Микроскопические методы исследования объектов судебной экспертизы

1. Тема № 3.5 «Микроскопические методы исследования объектов судебной экспертизы» Лекция

2. План лекции

1.Методы световой микроскопии.
2.Методы электронной микроскопии.

3. Введение

Внешнее и внутреннее строение объектов экспертизы исследуется в судебной экспертизе, как
правило, методами микроскопии.
Микроскопические методы универсальны и используются для выявления морфологических
особенностей различных микрообъектов. Методы микроскопии могут быть качественными, т. е.
давать информацию об особенностях строения поверхности, о цвете и состоянии наблюдаемого
объекта, или количественными, т. е. методами измерения размера микрочастиц, дефектов поверхности
и др.
Методы
микроскопии
Качественные
Количественные

4. Введение

По принципу увеличения изображения, возможностям и целям использования выделяют методы
световой (оптической) микроскопии и электронной микроскопии.
Методы
микроскопии
Оптическая
(световая)
Электронная

5. Введение

6. Вопрос 1: «Методы световой микроскопии»

Микроскоп (от греч. micros — малый, skopeo — смотрю) оптический прибор
для наблюдения изображения предметов, невидимых невооруженным глазом.
Внешний вид микроскопа

7. Вопрос 1: «Методы световой микроскопии»

• Ход лучей в микроскопе:

8. Вопрос 1: «Методы световой микроскопии»

Разрешение микроскопа – это минимальное расстояние между точками предмета, которые
изображаются как раздельные.
Оно определяется по формуле
R
1,22
1,22
2n sin
2А
где λ – длина волны (при расчетах можно принимать 0,56 мкм), А – числовая апертура объектива, n –
показатель преломления среды между образцом и объективом, α – апертурный угол объектива
микроскопа, т. е. угол между оптической осью и лучом, направленным из центра объекта в край линзы.

9. Вопрос 1: «Методы световой микроскопии»

Общее увеличение микроскопа определяется как произведение увеличения объектива на увеличение
окуляра
Г Г ок Г об
Линейное увеличение объектива определяется по формуле
Г об
f об
где fоб – фокусное расстояние объектива, Δ – оптический интервал, или оптическая длина тубуса, т. е.
расстояние между передним фокусом окуляра и задним фокусом объектива.
Промежуточное изображение предмета, создаваемое объективом микроскопа, рассматривается через
окуляр, который действует как лупа с видимым увеличением
250
Г ок
f ок
Таким образом общее увеличение микроскопа может определяться как
250
Г
f ок f об

10. Вопрос 1: «Методы световой микроскопии»

• Увеличение светового микроскопа есть двух стадийный процесс. Вопервых, увеличенное действительное изображение препарата создается
объективом. Математически увеличение есть отношение размеров
изображения к размерам препарата. Это первичное увеличение, которое часто
бывает, выгравировано на объективе. Создаваемое объективом изображение
оказывается в микроскопе внутри окуляра и является перевернутым.
• Во-вторых, проходя через окуляр, свет меняет свое направление таким
образом, что в глаз попадает конус света со значительно большим углом. Это
вторичное увеличение, которое обычно выгравировано на окуляре.
• Общее увеличение микроскопа есть результат умножения первичного
увеличения объектива на вторичное увеличение окуляра.

11. Вопрос 1: «Методы световой микроскопии»

12. Вопрос 1: «Методы световой микроскопии»

Глубина резкости – величина, отвечающая за размер четко
сфокусированного
пространства
на
изображении
(для
каждого
индивидуально).
Глубина резкого изображения светового микроскопа в соответствии с ГОСТ
28489-90 «Микроскопы световые. Термины и определения» определяется по
формуле
1000
Т
7 А Г 2 А2

13. Вопрос 1: «Методы световой микроскопии»

По характеру взаимодействия света с веществом световую микроскопию
разделяют на микроскопию в проходящем, отраженном и поляризованном
свете, а по источнику света — люминесцентную микроскопию и микроскопию
в ультрафиолетовом и инфракрасном свете.

14. Вопрос 1: «Методы световой микроскопии»

Оптическая (световая) микроскопия в отраженном, проходящем и
поляризованном свете широко используется при исследовании объектов
судебной экспертизы в следующих вариантах:
• Метод светлого поля в проходящем свете используется для
исследования достаточно прозрачных (не поглощающих свет) объектов с
включениями, которые выглядят темным пятном на светлом поле.
• Для исследования прозрачных объектов используют метод темного поля
в проходящем свете. В этом случае наблюдают светлые детали объектов на
темном поле.

