STRUČNĚ O PROJEKTU

Název projektu
Zavedení techniky iontové mikroskopie (FIB) do kriminalisticko-technické a znalecké praxe Policie ČR

Bezpečnostní hrozba
Kriminalita

Příjemce
Policie České republiky -  Kriminalistický ústav
TESCAN, a. s.
Univerzita Karlova v Praze

Doba realizace
1. 11. 2010 – 31. 10. 2015

Hlavním cílem projektu bylo zavedení techniky iontové mikroskopie (FIB) do znalecké praxe Policie ČR a vytvořit certifikované pracovní metodiky pro analýzu stop v oblasti grafických fyzikálně-chemických a technických expertiz. Obsah vycházel z aktuálních potřeb orgánů činných v trestním řízení na provádění řady expertiz, pro které nebyly do té doby dostupné instrumentace ani metodiky. Jedná se zejména o určování pravosti materiálů, posloupnost vyhotovení listin a dokumentů, originality ochranných prvků, nejasné identifikace povýstřelových, povýbuchových a dalších termogetických částic, deformační změny mikrostruktur a zrn v defektoskopii.

Projekt byl podpořen dotací ve výši 25 642 000 Kč.

PODROBNĚ O PROJEKTU

Autor: RNDr. Marek Kotrlý, Kriminalistický ústav, Police České republiky

Zavedení techniky iontové mikroskopie (FIB) do kriminalisticko-technické a znalecké praxe PČR pro analýzu stop v oblasti grafických, fyzikálně chemických a technických expertiz

Prokázat něco, co zůstává skryto a může vést k objasnění činu, je snahou kriminalistů od počátku nástupu prvních specializovaných metod a využívání kriminalistických laboratoří. V současné době se používají stále dokonalejší metody a jednou ze základních technik, kterými se zpracovává široké spektrum nejrůznějších materiálů, je i elektronová mikroskopie (SEM). Technický vývoj se ale nezastavil a nastupuje další inovace v této oblasti - iontová mikroskopie (technika fokusovaného iontového svazku, FIB). Technologie FIB je technickou inovací, která opustila průmyslové haly výrobců elektronických prvků s vysokou integrací a začíná se ve zmenšené formě dostávat i do specializovaných laboratoří. Pro praktické aplikace je integrována s elektronovou mikroskopií, takže komplet dovoluje nejen klasické pozorování s vysokým rozlišením, ale zejména využívat možnosti iontového svazku. Moderní systémy umožňují, kromě zpracování klasických signálů i získání řady dalších in-formací, které mají velký potenciál ve forenzní oblasti. Např. zobrazování v iontech, které umožňuje, na rozdíl od klasických zobrazení výrazně lepší možnosti rozlišování mikrostruktur (hranic zrn) a možnost přesné redepozice materiálů („řezaní“) v mikroobjemech. Tyto vlastnosti nacházejí významné uplatnění i ve forenzní oblasti, kde s jejich pomocí je možné provádět dříve nerealizovatelné analýzy. Lze využívat i prostorové rekonstrukce na základě morfologických vlastností a chemických map.
 
Cílem projektu bylo zavedení techniky iontové mikroskopie do praxe Znalecké služby PČR.
 
Hlavní cíl byl splněn, techniky iontové mikroskopie SEM/FIB s katodovou luminiscencí a TE/STEM detektorem byly zavedeny. Byly vypracovány certifikované pracovní metodiky pro jeho plnou implementaci do praxe Znalecké služby PČR, vytvořeny 4 specializované softwary, patent a řada vedlejších výsledků.

Využití systému SEM/FIB je zejména v oblastech:

1. studium termogenetických částic, které vznikají za fyzikálně-chemických procesů, kdy nastane okamžité zvýšení teploty a tlaku (povýbuchové zplodiny, povýstřelové zplodiny, částice airbagů, apod.). Ve forenzní praxi se jedná především o částice mikroskopické, na základě jejich detekce je možné prokázat způsob spáchání trestného činu. Chemické komponenty vnitřní stavby částic není možné v řadě případů identifikovat jednoznačně z povrchu a často jsou významné i fáze, které krystalizují v dutinách částic. Významná je i morfologie stavby stěn částic, která je rovněž v řadě případů charakteristická. Všechny tyto informace jsou důležité pro jednoznačné zařazení částice do příslušné druhové kategorie. Jejich detailní studium je možné právě s využitím iontové mikroskopie, zejména v případech, kdy není zcela jasný jejich zdroj, který může být pro vyšetřovatele rozhodující.
    
