物理學家Jeroen Smulders,在Thermo Fisher Scientific™擔任產品經理,亦是開發Phenom GSR SEM感知槍支殘留物桌上型掃描式電子顯微鏡團隊的成員之一。Phenom GSR SEM是唯一能夠分析槍擊殘留物的桌上型掃描式電子顯微鏡。 法醫科學家利用此技術來尋找證據,證明嫌疑犯有開槍的行為。在這次訪談中,Smulders談論了GSR的發展歷史,介紹Phenom Perception GSR SEM的產品細節,並舉例說明目前應用GSR的情況。

可以分享您第一次進行GSR分析的經歷嗎?

2007年,我開始在FEI(一家顯微鏡公司,自2016年成為Thermo Fisher Scientific的子公司)工作,擔任應用工程師。在那裡,我負責桌上型掃描式電子顯微鏡(SEM)的開發。在2009年時我跟隨產品一起到了分拆公司Phenom-World,後來在那邊我擔任了7年的應用工程師。在此期間,我接觸了GSR,於是我們開始在Phenom 桌上型大樣品艙掃描式電子顯微鏡XL SEM的基礎上開發專門用於GSR分析的SEM。在2015年第22屆ENFSI歐洲鑑識科學學會上,我們在會議上展示了Phenom Perception GSR SEM。

ENFSI歐洲鑑識科學學會對於GSR領域來說是很特別的會議嗎?

沒錯。ENFSI是European Network of Forensic Science Institutes的縮寫,他們每年都召開會議,也會舉行專門針對槍支和槍支殘留物的會議,讓彈道和GSR追踪專家們齊聚一堂。為了確保我們能接觸到客戶端和市場方向,我們參加了這些會議。

您剛剛有提到Phenom Perception GSR SEM是以另一種產品Phenom XL SEM為根據。這兩者有什麼區別?

Phenom Perception GSR SEM具有自動掃描程序,可以最大程度地發揮作用。另外,在GSR版本中,有一些硬體可作選擇,例如:Z軸電動載台和更大的EDS探測器。

在開發Phenom Perception GSR SEM的時候有遇到什麼特殊的困難呢?

與僅能拍出高解析圖像且能對普通樣品進行EDS元素分析的電子顯微鏡相比,開發適合GSR技術應用的電子顯微鏡當然是更困難的事情,最主要與操作期間的穩定性有關。GSR分析時的環境像是對比度和亮度,必須長時間保持穩定水平,而在極端情況下,分析時間可能長達24小時。因此,Phenom Perception GSR SEM的穩定性和準確性優於一般SEM。

準確性也一樣優於一般電子顯微鏡嗎?

是的,電子束和載台移動的精確性也需要很高。例如:在掃描過程中,會檢測到潛在的GSR粒子。之後,它將會返回進行EDS分析。這時,您不想分析在粒子旁邊的斑點;或是當您設定將載台往一側移動100微米時,必須確保絕對是100微米而不是110微米,否則您可能會錯過樣品的一部分以及潛在的GSR顆粒。而如果平台移動的距離小於100微米,您可能會兩次檢測到相同的粒子。由於以上這些原因,儀器的高精度非常重要。

自1980年代以來,法醫科學家已經開始使用電子顯微鏡分析GSR粒子,對嗎?

確實,從1980年代就開始利用SEM進行GSR分析。隨著電腦計算功能越來越強大,它逐漸朝向自動化,分析結果也日益可靠。

圖一、GSR粒子在開槍後存在於煙硝中,並充斥在開槍者的手和周圍環境中

一開始的GSR分析是由操作員坐在電腦螢幕前,用肉眼分析每張圖像嗎?

這是個好問題。我不能100%確定,但是我無法想像操作員手動分析每張圖像。舉例來說,我們曾經與該領域的先驅之一一起工作,他編寫了第一個GSR軟件包,雖然今日已不再使用了。但是,這件事能夠說明在早期操作人員已嘗試用某種方式使分析過程自動化。當然,這麼多年下來已明顯改進GSR分析技術,發展出縝密複雜的分析模式。

貴公司從哪一年開始研發Phenom Perception GSR SEM的?

我們開始於2013年。在2014年時,我們發布了此項產品。從那時候起,它是市場上唯一專門用於GSR分析的桌上型電子顯微鏡SEM。

好的,假設我在鑑識實驗室工作,我們已經從貴公司購買了GSR SEM。 那麼首先我們第一步要做什麼?

您要做的第一件事就是重新設定電子顯微鏡運行模式,這代表可以根據您的個人需求進行調整。

這意味著GSR分析的過程不同嗎?

不完全是這樣。所有實驗室都遵循大致相同的步驟,但是設置中的細節不同。這就是為什麼必須自定義要如何運行電子顯微鏡的原因。系統初始有一個默認運行模式,但是它與您的工作步驟完全匹配的機會非常低。

GSR分析有標準嗎?

當然,這些標準例如定義了顆粒和掃描區域的尺寸範圍,這些標準盡可能具體。但是因為無法完全定義很多變量,它們仍保留解釋的空間。因此,不同實驗室間進行分析的方式仍然有所差異,尤其是將歐洲、美國或亞洲的鑑識實驗室進行比較時。 因此我們說每個鑑識機構在GSR分析方面都有自己的工作標準。

電子顯微鏡軟件有提供這種靈活性自定義嗎?

