工具線條痕跡提取方法及效果比較研究

郭輝 成柯全 程騫歐

摘? ?要： 工具線條痕跡特征提取難度較大，給司法鑒定中的痕跡檢驗工作帶來了困難和挑戰。對線條痕跡特征進行分析，從而選取三種常用的痕跡提取方法——注塑法（硬注塑）、硬塑料制模法、軟塑料法，對比三種方法在線條痕跡提取中的適用性進行比較研究。通過實驗對三種方法的提取效果進行評估，表明：注塑法實施成本低，實驗工具易取得，注塑膠體不易損壞，痕跡特征不易形變，便于物證保存和運輸，最適合在工具線條痕跡提取工作中推廣應用。

關鍵詞： 線條痕跡;司法鑒定;特征提取;痕跡檢驗;注塑法

引言

當前，工具痕跡采集產品的生產遵循各自的行業標準，工藝流程趨于標準化、系列化、規范化。隨著工具的制作精度越來越高，痕跡特征也更加難以辨識，這給司法鑒定中的痕跡檢驗工作帶來了困難和挑戰。近年來，工具痕跡證據提取受到了高度的重視，特別是工具線條痕跡，由于其對于后期的司法鑒定工作來說至關重要[1-2]，因此如何對其進行快速而清晰的提取，成為關鍵的技術突破口。

線條痕跡在刑事偵查中可以起到區分和認定作案工具的作用。但迄今為止，能夠快速、簡單、有效地提取清晰明顯的線條痕跡的方法還比較少。專業技術人員曾嘗試使用AC紙法提取線條痕跡，但提取過程操作繁瑣，造價成本比較高，而且證據容易損壞、不易保存。此外，目前也有用照相法和原物提取法提取線條痕跡的報道，但提取效果不盡人意[3]。

本文對工具線條痕跡提取方法進行比較研究，分析研究方法，通過實驗對各方法的痕跡提取效果進行驗證，其意義在于判定每種方法在哪種場合能夠更加快速地提取、更加有效地顯現現場的線條痕跡，從而起到正確推斷和認定作案工具的作用，以期為痕跡檢驗工作提供實踐依據。

1? 線條痕跡特征分析

線條痕跡通常源于承痕客體表面受到的擦劃力，其變形特征不言而喻，體現為線條狀。造痕器械在承痕客體表面所呈現的線條痕跡，本質上是由肌力與承痕客體接觸產生的機械運動轉化為機械力造成的。在外力作用使得承痕客體產生變形的同時，承痕客體內部也會出現類似擠壓應力與剪切應力等力的作用。一般地，在外力較小的情況下，內應力也相應較小，因此不會造成永久變形;但當外力增加直至達到某一閾值時，內應力就會達到甚至超過承痕客體本身的屈服應力極限，從而產生永久變形。此外，若與承痕客體接觸的工具表面有凹凸坑丘等不規則起伏結構，那么工具在接觸界面發生移動時，則會形成凹凸不平的線條痕跡[4]。

1.1? 線條痕跡的成分與變化特征

1.1.1? 線條痕跡的成分

由工具產生的線條痕跡，可以視作主體痕跡和伴生痕跡的疊加。比如，在因打擊而形成的線條痕跡中，凹陷即為主體痕跡，而隨著打擊、撬壓等行為的發生，也會伴隨著產生伴生痕跡。本文只對工具在與承痕客體接觸期間直接產生的線條痕跡進行探析。

1.1.2? 線條痕跡的變化特征

工具與承痕客體通過直接的擦劃動作而形成的線條痕跡比，通過壓印接觸而形成的擦劃痕跡變化更大，且前者更加明顯。

此類擦劃痕跡的變化主要有：

（1）單一線條有與無之間的變化。既包括從無到有的變化，也包括從有到無的變化，直接影響著線條痕跡的連貫性。

（2）單一線條痕跡形態的變化。線條痕跡主要體現在峰、谷、腰的變化上。峰的變化主要包括：尖、圓、平;谷的變化主要包括：平、圓、尖;腰的變化主要包括：陡、斜、緩。這些因素都會使單一線條的形狀、寬窄發生變化。

