專利名稱：指紋檢測的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上、但非排他性地涉及一種檢測指紋的裝置和方法。更具體而言，但非排他性地，涉及一種通過相對于存留指紋區(qū)域的周圍表面形成差分電荷密度來檢測指紋的 方法和裝置。
背景技術(shù)：
通過使用與指紋殘留物中的汗腺分泌物(氨基酸)和/或者皮脂分泌物(脂肪酸) 的化學(xué)反應(yīng)來查找和檢測存留在金屬或者其他表面上的指紋是眾所周知的。其他檢測潛在 指紋的方法涉及將指紋殘留物用作對電化學(xué)反應(yīng)或者還原/氧化反應(yīng)(氧化還原反應(yīng))的 一種絕緣物。當(dāng)存留有指紋的表面變得潮濕(會(huì)除去水溶性汗腺分泌物)或者受損(會(huì)除 去皮脂分泌物)時(shí)，采用上述方法通常就不合適。例如，由于風(fēng)化作用或者清洗，表面可能 變得潮濕或者受損。另外一種已知技術(shù)是測量在其上存留有指紋的金屬基板與金屬探測器之間的電 位差。該技術(shù)利用了 19世紀(jì)開爾文勛爵的發(fā)現(xiàn)，該發(fā)現(xiàn)為在處于電連接的不同的金屬之 間具有由該金屬的功函數(shù)確定的電勢差。特定金屬的功函數(shù)是電子能夠離開該金屬表面容 易程度的一種度量。在指紋存留中存在的化學(xué)物質(zhì)導(dǎo)致金屬表面腐蝕。被指紋腐蝕處的金 屬的功函數(shù)發(fā)生變化。因此，基于功函數(shù)的技術(shù)依靠測量可能存留有指紋的金屬的整個(gè)表 面的功函數(shù)差。很顯然，該技術(shù)是一種耗時(shí)并且?guī)в信既恍缘姆椒?。需要即使?dāng)表面已暴露于室外環(huán)境或者已被清理過(例如有人試圖隱藏行跡) 時(shí)，也能夠查找和鑒別存留在各種表面上的指紋。本發(fā)明尋求通過提供一種可以適用于各 種材料的檢測潛指紋的裝置和方法，例如其上的指紋殘留物已被消除的材料，從而避免或 者減少現(xiàn)有技術(shù)中存在的至少一種或更多的問題。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供一種查找和檢測存留在表面上的指紋的至少一部 分的方法和/或裝置，包括用于建立電場的構(gòu)件，以在與存留于表面上的指紋的至少一部 分重合的位置處形成差分電荷密度；以及檢測元件，其中，該檢測元件可以有選擇地被吸引 至與指紋存留區(qū)域中的差分電荷密度一致的表面上，或者可以從該表面上被排斥出，從而 能夠查找和檢測存留在表面上的指紋的至少一部分。優(yōu)選地，以使指紋存留處表面的電荷密度比該表面區(qū)域周圍的電荷密度低的方式 建立電場。該電場可以在整個(gè)表面存在有電位差的方式建立。電場電壓可以為0 5kV，或 者0 3kV，例如2. 5kV的級別。另外地或者備選地，該檢測元件可以包括導(dǎo)電粉末，例如黑色導(dǎo)電粉末，該導(dǎo)電粉 末可以施加到表面上，從而例如在存留指紋或者指紋的一部分的區(qū)域或者位置上，導(dǎo)電粉 末可以有選擇地被吸引至存留的指紋或者指紋的一部分的區(qū)域中，或者從該區(qū)域中被排斥 出，從而使存留的指紋或者指紋的一部分顯示出來。
該檢測元件還可以包括涂有導(dǎo)電粉末或所述導(dǎo)電粉末的瓷珠，從而在存留的指紋 或者指紋的一部分的位置處，導(dǎo)電粉末或該導(dǎo)電粉末的至少一部分可以從該瓷珠上脫離并 被吸引至指紋存留區(qū)，或者被從該區(qū)域中排斥出，據(jù)此，使存留的指紋或者指紋的一部分顯 示出來。該檢測元件可以包括氣溶膠噴霧器，該氣溶膠噴霧器含有粉末，即處在指紋或者指 紋的一部分的區(qū)域或者位置上的導(dǎo)電粉末，該粉末可以被吸引至存留的指紋或者指紋的一 部分的區(qū)域中，或者從該區(qū)域中被排斥出，從而使存留的指紋或者指紋的一部分顯示出來。本發(fā)明的第二個(gè)方面提供在不規(guī)則物體上施加電勢的裝置，該裝置包括第一夾持 構(gòu)件和支撐面，在其間所述物體可以被保持??；以及一對觸頭，其用于接觸被該夾持構(gòu)件和 支撐面所保持的物體，其中，至少一個(gè)該觸頭含有可往復(fù)的部分，以順應(yīng)所述物體的不同部 分。優(yōu)選地，該夾持構(gòu)件和該支撐面中的一個(gè)或者兩個(gè)都可以彼此靠近或遠(yuǎn)離地往 復(fù)。優(yōu)選地，該夾持構(gòu)件和該支撐面中的一個(gè)或者兩個(gè)都可以旋轉(zhuǎn)。
