مقدمه

مقامات پلیسی به منظور شناسائی ذرات باقیمانده از شلیک گلوله (GSR) به طور مرسوم از لباس، پوست و موی مضنون نمونهبرداری میکنند و با استفاده از طیفنمائی تفرّق انرژی بر روی طیف میکروسکوپ الکترونی((SEM-EDS جهت تشخیص عناصر موجود، نوع گلوله و شخص مضنون استفاده میکنند.>1@ هنگامی که یک گلوله شلیک میشود ذرات میکروسکوپی بر روی دست، لباس و یا موی شخص شلیککننده به جای میمانند. این ذرات محصولات تراکم در دما و فشار بالای هنگام شلیک اسلحه هستند که در صحنه جرم و بر روی شخص شلیککننده باقی میمانند. بعلاوه، این ذرات از قسمتهای مختلف گلوله شامل مرمی، پوکه و پودر محصولات احتراق تشکیل شدهاند که معمولاً با قطری در حدود چند میکرونکروی شکل بوده واغلب شامل عناصر Pb، Ba و Ba هستند. ذرات GSR تا چند روز پس از شلیک بر روی لباس باقی میمانند و شخص مضنون نیز که توسط پلیس دستگیر میشود ممکن است توسط گلوله شلیک شده از اسلحه پلیس آلوده به این ذرات شود و بنابراین این میتواند منجر به پیشداوری نادرست از شخص مضنون شود.

برخلاف توانمندی روش SEM-EDS در بسیاری موارد جهت دستهبندی ذرات GSR تمایز بین برخی انواع این ذرات با استفاده از این روش امکانپذیر نمیباشد. بنابراین آنالیز به روشی با حساسیتی بالاتر میتواند ذراتی که با استفاده از این روش یکسان هستند را متمایز نماید. استفاده از روش میکروپیسکی به دلیل حساسیت بسیار بالا یک روش توانمند برای شناسائی این نوع از ذرات است. در این روش بدون نیاز به استاندارها میتوان چگالی عنصری را بهصورت کمی تعیین کرد.از روش میکروپیسکی برای شناسائی ذرات باقیمانده از شلیک گلوله که با روش معمول SEM-EDS قابل شناسائی نیستند استفاده شده است >2@ اگرچه شکل هندسی ذرات در نظر گرفته نشده است و میتواند در تحلیل نتایج پیکسی تأثیرگذار باشد.>3@

۴۱۶

اخیراً از روش استروپیکسی برای بازسازی توپوگرافی سطح نمونه استفاده شده است >4@ و برای آلیاژهائی از قبیل سکه ۱ یوروئی نیز به کار رفته است .>5@ در این پژوهش ساختار هندسی کروی بودن ذرات GSR و همچنین جذب پرتوی ایکس مشخصه در مسیر خروجی ماده نیز در نظر گرفته شده است.

روش کار

الف) چیدمان آزمایش

ذرات به جای مانده از شلیک گلوله در مرکز میکروباریکه ژوزف استفان >6@ مورد آنالیز قرار گرفت. پروتون فرودی با انرژی ۳ MeV به ابعاد۱/۴ m متمرکز شده و بر روی چهار ذره مختلف از یک نمونه جاروب شد. مقدار باربا اندازهگیری یونهای پس پراکنده از ورقهی طلا اندازهگیری میشود.[۷] پرتوهای مشخصهی ایکس با انرژی کم (کمتر از(۴ keV به دلیل سطح مقطع زیاد تولید پرتوی ایکس به طور فراوان در طیفسنجی پیکسی تولید میشوند و با شمارش بالائی قابل شناسائی هستند و این در حالی است که پرتوهای ایکس با انرژی زیاد (بزرگتر از(۱۰ keV به دلیل سطح مقطع پائینتر با شمارش کمتری تولید میشوند. به این ترتیب آشکارساز HPGe با پنجرهی خلاء نازک و بدون ورقهی جذب کننده برای آشکارسازی پرتوهای کمانرژی از بازهی keV 1-10 نصب شده و آشکارساز Si(Li) با مادهی جذبکننده پرتوهای ایکس برای آشکارسازی پرتوهائی با انرژی بیشتر از ۴ keV در نظر گرفته شده است.