（3）線條痕跡總體數量的變化。單一線條有與無之間的變化對線條痕跡的多少有直接的影響：從有到無，線條痕跡數量變少;從無到有，線條痕跡數量變多。

（4）線條痕跡間距寬窄的變化。由于線條痕跡總體數量發生變化，線條痕跡的間距也會發生變化：線條痕跡由多變少，間距由窄變寬;線條痕跡由少變多，間距線條痕跡由寬變窄。

1.2? 線條痕跡的變化成因

線條痕跡發生變化的主要成因是：在形成痕跡時，壓力大小和接觸角度會發生改變。當壓力較小時，只有工具上較突出的部位與物體接觸，工具上的凹點不會接觸到物體，因此在客體上只能反映工具上凸出部位的結構。當壓力較大時，工具上的凸點會更深入地壓入客體，使凹線更深;工具上的凹點也能與客體完全接觸，從而將工具上的凹凸特征完整地反映在線條痕跡上。

同時，受工具與客體接觸角度的影響，線條痕跡角度變化也具有較多關注指標，主要包括：前角、偏角、側角等。

前角，指器械向前的面與承痕表面所夾的角，變化在0°～180°范圍內。前角與承痕表面接觸部位較薄時，其變化通常不會引起線條痕跡大的變化;但當前角與承痕表面接觸部位較厚時，其變化則會給線條痕跡的特征帶來較大的影響。

側角，指當工具向一側傾斜時，傾斜的工具所在的平面與承痕表面構成的角，變化在0°～90°范圍內。側角的改變會導致形成痕跡的工具接觸面的改變：隨著側角的變小，刃口的接觸面積變小，線條痕跡面積變小，線條痕跡數量變少。因此，側角的變化主要影響線條的面積和數量，而不會影響線條的質量。

偏角，指工具與客體的接觸面與擦痕的中心線所構成的角。一般情況下，線條痕跡的起點線或終點線與擦痕中心線所夾的角，反映出形成痕跡時工具的偏角，這樣就能從痕跡中測量偏角。擦痕中偏角的范圍是0°～180°，它對線條痕跡的影響較大。偏角的改變，實際上是形成擦痕時，工具接觸部位的前后位置的改變和工具上凹凸點排列關系的改變，因此必然引起三方面的變化：1）單一線條痕跡粗細的變化;2）線條痕跡總寬度的變化;3）線條痕跡數量與間距變化[5-6]。

綜上可見，前角、偏角、側角等指標的表現形式大不相同。

2? 線條痕跡提取方法研究與比選

2.1? 注塑法（硬注塑）

注塑法（硬注塑）主要借助注塑器具提取工具線條痕跡特征。原料是顆粒狀聚氯乙烯。首先，將原料放置于取痕器軟化室，通電加熱10 min左右，使其軟化融解;再切斷電源，手持取痕器器柄，將出料嘴對準欲提取的線條痕跡;最后，借助手的握力，通過杠桿柱塞，將軟化室的液體排出取痕器外，擠入線條痕跡中，冷卻后方可取出。聚氯乙烯具有良好的可塑性，提取的線條痕跡特征細膩、彈性好、不易被拉斷。此外，該材料還可以重復使用。

2.2? 硬塑料制模法

硬塑料制模法別名打樣膏制模法，主要原料包括諸如石蠟、松香、白堊或氧化鋅等填充物。該方法依據硬塑料加熱變得柔軟并具有流動性的特性，以及硬塑料經過冷卻后具有的較好的定型功能，來實現線條痕跡的提取。操作時，根據線條痕跡的大小取適量的硬塑料，將其放入溫水中（60℃～80℃），軟化后取出;再用手將其揉至軟硬適中、表面光潔時，甩掉上面的水珠，將其直接壓入涂過甘油的痕跡表層;最后，放置5 min左右，隨著溫度的降低，硬塑料變硬，此時可取下模型。用硬塑料制模法提取線條痕跡，要在線條痕跡表層涂抹甘油，否則不僅無法提取到線條痕跡，還會將其破壞。

