激光物证显现仪的技术分析及选择

随着社会高新光电技术的发展，高科技刑事物证搜索及鉴定方法也逐渐兴起，激光物证显现仪也开始替代多波段LED光源在刑侦领域发挥其作用。作为搜素光源，其窄光谱线宽，高光照射强度以及高速调制性能相比LED光源有着天生的优势。文中采用的长春光吉科技有限责任公司的Laser Tracer系列激光物证显现仪是近年来国内自主研发、生产，有着自主知识产权的激光刑侦设备，其性能与稳定性均已经超越美、英等国生产的激光设备。

激光物证显现仪主要的原理是利用一束经过整形的激光照射被探测区域，通过照射激光来激发照射区域内潜在刑事物证的荧光来发现及记录物证信息。

与前文提到的多波段LED光源相比，激光的优势在于光谱线宽窄、光能强、高速调制性能好。激光的光谱线宽仅为LED的1/20左右，更窄的光谱线宽使激光非常容易被过滤掉，进而只剩物证信息光通过滤波器。如图1所示：

图1：光谱对比

（蓝色是激光光谱，绿色是LED光谱，橙色是物证信号光，红色是滤波器的通过/截止谱线）

图1中蓝色为激光的光谱，绿色为LED的光谱，橙色是物证信号光（放大后），红色是滤波器的通过/截止谱线。从图中我们可以看出有一部分LED光在滤波器通过范围内，而如果选择通过波长更长的滤波器，又会截止掉一部分宝贵的物证信号光。而激光由于其光谱线宽窄，并不会与物证信号光发生重叠，在更好的被滤除条件下，也保证了基本是全部的物证信息光通过。大大提高了系统的信噪比。而该文中使用的设备被设计为无干扰式设计，即照射区无其他干扰光源，而市面上很多进口或是国产的设备，在设备前端加入一些照明指示灯，这些指示灯的颜色是橙色或是红色的，其波长与物证信息光相重叠，并会照射到物证采集区，它们对于物证信息光来说是一种干扰、一种杂讯，是一种降低系统信噪比的因素。这是我们在选择设备时需要注意的因素。

激光搜索刑侦物证的原理是通过波长略短的激光照射潜在物证区域，由于波长越短的光光子能量越强，激发能力相应越强，通过激发潜在物证中所含有机物而产生荧光讯息，无机物中的拉曼光讯息相结合，并滤掉激光本身，来观察或记录物证信息光。虽然短波激光激发荧光能力强，但波长特别短的激光（如紫外激光）会同时激发到物证所在客体，发出荧光，这种荧光对于物证信息光来说也是一种杂讯，当这种光特别强的时候甚至会淹没物证本身发出的信息光。所以这也就是为什么在选择激光波长时不会选择到紫外激光的原因。而多选择450nm、532nm的激光，在某种特定情况也会选择405nm的激光（如隐血迹的搜索，在隐血迹的搜索时，405nm可以达到功率为其6-8倍450nm激光的效果，一般情况下，1W的405nm激光在附件辅助支持下即可观测到7层白漆掩盖的隐血迹）。532nm激光波长虽长，但其为多数氨基酸、维生素与蛋白质的吸收峰，所以对潜指印的搜索效果更为良好，图2是潜指印区与被激光照射后记录到的指印信息。

图2

而450nm蓝光是各种生物酸、组织液、细胞组织的吸收峰，更适合生物检材方面的搜索，如骨骼、毛发纤维、尿迹精斑及隐血迹。如图3是尿迹的对比

在实际现场使用中，由于532nm绿光针对指印优化，并适合荧光强的客体表面；而450nm蓝光针对生物检材优化，并更适合荧光弱的客体表面。分别用两种模式的光搜索不仅增加了工作量，也延长了案件侦破宝贵的时间。文中选择的这款激光物证显现仪带有一种称为CSS的工作模式，即两个波长同时同轴输出，这种技术为我国激光刑侦领域的自主技术，这种模式对设备的供电、电控、温控要求都比较苛刻。目前美国的设备只能分时同轴输出，而英国的设备只能同时分轴输出。分时同轴输出如前文所说，降低了工作效率；而同时分轴输出，蓝绿激光又很难保证同步照射，同样给工作带来很大不便。文中选用的设备CSS模式为同步同轴输出，可单人快速完成搜索任务。

在做物证勘察时，有三个方面的参数是最需要关注的，第一是激光功率、第二是照射区的均匀性、第三是滤波器的性能。

激光的功率高保证了激发能力强，经过试验，为了保证搜索效果及搜索效率，450nm蓝光功率最好能达到8W以上，最低也应在6W的光能量，而532nm绿激光最好能达到5W以上，最低也要在2~3W。市面有些产品虽然体积小巧、价格便宜，但其输出光能并达不到物证搜索的需要。并且在物证搜索中，我们关心的是最终的光能功率，有些产品在传导时光能利用率低，即便激光本身功率强劲，但是经过传导系统之后光衰减极其严重，12W的激光只有8W左右的终端输出能力，有些甚至会损耗35%以上，这样不仅会带来巨大的能耗，也会减少工作续航时长。

照射区的光斑均匀性，由于激光属于高斯形态的能量分布，即中间能量强，四周能量弱，这样在照射时会产生图像中见亮四周暗的情况，而我们的镜头本身设计也是中央区域光通性强，四周光通性差（即镜头的暗角），如果这样只会得到中央过曝，而四周欠曝的图片。如图4所示。

图4：高斯能量分布对比匀场照明的效果

所以选用的设备需要光斑匀化度非常好的，这样就需要设备有很好的匀光能力，如图5所示

图5：高斯分布能量变换为匀化光束

关于滤波器的性能，滤波器是激光物证显现系统中一个不可忽视的环节。文中选用的设备滤波性能达到了OD7，即千万分之一的透过率，而市面多数滤波器均为OD4，即万分之一的透过率。由于滤波器的作用是截止激光、通过物证信息光，所以滤波器的OD值也就决定了系统的信噪比，因为激光对于物证信息光来说是一种杂讯，所以要尽可能的过滤掉。过滤掉的激光越多，通过的物证信息光越多，系统的信噪比就越高。所以采用了OD7滤波器的系统信噪比就达到采用OD4系统的千倍级。如图6。此外，长时间的观看蓝激光对人眼是有伤害性的，即所谓的“蓝光损伤”。蓝激光被截止的越多，长时间对人眼的累计伤害就越轻。一般的蓝激光都是10W量级，OD4系统透过的激光大约为1毫瓦，依然超过国家激光标准对人眼的安全限度。而对于OD7系统，透过的激光仅为1微瓦（0.0001毫瓦），能量还不足智能手机的光照射能量，足以在人眼安全范围内。

图6,：OD7与OD4系统的对比

注：本文版权归长春光吉科技有限责任公司所有，文中涉及照片均为现场拍摄，如有需要无水印版的客户可来电索取。