专利名称：基于毛细管x光会聚透镜的潜指纹提取谱仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及指纹提取技术领域，特别是涉及一种基于毛细管X光会聚透镜的潜指纹提取谱仪。毛细管X光会聚透镜可以将发散的X射线会聚为微焦斑，该微焦斑直径小于指纹的宽度和指纹间的空隙，并且焦斑处具有IO4数量级的功率密度增益，这便于利用该焦斑具有空间分辨地激发留在指纹处元素的特征X射线，从而利用特征X射线成像获得指纹。( 二)
背景技术：
随着指纹提取技术的不断提高，指纹在刑侦领域的作用越来越重要。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、荧光试剂法等等。对潜指纹的提取，现有的上述这些方法各有自己的特点，但有些实验操作过于繁琐，有些提取精度不够高，所以如何快速、无损和高精度地提出潜指纹在刑侦领域倍受关注。实际上，人的手指在某处留下指纹前，常常是要接触一些物质，例如、护肤霜、洗涤液、油、灰尘、炸药、有毒物质、毒品等等，这些物质中不同元素对应着自己的特征X射线，所以，如果采用空间分辨和强度能够满足要求的高能粒子束对潜在的指纹区进行二维扫描分析，得到三维数据，其中一维数据是指纹中某元素对应的特征X射线的强度，另外两位数据是空间坐标，这样就可以利用这些数据对潜在指纹进行计算机成像一特征X射线成像。利用特征χ射线成像法提取指纹还可以判断指纹所有者在留下指纹前接触过什么物质，这对刑侦鉴别也具有重要的应用价值，所以，利用特征X射线成像法提取潜指纹具有重要的现实意义。通过特征X射线成像法提取潜指纹的重点是设计适合于指纹提取的微束分析设备，首先要保证打在指纹上的高能粒子束的束斑尺寸要小于指纹的宽度和指纹间的空隙， 同时还要保证打在某处的高能粒子束的强度足够强，只有这样才能保证将指纹中的元素对应的特征X射线具有空间分辨地激发出来。常见的有关激发元素特征X射线的微束分析设备有电镜+能谱(SEM-EDX)、微束质子诱导X射线荧光(Micro-PIXE)和微束同步辐射X射线荧光(Micro-SXRF)，第一种方法的检测限较高，不便于获得低含量元素的特征X射线，第二和第三两种方法的检测限低于第一种方法，可以检测到PPm量级的微量元素，但第二和第三两种方法的设备庞大，运行费昂贵。同时，上述三种设备都不适合用于犯罪现场的实地潜指纹提取。因此，如何能够在现场利用特征X射线成像法进行提取潜指纹是本领域技术人员亟须解决的技术问题。
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光会聚透镜的潜指纹提取谱仪，该谱仪利用特征X射线成像法在犯罪现场进行指纹提取。[0008]为实现上述目的，本实用新型提供的基于毛细管X光会聚透镜的潜指纹提取谱仪包括X射线光源、毛细管X光会聚透镜、显微镜、探测器、承载X射线光源、毛细管X光会聚透镜，显微镜和探测器的五维电动调试架。所述谱仪采用毛细管X光会聚透镜会聚便携式低功率光源发出的X射线，从而获得高功率密度的X射线微焦斑，该微焦斑的直径远小于指纹的宽度和指纹间的空隙，利用该X射线微焦斑作为激发指纹中元素对应的特征X射线的激发源。所述基于毛细管X光会聚透镜的潜指纹提取谱仪总重量的范围为^glkg。此谱仪的总重量主要决定于光源的重量，例如，采用功率为3W的光源，此谱仪的总重量为2kg ； 采用功率为30W的光源，此谱仪的总重量为^g ；当光源的功率为IOW时，此谱仪的总量为 4kg，此时，由于该种谱仪充分利用了毛细管X光会聚透镜的性能，所以总量为4kg的谱仪既轻便又具有较低的检出限，是优选的谱仪。所述X射线光源为低功率光源，功率范围为3W-30W。