福尔摩斯再现指纹的研究.doc

福爾摩斯再現指紋的研究作者：陳邦豪科別：化學指導者：高梅蘭班級：六年九班一、 研究動機有一天當我看完報紙，就順手打開電燈，結果我的手指印留在電燈開關盒上面，而且手指上還有明顯的紋路。再仔細看我的手，發現我的手上沾滿細細的油墨而變成灰黑色，而丙指紋的部份沾得更多。這使我想到：犯罪現場，歹徒不可能自己把指紋塗得很清楚，再把它蓋到牆上吧！那麼警察伯伯是如何找到歹徒的指紋呢？我實在感到非常好奇，於是就想要模仿福爾摩斯一起來辦案，讓指紋現形。二、 研究目的（一） 用碳粉在不同的物體上採取指紋。（二） 利用各種固體粉末，在不同的物體上採取指紋。（三） 利用各種氣體，在不同的物體上採取指紋。（四） 利用各種液體，在不同的物體上採取指紋。（五） 檢驗指紋的酸鹼性。三、 研究設備及器材（一） 金屬物（便當盒、鐵杯、門把）、載玻片、塑膠杯蓋、瓷器、紙張、果皮、布、透明膠帶、標籤紙、夾鏈袋。（二） 酒精燈、石棉網、三腳架、燒杯（ml）、滴管、棉花棒、毛筆、牙刷。（三） 太白粉、爽身粉、碳粉、鉛筆灰、鐵粉、灰鋁粉、可可粉。（四） 定型液、碘液、三秒膠、白膠、強力膠、透明膠水、熱熔膠、指甲油、去光水。（五） 紅墨水、硝酸銀、紫高麗菜水、鴨跖草、藍色石蕊試紙、黑豆水、氨水、小蘇打水。四、 研究的過程或方法實驗一、用碳粉採取指紋1.步驟(1)先在便當盒、鐵杯、門把、玻璃、塑膠、紙張、果皮、布等物體上蓋我們的指紋。(2)將碳粉分別倒在上的物品上。(3)用毛筆將物體上多餘的碳粉去除。(4)用透明塑膠帶小心的貼在指紋顯現出的地方。(5)將粘有指紋的膠帶小心撕下，並貼在白色紙上。(6)在標籤紙上記結果，放入夾鏈袋中保存。2.結果：用碳粉，在屬物、玻璃、塑膠、紙張、果皮及布上的指紋，都可以成功採樣(表一)金屬玻璃塑膠紙張果皮布瓷器毛筆VVVVVVV牙刷XXXXXXX表一.利用碳粉來採取指紋的比較圖.發現：（）碳粉要直接倒在物品上，這樣效果好；如果先用毛筆沾少許碳粉，再將毛筆靠在手指上輕敲，讓碳粉自然撒在物品上，效果會比較顯著。（）用毛筆去除多餘碳粉時，要只採用單一方向的刷拭；應該前後回重複輕刷，這樣效果比較佳。（）如果將毛筆改用牙刷除去多餘的碳粉，結果都失敗。可能是因為牙刷刷毛太硬，會破壞指紋明確度。 () 利用碳粉在布料上採取指紋，也常因為布料材質的不同，會影響整個指紋採取的清晰程度，例如布料材質愈平滑，纖維愈細膩的材質，所採取的指紋愈是清晰容易辨識。 圖一碳粉在各種物品上顯示結果的比較圖實驗二、用固體讓指紋現形白色粉末：爽身粉、太白粉、灰鋁粉、。黑色粉末：碳粉、鉛筆灰、鐵粉。紅色粉末：可可粉。1. 步驟：同實驗(一)的步驟，但是分別用上各種粉末取代碳粉做試驗。2. 結果：表(二) 樣品粉末金屬玻璃塑膠紙張果皮布瓷器太白粉VVXXV爽身粉VVVVXV碳 粉VVVVVVV鉛筆粉XVXVXXV鐵 粉XXXXXXX可可粉XXXXXXX灰鋁粉VVVVVVV表(二)利用各種固態粉末採取指紋的比較圖(：指紋有現形，但採樣)3.發現：(1)指紋呈現點排，而非續的線條。(2)如果手沾濕再蓋上指紋，等指紋乾後再採樣全部失敗。所以如果手是濕的，或多汗症的人，下指紋。(3)白色的粉末無法使紙張上的指紋顯現，要在黑色的紙才有用。 (4)爽身粉使屬上的指紋很清楚現形，但卻採取下。可能因爽身粉末太細，當貼上膠帶後，就變成一片模糊所致。(5)爽身粉使玻璃上的指紋很清楚顯現，但也使整片玻璃都充滿了爽身粉，所以要先用膠帶小心把四周多餘的粉末去除，再採樣。可以用毛筆刷或用吹的，否則失敗。(6)可可粉的採樣，是將可可粉放在杯中，有指紋的物品蓋在杯上，再用敲的方式使可可粉末飄上。因為可可粉容潮解，所以可以直接倒在樣品上，否則多餘的粉末就會粘附在樣品上而無法去除，指紋也顯現出(7）凡是淡色物體儘量使用濃色粉末，濃色物體則儘量使用淡色粉末，以增加相的比對效果，增強清晰度，如此可以節省許多辨識的時間。