专利名称：基于毛细管x射线半透镜的指纹提取设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及指纹提取技术领域，特别涉及一种基于毛细管X射线半透镜的指纹提取设备。
背景技术：
指纹提取技术在不断朝着快速、无损和现场提取的方向发展，同时非常关注如下技术在提取指纹的同时还能指纹所有者在留下指纹前接触过什么物质，因为这对缩小刑侦范围很有帮助。现有的提取指纹的方法如下，如果指纹是留在金属、塑料、玻璃、磁砖等非吸水性物品的表面，此时对指纹的提取比较容易，通常可以用粉末法和磁粉法等等。如果指纹留在纸张、卡片、皮革、木头等吸水性物品的表面，必须经过化学处理才能显形，常用的化学法有碘熏法、硝酸银法、荧光试剂法等。现有的上述指纹提取方法很难做到在提取指纹的同时判断指纹所有者在留下指纹前接触过什么物质，并且，这些方法中有的只能在实验室进行，不能应用到现场上，有的提取指纹的过程过于繁琐，而且精度不够高。所以如何在犯罪现场快速准确的提取指纹，同时还能判断指纹所有者在留下指纹前接触过什么物质是本领域技术人员亟须解决的问题。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种基于毛细管X射线半透镜的指纹提取设备，用于犯罪现场指纹的提取以及判断指纹所有者在留下指纹前接触过什么物质。为实现上述目的，在提供一种基于毛细管X射线半透镜的指纹提取设备中，将采用毛细管X射线半透镜会聚便携式低功率光源发出的X射线获得较高功率密度的X射线束斑，该束斑的面积大于一个完整指纹的面积，利用该束斑作为激发源激发指纹所有者在指纹处留下的物质中的元素对应的X射线荧光，这些X射线荧光再通过另外一个多毛细管X 射线准直器会聚后打在X射线探测器上，在探测器上利用这些X射线荧光进行X射线荧光成像提取指纹，由于不同物质有不同的元素组成，所以，该种利用X射线荧光成像提取指纹的方法还能判断指纹所有者在留下指纹前接触过什么物质。所述基于毛细管X射线半透镜的指纹提取设备总重量的范围为3kg-10kg。此设备的总重量主要决定于光源的重量，例如，采用功率为2W的光源，此设备的总重量为3kg ； 采用功率为250W的光源，此设备的总重量为IOkg;当光源的功率为IOW时，此设备的总量为6kg，此时，由于该种设备充分利用了毛细管X射线半透镜的性能，所以总量为6kg的谱仪既轻便又具有较低的检出限，是优选的设备。所述X射线光源为低功率光源，功率范围为2W-250W。如果指纹中元素的含量是 IOppm量级的，则采用功率为2W的光源，如果指纹中元素的含量高于200ppm，则采用功率为 250W的光源。所述X射线光源为便携式的，其重量范围为lkg_2kg。当光源的功率为2W时，其重量为1kg，当光源的功率为250W时，其重量为2kg。所述毛细管X射线半透镜是由40-80万根单玻璃毛细管构成，单毛细管的数量决定了毛细管X光半透镜的焦斑直径和功率密度增益，所有单毛细管的入口端指向光源，所有单毛细管的出口端平行。此种单毛细管的排列方式决定该透镜对发散的X射线光束的会聚作用。所述毛细管X射线半透镜束斑位置处的功率密度增益范围为10-70。在相同X射线光源的情况下，毛细管X光半透镜的焦斑位置处的功率密度增益越大，利用毛细管X光半透镜提取指纹的效率越高。构成毛细管X光半透镜的单毛细管数量为40时，毛细管X光会聚透镜的焦斑位置处的功率密度增益为10 ；构成毛细管X光半透镜的单毛细管数量为70 时，毛细管X光半透镜的焦斑位置处的功率密度增益为70。所述毛细管X射线半透镜的长度范围为80mm-200mm、入口直径的范围为 5mm-15mm、出口直径为40mm、入口焦距的范围为20mm-100mm、横截面最大处的直径为40mm。 当毛细管X射线半透镜的长度为80mm时，其入口直径为5mm、出口直径为40mm、入口焦距为 20mm、横截面最大处的直径为40mm ；当毛细管X光会聚透镜的长度为200mm时，入口直径为 15mm、出口直径为40mm、入口焦距为100mm、横截面最大处的直径为100mm。