一种纸币检验方法.pdf

本发明属于物证检验领域，特别涉及一种纸币检验方法，其利用微束XRF无损分析实验样品。在入射的微束X射线下，通过计算机软件自动控制样品连续移动对样品进行扫描，每个扫描点激发的特征X射线光子进入能量检测器，并通过放大器和多道分析器处理形成光谱，扫描结束后得到样品的二维元素分布图。最后将样品纸币的元素面分布特征与已知纸币作比较，得出分析结果。该方法具有无损、灵敏度高，结果准确等特点，具有良好的应用前景。

1、  一种纸币检验方法，其特征在于至少包括如下步骤：
(1)扫描：
在微束X射线入射下，对分析样品进行连续移动式扫描；
(2)得到样品的元素二维分布图：
对每个扫描点激发的特征X射线的能量和强度进行检测分析，形成以灰值方式显示的样品元素二维分布图；
(3)比对分析：
对分析样品与已知纸币的元素面分布特征进行比对分析，鉴定样品真伪或判断样品所属纸币种类。

2、  根据权利要求1所述的纸币检验方法，其特征在于：所述分析样品为被染黑的真纸币或假纸币。

3、  根据权利要求2所述的纸币检验方法，其特征在于：所述分析样品为由含有氢、碳、氮和氧元素的有机染料或掺加单一重元素的有机染料染黑的真纸币或假纸币。

4、  根据权利要求1所述的纸币检验方法，其特征在于：所述扫描步骤的微束X射线荧光光谱仪参数设定包括：X光管电压为35kV～40kV、X光管电流为500～1000μA、时间常数为10μs～35μs、扫描像素为256×200或1024×800；扫描点停留时间为200μs～1000μs、样品室工作压力为1.0×10⁵Pa～3.0×10^-2Pa。

5、  根据权利要求1至4任一项所述的纸币检验方法，其特征在于：所述扫描的方式为全元素扫描，元素扫描范围为Na～U，扫描过程中采集并分析扫描点所激发的元素分析范围特征X射线，从而得到全元素面分布图。

6、  根据权利要求1至4任一项所述的纸币检验方法，其特征在于：所述扫描方式为感兴趣区扫描，扫描前预先设定感兴趣元素的特征X谱线，扫描结束后得到所设定感兴趣元素的面分布图。

7、  根据权利要求1至4任一项所述的纸币检验方法，其特征在于：所述比对分析是在感兴趣区元素谱线分析范围内比对分析，所述感兴趣区元素谱线分析范围包括Mg、Al、Si、S、Cl、Ca、Fe、Ti元素的K线系特征X射线。