絕對有的。軟件中有很多參數可以根據個人需要進行調整。舉例來說,您可以針對靈敏度或速度等對其進行優化。

自定義系統通常需要多長時間?

可能需要幾天甚至到幾週的時間。但是一旦您制定好標準的操作程序,那麼操作將變得非常容易。將樣品放入後,手動聚焦完畢,然後即可開始依照設定好的排程運行。

……接著放手讓電子顯微鏡自行運作嗎?

是的。一方面機台具有很高的靈活性,但另一方面,一旦您設置了標準的工作程序,它就易於使用。

電子顯微鏡可以同時放入幾個樣本?

最多可容納30個樣品,並且還有一些空間可以放標準樣品。
對於大多數客戶而言,這綽綽有餘,他們通常同時分析少於這個數量。一般來說,大多數實驗室不會混合來自不同犯罪嫌疑人的樣品。讓我們假設現在有六個嫌疑人,他們會進行六次單獨的分析-通常每個運行三到五個樣本。 藉由這種作法,避免樣品交叉污染或防止樣品混淆。

樣品通常是什麼尺寸?

使用最廣泛的樣品載台是直徑為12毫米的平面,這樣整個區域都可以進行分析。

您通常在GSR樣品上發現多少顆粒?

介於0到1,000之間,或是超過10,000。 它取決於環境,例如所使用的槍械、彈藥或哪個位置:它發生在室內還是室外?

調查人員是否也會從犯罪現場收集樣本以檢測是否有使用槍械?

犯罪現場若有使用槍械的話通常會有明顯的痕跡,例如牆壁上的孔或地板上的彈殼。因此,如果有證據表明使用了槍械,則用GSR分析,而非其他分析。

樣本的主要來源是犯罪嫌疑人嗎?

是的,但是經常也會從受害者那邊取樣。它可以告訴您受害者是否還使用了槍支;或看起來像自殺的案件中,您可以收集證據,確定受害者是否使用槍支自殺。在這些情況下,受害人身上會比他人開槍的情況下有更多的GSR顆粒。

需要多少GSR顆粒才能確認結果?

當您發現零粒子時,顯而易見它呈現否定的結果,但這並不意味著沒有槍聲。有個爭論點在於一個GSR顆粒是否可以代表肯定的結果。這實際上取決於您問誰。例如,有人說我們至少需要三個GSR顆粒。

具有GSR意味著什麼?

人們普遍認為GSR顆粒僅來自槍械。然而,可以通過二次歷程沾染。如果您與近期開槍的人握手,手上可能就會沾有GSR顆粒。

這表示僅有GSR還不足以佐證嗎?

GSR始終作為額外證據提供。 舉例來說,如果調查人員發現您手上有GSR顆粒,而您的鄰居昨晚被殺害,那麼這當然並不意味著您就是殺死鄰居的兇手,這只是謎團的一部分,如果研究人員在樣品上發現許多GSR顆粒,則此嫌疑比重會增加;反之,如果發現少量GSR顆粒,則嫌疑比重變弱。

圖二、使用Thermo Scientific Phenom Perception GSR SEM執行GSR分析成像

如果樣品上沒有顆粒,分析會更快嗎?

並不是這樣的。它不僅掃描正極粒子,而且還必須掃描樣本上的所有粒子以發現它們是否是負極顆粒。 基本上樣品上充滿許多環境顆粒,通常介於1,000到5,000之間,掃描所有這些顆粒都需要時間。

是否需要針對形態可疑的樣本和顆粒進行掃描以獲得更詳細的資訊?

粒子的能量色散光譜(EDS)分析確定了粒子的化學組成。由此可以將GSR顆粒與任何其他顆粒區分開。GSR顆粒的化學成分非常具有特色。完成分析後會產出一份報告告訴他檢測到了多少GSR顆粒。現在,用戶必須驗證並確認所有這些正極顆粒確實是GSR顆粒。 對此,法醫分析師可以基於形態學原因製作高倍率圖像,並手動操作EDS高質量分析。

分析軟件的錯誤率多高?

在大多數情況下軟件不會出錯的。我們竭盡所能保障用戶端盡可能接收所有正極顆粒。 我會說,我們產品的優點是錯誤率極低。

所以,我想客戶的反饋是正面的?

當然,我還能說什麼!但是我想以下是我們的客戶欣賞此機台的原因:一般的鑑識實驗室擁有落地型電子顯微鏡,他們使用這些儀器進行各種鑑定分析。電子顯微鏡不僅是GSR分析所必需的,還有其他分析需要使用。如果有人在進行GSR分析,則SEM會佔用幾個小時甚至更長的時間。在這種情況下,對於許多鑑識實驗室而言,擁有一台專門作為GSR分析的電子顯微鏡是有意義的。 Phenom Perception GSR是一款小型桌上型電子顯微鏡,它占地小,而且操作簡單易上手。

作者介紹

Rose Helweg

Rose Helweg是Thermo Fisher Scientific Phenom桌上型電子顯微鏡的數位行銷專家。Rose發掘奈米世界的隱藏之美,持續提供有關高科技創新和有趣的電子顯微鏡世界的相關故事,幫助潛在客戶了解桌上型電子型顯微鏡應用的可行性。

原文網址:https://blog.phenom-world.com/gsr-gunshot-residue-analysis

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