С помощью рентгеновского спектрального анализа можно получить ценные данные о составе локальных включений и топографии распределения элементов по поверхности объекта, но использование его в экспертно-криминалистических подразделениях затруднено в связи со сложностью и высокой стоимостью.
Применение методов рентгеновской спектрометрии, в частности рентгеновского флуоресцентного анализа, дает возможность определять качественный и количественный элементный состав неизвестных веществ и материалов, не уничтожая и не изменяя исходного объекта. Последний может быть затем исследован другими методами или использован в качестве эталона сравнения.
2.6. МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
Масс-спектрометрия является сравнительно новым экспрессным и информативным методом для определения элементного, функционального, молекулярного и изотопного качественного и количественного состава вещества.
Масс-спектрометрия — метод исследования вещества путем определения масс атомов и молекул, входящих в его состав, и их количества. Он основан на эффекте пространственного разделения движущихся в поперечном магнитном или электрическом поле заряженных частиц (ионов) с различным отношением массы к заряду.
Исследуемое вещество прежде всего подвергается ионизации. В случае жидких или твердых веществ их либо предварительно испаряют, а затем ионизируют, либо применяют поверхностную ионизацию мощной высокочастотной искрой, лучом лазера или иным способом. Заряженные частицы (ионы) образуются при столкновении молекул исследуемого вещества с электронами или иными частицами высокой энергии (фотонами). Образовавшиеся ионы регистрируются ионным приемником, полученные сигналы составляют спектр, в котором положение сигнала отвечает величине отношения массы частицы к величине ее заряда, а интенсивность — концентрации ионов. Эти величины зависят от строения, молекулярного состава и концентрации исследуемого вещества.
Совокупность значений масс и их относительного содержания называется масс-спектром (МС). До сих пор это — один из основных методов получения информации о массах ядер и атомов. МС применяется для точного определения элементного и молекулярного состава любых веществ, поступивших на исследование.
Масс-спектрометрический метод позволяет работать с малым количеством вещества (10-6-10-8 г) и благодаря простоте, быстроте и большой селективности анализа имеет значительные преимущества перед химическими методами. В сравнении с методами ИК- и УФ-спектроскопии, позволяющими выявлять атомные группировки и последовательность связей в молекуле, масс-спектрометрический анализ дает больший объем информации, включая данные о молекулярном весе соединений, а также обладает более высокой чувствительностью. Указанный метод анализа в криминалистическом исследовании веществ, материалов и изделий применяется, например, при исследовании наркотических веществ кустарного производства, фармакологических препаратов и ядохимикатов для установления их природы, зоны произрастания растений, являющихся наркотическим сырьем. Для изучения малых количеств веществ применяется масс-спектрометрия с искровым и лазерным источниками ионизации. Основные преимущества такого анализа: высокая чувствительность к примесям (10-5-10-6 %) и возможность определять практически все элементы таблицы Менделеева.
Масс-спектральный анализ осуществляется на масс-спектрометрах — приборах для разделения ионизированных молекул и атомов по их массам, основанных на воздействии магнитных и электрических полей на пучки ионов, летящих в вакууме. В масс-спектрометрах регистрация ионов осуществляется электрическими методами, в масс-спектрографах — по потемнению фоточувствительного слоя.
В настоящее время для повышения информативности, точности анализа различных объектов исследования используют сочетание хроматографических и масс-спектрометрических методов. Это позволяет проводить анализ сложных многокомпонентных смесей органических и неорганических веществ. Для проведения подобного рода исследований используются комбинированные системы, включающие в себя газовый (или жидкостный) хроматограф и масс-спектрометр — хроматомасспектрографы.