如果潜指纹中元素的含量是 PPm量级的，则采用功率为30W的光源，如果潜指纹中元素的含量高于lOOppm，则采用功率为3W的光源。所述X射线光源为便携式的，其重量范围为0. 5kg-lkgo当光源的功率为3W时，其重量为0. 5kg,当光源的功率为30W时，其重量为1kg。所述毛细管X光会聚透镜是由80-150万根单玻璃毛细管构成，单毛细管的数量决定了毛细管X光会聚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指向毛细管X光会聚透镜的焦斑，此种单毛细管的排列方式决定该透镜能将发散的X射线会聚为微焦斑。所述毛细管X光会聚透镜的焦斑直径范围为40 μ m-80 μ m。构成毛细管X光会聚透镜的单毛细管数量为80时，毛细管X光会聚透镜焦斑直径为40 μ m,构成毛细管X光会聚透镜的单毛细管数量为150时，毛细管X光会聚透镜焦斑直径为80 μ m。所述毛细管X光会聚透镜的焦斑位置处的功率密度增益范围为10000-60000。在相同X射线光源的情况下，毛细管X光会聚透镜的焦斑位置处的功率密度增益越大，利用毛细管X光会聚透镜提取潜指纹的效率越高。构成毛细管X光会聚透镜的单毛细管数量为80 时，毛细管X光会聚透镜的焦斑位置处的功率密度增益为10000 ；构成毛细管X光会聚透镜的单毛细管数量为150时，毛细管X光会聚透镜的焦斑位置处的功率密度增益为60000。所述毛细管X光会聚透镜的长度范围为100mm-300mm、入口直径的范围为 10mm-20mm、出口直径的范围为5mm-10mm、入口焦距的范围为50mm-200mm、出口焦距范围为 20mm-60mm、横截面最大处的直径范围为15mm-40mm。当毛细管X光会聚透镜的长度为IOOmm 时，其入口直径为10mm、出口直径为5mm、入口焦距为50mm、出口焦距为20mm、横截面最大处的直径为15mm;当毛细管X光会聚透镜的长度为300mm时，入口直径为20mm、出口直径为 10mm、入口焦距为200mm、出口焦距为60mm、横截面最大处的直径为40mm。所述显微镜的放大倍数范围为20-100。优选地，显微镜的放大倍数为70，此时，显微镜的物距最适合于毛细管χ光会聚透镜的焦距。所述探测器为能量分辨X射线探测器，探测器的能量分辨范围为130eV-220eV。当潜指纹中不同元素的特征线的能量差小于230eV时，采用能量分辨为130eV的探测器，当潜指纹中不同元素的特征线的能量差大于230eV时，采用能量分辨为220eV的探测器。
4[0018]所述五维电动调试架的空间分辨范围为10 μ m-40 μ m。优选地，五维电动调试架的空间分辨为20 μ m较为理想，此时便于高效地提取潜指纹。本实用新型的有益效果是，由于采用了高功率密度增益的毛细管X光会聚透镜，所以降低了所述谱仪的检测限，这便于获得指纹中低含量元素对应的特征X射线，因而该谱仪尤其适合用于潜指纹的提取；该谱仪是便携式的，便于在犯罪现场利用特征X射线成像法提取指纹；在现场提取指纹的同时还可以判断指纹所有者在留下指纹前接触过什么物质，从而缩小刑侦范围；该谱仪使用了低功率X射线光源，并且采用毛细管X光会聚透镜将光源发散的X射线会聚成微焦斑，所以提高了 X射线谱仪使用者的使用安全系数。
图1是基于毛细管X光会聚透镜的潜指纹提取谱仪的示意图；图2是毛细管X光会聚透镜的示意图；图3是毛细管X光会聚透镜截面图。
具体实施方式