優(yōu)選地，至少一個(gè)該觸頭含有彈簧，以形成所述往復(fù)部分。另外地或者備選地，可 以具有其他彈性裝置。


下面，僅通過實(shí)例和參照

本發(fā)明的示例性實(shí)施例。其中，圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的適于檢測潛在指紋的至少一部分的裝置 的圖。圖2是表示圖1所示裝置的A-A視圖。圖3是表示圖1中的黃銅棒與青銅柱塞觸頭構(gòu)造的詳圖。圖4是表示圖1中的夾持機(jī)構(gòu)的詳圖。圖5是表示存留五天后，存留在黃銅上的指紋脊線的詳細(xì)形成圖。其中，(a)是表 示經(jīng)過用水、丙酮和再次用水清洗后，氧化還原腐蝕可見的程度；(b)是表示連續(xù)靜電增強(qiáng) 后的相同的指紋(與a)。
具體實(shí)施例方式在這里說明和描述的例示性方法涉及將2. 5kV級別的電勢施加至在其上面已經(jīng) 存留有指紋的金屬樣品上。該所施加的電勢差在樣品材料表面形成電荷密度。在存留有指 紋處(在受損或者受潮以前)的電荷密度相對于該樣品表面的周圍區(qū)域的電荷密度是不同 的。這是由于指紋存留中含有的化學(xué)物質(zhì)在金屬樣品上產(chǎn)生了作用；即腐蝕了金屬表面。 然后，采用下述說明的兩種方法中的至少一種方法，施加導(dǎo)電粉末，該導(dǎo)電粉末將被吸引并 粘附到指紋上。圖1是表示裝置2的圖，其用于檢測被夾持在該裝置2中的樣品材料10上的潛在 指紋50(圖1中未顯示)。該裝置2包括支撐框24 ；—對圓板或者盤14，其可旋轉(zhuǎn)地安裝 至該支撐框24的相對部分上；曲柄狀手柄22，其從該圓板14其中一個(gè)的外表面延伸并穿 過該框24 ；以及一對棒16和高壓單元(圖中未顯示)。每個(gè)圓板14包括四個(gè)夾持機(jī)構(gòu)12，其在圖2和圖4中被更為清楚地顯示出來，并 且該夾持機(jī)構(gòu)12可以向該圓板14的內(nèi)部或者外部進(jìn)行充分地徑向調(diào)節(jié)，直到與樣品材料10形成接觸。每個(gè)夾持機(jī)構(gòu)12通過夾持板30可調(diào)節(jié)地被安裝到該圓板14上，其中，該夾持板30經(jīng)由螺帽和螺栓裝置32而被安裝到夾持部件34上。該夾持機(jī)構(gòu)12可以在圓板上 進(jìn)行充分地調(diào)節(jié)，以便可以在夾持機(jī)構(gòu)12之間夾持不同尺寸的樣品材料10(圖中未顯示)。使用手柄22或者其他合適的機(jī)構(gòu)，圓板14可繞旋轉(zhuǎn)主軸線X旋轉(zhuǎn)。在本實(shí)施例 中，該被夾持的樣品材料10為具有不規(guī)則形狀的黃銅制的物體，并認(rèn)為其上存留有不知名 者的指紋。在本實(shí)施例中，該棒16是由黃銅制成的，但是可以使用任何合適的導(dǎo)電材料。在 圖3中可以較清楚地看到，每個(gè)棒16都包括有柱塞觸頭20，在本實(shí)施例中，該柱塞觸頭20 經(jīng)由彈簧21而被安裝至所述棒16的一端，但是任何合適的彈性偏置裝置都可以使用。所 述棒16經(jīng)由埋頭螺釘18可調(diào)節(jié)地安裝到所述框24上，從而在使用中可以朝著樣品材料10 向所述裝置2內(nèi)部延伸。該設(shè)置可以調(diào)節(jié)所述棒16，以確保在使用過程中所述柱塞觸頭20 與該樣品材料10接觸。在使該樣品材料10旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述彈簧21可以使該柱塞觸頭20順 應(yīng)并跟蹤該樣品材料10的不規(guī)則形狀的表面的輪廓。由基于Brandenburg 3590系列高壓模塊的高壓單元(圖中未顯示)產(chǎn)生電勢。該 單元可以產(chǎn)生0 2. 5kV的連續(xù)可變電勢。也可以使用產(chǎn)生不同電勢的其他高壓模塊。2. 5kV級別的電勢通過導(dǎo)電黃銅棒16施加。