2.7. НЕЙТРОННО-АКТИВАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ
Исключительно высокой чувствительностью и информативностью обладает нейтронно-активационный анализ — метод определения качественного и количественного макро- и микроэлементного состава веществ, основанный на получении радиоактивных изотопов химических элементов при облучении анализируемого вещества потоком нейтронов в ядерном реакторе. Метод характеризуется высокой чувствительностью, избирательностью и специфичностью (позволяет определить в одной навеске более 70 элементов). Эффективен при исследовании бумаги, карандашных штрихов, следов золота и смазочных материалов, при определении количества микроэлементов в объектах экспертного исследования, например наркотиках, лакокрасочных материалах и покрытиях и т.п. Определение повышенного содержания мышьяка в волосах Наполеона, произведенное этим методом, позволило криминалистам сделать вывод, что император был отравлен мышьяком.
Указанный метод в экспертных исследованиях в нашей стране (в противоположность зарубежной криминалистической практике) используется лишь эпизодически из-за сложности и малодоступности необходимого оборудования, проблем с обеспечением соблюдения правил техники безопасности.
Раздел 3. Методы и технические средства криминалистического исследования молекулярного и фракционного состава веществ и материалов
Важный раздел экспертной криминалистической техники при исследовании веществ, материалов и изделий составляют методы и технические средства проведения молекулярного анализа — спектрофотометрия в ультрафиолетовой и видимой областях спектра (спектрофотометрический метод), инфракрасная спектрометрия, молекулярная масс-спектрометрия, спектральный люминесцентный анализ, электронный парамагнитный резонанс, анализ по спектрам комбинационного рассеяния, ядерный магнитный резонанс[99], хроматографические и химико-аналитические методы и некоторые другие.
3.1. СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД
Спектрофотометрический метод основан на изучении поглощения света веществом в области 200-800 нм. Соответствующие так называемые электронные спектры[100] получаются на спектрофотометрах применительно к таким объектам КИВМИ, как ГСМ, материалы документов, фармацевтические препараты, спиртные напитки, растительные наркотические средства, лакокрасочные покрытия[101].
Значительно шире применительно к веществам, материалам и изделиям используется метод инфракрасной спектроскопии. Инфракрасные спектры поглощения, обусловленные колебательными и вращательными движениями ядер элементов, образующих молекулы вещества, являются весьма специфичными. Это позволяет устанавливать состав химических соединений по инфракрасным спектрам с помощью информационно-поисковых систем на базе ПЭВМ. Метод ИК-спектроскопии позволяет получить ценную информацию при изучении таких веществ и материалов, как нефтепродукты, лакокрасочные материалы и покрытия, волокна, пластмассы и резины, материалы письма, взрывчатых веществ, клеящих веществ и др.
3.2. СПЕКТРАЛЬНЫЙ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ АНАЛИЗ
Спектральный люминесцентный анализ относится к группе самых высокочувствительных методов анализа, хотя в экспертной практике он применяется мало из-за недостаточной распространенности соответствующих приборов. Спектры люминесценции возбуждаются облучением вещества ультрафиолетовым светом. Данный метод в КИВМИ применяется для исследования ГСМ, полициклических ароматических углеводородов в почвах, ядовитых веществ и ряда других. Например, применяя метод спектрального люминесцентного анализа, удалось осуществить дифференциацию участков местности по содержанию таких промышленных загрязнений, как 3, 4-бензпирен, и других углеводородов этого ряда. Метод пригоден и для дифференциации стекол разного происхождения.
3.3. МЕТОД ЯДЕРНОГО МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА
Для определения молекулярного состава исследуемых веществ используются и методы ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), основанные на взаимодействии вещества с магнитным полем.
Если систему ядер, обладающих магнитными моментами, поместить во внешнее магнитное поле, то на них будет действовать сила, которая сориентирует их магнитные оси в направлении этого поля. В определенных условиях, характерных для данного ядра, магнитные моменты ядра будут резонансно поглощать энергию переменного магнитного поля, частота изменения которого лежит в радиодиапазоне. Это поглощение приводит к возникновению ядерного магнитного резонанса.