4.結(1)固體粉末對指紋採樣的效果很好。(2)白色粉末在屬、玻璃、塑膠、深色紙張的採樣效果較好。（圖二）圖二. 白色粉末在屬、玻璃、塑膠、深色紙張的採樣效果較好(3)有色粉末在白色紙張的採樣較好。(4)鉛筆灰對紙張的效果比碳粉好。(5)鐵粉會附著在指紋上，所以無法採樣。(6)果皮和布上的指紋太容現形，只有碳粉和爽身粉有效。而且光的果皮效果較好，如：蘋果皮比橘子皮效果好，而且蘋果皮表面有和無效果都差多。實驗三、用氣體讓指紋現形1.步驟(1)將鋁箔摺成圓形容器，再分別將各種同的試劑放入鋁箔中。(2)將印有指紋的樣品，蓋在鋁箔上。(3)再將鋁箔放在三腳架上，以酒精燈慢慢加熱。(4) 碘顆粒放於一廣口瓶內，蓋上蓋子，則碘昇華為氣體,取一張紙用手指壓一下留下指紋，將採有指紋之紙放入廣口瓶中蓋緊，約30秒後，有紫棕色明顯清晰之指紋顯現。(5) 滴幾滴三秒膠在罐子裏，和捺有指紋的小物體一起放入，蓋緊罐蓋，幾個小時後指紋就會出現囉（當然，你加入罐中的三秒膠份量愈多，指紋愈快出現）！(6)記結果，並採樣。注意：本實驗的氣體大多有揮發性且對身體有害，所以一定要戴口罩，並保持室內風好。2.結果：表(三) 樣 品液 體金屬玻璃塑膠紙張果皮布瓷器碘XVVXXV三秒膠VVVXXXV白膠XXXX強力膠XXXXX透明膠水XXXXXXX熱溶膠XVXXXXV透明指甲油XXXXX去光水XXXXXXX強力膠+去光水XXXXXXX自來水VVVXXXV表(三)3.發現(1)碘液對紙張的效果很好，但在玻璃、塑膠上只會使指紋現形，過久後又消失，而無法採樣。(2)三秒膠成分為聚合樹脂，對於玻璃、屬、塑膠等物有高附著，所以在指紋上形成一層保護膜，其原理跟護貝的效果差多。 (3)去光水強膠，會使強膠沒有粘性，並變硬，而失去效果。(4) 我們常用的三秒膠裏，通常都含有稱為氰丙烯酸酯的化學物質，它會受到汗液中某種化學物質的催化，聚合成肉眼可見的大分子；因此，當三秒膠和指紋放在同一個密閉空間中時，氰丙烯酸酯就會揮發在空氣中，然後在指紋上聚合，讓原本透明的指紋無所遁形了！4.結(1)氣體讓指紋現形的效果沒有固體好。尤其對於果皮和布都完全沒有任何效果。(2)氣體中，以碘、三秒膠的效果最好。但碘對紙的效果最好，三秒膠對紙則沒有用。碘液適合在密閉容器內進行，而且以紙張效果最佳，有時為了節省時間常會加熱，然後也是以照相保存最佳。圖三(3)手指脊的分沁物中，包括了少量的油脂，按在紙上後會黏附在白紙上；固體碘加熱後昇華成棕色的碘蒸氣，溶解在油脂中；因此紙上的指紋就現形了！不過，最後碘還是會揮發掉，指紋又會消失不見，也可以試著將現形的指紋護貝，可以稍微延長他消失的時間！(4)白膠、強膠、熱熔膠和指甲油的氣體也都能在玻璃上產生薄膜，保護指紋，但效果沒有三秒膠好。(5)水蒸氣可以讓指紋清楚的現形，但持續時間短暫就消失。所以可以在消失前，先拍照存證。圖四(6) 由於人們留下指紋的表面各不相同，其材質、顏色、立體形狀及粗糙程度都不一樣，所適合的採集方式及化學藥品也不同；包括：氣燻、刷掃、噴粉、噴霧、 塗刷、滾動法，哇！令人眼花撩亂！除非是專案的辦案人員，還真是讓人不得其門而入呢！ 圖三.以碘液加熱使指紋浮現 圖四.以自來水加熱讓指紋現形,只持續短暫時間 實驗四、用液體讓指紋現形1.步驟(1)分別將各種液體放在50ml的燒杯中。(2)以棉花棒沾取液體，在樣品上做試驗，但定型液用棉花棒沾，直接用噴的。(3)記結果，並採樣。2.結果：表(四) 金屬玻璃塑膠紙張果皮布瓷器硝酸銀溶液XXXVXXX紅 墨 水XXXXXXX紫色高麗菜汁XXXXXX鴨 跖 草 汁XXXXXX黑 豆 汁XXXXXXX定 型 液XVVXXXV表(四)3.發現(1)本實驗原先設計時，是直接用噴霧器噴。