所述多毛细管X射线准直器是由60-80万根单玻璃毛细管构成的圆柱体，单毛细管的数量决定了多毛细管X射线准直器的功率密度增益。所有单毛细管相互平行。此种单毛细管的排列方式决定了该多毛细管X射线准直器能对发散的X射线进行准直和会聚。所述多毛细管X射线准直器横截面直径为40mm。该横截面直径值由指纹大小决定。所述多毛细管X射线准直器的长度范围为40mm-300mm。优选地，毛细管X射线准直器的长度为120mm，此时便于使用。所述多毛细管X射线准直器准直后的束斑位置处的功率密度增益范围为3-10。单毛细管的数量为60万时，多毛细管X射线准直器的功率密度增益为3，单毛细管的数量为 80万时，多毛细管X射线准直器的功率密度增益为10。所述X射线探测器同时为能量分辨和空间分辨的X射线探测器，探测器的能量分辨范围为140eV-230eV，当指纹中不同元素的特征线的能量差小于240eV时，采用能量分辨为140eV的探测器，当指纹中不同元素的特征线的能量差大于240eV时，采用能量分辨为 230eV的探测器。探测器的空间分辨范围为40 μ m-60 μ m。优选地，探测器的空间分辩为 45 μ m，此时便于高效地提取指纹。本实用新型的有益效果是，由于采用了较高功率密度增益的毛细管X射线半透镜，所以可以利用功率低的X射线光源得到功率密度高的X射线激发源，该激发源激发的指纹中元素对应的X射线荧光信号又被多毛细管X射线准直器再次会聚，所以该谱仪可以采用低功率光源，从而使得整个谱仪是便携式的，便于在犯罪现场提取指纹；该谱仪使用了低功率X射线光源，所以提高了 X射线谱仪使用者的使用安全系数；采用的多毛细管X射线准直器可以对指纹中元素对应的X射线荧光信号进行具有空间分辨地准直和会聚，这便于在 X射线探测器上获得高空间分辨的指纹，所采用的X射线探测器，既具有空间分辨也具有能量分辨，所以它在高空间分辨获得指纹的同时，还可以根据不同物质对应着不同的X射线荧光的性质来判断指纹所有者在留下指纹前接触过什么物质；由于采用的毛细管X射线半透镜的束斑较大，可以利用毛细管X射线半透镜的束斑同时照射整个指纹，同时获得指纹处不同位置元素对应的X射线荧光，不需要对指纹进行逐点扫描分析就可获得指纹，所以缩短了获得指纹的时间，从而提高了获得指纹的时效性。
图1是基于毛细管X射线半透镜的指纹提取设备的示意图；图2是毛细管X射线半透镜的示意图；图3是毛细管X射线半透镜的横截面示意图；图4是多毛细管X射线准直器的示意图；图5是多毛细管X射线准直器的横截面示意图。
具体实施方式
参见图1，基于毛细管X射线半透镜的指纹提取设备含有X射线光源1、毛细管X射线半透镜2、多毛细管X射线准直器4、X射线探测器5和支架6，X射线光源1、毛细管X射线半透镜2、多毛细管X射线准直器4、X射线探测器5固定支架6上。X射线光源1发出的 X射线经毛细管X射线半透镜会聚成X射线束斑3，该束斑3照射在指纹处激发指纹处元素对应的X射线荧光，这些照射指纹后对应的X射线荧光被多毛细管X射线准直器4准直和会聚，然后被X射线探测器5探测，通过计算机分析X射线荧光信号进行X射线荧光成像分析，从而得到指纹。参见图2，毛细管X射线半透镜的入口端直径Din和出口端直径D。ut相比，前者较小，这保证了该透镜高效率地收集来自光源的发散X射线，同时也保证了将收集的X射线会聚为面积较大的X射线束斑，毛细管X射线半透镜的横截面最大处即为出口端处，这决定了由该透镜出来的X射线束斑具有较大尺寸；毛细管X射线半透镜入口焦距F1的大小取决于透镜结构，一般地，透镜体积越大，入口焦距F1越大；透镜体积越小，入口焦距F1越小。毛细管X射线半透镜的长度1根据透镜的材料而定，一般地，构成毛细管X射线半透镜材料的原子序数越大，该毛细管X射线半透镜的长度1越小；构成毛细管X射线半透镜材料的原子序数越小，该毛细管X射线半透镜的长度1越大。参见图3，构成毛细管X射线半透镜的每根单毛细管是圆形的，排列方式采用每根单毛细管周围排列6根其它单毛细管的方式，该种排列方式决定构成透镜的单毛细管之间的空隙小，从而提高了透镜的传输效率。