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，電壓越高，觀察到的效果越 好。因此，除了 2. 5kV以外，還有許多電壓可以形成足以能檢測和鑒別潛在指紋的差分電荷 密度。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，本發(fā)明并不是限制本發(fā)明唯一使用2. 5kV的電勢，低于 或者高于2. 5kV的電勢都可以使用。本領(lǐng)域的技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)清楚，只要可以牢固地夾持樣品材料，從而在檢測樣品 材料時(shí)可以使其旋轉(zhuǎn)或者傾斜，任何合適的裝置都可以使用，本發(fā)明并不局限于圖1至圖4 所描述的夾具和圓板的機(jī)械構(gòu)造。例如，可以使用兩個(gè)、三個(gè)或者更多個(gè)夾具12和/或者 其他類型的夾具(圖中未顯示)。該裝置2還可以用于增強(qiáng)非金屬(例如，絕緣)樣品材料10上的指紋。雖然去除 了所述棒16和柱塞觸頭20，非金屬物體也按照圖1至圖4所說明的相同方法被夾持或者可 以被夾持。利用兩塊金屬(例如黃銅)板(圖中未顯示)，在所述非金屬樣品材料10的附 近施加電場，金屬板設(shè)置于該樣品材料10的兩側(cè)中的任何一側(cè)，并充電使其帶有相反極性 的電勢。應(yīng)該指出，如果含有殘留物的基板也被極化，則在指紋殘留物與樣品發(fā)生反應(yīng)的指 紋痕跡和周圍區(qū)域之間，所建立的差分電荷密度可能區(qū)分得不那么明顯。盡管如此，指紋痕 跡仍然可以被檢測出。當(dāng)需要使用上述所說明的裝置來查找和檢測樣品材料10的表面上的潛在指紋 時(shí)，至少有兩種施加導(dǎo)電粉末的方法可以采用。第一種方法需要向該樣品10引入球形瓷珠，例如，直徑大約為10微米的球形瓷 珠，該球形瓷珠涂敷有精細(xì)粒狀( 2微米)的黑色導(dǎo)電粉末。然后使該球形瓷珠在該樣 品材料10的表面上滾動(dòng)(依靠自身的轉(zhuǎn)動(dòng))。所述被涂敷的球形瓷珠在本技術(shù)領(lǐng)域都眾所 周知，并且可以購買到。該球形瓷珠作為所述樣品10上的導(dǎo)電粉末的載體。該瓷珠本身并不附著在該樣 品材料10上面，而是其上的導(dǎo)電粉末附著在該樣品材料10上面。該瓷珠為球形，因此其可 以在該樣品材料10的表面上很容易地移動(dòng)。
當(dāng)該球形瓷珠與已充電的樣品材料10接觸時(shí)，該導(dǎo)電粉末被充電。該瓷珠在該樣 品材料10的表面滾動(dòng)，導(dǎo)電粉末就獲得該樣品材料10的電勢。當(dāng)該瓷珠到達(dá)指紋殘留物 時(shí)，這些區(qū)域相對于其周圍的區(qū)域具有不同的電勢，由于靜電作用，該導(dǎo)電粉末就會(huì)被吸引 至該區(qū)域或者從中被排斥出。在金屬樣品材料10上，所述顆粒吸引的電荷與該金屬樣品材料10的電荷相等。當(dāng)接觸到潛在指紋時(shí)，指紋殘留物/金屬腐蝕物的低電勢就從該瓷珠上吸引顆粒，并將顆粒 吸引至與所述指紋殘留物/腐蝕物重合的所述金屬的部分上。圖5表示其上存留有指紋的黃銅樣品表面。該樣品表面已用水、丙酮和再次用水 清洗過。圖5(a)的圖片表示潛在指紋存留五天后的情形；圖5(b)是表示采用本發(fā)明的方 法和裝置進(jìn)行連續(xù)靜電增強(qiáng)后，相同指紋的脊線詳細(xì)形成圖。該圖表明，采用靜電增強(qiáng)后， 以前不能看到的指紋可以被檢測和鑒別。靜電處理之后，該導(dǎo)電粉末在電荷被移除后一般是易受干擾的。通過對該處理過 的樣品材料10加熱到一定溫度(例如，150°C )，該粉末將粘合到該樣品材料10上，從而形 成較持久的樣品。在非金屬樣品材料10上，所施加的電場將極化指紋殘留物內(nèi)的成分，這將激發(fā) (未帶電的)顆粒被吸引至(或者被排斥出)該殘留物的電荷上。該第二種方法通常涉及借助于所謂的氣溶膠(aerosol)將精細(xì)顆粒導(dǎo)電粉末噴 涂至該樣品材料10上。該氣溶膠噴嘴被充以電荷，使其具有與該樣品材料10相反極性的 電勢。在金屬樣品材料10上，已充電的導(dǎo)電粉末將被吸引至該樣品材料10上的、與指紋殘 留物/腐蝕物相符合的低電勢上，或者與其周圍區(qū)域相符合的低電勢上，從而得到指紋的 正常痕跡或者倒置痕跡。