆下后直接放入样品室检验。如尺寸较大或难以拆卸，可切割部分导体，粘附在样品台上放入样品室检验。 7 仪器检测 7.1 检测条件 7.1.1 可采用高真空、低真空模式。 7.1.2 加速电压15kV30kV。 7.1.3 根据检测仪器的要求，设定合适的工作距离，并调整电子束斑，将计数率和死时间控制在合适的数值范围内。 7.1.4 应使用背散射电子像寻找可能的金属元素分布区域和金属颗粒；可使用二次电子像或背散射电子像观察皮肤损伤形态或金属颗粒形态并拍照。 7.2 检测方法 7.2.1 疑似电流斑皮肤检材金属元素成分 GA/T 3 7.2.1.1 低倍下观察疑似电流斑皮肤检材表面形态，找到皮肤损伤区域后放大并选取比较干净的没有明显的颗粒物或杂质的局部皮肤作为采谱区。 7.2.1.2 采谱前应通过进一步放大确认采谱区内没有更小的金属颗粒物或杂质，且采谱窗口边界离外围颗粒物或杂质保持1m以上距离。 7.2.1.3 可在疑似电流斑皮肤检材损伤区域内不同部位不同放大倍数下寻找合适的采谱区采集能谱，优先选择背散射电子像中亮度相对较高的局部采集能谱。 7.2.1.4 如采集的能谱中未出现明显的金属元素，应找遍疑似电流斑皮肤检材所有的损伤区域并重新选择采谱区采集能谱。 7.2.1.5 如疑似电流斑皮肤检材检出金属元素，应进一步检验空白对照皮肤比对样品确认是否也含有相同的金属元素。 7.2.2 疑似电流斑皮肤检材中金属颗粒形态及其元素成分 7.2.2.1 在背散射电子像下选择皮肤检材损伤区域内较亮的局部并放大到5002000倍，寻找不规则形态金属颗粒和球形金属颗粒，找到后可进一步放大观察和拍照，并在金属颗粒的中心区域采集能谱。 7.2.2.2 如疑似电流斑皮肤检材检出金属颗粒，应进一步检验空白对照皮肤比对样品确认是否也含有相同元素的金属颗粒。 7.2.2.3 疑似电流斑皮肤检材中应排除具有明显棱角或有明显切削、刮擦等痕迹的金属颗粒。 7.2.3 可疑金属导体比对样品与疑似电流斑皮肤检材的金属元素成分比对 检验可疑金属导体比对样品的金属元素成分时，应选择表面比较光滑且水平的区域采集能谱，通过比较能谱图中各谱峰的峰位和相对峰高，判断可疑金属导体比对样品与疑似电流斑皮肤检材的皮肤本身或与疑似电流斑皮肤检材中金属颗粒是否具有相同的金属元素，如具有相同的金属元素需进一步判断各元素的相对含量是否有显著性差异。 8 结果分析评价 8.1 疑似电流斑皮肤检材和空白对照皮肤比对样品检验 根据疑似电流斑皮肤检材或空白对照皮肤比对样品中是否检出金属元素或金属颗粒，检验结果表述为： a) 检出 A、B、C金属元素； b) 检出含 A、B、C元素的金属颗粒； c) 检出含 A、B、C元素的球形金属颗粒； d) 未检出金属元素和金属颗粒。 8.2 疑似电流斑皮肤检材与可疑金属导体比对样品的金属元素成分比对检验 通过比较能谱图中各谱峰的峰位和相对峰高，分析疑似电流斑皮肤检材的皮肤本身的金属元素成分或疑似电流斑皮肤检材中金属颗粒的元素成分与可疑金属导体比对样品的金属元素成分的差异，检验结果表述为： a) 疑似电流斑皮肤检材与可疑金属导体比对样品均检出 A 金属元素； b) 疑似电流斑皮肤检材与可疑金属导体比对样品均检出 A、B、C金属元素，且各元素的相对含量无显著性差异； c) 疑似电流斑皮肤检材与可疑金属导体比对样品均检出 A、B、C金属元素，但各元素的相对含量有显著性差异； GA/T 4 d) 疑似电流斑皮肤检材检出 A、B、C金属元素，可疑金属导体比对样品检出 H、I、J金属元素，疑似电流斑皮肤检材与可疑金属导体比对样品检出的金属元素种类不同。 