一种纸币检验方法
技术领域
本发明属于物证检验领域，特别涉及一种纸币检验方法。
背景技术
近年来，出现了一种利用被染黑的真假纸币(“黑纸币”)进行诈骗的刑事案件。犯罪嫌疑人通过演示用化学试剂复原被染黑的真纸币骗取受害人信任，继而以怂恿受害人购买化学试剂或染黑的假币等方式诈骗钱财。该类案件通常因涉案金额大、犯罪嫌疑人为外籍人士而在社会上引起较大影响。
在这类案件中，“黑纸币”是证实犯罪的关键物证，因而需要进行科学鉴定。然而由于纸张材料被染料染黑后，物理化学性质发生了变化，传统的纸币光学特性鉴别手段如紫外荧光光谱法、红外透射法、光反射法等无法对“黑纸币”物证进行检验，而目前国内外文献中尚未见有相关检验技术的报道。因此，研究并建立该类物证的检验技术对侦查破案和法庭审判具有重要的现实意义。
能量色散型X射线荧光光谱分析是一种现代分析技术，具有样品制备简单、分析元素广、分析速度快、分析精度高、不损坏样品等优点，其分析原理依据的是光电效应现象：当一束X射线通过物质时，一部分被物质的原子所吸收，受X射线激发的原子重新发出电子和荧光X射线，根据被分析样品所产生X射线荧光的能量和强度，可以对样品进行元素的定性和定量分析。传统的能量色散型X射线荧光光谱仪的空间分辨率属mm²～cm²范围，通过单个或多个毛细管光学系统可使X射线光管发射的X射线产生全反射而得到高度聚焦的直径从几百微米至数十微米的X射线光斑；因此对于能量色散型的微束X射线荧光光谱仪，可以通过对样品微区扫描，得到主元素和微量元素的空间分布。
发明内容
本发明的目的在于设计一种灵敏度高、无破坏性、能有效检验真假纸币，特别是被染料染黑的真、假纸币的方法。
为实现上述目的，本发明一种纸币检验方法，至少包括如下步骤：
(1)扫描：
在微束X射线入射下，对分析样品进行连续移动式扫描；
(2)得到样品的元素二维分布图，即元素面分布图：
对每个扫描点激发的特征X射线的能量和强度进行检测分析，形成以灰值方式显示的样品元素二维分布图；
(3)比对分析：
对分析样品与已知纸币的元素面分布特征进行比对分析，鉴定样品真伪或判断样品所属纸币种类。
进一步的，所述分析样品为被染黑的真纸币或假纸币。
更进一步的，所述分析样品为由含有氢、碳、氮和氧的有机染料或掺加单一重元素的有机染料染黑的真纸币或假纸币。
更进一步的，为了能适合纸币检测的特点，所述扫描步骤的微束X射线荧光光谱仪参数设定包括：X光管电压为35kV～40kV、X光管电流为500～1000μA、时间常数为10μs～35μs、扫描像素为256×200或1024×800；扫描点停留时间为200μs～1000μs、样品室工作压力为1.0×10⁵Pa～3.0×10^-2Pa。。
更进一步的，所述扫描的方式为全元素扫描，元素扫描范围为Na～U，扫描过程中采集并分析扫描点所激发的元素分析范围特征X射线，从而得到全元素面分布图。
另外一种扫描方式为感兴趣区扫描，扫描前预先设定感兴趣元素的特征X谱线，扫描结束后得到所设定感兴趣元素的面分布图。
所述比对分析是在感兴趣区元素谱线分析范围内比对分析，所述感兴趣区元素谱线分析范围包括Mg、Al、Si、S、Cl、Ca、Fe、Ti元素的K线系特征X射线。
本发明具有如下有益效果：由于纸币利用专门的纸质材料和精细的制造工艺制成，因而具有较好的稳定性，纸币在被有机染料染黑后所含元素不会发生明显的迁移；而且纸币元素分布特征具有特定性，不同种类的纸币元素面分布特征有差异。本发明利用微束X射线荧光光谱分析得到被染黑纸币的元素面分布并通过元素面分布特征鉴定样品真伪并判断其种类，该方法无损、灵敏度高，结果准确，具有良好的应用前景。
附图说明
图1为被染黑的1999年版面额为1美元的纸币其中一面右侧CaK分布特征；
图2为被染黑的2006年版面额为100美元的纸币其中一面左侧CaK分布特征；
图3为外观相同的被染黑的真、假纸币；
图4为被染黑的2005年版面额为100元的人民币纸币正面左侧CaK、ClK、FeK、TiK分布特征；
图5为被染黑的仿真度较高的2005年版面额为100元的人民币假币正面左侧CaK、ClK、FeK、TiK分布特征；
具体实施方式
采用微束X射线荧光光谱分析技术对被染黑的纸币进行元素面分布分析，得到被染黑纸币的元素面分布结果，根据元素面分布特征鉴定样品真伪并判断其种类。
被染黑纸币的元素面分布分析结果：以被染黑的1999年版面额为1美元的纸币和被染黑的2006年版面额为100美元的纸币为例，两种纸币均显示出与原纸币相同的元素分布特征(以Ca元素的K线系特征X射线CaK分布为例，见图1、图2)，表明专门的纸质材料和精细的制造工艺使纸币具有较好的稳定性，纸币虽被染黑但所含元素未发生明显的迁移。实际诈骗案件中，犯罪嫌疑人正是利用纸币成分稳定的特点，以含轻元素(如氢、碳、氮、氧等)组分的有机染料或掺加单一重元素(重元素为原子序数Z＞30的元素，如碘元素)组分的有机染料将纸币染黑后再将其复原，从而骗取受害人的信任。这些染料中的轻元素或单一的重元素成分不影响纸币元素分布分析。
被染黑真假纸币(图3)的检验鉴定：以外观无明显区别的被染黑的真假2005年版面额为100元的人民币的检验为例，以Ca、Cl、Fe、Ti元素的K线系特征X射线CaK、ClK、FeK、TiK分布作比较，被染黑的2005年版面额为100元的纸币正面左侧的元素面分布图(图4)显示出花卉图案、国徽、文字、数字、安全线、水印等信息，而被染黑的仿真度较高的假币相同位置的元素分布(图5)显示的是数字和人像信息，两者有显著差异。
本发明以采用玻璃毛细管聚焦技术的美国EDAX Eagle II微束X射线荧光光谱仪分析被染黑的纸币为例，其配备Rh靶X射线光管和单毛细管聚焦光学系统，X射线光斑300μm，检测器Si(Li)80mm2，能量分辨率约185eV(Mn Kα，10μs)，输出最大功率40W，最大电压40kV。利用微束XRF无损分析实验样品。在入射的微束X射线下，通过计算机软件自动控制样品连续移动对样品进行扫描，即连续移动式扫描，每个扫描点激发的特征X射线光子进入能量检测器，并通过放大器和多道分析器处理形成光谱，通过连续移动式扫描，扫描结束后才得到样品的二维元素分布图。元素分布结果以灰值方式显示，灰值越大，表示元素含量越高。
其具体步骤如下：
一、扫描，具体包括
1.将被染黑的纸币样品用透明胶固定在微束XRF样品台上；
2.启动微束XRF真空系统，使真空度达到分析要求；
3.选择扫描范围：在100倍放大倍数下聚焦，以Montage方式拍摄样品全貌图；选择样品四个顶点所确定的矩形区域为扫描范围；
4.确定感兴趣区(Region of Interest，ROI)：选择一些常见元素的特征X射线(如AlK、CaK、FeK、SK等)为感兴趣的分析谱线；
5.设定工作参数，如下表所示