在非金屬樣品材料10上，已充電的導(dǎo)電粉末被吸引至與該粉末的電荷極性相反 的殘留物上的極化電荷上。應(yīng)該理解，本發(fā)明的方法和裝置允許對基板進(jìn)行調(diào)查來確定是否存在指紋或者指 紋的一部分。在本技術(shù)范圍內(nèi)，該方法是一種迅速的方法。因?yàn)槠洳恍枰浅Ｔ敿?xì)地檢查 整個(gè)基板，例如通過建立含有多個(gè)調(diào)查點(diǎn)的檢查陣列。盡管本發(fā)明者不希望受任何理論的限制，但是在金屬材料上使用時(shí)，一般認(rèn)為該 方法的機(jī)理是在金屬表面上產(chǎn)生腐蝕的結(jié)果，其將導(dǎo)致金屬表面不純和晶格缺陷，這將局 部地增加被腐蝕處的金屬的電阻率。如果電勢施加至金屬樣品10，則在靜電條件下，電荷將 完全地移動(dòng)至金屬的外表面，而金屬內(nèi)側(cè)的電場為零。電阻率變大的被腐蝕區(qū)域更像電介 質(zhì)，在這些區(qū)域中的電荷密度(σ ‘)會(huì)小于該表面其他部分上的電荷密度(O)。根據(jù)高 斯定理，在圓盤上方給定點(diǎn)處的電場和電勢都會(huì)小于受腐蝕區(qū)域上方給定點(diǎn)處的電場和電 勢。更具體而言，在靜電平衡下的金屬圓盤的截面中，α代表所抽取的高斯面，其部分 通過表面積為A的金屬表面，該表面積是指在與金屬外表面平行的平面上的表面積，該高 斯面含有電荷q = σ . A根據(jù)高斯定律q^^oi E.dA其中，ε ^為自由空間的介電常數(shù)，在高斯面上的所有點(diǎn)上，E和必具有相同的方 向。假設(shè)E在高斯面的所有點(diǎn)上大小都相等，則 <formula>formula see original document page 8</formula>按照相同的推導(dǎo)，如果高斯面α，(通過腐蝕區(qū)域選取或抽取)具有相同的面積 Α，則
q’= ￡QEi dA=釗E，.A因此E，= q，/ ε 0A由于 q' <q，因而 E' < E并且，間隔距離為d的兩點(diǎn)之間的電勢差(Δ ν)可由下式求出
dΔν = \E.ds
O因此，在高斯面α ’上方給定點(diǎn)處的電勢一定小于在高斯面α上方給定點(diǎn)處的電 勢。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對本發(fā)明作 各種改變，例如，所述框和夾持臂和夾持機(jī)構(gòu)的尺寸和形狀可以調(diào)整，以順應(yīng)不同形狀或者 尺寸的樣品材料。還應(yīng)當(dāng)想到，其他施加導(dǎo)電粉末的方法可以起到同樣好的作用，并仍然可 以產(chǎn)生所期望的效果。并且，可以不需要使用瓷珠，而通過其他手段來應(yīng)用導(dǎo)電粉末，例如噴灑。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)理解，檢測元件可以設(shè)置為被吸引至沒有指紋存留的區(qū) 域，或者從存留指紋或者存留指紋的一部分的區(qū)域中被排斥出。所述導(dǎo)電粉末可以為任何尺寸，例如10微米。所述金屬材料可以為諸如銅、鋼、 鋁、黃銅(如上所述)等或者其他任何合適的金屬材料。所述圓板14還可以彼此靠近或者遠(yuǎn)離地移動(dòng)，以順應(yīng)不同形狀和尺寸的物體。本發(fā)明的方法不需要將物體與其環(huán)境隔離而進(jìn)行實(shí)施。尤其是，本發(fā)明的方法可 以在處于原位的物體上進(jìn)行實(shí)施。例如，電勢和檢測元件可以直接應(yīng)用到處于原位的物體 上。
權(quán)利要求
一種查找和檢測存留在表面上的指紋的至少一部分的裝置，該裝置包括用于建立電場的構(gòu)件，以在與存留于所述表面上的指紋的至少不完全、一部分或者全部重合的位置處形成差分電荷密度；以及檢測元件，其中，在使用中，該檢測元件可以有選擇地被吸引至與所述指紋存留區(qū)域中的所述差分電荷密度一致的表面上，或者可以從該表面上被排斥出，從而能夠查找和檢測存留在所述表面上的指紋的至少一部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述用于建立電場的構(gòu)件能夠提供或者提供電 場，由此，在所述指紋存留表面的電荷密度小于在該表面周圍區(qū)域的電荷密度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述電場為2.5kV的級別。
