Наукова бібліотека України

Останні надходження

Loading
НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ КЛАССИФИКАЦИИ ФИЗИЧЕСКИХ (ОПТИЧЕСКИХ) МЕТОДОВ ЭКСПЕРТНОЙ ИССЛЕДОВАНИЯ
статті - Наукові публікації

А.В. Матушка, заместитель начальника отдела Научно-исследовательского экспертно-криминалистического центра МВД Украины

Рассмотрены критерии механизмов классификаций физических методов. Проанализированы проблемные аспекты создания классификации оптических методов. Предложены основные направления создания классификации оптических методов экспертного исследования.

Ключевые слова: критерии, классификационный механизм, методы исследования, методы, оптические методы.

Задачей любого вида судебной экспертизы является установление конкретных обстоятельств или объяснение их на основе специальных знаний. Именно благодаря использованию экспертом специальных (естественных, технических) знаний, его деятельность имеет профильный научно-технический характер. Экспертное исследование является способом получения судебных доказательств на основе использования специальных знаний, которое проводится в установленных рамках соответствующей процессуальной действия [1, с. 27]. Все экспертные исследования осуществляются с использованием соответствующих методик (приемов и технических средств).

Составляющими любой методики являются научные методы и средства, используемые при исследованиях, в частности экспертных, которые определенным образом упорядочиваются, распределяются по отраслям знаний, т.е. систематизируются. Так, для большинства экспертных исследований все методы и предназначены для их реализации технические средства ориентировочно делятся на три основные группы [1, с. 54]

- методы и технические средства (аналитическая экспертная техника) выявление свойств (например, физических, химических) исследуемых объектов

- методы и технические средства проведения сравнительного исследования преимущественно для установления сходства (подобия) - различия между объектами, сравниваются

- методы и технические средства оценки полученных экспертом данных как конкретные основания для формулирования того или иного экспертного заключения.

По объему многочисленной является первая из названных групп методов и средств экспертной техники. Аналитическая экспертная техника современных экспертных учреждений весьма разнообразна по своему назначению и по своей природе относится преимущественно к числу методов и технических средств естественных наук и промышленного производства. При этом за основу классификации таких методов исследования, как правило, берется природа явлений, на которых они базируются, то есть способ получения информации. Соответственно различают физические, химические, физико-химические и другие методы.

Физические методы составляют одну из самых больших групп методов исследований вообще и преобладающую группу методов, которыми оперируют эксперты в большинстве направлений исследований [2, с. 67 - 76].
Физические величины, полученные различными физическими методами, не только более полно характеризуют физическое состояние объекта (материала), но и предоставляют более полное описание их химического строения, ведь большинство химических свойств прямо или косвенно определяются физическими свойствами. Причем эти свойства важны сами по себе как характеристики объекта (вещества).

Особое значение методы приобретают при определении состава веществ, т.е. для аналитических целей (это отдельный раздел применения физических методов в химии).

Наиболее характерными признаками физического метода является то, что в его основе лежит взаимодействие падающего излучения, потока частиц или любого поля с веществом, наблюдения и измерения результата этого взаимодействия (такое взаимодействие наблюдают, например, при падении рентгеновских лучей на кристалл или прохождения электромагнитной волны сквозь вещество).

Заключения о наличии взаимодействия и его интенсивности можно сделать, исследуя излучение, прошедшее сквозь вещество, отразилось ли рассеялось веществом. Такая последовательность наблюдений характерна для прямой задачи физического метода. Однако главным обычно является решение обратной задачи - определения физических свойств вещества или параметров молекулы, основывается на упомянутых изменениях (т.е. данных эксперимента), полученных физическим методом. Именно с этой точки зрения характеризуются возможности метода, его чувствительность, точность, доступность и практичность [3, с. 5].

Основным преимуществом физических методов, в частности перед химическими, есть быстрый анализ и возможность применения регистрирующих приборов непрерывного действия и автоматических методов контроля [4, с. 69 - 70, 5, с. 1404]. С помощью физических методов можно непосредственно измерять определенную физическое свойство материала (скажем, плотность, электропроводность) или подвергать материал действия чисто физических факторов (например, энергетическом влияния, в частности электромагнитному излучению). При этом чаще всего исследуется такое свойство системы, которая напрямую зависит от концентрации компонента определяется в растворе, смеси, сплаве или от соотношения двух компонентов: растворенного вещества и растворителя.

Физические методы исследования (анализа) в экспертной деятельности - это заимствованные из физики и приспособлены к специфическим экспертных задач способы исследования свойств и характеристик вещественных доказательств в целях раскрытия и расследования преступления [5, с. 1404, 6].