2.3? 軟塑料法

軟塑料俗稱橡皮泥，使用軟塑料法提取線條痕跡比較簡單，且與注塑法和硬塑料制模法原理相似。根據線條痕跡的大小，取適量的軟塑料，將其放在線條痕跡上，用手擠壓，使二者充分接觸;待軟塑料變硬后，將其取出，便能看到線條痕跡。

2.4? 其他方法

除以上介紹的注塑法、硬塑料制模法和軟塑料法外，在實際工作中還有一些提取線條痕跡的其他方法，譬如硅橡膠提取法、AC紙提取法、熔融金屬提取法、牙膏提取法、面粉提取法等。綜合實驗條件和各種方法的效果，以下只針對章節2.1～2.3介紹的三種方法開展實驗分析。

3? 線條痕跡提取效果實驗

3.1? 實驗材料

數碼相機、鑷子、注塑槍、體式顯微鏡、鐵皮剪刀、斷線鉗、螺絲刀、鐵釘、杯子、硬塑料、軟塑料、熱熔膠槍、膠棒、鋁板、鉛板、熱水。

3.2? 實驗操作

3.2.1? 注塑法

首先用鐵皮剪刀剪切下一小塊鉛板和一小塊鋁板，然后將鉛板、鋁板擺放妥當，用頭部具有扁、平、尖、細結構的器械，如改錐或螺絲刀，在鉛、鋁表面由前到后呈一定角度劃動。待線條痕跡樣本制作完畢，將膠棒插入注塑槍內加熱、加壓。待膠棒充分融化后，將其均勻擠壓涂抹在鉛板和鋁板的線條痕跡表面，等待約2～3 min。將冷凝后的膠體用鑷子取下，放在體式顯微鏡下觀測并拍照。鉛板、鋁板的線條痕跡檢材和提取樣本如圖1所示。

具體而言，圖1a為在鉛板上沿同一方向并呈一定角度劃動制造出來的痕跡，在用顯微鏡觀測之前，可用肉眼直接觀察到有比較明顯的線條狀擦劃痕跡，痕跡起端和止端都有較為明顯的金屬卷屑堆積;圖1b為用熱熔膠槍均勻地涂抹在痕跡上方，待冷卻后取下樣本痕跡，放置在體式顯微鏡下觀測的結果，放大倍率后可清晰觀測到很多線條痕跡，可用于直接認定和比對工具;圖1c為在鋁板上由前到后呈一定角度劃動制造出來的痕跡，由于鋁板的硬度相對于鉛板較硬，所以在劃動的時候不能出現諸如在鉛板上一樣的連續的線條痕跡，螺絲刀在鋁板上劃動的時候會跳動;圖1d為用熱熔膠槍注塑提取的樣本，在體式顯微鏡下觀測，也可以觀測到較為清晰、明顯的線條痕跡。由此可見，用注塑法可以提取到效果比較好的樣本痕跡，建議可以在有線條痕跡提取條件的現場中操作使用。

3.2.2? 硬塑料制模法

在實驗過程中發現用螺絲刀擦劃的線條痕跡較細，用硬塑料制模法不能很好地將這類線條痕跡呈現出來，所以考慮采用較為銳利的鋼釘或鐵釘在鋁板、鉛板上擦劃。首先，用鐵釘在鉛板和鋁板上沿同一方向呈一定角度劃動;然后，取一小塊硬塑料材料，放入熱水燒杯中約1～2 min后，硬塑料充分軟化;此時，用力將其按壓到鉛板、鋁板的痕跡上方，待2～3 min，軟化的硬塑料冷卻僵硬;最后，直接揭下樣本，在顯微鏡下進行觀測、拍照、分析，如圖2所示。

