Евгений Ищенко - О криминалистике и не только: избранные труды

Размеры анализируемого участка определяются диаметром зондирующего ионного пучка, который может быть сфокусирован до 0,5 микрона (большинство микрочастиц имеют размеры более 1 микрона). Последовательное удаление поверхностных атомных слоев с регистрацией изображений позволяет формировать трехмерную картину распределения атомов. Метод имеет особо высокую чувствительность (до 0,000001 %) по большинству веществ, позволяя обнаружить все элементы таблицы Менделеева. (Для сравнения заметим, что лазерный микроспектральный анализ имеет чувствительность на 3–4 порядка ниже.) Важное достоинство метода ВИМС по анализу следов контактного взаимодействия – простота подготовки анализируемого объекта.

Высокая чувствительность спектрометра позволяет обнаруживать и исследовать фоновые примеси даже в сверхчистых материалах. Практические исследования металлов, сплавов, диэлектриков, грунтов, растений, наркотических веществ, биологических тканей, жидкостей, ГСМ и др. показали, что фоновые микропримеси большинства этих объектов индивидуальны. У них разный состав и различная концентрация, что обеспечивает индивидуализацию исследуемого объекта.

Электронный оже-спектрометр (ЭОС) основан на принципе удаления сильно связанных электронов в атомах, на место которых переходят электроны меньших энергий. При переходе свою освобождающуюся энергию электрон отдает следующему электрону, который при избытке последней вылетает из атома и даже вообще из материала. Атомы устроены так, что все электроны в них связаны по-разному, одинаковых комбинаций энергий переходов нет. Поэтому если измерить энергию оже-электронов, то можно однозначно узнать, из какого атома они вылетели. Вследствие сложного электронного строения каждый атом испускает оже-электроны с несколькими разными энергиями, что обеспечивает однозначную идентификацию химического элемента.

Для возбуждения поверхностных оже-электронов служит электронная пушка, а для измерения их энергии – специальный анализатор. Регистрируется зависимость интенсивности выхода оже-электронов при разных энергиях. Составлен атлас таких зависимостей (спектров) для всех элементов. По энергиям и формам пиков в спектре определяется тип атомов, по величине пика – их концентрация в материале.

Оже-спектрометр позволяет производить элементный анализ всей таблицы Менделеева (кроме водорода и гелия). Толщина поверхностного слоя составляет 3–5 атомных слоев, чувствительность – до 0,1 %, площадь возбуждения – до 0,1 микрона. Следует подчеркнуть методическую отработанность и высокую достоверность оже-анализа, простоту и экспрессность определения концентрации элементов независимо от того, в каком химическом соединении они находятся.

Спектрометр обратно рассеянных ионов низких энергий (СОРИНЭ) основан на физическом принципе бомбардировки поверхности ионами инертного газа и регистрации этих же ионов, отраженных от поверхностных атомов. Ионы сталкиваются с ними, как бильярдные шары, причем их скорость уменьшается на строго определенную величину. Измерив остаточную скорость, можно определить, с атомом какой массы столкнулся ион. Каждому типу атомов в спектре соответствует пик с определенной энергией. Так как налетающие ионы по размерам сравнимы с атомами поверхности, то отражение в результате однократного соударения возможно лишь от одного самого верхнего слоя атомов.

Спектрометр СОРИНЭ имеет ионную пушку для зондирования поверхности объекта и энергетический анализатор – измеритель энергий (скоростей) отраженных ионов. Он позволяет анализировать элементный состав одного слоя атомов всей таблицы Менделеева (кроме водорода и гелия) с локальностью по поверхности до 0,1 мм и чувствительностью до 0,001 %. Можно измерить расстояния между атомами, определить их взаимное расположение.

Рентгеноэлектронный спектрометр (РЭС) основан на принципе облучения исследуемой поверхности рентгеновскими квантами, которые поглощаются атомами поверхности, а их энергия передается одному из электронов. Поскольку электрон связан с атомом, часть энергии затрачивается на разрыв этой связи, а оставшаяся часть ускоряет движение электрона. Если измерить скорости вылетающих электронов, то можно определить энергию связи электрона с атомом. Во всех типах атомов нет электронов с одинаковой энергией связи, поэтому, зная последнюю, можно определить тип атома, испустившего электрон. Если атом химически связан, то давление на внутренние электроны изменяется, что приводит к некоторому изменению их энергии связи. По этим изменениям определяется химическое состояние атомов поверхности. Чувствительность РЭС к химическим элементам равна 0,1 %, по ним он дополняет оже-спектроскопию.

Можно заключить, что эти аналитические методы позволяют обеспечить высокую достоверность и надежность результатов исследования самых разных криминалистических объектов с получением разнообразной информации об элементном составе их поверхности. Уникальность методов обусловлена ВИМС— самой высокой чувствительностью, СОРИНЭ – возможностью анализа даже одного внешнего атомного слоя, РЭС – точным определением химических связей, ЭОС – универсальностью. Масса образца нигде не превышает миллиардной доли грамма, а продолжительность анализа обусловлена в основном временем загрузки в спектрометр и составляет меньше часа, так как на регистрацию спектров редко уходит более 30 мин. Стоимость анализа невелика.

Применение описанных методов в криминалистике напрочь стирает грань между физическим и химическим видами исследований. Поэтому при назначении экспертизы правильнее определять ее профиль как комплексный. Разработанные методики обеспечивают надежное сохранение следов, а также индивидуальных особенностей исследуемых объектов, обеспечивают их уверенное отождествление.

С помощью данных методов был проведен ряд криминалистических экспертиз (по нескольким десяткам уголовных дел). Поскольку такое прецизионное оборудование применялось для криминалистических целей впервые, было необходимо разработать методики подготовки образцов и производства исследований, учитывающие особенности различных объектов, а также приспособления для спектрометров, которые ранее предназначались для исследования особо чистых изделий и материалов микроэлектроники.

Приведем несколько примеров, иллюстрирующих возможности этих методов. До сих пор существенные затруднения вызывает установление факта контактирования металлических предметов с одеждой подозреваемого. Были проведены исследования самодельного пистолета и краев кармана куртки. На ней выявлены следы компонентов корпуса пистолета (атомы железа и никеля), а на его корпусе – поверхностные следы атомов хрома – примеси материала одежды. Причем в углублениях поверхности пистолета, не контактировавших с одеждой, следы хрома отсутствовали. Эта экспертиза помогла опровергнуть утверждение обвиняемого, что пистолет ему в руку вложили при задержании.