Все методы можно условно разделить на три основные группы, основанные на:

- измерении электрических и магнитных свойств, в частности электропроводности (кондуктометрии) для определения концентрации растворов электролитов, измерении потенциала электрода (потенциометрия и полярография) для определения pH различных растворов. Особое место занимает масс-спектрометрия, когда дос?? Иджуваний материал в газообразном состоянии подвергается действию сильных магнитных или электрических полей, что позволяет разделять сложные смеси на отдельные компоненты по их атомной или молекулярной массой (наиболее широко этот метод применяется для исследования смесей изотопов и анализа смесей инертных газов)

- измерении плотности (денсиметрия) и других механических и молекулярных свойств, в частности теплопроводности, вязкости (анализ и исследование газов, растворов и т.д.), поверхностного натяжения (анализ и исследования растворов), скорости распространения звука (анализ и исследования газов), измерении температур плавления, кипения (анализ и исследование определения чистоты препаратов или металлов)

- взаимодействия излучения с веществом (основной спектр этой группы занимают различные оптические методы) [4, с. 69 - 70].

Выделить оптические методы из общего перечня физических довольно сложно, во-первых, из-за того, что их перечень слишком велик, а во-вторых, - из-за наличия двух взаимосвязанных проблем - отсутствие единой общепризнанной классификации оптических методов, и как следствие , единого подхода к составлению их названий. Да, названия любого из оптических методов (особенно это касается новых современных методов, основой для возникновения которых стала интеграция методов «классической» оптики с возможностями лазерного излучения, компьютерных технологий и т.д.), могут входить в различных комбинациях цель исследования; законы и явления (физические основы), на которых основываются исследования, свойства самого объекта. Есть существует тенденция сочетания разнотипных критериев. Примером может быть метод молекулярно-абсорбционной спектроскопии. В разных источниках его название имеет различные трактовки. В программе спецкурса кафедры аналитической химии МГУ его называют «аналитическая абсорбционная молекулярная спектроскопия (спектрофотометрия)» и относят к оптической спектроскопии [7]. В рабочей программе Воронежской государственной технологической академии, где почему-то разграничивают спектральные и оптические методы, он называется «молекулярно-абсорбционная спектроскопия» [8]. При этом слова, составляющие название, несут разную по категориям смысловую нагрузку: «спектроскопия» - «раздел физики, посвящается изучению спектров электромагнитного излучения ...» [9, с. 1135], «спектрофотометрия» - «отрасль измерительной техники, объединяющая спектрометрии, фотометрии и метрологии и занимается разработкой системы методов и устройств для количественных измерений спектральных коэффициентов поглощения, отражения, излучения, спектральной яркости как характеристик сред, покрытий, поверхностей, излучателей ... »[10, с. 304], «абсорбционная» - критерий применяемого метода, «молекулярная» - критерий решаемых задач и т.п.. Кроме того, разные авторы употребляют разную комбинационную последовательность слов в названии одного и того же метода. Например, название оптического метода «конфокальная лазерная сканирующая микроскопия (КЛСМ)» в различных источниках выглядит так: «лазерная сканирующая конфокальная микроскопия» [11], «конфокальная лазерная сканирующая микроскопия» [12], «лазерная конфокальная сканирующая микроскопия» [13].

классификации механизм оптических методов будет понятнее после рассмотрения механизмов классификации физических методов по различным критериям.

Среди основных физических методов некоторые ученые выделяют спектроскопические, дифракционные, оптические и другие [3, с. 5]. Хотя понятно отдельное выделение спектроскопических и дифракционных методов с оптических.

Другие авторы основными физическими методами считают методы микроскопии, спектроскопии, дифрактометрии, магнитные, масс-спектрометрические, электрические [14, 15]. При этом первые три группы методов относятся к оптическим (хотя это и не указывается), потому основываются на законах оптики (на взаимодействии излучения с веществом). В литературе предлагаются и другие «классификации» физических методов, которые обоснованы теми или иными авторскими критериям.

Для реализации цели этой статьи рассмотрения классификационного механизма физических (в том числе оптических) методов - воспользуемся вторым, более полным перечнем основных физических методов.