参见图4，多毛细管X射线准直器4的直径D取决于毛细管X射线半透镜的出口端直径，并且二者基本相同，这保证了整个谱仪具有高空间分辨率。多毛细管X射线准直器4 的长度取决于透镜的材料，一般而言，构成准直器的材料的原子序数越大，多毛细管X射线准直器4的长度越小；构成准直器的材料的原子序数越小，多毛细管X射线准直器4的长度越大。参见图5，构成多毛细管X射线准直器4的每根单毛细管是圆形的，排列方式采用每根单毛细管周围排列6根其它单毛细管的方式，该种排列方式保证了单毛细管的利用率。下面给出基于毛细管X射线半透镜的指纹提取设备的实例基于毛细管X射线半透镜的指纹提取设备总重量为7kg，采用的X射线光源为低功率铜靶X射线光源，功率为12W，光源为便携式的，其重量为1. 6kg,毛细管X射线半透镜是由65万根单玻璃毛细管构成，所有单毛细管的入口端指向光源，所有单毛细管的出口端平行，毛细管X射线半透镜束斑位置处的功率密度增益范围为64，毛细管X射线半透镜的长度为110mm、入口直径为9mm、出口直径为40mm、入口焦距为64mm-100mm、横截面最大处的直径为40mm，多毛细管X射线准直器是由70万根单玻璃毛细管构成的圆柱体，所有单毛细管相互平行，多毛细管X射线准直器横截面直径为40mm，多毛细管X射线准直器的长度为63mm，多毛细管X射线准直器准直后的束斑位置处的功率密度增益为5，X射线探测器同时为能量分辨和空间分辨的X射线探测器，探测器的能量分辨为170eV，探测器的空间分辨为Μμπι。
权利要求1. 一种基于毛细管X射线半透镜的指纹提取设备，它包括X射线光源、毛细管X射线半透镜、多毛细管X射线准直器、X射线探测器和支架，其特征在于所述毛细管X射线半透镜是由40-80万根单玻璃毛细管构成，所有单毛细管的入口端指向光源，所有单毛细管的出口端平行；构成所述毛细管X射线半透镜的每根单毛细管是圆形的，排列方式采用每根单毛细管周围排列6根其它单毛细管的方式；所述毛细管X射线半透镜束斑位置处的功率密度增益范围为10-70 ； 所述毛细管X射线半透镜的入口端直径Din和出口端直径D。ut相比，前者较小，且半透镜的横截面最大处即为出口端；毛细管X射线半透镜入口焦距F1的大小取决于透镜结构， 透镜体积越大，入口焦距F1越大；毛细管X射线半透镜的长度1根据透镜的材料而定，构成透镜的材料的原子序数越大，该毛细管X射线半透镜的长度1越小；所述毛细管X射线半透镜的长度范围为80mm-200mm、入口直径的范围为5mm-15mm、出口直径为40mm、入口焦距的范围为20mm-100mm、横截面最大处的直径为40mm ；所述多毛细管X射线准直器是由60-80万根单玻璃毛细管构成的圆柱体，所有单毛细管相互平行，排列方式采用每根单毛细管周围排列6根其它单毛细管的方式； 所述多毛细管X射线准直器横截面直径为40mm ； 所述多毛细管X射线准直器的长度范围为40mm-300mm ； 所述多毛细管X射线准直器准直后的束斑位置处的功率密度增益范围为3-10。
专利摘要基于毛细管X射线半透镜的指纹提取设备，它含有X射线光源、毛细管X射线半透镜、多毛细管X射线准直器、X射线探测器和支架，此设备的核心是毛细管X射线半透镜和多毛细管X射线准直器。利用毛细管X射线半透镜会聚便携式低功率光源发出的X射线获得较高功率密度的X射线束斑，该束斑的面积大于一个完整指纹的面积，利用该束斑同时激发指纹不同位置元素对应的X射线荧光，这些X射线荧光再通过多毛细管X射线准直器高空间分辨地准直和会聚后打在X射线探测器上，从而获得指纹。在利用该设备获得指纹时，不需要对指纹进行逐点扫描分析，从而缩短了获得指纹的时间，提高了获得指纹的时效性。
文档编号A61B5/117GK202051709SQ20102067322
公开日2011年11月30日 申请日期2010年12月22日 优先权日2010年12月22日
发明者刘志国, 刘鹤贺, 孙天希 申请人:中国政法大学