引言
法医玻璃分析是刑事调查中的重要组成部分，尤其是在涉及入室盗窃、交通事故或暴力犯罪的案件中。准确确定玻璃碎片的元素组成可以提供关键证据，将嫌疑人与犯罪现场联系起来。EDAX® Orbis™ II 微束X射线荧光（微束XRF）系统为元素分析提供了高精度、无损的解决方案，有效应对法医应用中常遇到的挑战。
分析技术：微束X射线荧光（Micro-XRF）
微束X射线荧光（Micro-XRF）是一种非破坏性的分析技术，可对小样品区域进行精确的元素特征分析。在法医玻璃分析中，它被用来测量各种元素的峰强度比，这有助于区分不同来源的玻璃。常用的元素比包括Ca/Mg、Ca/Ti、Ca/Fe、Sr/Zr、Fe/Zr和Ca/K。
已经证明这些比值在区分不同来源的碳酸钠石灰玻璃方面非常有效，可协助法医专家可靠的将碎片与其来源匹配。
法医玻璃分析中的挑战
传统的微束 X 射线荧光（micro-XRF）系统通常由于倾斜的 X 射线光学元件（通常为 45–50°）而面临几何限制，这可能导致相邻材料阻挡入射束，并由于样品高度变化或光轴偏移而产生对准误差（图 1b）。当分析小型或形状不规则的玻璃碎片时，这些问题尤其突出，因为精确定位对于避免误判至关重要。
解决方案：使用 Orbis II 精确定位
Orbis II 微束 X 射线荧光（micro-XRF）系统通过其专利的塔轮设计突破了这些限制，该设计用垂直入射的 X 射线实现了同轴几何结构。这一创新设计确保了 X 射线束与高倍光学视野精确对齐，从而能够对感兴趣区域进行准确且可重复的定位（图 1a）。
图 1. a) Orbis II 的几何结构，b) 传统系统的几何结构。
为了演示法医玻璃分析的工作流程，使用 Orbis II 对一个模拟样品进行了分析，该样品由来自两种不同来源的小而不规则的玻璃碎片组成，即透明玻璃和琥珀色玻璃（图 2）。每种玻璃类型采集了十个测量点。生成的元素强度比图显示，能实现两种来源的明显分离。对于每个比值，琥珀色和透明玻璃的数据范围都没有重叠，这确认了这些碎片是可区分的，并非来自同一来源（图 3）。
图2. 由透明和琥珀色玻璃碎片组成的模拟样品。
当一个相对较大的琥珀色玻璃碎片阻挡了通向透明玻璃碎片测试区域的倾斜X射线路径（如图2红色所示）时，出现了一个关键挑战。由于这种干扰，传统系统可能会产生不准确的结果。然而，Orbis II 利用其垂直和同轴几何结构成功地瞄准了目标透明玻璃区域。所得光谱与透明玻璃预期的元素谱一致。通过元素强度比图（图3）得到确认，测试区域的数据始终与透明玻璃的范围重叠，并且与琥珀色玻璃的范围没有交集，证明正确的区域已被识别并在没有干扰的情况下进行分析。
图3. 选定元素的峰强度比。
结论
EDAX Orbis II 微束 XRF 系统在法医玻璃分析中设立了新的标杆。其先进的光学校准、精确的瞄准能力以及坚固的设计消除了常见的误差来源，提供了可靠且可重复的元素的数据。对于负责分析复杂或微小玻璃样本的法医实验室而言，Orbis II 提供了支持关键调查所需的准确性和可信度。
参考
[1] ASTM International. (2017). Standard test method for forensic comparison of glass using micro X-ray fluorescence spectrometry (ASTM E2926-17). ASTM International. https://doi.org/10.1520/E2926-17.