但由於液滴太大而且太強而破壞樣品，所以改用棉花棒。(2) 在陽光下受到紫外線的照射，硝酸銀溶液可以使紙張上的指紋現形：指紋中的無機氯梨子會和硝酸銀試劑中的銀離子生成氯化銀，在陽光下受到紫外線照射逐漸形成黑褐色的氯化銀而使指紋顯現，開始時硝酸銀溶液會逐漸形成黑褐色而使指紋顯現，雖然開始時完全沒有變化，看出結果，至少要五個小時以上，指紋才會慢慢出現。但是經過廿四小時以後，指紋才會比較清楚，因此仍以照相保存為佳。(3) 此外汗中也含有某種氨基酸的成份，也有人採用很容易和氨基酸反應的二氫茆三銅試劑。將此試劑加熱噴在紙上，利用它所產生的紅紫色線條就可檢驗出來。目前已經採用最新的雷射技術；甚至連十五年前留下的指紋都可檢驗出來。 (4)硝酸銀溶液的效果和塗抹方式有很有大的關係：(A)直接浸泡：(沒有效果)(B)用棉花棒塗1. 點觸抹：(效果很好，但要靜置至少24小時才有清楚的指紋)2. 單一方向塗抹：(效果普通)3. 前後回塗：(沒有效果)4. 滾動回塗：(沒有效果)(C)溶液快乾時，在紙上再塗第二遍：反而看到。(4)紫高菜汁和鴨跖草對紙張做試驗時，是無法使指紋現形的，只在有指紋的地方出現一團較紅的區域，由此實驗可以證明指紋是酸性的。4.結：(1)液體讓指紋現形的效果比固體和氣體差。(2)硝酸銀溶液雖然可以使紙上的指紋現形，但費時甚久。(3)定型液也可以在玻璃和塑膠上產生一層保護膜，使指紋現形。(4)紫高菜和鴨跖草無法使指紋現形，但可以當做酸鹼指示劑，檢驗出指紋為酸性。實驗五、指紋的酸鹼性1.步驟(1)取各種酸鹼指示劑及色石蕊試紙。(2)將每種試劑分為3組：1 指示劑氨水。2 指示劑小蘇打水。3 指示劑。(3)以棉花棒分別沾以上3組試劑，對紙張做試驗。(4)記結果，並採樣。2.結果：表(五)加氨水加小蘇打水都不加任何物紫色高麗菜汁VVV鴨 跖 草 汁VVV黑 豆 水XXX茶 水XXX藍色石蕊試紙XXX表(五)3.發現紫高菜和鴨跖草加上氨水或小蘇打水後變為鹼性，顏色轉為色。但塗在紙上，有指紋的地方又變回原的淡紫色，也就是有指紋的地方是中性。4.結指紋是酸性的，所以當鹼性溶液塗在有指紋的地方，就被中和，變成中性。、討及結1.指紋其實是呈現點排，而非續的線條。2.天氣太時，汗液太少，經常採樣失敗；但手太濕或用護手霜擦手後，也下指紋。所以要在適當的條件配合下，才有可能採到完整的指紋。3.用同的固體、液體及氣體試劑都可以使潛在指紋現形，但是固體粉末效果最好，其次是氣體，而液體的效果最差。4.粉末以碳粉效果最好。太白粉、爽身粉、鉛筆灰的效果也錯，即溶咖啡粉和粉筆灰也有效果，但較顯著。5.膠性物質的氣體或液體可以在玻璃、屬等物體上面形成薄膜，而使指紋現形，並且保護指紋。6.屬、玻璃、塑膠以使用粉末效果較好。紙張則對固體、液體、氣體反應都錯。7.果皮和布上的指紋採樣非常困難，只有粉末有點效果。值得我們繼續研究。8.硝酸銀溶液雖然可以使紙上的指紋現形，但是所要花費時間太久,實在不符合效率。9.碘液的氣體可以使紙上的指紋現形，而且效果隨著碘液濃增加而變得明顯。10.指紋呈現酸性。指紋的特性指紋由於具有以下幾個特性，故在刑事鑑識的領域中已成為個人鑑別的最主要工具：【1】 不變性：人的指紋自母體懷胎100120天左右即已完成，事實上由於人類皮膚的再生能力，指紋的損壞也有復原的機會，因此我們說自胎兒所形成的指紋到死亡時都不會改變。【2】 唯一性：指紋紋線的特徵因人而異，和遺傳沒有絲毫關連，雖然沒有具體的科學統計來證明人類的指紋皆不相同，但從指紋被應用以來，似乎還沒有發現相同指紋的人，過去專家曾對雙胞胎、連體嬰做過指紋研究，也沒有發現，顯然的它比DNA的研究更具說服力喔！【3】 方便性：指紋的形成除水分外還含有各種化學性質，這些化學物質會經由汗孔在皮膚接觸的表面上留下痕跡，這也就是為什麼它常成為罪犯行兇最肯定