具體而言，圖2a為用鐵釘在鉛板上沿同一方向并呈一定角度劃動制造出來的痕跡，肉眼清晰可見痕跡整體形態;圖2b為痕跡提取樣本，其中只能看到一個凹陷痕跡，并不能看到有明顯的線條痕跡，由此可見雖然本次實驗選用了較為銳利的鐵釘作為承痕客體，但始終無法提取到效果較好的線條痕跡;圖2c為用鐵釘在鋁板上劃動制造出來的痕跡，通過檢驗，依然無法觀察到明顯的線條痕跡;由于鋁板相對于鉛板較硬，因此在硬塑料制模法中，用螺絲刀等比較鈍的承痕客體制作痕跡樣本，效果較差，但由圖2d可知，用比較尖銳的鐵釘制作痕跡樣本，其線條痕跡相對比較連貫。由此可見，由于硬塑料本身較為粗糙，線條痕跡又比較細小，所以提取效果不理想，故硬塑料制模法不建議在實踐中采用。

3.2.3? 軟塑料法

為有效驗證軟塑料法實驗效果及可操作性，采用比較銳利的尖頭器具在鉛板、鋁板上劃動，做成樣本，并重復以上操作。取兩片規則的軟塑料，反復揉捏至柔軟適中，分別壓在鉛板和鋁板的線條痕跡上方，經過約0.5 h，軟塑料稍微定型僵硬。此時將軟塑料取下，放至體式顯微鏡下觀測，如圖3所示。

圖3a為用鐵釘在鉛板上呈一定角度（本實驗中取45°）由前向后劃動制造出來的痕跡檢材，肉眼可見線條痕跡整體形態特征;圖3b是鉛板痕跡提取樣本，僅能觀察到較為清晰的整體輪廓，而沒有出現可用于比對的線條痕跡細節特征。如圖3c、3d所示，在鋁板上觀測線條痕跡，也得到同樣的結果。由此可見，由于軟塑料本身較為柔軟，易變形，并且材料不夠致密，因此線條痕跡特別是細小線條痕跡提取效果一般，將軟塑料法用于線條痕跡提取不是最佳方案。

4? 結果與討論

筆者第3章使用注塑法、硬塑料制模法、軟塑料法，對工具線條痕跡提取效果進行了實驗研究[7-8]，得到了以下認識：

（1）采用注塑法能夠提取粗大及較細小的線條痕跡，方法簡單易行，僅需利用熱熔膠槍、膠棒等易取得的工具即可實現。在線條痕跡采集完成后，痕跡特征往往不會發生形變，且由于膠體具有一定彈性，膠體本身不易損壞，便于物證保存和運輸。

（2）在硬塑料制模法中，即便用螺絲刀等器械工具制作較為清晰而明顯的線條痕跡，也難以將細小的線條痕跡有效提取出來。在體式顯微鏡下觀測線條痕跡，發現其特征不完整，難以認定分析作案工具，無法作為司法鑒定的依據。但是，硬塑料制模法可以提取到用銳利工具在客體上擦劃的線條痕跡。

（3）軟塑料法雖然可以提取到尖銳工具擦劃出來的較粗大的線條痕跡，但不能有效地將細小線條痕跡提取出來。另外，軟塑料通常比較柔軟，定型功能不像硬塑料那樣好，因此，即使提取到了較粗大的線條痕跡，也不易保存，加之軟塑料又比較容易變形，很難做到與檢材痕跡一一對應，給物證的妥善保存帶來了不利影響。

5? 結束語

本文對注塑法、硬塑料制模法、軟塑料法這三種線條痕跡提取方法進行了闡述，并通過工具線條痕跡提取實驗比較了它們的效果，尤其是結合造痕客體和承痕客體的固有特性，對比了各自的優劣勢。研究表明：注塑法操作簡單實用，成本低，效果好，最適合在工具線條痕跡提取中推廣應用。

目前，注塑法已在現場勘查領域得到了成功運用。此外，三種方法的分析思路也能為工具線條痕跡提取設備的研發提供參考。

參考文獻

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