شکل :۱ چیدمان تصویربرداری دو-بعدی توزیع عنصری در میکروپیکسی.

سـیگنالهای پرتوی ایکس حاصـل از پروتون فرودی به طور همزمان در آشکارسازهای سمت راست و چپ باریکه فرودی ثبت میشــوند. آشــکارســاز HpGe با ســطح فعال ۹۰ mm2، پنجره Be به ضــخامت ۲۵ m،

۴۱۷

جاذب Kapton به ضــخامت ۱۰۰ m، قدرت تفکیک انرژی ۱۷۰eV در ســمت چپ باریکهی فرودی و در زاویهی -۱۲۵ قرار دارد. آشـــکارســـاز Si(Li) در طرف مخالف با ســـطح فعال ۱۰ mm2، پنجرهی Be به ضــخامت ۸ m و قدرت تفکیک۱۶۵ eVدر انرژی۵/۹ keV در زاویهی ۱۳۵ قرار دارد (شــکل.(۱ چهار ذره مختلف از ذرات باقیمانده داخل پوکه اســلحه با اســتفاده از نوارچســب دوطرفه مدل ۴۰۴ انتخاب شــدند و جهت بررسی بر روی نگهدارنده شماره ۱۵ قرار گرفتند.

ب) محاسبات تئوری

هنگامی پرتون فرودی با انرژی چند مگاالکترون با ماده برهمکنش میکند میتواند منجر به گسیل پرتوی ایکس مشخصه عناصر موجود در نمونه شود. پرتوهای ایکس تولید شده در مسیر خروجی در داخل ماده تضعیف

میشوند تا به آشکارساز برسند و ثبت شوند. بهره آشکارسازشده پرتوی ایکس عبارتست از
(۱) ( − / cos ) ( ) ( ) =

۴ ∫۰
,
که در آن Q/4πe شـار یون فرودی، ε بازده آشـکارسـاز، Ω زاویهی فضـائی احاطه شده توسط آشکارساز، R عمق نفوذ پروتون، n(z) چگالی عنصــری ماتریس نمونه در عمق z، σ ســطح مقطع تولید پرتو ایکس با انرژی E، μ ضـریب جذب پرتوی ایکس و φ زاویه قرارگرفتن آشـکارساز نسبت به باریکه فرودی است. همانگونه که اشـاره شـد اغلب ذرات GSR دارای شـکل هندسـی کروی هستند و این موضوع در بهرهی پرتوی ایکس آشکارشده تأثیر گذار است، چراکه پرتوی ایکس تضعیف شده در داخل ماده به توپوگرافی سطح ماده بستگی دارد. برای بررسـی این موضـوع بهرهی پرتوی ایکس را برای یک نمونه با سطح دایرهای شکل را نسبت یک نمونه با سـطح تخت مقایسـه میکنیم. در شکل )-۲الف) شکل هندسی نمونه با سطح مقطع دایرهای شکل و نمونه با سـطح مقطع تخت نشـان داده شـده است. شکل )-۲ب) بهرهی پرتوی ایکس نمونه کروی نسبت به نمونه تخت (Yc/Yf) برحســب شــعاع ســطح مقطع دایرهای شــکل (R) نشــان میدهد. درR<= 0 جائی که پرتوهای ایکس تولید شده طی مسافت کمتری در نمونه کروی نسبت به نمونه تخت تضعیف میشوند نسبت بهرهی پرتوی ایکس تولید شــده طبق رابطه-۱ بیشــتر اســت و این در حالی اســت که درR> 0 بهدلیل آنکه پرتوها مسـافت بیشتری در هر دو نمونه کروی و تخت طی میکنند تا به آشکارساز برسند این نسبت به صفر کاهش پیدا میکند.