В целом классификация спектральных методов может строиться по способу наблюдения (поглощения, излучения, комбинационное рассеяние), происхождению спектра (электронное, колебательное, вращательное и т.д.), спектральным диапазоном (рентгеновский, ультрафиолетовый, видимый, инфракрасный, микроволновый, радиочастотный), закономерностями взаимодействия излучения с молекулами, атомами (атомная, молекулярная) задачами, решаемыми (элементный, изотопный, молекулярный, структурное) применяемыми методами (эмиссионный, абсорбционный, комбинационный, люминесцентный, рентгеновский, радиоспектроскопичних) характером результатов, получаемых (качественный, полуколичественный или около, количественный), способом регистрации спектров (визуальный, фотографический, фотоэлектрический, термоэлектрический).

При этом основным критерием принадлежности физического метода анализа к спектроскопического, как отмечалось выше, является взаимодействие электромагнитного излучения с веществом, которое вызывает изменения энергетического состояния (энергетические переходы), регистрирующих экспериментально [16, 3, 17].

Микроскопические методы делятся по:

- способом получения изображения на методы оптической (световой) микроскопии (в том числе наноскопии), электронной микроскопии (в том числе просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ), растровойэлектронной микроскопии (РЭМ)) и рентгеновской (или рентгеновской лазерной) микроскопии

- видом источника света возбуждает люминесценцию исследуемого объекта, - на лазерную и рентгеновскую микроскопию

- способом наблюдения и регистрации (визуальное, фотографирование киносъемки и т.д.).

Следует отметить, что классификация микроскопических методов напрямую зависит от классификации микроскопов, классификационный ряд которых может строиться, например, размещением оптической системы относительно исследуемого объекта (т.е. по методу наблюдения) - прямые и инвертированные; по типу изображения - монокулярные и стереоскопические; по способу освещения - микроскопы отраженного и проходящего света, за применением - биологические, металлографические, стереоскопические, поляризационные [18, 19, 20].

дифрактометрии является производной такого физического явления, как дифракция, также имеет сложный классификационный механизм. Так, дифракцию разделяют:

- по объектам различной природы (волн и частиц). При этом учитывается природа излучения, в частности дифракция света (дифракция оптических волн, в том числе лазерных), радиоволн, рентгеновских лучей, звука (в том числе акустических волн), гравитационно-капиллярных волн (волн на поверхности жидкости), частиц, неклассических волновых полей (дифракционная эволюция сжатых состояний света)

- по типам структур среды: дифракция заднего волнового поля в однородной среде; дифракция на амплитудных, фазовых и амплитудно-фазовых неоднородностях; дифракция на пропускных и отражающих структурах; дифракция на структурах с резкими границами; дифракция на градиентных структурах (структурах с плавным изменением параметров среды в пространстве), дифракция на неупорядоченных структурах; дифракция на упорядоченных структурах

- за волнами, имеющими различные характеристики (различают дифракцию монохроматических и немонохроматическим волн, плоских сферических и других неплоских волн, однородных и неоднородных волн (заданное распределение амплитуды вдоль волнового фронта равномерное или нет), когерентных, некогерентных и частично когерентных волн) [21, 22].

Магнитные методы исследований по способу использования магнитных свойств веществ и твердого тела делятся на:

- статические (основанные на восприимчивости и намагниченности)

- резонансные (радиоспектроскопия), к которым относятся ядерный магнитный резонанс - ЯМР, электронный парамагнитный (спиновый) резонанс - ЭПР, ядерный квадрупольный резонанс - ЯКР, мессбауеровська спектроскопия, рассеяния (нейтронов и мюонов).

По способу отображения информации магнитные методе делятся на магнитопо-рошковий, магнитографических, феррозондовый и электромагнитный [23].

Методы масс-спектрального анализа (масс-спектрометрии) классифицируются по:

- задачами, решаемыми (изотопная, сканирующая масс-спектрометрия)

- типами источников получения ионов (по методам ионизации - электронный удар, химическая ионизация, фотоионизация, искровая масс-спектрометрия, масс-спектрометрия тлеющего разряда, лазерная масс-спектрометрия, масс-спектрометрия вторичных ионов, электронно-статическое неоднородное поле и т.п.) .

Различают также масс-спектрометрии низкого и высокого разрешения [24, 25].

Электрические методы, основную группу которых составляют методы электрических измерений, можно классифицировать по многим факторам. Так, основное разделение осуществляется по сферам применения и видам измерительных преобразователей, осуществляющих преобразование практически всех физических величин в электрические сигналы, а именно: электрических, магнитных и неэлектрических. За каждым из этих методов стоит своя группа методов. Чаще в криминалистике применяют методы измерения неэлектрических величин, которые в свою очередь классифицируются по задачам, которые решаются: измерения температур, состава и концентрации вещества, параметров движения, механических усилий, давлений и напряжений, угловых и линейных размеров [26, 27].