15. Вопрос 1: «Методы световой микроскопии»

Вид объектов, наблюдаемый методом светлого поля

16. Вопрос 1: «Методы световой микроскопии»

17. Вопрос 1: «Методы световой микроскопии»

Метод микроскопии в отраженном свете используют при исследовании
непрозрачных объектов. Это широкий круг объектов судебной экспертизы:
частицы изделия из металлов и сплавов, лакокрасочных покрытий, волокон,
документов и любые другие непрозрачные частицы твердых веществ и
материалов.
Микроскопия в проходящем и отраженном поляризованном свете
используется для исследования анизотропных объектов (объекты, у которых
оптические свойства не одинаковы по различным направлениям), например
минералов, биологических объектов и др.

18. Вопрос 1: «Методы световой микроскопии»

• Ультрафиолетовая и инфракрасная микроскопия позволяет проводить
исследование объектов за пределами видимой области свете и получать
дополнительную
информацию
об
объектах.
Так
микроскопия
в
ультрафиолетовой области спектра (200–400 нм) применяется часто для
исследования биологических объектов, инфракрасная микроскопия (750–
1200 нм) дает возможность изучать внутреннюю структуру объектов,
прозрачных в видимом свете (кристаллы, минералы, некоторые стекла,
залитые тексты и др.).

19. Вопрос 1: «Методы световой микроскопии»

• Люминесцентная микроскопия используется для наблюдения люминесценции некоторых веществ в
видимой области спектра при ее возбуждении ультрафиолетовым излучением. Используется для
обнаружения следов ГСМ и НП на предметах — носителях, доказательства наличия следов крови и
выделений человека, при исследовании стекол, химических ловушек, идентификационных меток и
любых люминесцирующих микрочастиц объектов судебной экспертизы с целью их обнаружения и
дифференциации.

20. Вопрос 1: «Методы световой микроскопии»

• Большинство
микроскопов,
используемых
в
экспертных
исследованиях,
являются
стереоскопическими, в которых можно наблюдать объемное изображение объектов за счет
рассматривания его через два окуляра двумя глазами.
• Микроскопы биологические стереоскопические (типа МБС) используют для исследования объектов
как в проходящем, так и отраженном свете. Это наиболее распространенные в экспертных
учреждениях микроскопы, применяются для исследования практически любых объектов судебной
экспертизы как биологической природы (волосы, следы тканей и выделений и др.), так и для
исследования документов, металлов, лакокрасочных покрытий, волокон, стекла и др.

21. Вопрос 1: «Методы световой микроскопии»

• Широкое распространение в экспертных исследованиях находят сравнительные микроскопы (типа
МСК — микроскоп сравнительный криминалистический, МИС, МС), имеющие спаренную
оптическую систему, позволяющую одновременно проводить сравнительное исследование двух
объектов.

22. Вопрос 1: «Методы световой микроскопии»

Микроскопические исследования с функцией 3Dмоделирования
• Изображение в микроскопе формируется в масштабе реального времени за счет
использования быстродействующего оптического сканирующего модуля, а также
программных алгоритмов обработки сигналов.
• Данный род исследований основан на использовании приборов и оборудования, созданных
на основе интеграции традиционных и компьютерных технологий (например, микроскоп Leica
DVM6 с функцией 3D-моделирования)

23. Пример: 3D-моделирование участка пересекающихся штрихов Горбулинская И.Н., Барбачакова Ю.Ю., Шавленко Е.В. О возможностях

3D-моделирование
Пример:
участка
пересекающихся
штрихов
Горбулинская И.Н., Барбачакова Ю.Ю., Шавленко Е.В. О возможностях применения методов
3D-моделирования в ходе производства криминалистических экспертиз. Вестник экономической
безопасности. 2018;(1):42-5.
Построение 3D-модели места пересечения штрихов, выполненных
различными красящими веществами - гелиевая ручка и печатный
текст

24.

Построение 3D-модели места пересечения штрихов, выполненных
однородным красящим веществом - паста шариковых ручек

25. Вопрос 2: «Методы электронной микроскопии»

Электронная микроскопия — метод изучения структуры поверхности
микрообъектов с помощью потока электронов, позволяющий исследовать
объекты при увеличении порядка 2x105 и обладающий высокой разрешающей
способностью.