9 注意事项 9.1 提取皮肤检材或皮肤比对样品应使用全新刀片；提取同一受害人下一处皮肤检材或皮肤比对样品前应将刀片擦拭干净或更换新刀片。 9.2 提取疑似电流斑皮肤检材时，应保留部分检材用于复检或其他检验。 9.3 皮肤检材和皮肤比对样品不应使用金属镀膜。 9.4 空白对照皮肤比对样品未检出含量异常的金属元素或未检出数量异常的金属颗粒或球形金属颗粒，在检验结果中可不提及。 9.5 可疑金属导体比对样品如有镀层，应根据电流斑皮肤金属元素或金属颗粒的检验结果和导体镀层脱落情况决定是否提取导体基体材料并检验，检验结果应考虑镀层和基体的综合影响。 9.6 对疑似电流斑皮肤检材金属元素成分进行检验时，能谱图中如出现明显的金属元素，可出具疑似电流斑皮肤检材检出金属元素的检验结果。检出铝或铁元素且峰高较低时，应考虑是否存在污染的可能，因为泥土、灰尘等物质中也含有这些元素。通过比较泥土、灰尘等物质中各元素的相对含量，在排除受到泥土、灰尘等物质污染，且铝、铁元素的含量明显高于空白对照皮肤比对样品中铝、铁元素含量的情况下，才能出具检出铝或铁元素的检验结果。 9.7 对疑似电流斑皮肤检材中金属颗粒形态及元素成分进行检验时，应找遍皮肤损伤的所有区域。应找到多枚金属颗粒才能出具检出金属颗粒的检验结果。泥土和灰尘中含有数量较多的不规则形态铁颗粒和球形铁颗粒，其他物质中也可能含有铁颗粒。不规则形态铁颗粒和球形铁颗粒在正常人体皮肤特别是暴露部位常能检出。皮肤损伤区域内检出铁颗粒，应与空白对照皮肤比对样品中的铁颗粒进行数量比较，只有在铁颗粒分布密度明显大于空白对照皮肤比对样品中铁颗粒分布密度的情况下才能出具检出铁颗粒或球形铁颗粒的检验结果。 9.8 对金属元素成分进行比对检验时，应注意疑似电流斑皮肤检材的皮肤本身或疑似电流斑皮肤检材中金属颗粒均可能检出来源于泥土、灰尘、碳膜或皮肤本身的元素，通常为碳、氮、氧、钠、镁、铝、硅、磷、硫、氯、钾、钙、钛、铁等元素，也可能检出与环境相关或与职业相关的其他元素，在与可疑金属导体比对样品进行元素成分比对时应考虑这些元素的影响。 GA/T 5 A A 附 录 A （资料性） 电流斑和皮肤金属化相关资料 A.1 电流斑 A.1.1 电流斑的形成 在电击案件或事件中，电击造成的人体组织热损伤是由电能转化为热能的损伤。电流流入人体，再通过人体流出，形成电流回路中的一段。在某一时刻，电流回路中各处的电流值相等，某一部位发热量取决于电阻大小。根据焦耳定律：Q=I RT（Q：电流产生的热能，I：电流强度，R：电阻，T：时间），对于一定的电流强度和时间，电阻最大的人体组织受到的热损伤也最大。人体最大的电阻来源于皮肤，因此，电流入口和出口处皮肤由于受到严重热损伤易形成电流斑。体内组织（骨除外）的电阻相比而言可以忽略不计。皮肤的厚薄和干湿会影响电阻大小。一般皮肤电阻约为5000/cm10000/cm，手掌、脚掌的皮肤电阻约为1000000/cm2000000/cm ，湿而薄的皮肤电阻约为1000/cm1500/cm，破损皮肤约为300/cm500/cm，口腔、直肠、阴道等粘膜的电阻更小。据此分析，皮肤的电击损伤程度受电压大小、电击时间、皮肤部位、个体差异、环境湿度、导体与皮肤接触的形状和面积等综合因素的影响，有些损伤特征明显，呈典型电流斑形态；有些特征不明显；有些甚至没有任何改变。电流通过皮肤的电阻大小与导体接触面的大小相关。接触面越大，相当于多块皮肤电阻并联，其电阻越小，皮肤热损伤相对轻微。反之，在其他条件不变的前提下，接触面越小，皮肤热损伤就越严重。 A.1.2 电流斑的形态及微观特征 A.1.2.1 电流斑的形态 非典型电流斑的形态和大小各异，可能仅出现单纯性皮肤烧伤、表皮剥脱、皮下出血和皮下组织质地变硬等改变，甚至没有任何改变；也可能由于电烧伤呈黄色或黄褐色，甚至炭化变黑。典型电流斑一般呈圆形或椭圆形，直径5mm10mm居多，色灰白或灰黄，质坚硬、干燥，中央凹陷，周围稍隆起，边缘钝圆，形似火山口，外周可有充血环，与周围组织分界清晰。 A.1.2.2 光学显微镜下的微观特征 典型电流斑的特征是表皮细胞发生极性化改变，以基底细胞层最明显。基底层细胞及细胞核染色较深，纵向伸长或扭曲变形，排列紧密呈栅栏状、漩涡状、螺旋状或圆圈状，或伸长似钉样插入真皮中；表皮细胞界限不清，表皮角质层、细胞层及表皮下可见大小不等的空泡形成。国外资料也显示电流斑的组织学形态特征表现在细胞核伸长和角质层内存在球形空泡，但细胞核伸长和空泡现象并非电流斑所特有。 A.1.2.3 扫描电子显微镜下的微观特征 有报导用扫描电子显微镜观察到电流斑存在散在小孔穴、组织和细胞的碎屑、组织和细胞表面的枯裂等特征，它们与热灼伤特征有一定程度的差异。比如，电流斑存在的小孔穴，边缘不规则，常孤立存在或散在分布；而热灼伤皮肤表面孔穴边缘光滑，呈密集分布。电流斑小孔穴的孤立存在或散在分布也并非一成不变，电击较长时间的电流斑可见局部较密集类似热灼伤的小孔。其他形式的皮肤损GA/T 6 伤是否具有上述电流斑的类似特征也未见系统研究。因此，用扫描电子显微镜观察到的这些特征只能作为分析损伤是否为电流斑的辅助参考依据。 A.2 皮肤金属化 A.2.1 皮肤金属化的形成 皮肤金属化系因导体金属在高温下熔化或挥发而成，金属颗粒在电场的作用下沉积于接触皮肤的表面及深部。 A.2.2 电弧作用 带电导体与皮肤接触时如果留有小的空隙会产生电火花，在制作电流斑实验时电流（交流电）的入口和出口处均能观察到电火花，能听见轻微的“喳喳”声。对于银电极15V就可以产生电弧，交流电也可以产生电弧。 A.2.3 金属成分和金属颗粒的证据价值 A.2.3.1 检出金属成分的证据价值 检出金属成分，特别是比较干净无明显颗粒物或杂质的损伤皮肤检出金属成分，说明该皮肤可能含有金属离子，也可能含有尺寸很小扫描电子显微镜无法分辨的金属颗粒。电解和电离作用可产生金属离子，电极高温特别是电弧高温可气化金属电极，冷却后的大多数颗粒也很小。