Следует отметить, что большинство из перечисленных методов в свою очередь также может быть классифицировано на группы, например [28; 29, 30; 31]

- атомная спектроскопия охватывает оптическую, электронную, рентгеновскую т.п.. В свою очередь атомная оптическая спектроскопия подразделяется на атомно-эмиссионную, атомно-абсорбционной, атомно-флуоресцентного спектроскопию

- молекулярная спектроскопия охватывает аналитическую абсорбционной молекулярной спектроскопию (спектрофотометрию) в ультрафиолетовой и видимой области спектра, люминесцентный анализ, инфракрасную спектрофотометрию, спектроскопию комбинационного рассеяния (КР), лазерную спектроскопию

- рентгеновская микроскопия делится на отражающей, проекционную, электронную, рентгеновскую, лазерную

- рентгеноструктурный анализ (РСА), который по способу генерации рентгеновского излучения делится на рентгенорадиометрические анализ (РСА), электронно-зондовый рентгеноспектрального микроанализ (РСМА) и рентгенофлуоресцентный анализ (РФА)

- дифракция частиц содержит дифракцию электронов (электронография), нейтронов (нейтронография), а также дифракции атомов и молекул. Дифракция света (дифракция оптических волн) охватывает дифракцию света на ультразвуке, спиновых волнах, фоторефрактивных решетках, а также оптическую голографии и томографию.

Таким образом, анализ научной литературы [1 - 3, 12, 15 - 20, 28 - 32] доказывает, что классификация физических и в частности оптических методов является несовершенной и Несис-автоматизированного?? Ю. Причиной является отсутствие классификационного механизма напрямую зависит от критериев, по которым делятся оптические методы. Такими критериями могут быть: объекты исследования (речь идет о характере (природе) информации по исследуемому объекту) явления и процессы, лежащие в основе оптических методов; задачи, решаемые, способы физического воздействия.

Понятно, что создание единой классификации оптических методов является весьма проблематичным. Первым шагом по созданию такой классификации может быть определение отрасли или направления, где будут применяться оптические методы. Для экспертной деятельности, как отмечают В.С. Митричев, А.А. Давыдова [1, с. 55 - 56; 32, с. 60], основным критерием выбора метода исследования является природа информации по исследуемому объекту. При этом неотъемлемыми критериями должны быть такие характеристики метода, как абсолютная чувствительность (возможность обнаружения в веществе примесей в определенном процентном содержании), точность, что определяет возможность дифференциации близких по составу веществ, и степень сохранности объекта исследования (разрушительные, неразрушающие методы ). Интеграция же нескольких критериев (трех-четырех), по нашему мнению, позволит создать частичную классификацию оптических методов, которая облегчит процедуру выбора конкретного и эффективного метода (методов) и устройства (устройств) для экспертного исследования.