2. studium nanokompozitních materiálů a nanočástic. Ve forenzní praxi se nejčastěji setkáváme s nanokompozity v rámci pigmentů s proměnlivou barevností - ochranné prvky (např. bankovek), automobilové laky, spotřební elektronika, apod., a ve funkčních vrstvách skel (termoskla, automobilová skla, atd.), přičemž je předpoklad, že množství těchto materiálů bude ve forenzní praxi narůstat.
   
   Cílem je využití detailních strukturních informací ke komparaci s předkládanými porovnávacími vzorky. Přímá analýza z povrchu neposkytuje dostatek informací, je potřebné studovat přímo jednotlivé vrstvy. Technika SEM/FIB je jediná, která toto detailní studium umožňuje.
    
3. studium holografických ochranných prvků - hologramy, holografické plomby a pečetě se stále více využívají k autorizaci tiskovin, deklarování originality produktů, a též i k pečetění těch částí výrobků, u kterých je nutné rozpoznat neautorizované vniknutí. Obraz samotný vzniká díky lomům a interferencím světla na jednotlivých strukturách holografické vrstvy. Je možné vyrobit hologram, který bude vizuálně dobře napodobovat originál, ale který se bude lišit svým vnitřním složením.
   
   Cílem analýzy hologramů ve forenzní praxi je využití detailních strukturních a dalších informací ke komparaci s předkládanými porovnávacími originálními vzorky.
    
4. oblast mechanoskopie, defektoskopie, metalografie a technická diagnostiky - cílem zkoumání v této oblasti je vizualizace deformačních změn, jejich dokumentace a popis, a případné zjištění vlivů, které deformace způsobily (únavové lomy, působení tlaků a teplot, apod.). Zobrazení v iontech umožňuje na rozdíl od elektronů dobré odlišení zrn (obdobně jako u optického mikroskopu) a jejich mikromorfologie, ale s řádově vyšším zvětšením a rozlišením.
    
5. analýza superpozice toner/psací pasta - kombinace psaných a tištěných dokumentů se nejčastěji vyskytuje v souvislosti se závětí, směnkou, smlouvou atd., v případech pozměňování dokumentů, kdy dochází k nežádoucím „úpravám“, či „vyrobení“ nových dokumentů/písemností. Zjištění superpozic tahů v případě „dotisků“ na již podepsaných písemnostech je signifikantní pro zjištění, zda byl dříve na dokumentu/písemnosti podpis a poté proběhl dotisk ostatních údajů, či zda podpis následoval po tisku. Zobrazení superpozic tonerových částic a psací pasty je v těchto případech jednou z rozhodujících skutečností.
    
6. využití katodové luminiscence (CL) pro komparaci stop, studium a vizualizace interních textur vzorku. CL umožňuje studovat drobné rozdíly ve vnitřní stavbě materiálů, které jsou jinými technikami obtížně identifikovatelné. Slouží pro vizualizaci interních textur látek, např. růstová zonálnost, korozní textury, přerušení růstu, skryté mikrofraktury, z nichž jen některé lze současně zobrazit jinými metodami. Luminiscence, její barva, intenzita a spektrální charakteristika, v kombinaci s přítomností specifických primárních či sekundárních textur tak může vést k jednoznačnému určení původu materiálu.
    

Ze zajímavějších analýz, při kterých byl systém použit v poslední době lze např. uvést:

• působení kyselin na dentin zubů
• polymerace na povrchu daktyloskopických otisků
• případ loupeže ve zlatnictví – analýza mikrofragmentů granátů a mikrootěrů zlata
• analýzy pro Českou obchodní inspekci – podvody se šperky a drahými kameny
• případ „Balamuta“ – útok kyselinou
• falza obrazů - pigmenty kauza „Kotík“
• případ omítkových směsí, které neobsahovaly deklarované složení - hospodářská kriminalita
• analýzy pro Generální ředitelství cel – podvody s falšovaným zbožím

    analýzy povrchu zubů – působení kyselin na zubní dentin

    analýzy fragmentů drahých kovů

     studium vnitřní stavby vláken - řez iontových svazkem