参见图1，基于毛细管X光会聚透镜的潜指纹提取谱仪包括X射线光源1、毛细管 X光会聚透镜2、显微镜4和探测器5，以及固定X射线光源1、毛细管X光会聚透镜2、显微镜4和探测器5的五维电动调试架。X射线光源1发出的X射线经毛细管X光会聚透镜会聚成微焦斑3，显微镜4定位微焦斑3的位置，在显微镜4的辅助定位下，将X射线微焦斑打在指纹处，探测器5探测来自指纹出元素对应的特征X射线信号，通过五维电动调试架对指纹处进行扫描分析，将分析的数据通过计算机进行成像分析，从而得到指纹。参见图2，毛细管X光会聚透镜的入口端直径Din和出口端直径D。ut与其最大截面的直径Dmax相比，前两者较小，这保证了该透镜高效率地收集来自X射线光源的发散X射线， 同时也保证了将这些发散的X射线会聚为微焦斑；入口端直径Din与出口端直径D。ut相比， 前者较大，这保证了透镜具有高传输效率；毛细管X光会聚透镜入口焦距F1与出口焦距F2 相比，前者较大，这保证了该透镜能够充分利用X射线光源。毛细管X光会聚透镜的长度1 根据透镜的材料而定，一般地，构成毛细管X光会聚透镜的原子序数越高，毛细管X光会聚透镜的长度越大，构成毛细管X光会聚透镜材料的原子序数越低，毛细管X光会聚透镜的长度越小。参见图3，构成毛细管X光会聚透镜的单毛细管的直径基本是相同的，因为组成该种毛细管X光会聚透镜的单管数量大，从而决定了单毛细管的内径基本相同，这保证了该透镜具有高的性能以满足对指纹的提取。下面给出基于毛细管X光会聚透镜的潜指纹提取谱仪的实例基于毛细管X光会聚透镜的潜指纹提取谱仪的总重量为4kg，使用钼靶X射线光源，其功率为10W，该光源的重量为0. Ag，毛细管X光会聚透镜是由120万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指向毛细管X光会聚透镜的焦斑，该毛细管X光会聚透镜的焦斑直径为60 μ m,该毛细管X光会聚透镜的焦斑位置处的功率密度增益为30000，该毛细管X光会聚透镜的长度为160mm、入口直径为15mm、出口直径为9mm、入口焦距为90mm、出口焦距为40mm、横截面最大处的直径为30mm，使用显微镜的放大倍数为70，采用探测器为能量分辨X射线探测器，探测器的能量分辨在5. QkeV能量点为140eV，所采用五维电动调试架的空间分辨为30 μ m。
权利要求1. 一种基于毛细管X光会聚透镜的潜指纹提取谱仪，它包括X射线光源、毛细管X光会聚透镜、显微镜、探测器、承载X射线光源、毛细管X光会聚透镜、显微镜和探测器的五维电动调试架，其特征在于所述毛细管X光会聚透镜是由80-150万根单玻璃毛细管构成，单毛细管的直径基本是相同的，所有单毛细管的入口端指向光源，所有单毛细管的出口端指向毛细管X光会聚透镜的焦斑；所述毛细管X光会聚透镜的入口端直径Din和出口端直径D。ut与其最大截面的直径Dmax 相比，前两者较小；入口端直径Din与出口端直径D-相比，前者较大；毛细管X光会聚透镜入口焦距F1与出口焦距F2相比，前者较大；所述毛细管X光会聚透镜的长度范围为100mm-300mm、入口直径的范围为10mm-20mm、 出口直径的范围为5mm-10mm、入口焦距的范围为50mm-200mm、出口焦距范围为20mm-60mm、 横截面最大处的直径范围为15mm-40mm ；所述毛细管X光会聚透镜的焦斑直径范围为40 μ m-80 μ m,其焦斑位置处的功率密度增益范围为10000-60000。
专利摘要基于毛细管X光会聚透镜的潜指纹提取谱仪包括X射线光源、毛细管X光会聚透镜、显微镜、探测器、承载X射线光源、毛细管X光会聚透镜、显微镜和探测器的五维电动调试架，本谱仪的核心是高功率密度增益的毛细管X光会聚透镜，它可以将发散的X射线会聚成为直径远小于指纹宽度和指纹间空隙的微焦斑，利用该高功率密度的微焦斑可以激发指纹中低含量元素对应的特征X射线，因而该谱仪尤其适合用于潜指纹的提取。该谱仪是便携式的。
文档编号A61B5/117GK201936323SQ201020673258
公开日2011年8月17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