Список литературы

  1. Митричев В.С. Криминалистическая экспертиза материалов веществ и изделий /В.С. Митричев. - Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1980. - 113 с.
  2. Криминалистика: учеб. для вузов /[Авеьянова Т.В., Белкин Р.С., Корухов Ю.Г., Россинская Е.Р]. - М.: Изд-во «НОРМА», 2000. - 990 с.
  3. Вилков Л.В. Физические методы исследования в химии. Структурные методы и оптическая спектроскопия: учеб. для хим. спец. вузов /Л.В. Вилков, Ю.А. Пентин. - М.: Высш. шк., 1987. - 367 с.
  4. Большая советская энциклопедия. - 2-е изд. - Т. 45. - М.: Сов. энцикл., 1956. - 672 с.
  5. Советский энциклопедический словарь [гл. ред. А.М. Прохоров]. - 3-е изд. - М.: Сов. энцикл., 1985. - 1600 с.
  6. Советский юридический словарь [под ред. Братусь, Н. Казанцева]. - М., 1953. - 584с.
  7. Образовательная программа химического факультета МГУ [сост. Ю.А. Барбалат, Н.В. Алов]. - М., 2004. - 6 с.
  8. Лисицкая Р.П. Аналитическая химия и физико-химические методы анализа: рабочая программа /Р.П. Лисицкая. - Воронеж, 2004. - 14 с.
  9. Большой энциклопедический словарь [гл. ред. А.М. Прохоров]. - 2-е изд., Перераб. и дополн. - М.: Науч. изд-во «Большая Рос. энцикл. », 1998. - 1450 с.
  10. Большая советская энциклопедия [гл. ред. А.М. Прохоров]. - 3-е изд. - Т. 24. - Кн. 1. - М.: Сов. энцикл., 1976. - 607 с.
  11. Лазерный сканирующий конфокальный микроскоп: устройство и способы измерений [Текст]: метод. разработка к задаче Большого практикума. - Режим доступа: http://209.85.129.132/search? Q = cache: uyASRZWTrYkJ: www.bioeng.ru.
  12. Конфокальная лазерная сканирующая микроскопия в выявлении тирозинового фосфорилирования белков растений [Текст] /[Мухитов А.Р., Петрова Н.В., Власова Н.В., Каримова Ф.Г.] //Уч. зап. Котел. ун-та. Серия «Естеств. науки ». - Т. 150. - Кн. 2. - Казань, 2008. - С. 144 - 154.
  13. Конфокальный микроскоп Оlymрus FV300: техническое описание [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://209.85.129.132/search?q=cache:2BB8Z-Po7UkJ:www.spegroup.ru.
  14. Методы исследования материалов и процессов: примерная программа дисциплины /М-во образования РФ ; Рос. гос. технол. ун-т им. К.Э. Циолковского. - М., 2001. - 9 с.
  15. Колесников Б.Я. Физические методы исследования в химии: учеб. пособ. /Б.Я. Колесников, З.А. Мансуров. - Алма-Аты: Изд-во «Казакуниверситет», 2000. - 161 с.
  16. Левшин В.Л. Методы спектрального анализа /В.Л. Левшин. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 1962. - 508 с.
  17. Кузьменко Н.Е. Спектроскопические методы //Основы аналитической химии. - Кн. 2: Методы химического анализа /Н.Е. Кузьменко. - М.: Высш. шк., 1996. - С. 199 - 352.
  18. Кларк Э.Р. Микроскопические методы исследования материалов: пер. с англ. /Э.Р. Кларк, К.Н. Эберхардт. - М.: Техносфера, 2007. - 376 с.
  19. Казаков В.Н. Поляризационная микроскопия в биологии и медицине /В.Н. Казаков, В. Шлопов. - Донецк: Каштан, 2008. - 320 с.
  20. Дюков В. Растровая оптическая микроскопия /В.Г. Дюков, Ю.А. Кудеяров. - М.: Наука, 1992. - 206 с.
  21. ЛандауЛ.Д. Теория поля /Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. - 7-е изд. - М.: Наука, 1988. - 512 с.
  22. СивухинД.В. Общий курс физики /Д.В. Сивухин. - 3-е изд. - М.: Физматлит, 2002. - Т. 4: Оптика. - 792 с.
  23. Мейльман М.Л. Физические методы исследования в химии. Резонансные и электрооптические методы /Мейльман М.Л., Вилков Л.В., Пентин Ю.А. - М.: Высш. шк., 1989. - 288 с.
  24. СидоровЛ.Н. Масс-спектральные термодинамические исследования /Сидоров Л.Н., Коробов М.В., Журавлева Л.В. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 1985. - 208 с.
  25. Вульфсон Н.С. Масс-спектрометрия органических соединений /Вульфсон Н.С., Заикин В.Г., Мы-кая А.И. - М.: Химия, 1986. - 311 с.
  26. Электрические измерения. Средства и методы измерений (общий курс): учеб. пособ. для вузов. - М.: Высш. шк., 1972. - 520 с.
  27. Алиев Т.М. Электрические измерения. Осциллографы, измерения неэлектрических величин, информационно-измерительные системы: учеб. пособ. /Алиев Т.М., Мирсалимов Р.М., Гасанов И. - Баку: Азинефтехим, 1986. - 104 с.
  28. ЕльяшевичМ.А. Атомная и молекулярная спектроскопия. Общие вопросы спектроскопии /М.А. Элья-Шевич. - 4-е изд. - М.: URSS. КомКнига, 2007. - 236 с.
  29. Ревенко А.Г. Рентгеноспектральный флуоресцентный анализ природных материалов /А.Г. Ревенко; отв. ред. В.П. Афонин. - Новосибирск: Наука, 1994. - 264 с.
  30. Гусев И.В. Физические методы исследования материалов. Дифракционный методы исследования структуры материалов: учеб. пособ. для студ. спец. «Электронные приборы и устройства» /И.В. Гусев,??. Б. Груданов. - М., 1996. - 106 с.
  31. Жарский И.М. Физические методы исследования в неорганической химии /И.М. Жарский, Г.И. Новиков. - М.: Высш. шк., 1988. - 271 с.
  32. Давыдова А.А. Криминалистические исследования материалов, веществ и изделий: курс лекций /А.А. Дави-дова. - К.: КНТ, 2008. - 340 с.



Пошук по ключовим словам схожих робіт: