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确凿证据

表面计量学如何揭示最细微的法医细节

法医科学通过分析物证提供科学依据,在刑事司法系统中发挥着至关重要的作用。调查期间,工作人员会在犯罪现场或从相关人员身上收集证据,在法医实验室进行分析后,将结果呈交法庭。

表面计量学(一门测量科学)可用于研究物体表面,捕捉最细微的物理细节,这些精准信息能揭示表面的形成过程。

宏观尺度弹道工具痕迹鉴定

当子弹从枪支中射出时,枪械内表面会留下特征痕迹并转移到弹壳上,导致弹壳发生塑性变形。撞针撞击弹壳底火,引燃底火后进而引发主发射药的缓燃。主发射药产生的推力将略大于枪膛口径的子弹推入枪管,子弹在枪管内会被内表面的膛线压出相应痕迹。同时,弹壳会被挤压至枪管后膛面,从而在后膛面留下加工痕迹。最后,弹壳从枪械后膛退出时,还会留下另一处印记。

图1 :各类印记中包含的不同空间尺度信息,可反映发射枪支的相关分组特征。较大尺寸的信息与枪支的加工工艺相关,因此可用于确定枪支制造商;较小尺寸的空间信息可能为某一特定枪支所独有,源于枪支的使用或存放过程

目前的弹道工具痕迹鉴定技术依赖灰度显微镜对这些痕迹进行成像,这种方法存在主观性强、可重复性差的问题。而通过面扫描采集技术,能够准确、客观地获取工具痕迹的高度信息。因此,在刑事诉讼中采用面扫描采集技术极具优势,可确保证据信息的准确性不受质疑。 

本研究采用 Polytec公司的TopMap Pro.Surf系统采集表面形貌信息。该设备是一款配备宏观镜头的相干扫描干涉仪,具有大视场优势,可在单次数据采集过程中完成对整个物体的测量,极大地提高了非接触式三维面扫描表面形貌测量的效率,其 Z 轴分辨率可达纳米级,能够精准捕捉最细微的细节。 

该数据采集技术可适用于抛光、粗糙、深色及浅色等多种表面类型,而弹壳底部恰好同时具备这些表面特征。弹壳在使用寿命期间,其底部表面会经历多次变化,在发射瞬间还会发生最终的物理变形 —— 经过抛光、挤压、拉伸、积碳等过程后,最终形成具有不同反射率和表面纹理类型的多面特征表面。

图 2:枪支检验是一种法医鉴定手段,用于协助法庭判断两颗子弹是否来自同一枪管。发射过程中,枪管的膛线、制造缺陷及杂质会在子弹表面形成条纹状痕迹。识别这些条纹痕迹以实现两颗子弹的匹配,是枪支检验的主要目标之一

结论

精准且合规的高精度表面测量方法与设备,是法医科学发展的重要支撑。可量化的物证具备确凿说服力,在各类司法诉讼中往往起到关键作用。

Polytec非接触式三维面形貌测量技术,检测速度快、运行稳定且结果重复性佳。TopMap Pro.Surf设备虽最初面向工业制造领域研发,但其创新的光学测量技术,同样可胜任各类高难度物证检测工作。

Images courtesy: Images courtesy of the authors unless otherwise specified. Cover image: ©D-Keine/iStock.com

我们的作者

Dr. Katie Addinall
The Future Metrology Hub, University of Huddersfield
Joe Armstrong
Sales International Surface Metrology Business Unit Dimensional Measurement Systems, Polytec GmbH, Germany
info@polytec.de

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