4.根據(jù)前述的權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述檢測元件包括施加到所述 表面的導(dǎo)電粉末，從而在所述存留指紋的位置上，該導(dǎo)電粉末有選擇地被吸引至所述存留 的指紋上，據(jù)此，使存留的指紋顯示出來。
5.根據(jù)前述的權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中，該檢測元件包括涂有導(dǎo)電粉末 或所述導(dǎo)電粉末的瓷珠。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中，在使用時(shí)，所述導(dǎo)電粉末的至少一部分從所述瓷 珠上脫離或者可以脫離，并被吸引或者可以被吸引至所述存留的指紋上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述檢測元件包括氣溶膠噴霧
8.一種查找和檢測存留于表面上的指紋的方法，該方法包括構(gòu)建電場，使其在與至少不完全、一部分或者全部存留于所述表面上的指紋的位置重 合處形成差分電荷密度；以及布置檢測元件，其中，借助所述指紋存留區(qū)域中的所述差分電荷密度，該檢測元件可以有選擇地被吸 引至所述重合的表面，或者可以從所述重合的表面被排斥出，或者可以有選擇地被吸引至 非重合區(qū)域，或者可以從所述非重合區(qū)域中被排斥出，從而能夠查找和檢測存留在所述表 面上的指紋。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，包括所述電場構(gòu)建成在所述指紋存留的所述表面上的 電荷密度小于所述表面周圍區(qū)域的電荷密度。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或者9所述的方法，包括施加2.5kV級別的電場。
11.根據(jù)權(quán)利要求8、9或者10中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，布置檢測元件還包括將導(dǎo) 電粉末散布在所述表面上，從而在指紋存留的位置上，該導(dǎo)電粉末可有選擇地被吸引至存 留的指紋上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，包括提供具備涂有所述導(dǎo)電粉末的瓷珠的檢測元 件，從而在所述指紋存留的位置上，該導(dǎo)電粉末的至少一部分從該瓷珠上脫離，并被吸引至 所述存留的指紋上，從而使所述存留的指紋顯示出來。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，包括使用氣溶膠噴霧器將所述導(dǎo)電粉末散布到所述 表面上，其中，在所述指紋的位置上，該導(dǎo)電粉末被吸引至所述存留的指紋上，從而使所述 存留的指紋顯示出來。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括給所述氣溶膠噴嘴充電，使其具有電勢。
15.根據(jù)權(quán)利要求7至14中任意一項(xiàng)所述的方法，還包括對所述檢測元件進(jìn)行加熱，從 而使其粘合在所述表面上。
全文摘要
一種查找和檢測存留在表面(10)上的指紋的方法和裝置(2)，該方法包括建立電場，從而在與存留于表面的指紋的位置重合處形成差分電荷密度。通過散布導(dǎo)電粉末或者其他檢測元件，其可有選擇地被吸引至與指紋存留區(qū)域中的差分電荷密度一致的表面(10)上，從而查找和檢測存留在所述表面(10)上指紋。
文檔編號A61B5/117GK101801267SQ200880019382
公開日2010年8月11日 申請日期2008年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月12日
發(fā)明者約翰·邦德 申請人:北安普敦郡警察局