因此，损伤皮肤中检出金属元素成分是对皮肤损伤可能是电击形成的有力支持。 A.2.3.2 检出金属颗粒的证据价值 检出金属颗粒并不能说明皮肤损伤为电流斑，因为金属颗粒也可能来源于金属碎屑、金属氧化物等污染。比较电流斑和金属热灼伤皮肤可以发现，只有电流斑存在皮肤金属化现象，而金属热灼伤皮肤未检出金属颗粒。因此，疑似电流斑皮肤处检出异常数量的金属颗粒，可支持皮肤损伤可能是电击形成的结论。如果检出的金属颗粒元素成分与可疑导体的成分相一致，结合病理检验结论，加上导体的接触形态与电流斑形态相符，可推断电流斑极可能是可疑导体形成。 A.2.3.3 检出球形金属颗粒的证据价值 有些电流斑可检出球形金属颗粒。 绝大多数球形金属颗粒的直径小于10m。 微小的球形固体颗粒，其形成与高温密切相关。在熔融或气化温度下，固体颗粒液化或气化，冷却过程中液滴在表面张力作用下形成球形。作为常见导电材料的铁、铝、铅和铜的气化温度分别为：2750、2467、1740 和2562，如此高的温度只有少部分材料（如乙炔）燃烧、激光、电弧等方法才能实现。电弧的温度高达40007000，甚至更高，足以熔融甚至气化导体的表面的小颗粒，在强大的电场驱使下，这些金属液体或气体能以球形小颗粒的形态凝结并附着在电流损伤处。因此，在疑似电流斑皮肤处检出许多球形金属颗粒，不仅表明皮肤损伤中含有金属元素，还暗指极可能的电击环境，其价值要大于单纯检出金属成分或金属颗粒， 是对皮肤损伤可能是电击形成结论的极有力支持。 值得注意的是， 在泥土、灰尘等环境颗粒中也存在铁颗粒或球形铁颗粒。环境物质中也可能存在铁颗粒或其他金属元素颗粒，可参考相关文献加以区分。 GA/T 7 B B 附 录 B （资料性） 电流斑皮肤中金属颗粒照片和 X 射线能谱图 电流斑皮肤中不规则形态铜颗粒照片见图B.1（检测条件：高真空，30kV，束斑4.7，背散射像，6000）。 电流斑皮肤中不规则形态铜颗粒照片见图B.2（检测条件：高真空，30kV，束斑3.0，背散射像，10000）。 电流斑皮肤中铝、镁球形金属颗粒照片见图B.3（检测条件：高真空，30kV，束斑3.0，背散射像，1000）。 电流斑皮肤中铝、镁球形金属颗粒照片见图B.4（检测条件：高真空，30kV，束斑3.0，背散射像，5000）。 电流斑皮肤X射线能谱图见图B.5（检测条件：高真空，30kV，束斑4.5，采集时间100s，其中电流斑皮肤中无明显颗粒物和杂质的区域有异常含量的铝元素）。 图B.4中球形金属颗粒X射线能谱图见图B.6（检测条件：高真空，30kV，束斑3.0，采集时间100s，其中主要成分为铝，与图B.7比较，铝、镁的谱峰相对高度相近）。 金属导体比对样品X射线能谱图见图B.7（检测条件：高真空，30kV，束斑3.0，采集时间100s，为铝镁合金）。 图B.1 电流斑皮肤中不规则形态铜颗粒 GA/T 8 图B.2 电流斑皮肤中不规则形态铜颗粒 图B.3 电流斑皮肤中铝、镁球形金属颗粒 GA/T 9 图B.4 电流斑皮肤中铝、镁球形金属颗粒 图B.5 电流斑皮肤 X 射线能谱图 GA/T 10 图B.6 图 B.4 中球形金属颗粒 X 射线能谱图 图B.7 金属导体比对样品 X 射线能谱图 _