26. Вопрос 2: «Методы электронной микроскопии»

Просвечивающая (трансмиссионная) электронная микроскопия
Для исследования объектов в проходящих электронных пучках применяют просвечивающую
электронную микроскопию, которая используется для исследования объектов в виде тонких срезов или
суспензий.
Исследования
проводятся
на
просвечивающих
электронных
микроскопах
(ПЭМ),
обладающих самой высокой разрешающей способностью по сравнению с другими типами электронной
микроскопии (0,2–0,3 нм) и увеличивающих объект до 500 000 крат

27. Вопрос 2: «Методы электронной микроскопии»

Просвечивающий электронный микроскоп модели ПЭМ 125 К
Строение оптического и просвечивающего электронного микроскопа

28. Вопрос 2: «Методы электронной микроскопии»

С помощью ПЭМ в судебной экспертизе:
• определяют марки сажи в саженаполненных материалах (резины, тонеры);
• определяют причины разрушения изделия из металла (по характеру излома);
• определяют типы загустителя в смазках (исследование загустителей пластичных смазок используется в
целях установления их родовой принадлежности);
• определяют виды волокнистого материала;
• устанавливают общую родовую (групповую) принадлежность волокон при исследовании особенностей
их поверхности и внутренней структуры, красителей неорганической природы (установление формы,
размера частиц красителя и характера их распределения), наличие различных отделочных материалов,
эксплутационных признаков;
• определяют фазовый состав кристаллических веществ;
• выявляют особенности технологии изготовления (термической обработки) ряда изделий из стекла.

29. Вопрос 2: «Методы электронной микроскопии»

Растровая электронная микроскопия
РЭМ основана на сканировании объекта исследования электронным пучком (зондом) предельно
малого сечения (несколько ангстрем). При облучении зондом участка поверхности, размер которого
определяется размером зонда, возникает достаточно интенсивный ответный сигнал (вторичные
электроны) от этого участка. Электроны рассеиваются и попадают на детектор, регистрирующий сигнал
и преобразующий его в изображение поверхности. Интенсивность сигнала зависит от рельефа
поверхности, размера частиц и их химического состава.

30. Вопрос 2: «Методы электронной микроскопии»

По разрешающей способности (3–5 нм) и увеличению до 300 000 крат РЭМ уступает ПЭМ, но при этом
имеет ряд существенных преимуществ:
• большая глубина резкости при различных увеличениях;
• не требует предварительной пробоподготовки объектов, часто приводящей к их разрушению;
• можно исследовать не только микро-, но и макроообъекты, благодаря большим размерам камеры для
образцов. Линейный размер исследуемого объекта может варьироваться от нескольких микрон до 100 мм
(расстояние, на которое может перемещаться столик образцов). Высота объекта исследования может
быть до 100мм, а вес — до 3кг.

31. Вопрос 2: «Методы электронной микроскопии»

Растровый электронный микроскоп высокого
разрешения модели JSM 7800F
Структурные элементы растрового электронного
микроскопа

32. Вопрос 2: «Методы электронной микроскопии»

С помощью РЭМ в судебной экспертизе:
• определяют причины разрушения изделия из металла;
• определяют состояния автомобильных ламп в момент их разрушения при ДТП;
• обнаруживают и определяют продукты выстрела;
• определяют виды волокнистого материала (текстильные волокна, древесина, волосы);
• устанавливают общей родовой (групповой) принадлежности волокон (по выявлению особенностей
морфологии их поверхности, наличию частиц отделочных препаратов, следов механического,
температурного и эксплуатационного воздействия);
• устанавливают последовательность выполнения записей (исследование пересекающихся штрихов на
материалах письма);
• определяют вида лакокрасочных покрытий (число и толщина слоев, форма частиц пигмента, вид грунта)
• устанавливают общую родовую (групповую) принадлежность лакокрасочных покрытий (при изучении
морфологии верхней и нижней поверхностей для выявления технологических и эксплуатационных
признаков).

33. Сочетание растровой электронной микроскопии с рентгенофлуоресцентным микроанализом

34. Приборное оформление метода:

• Сканирующий электронные микроскоп Hitachi TM4000Plus с
функцией микроанализа
Области применения:
Баллистика
Трасология
КЭВМИ
ТКЭД