用拉曼光谱检验黑火药
引用本文
王燕军, 陈明, 王清华, 王尧, 王兵, 谢坤霖, 赵欣钰, 郭新平, 王娜. 用拉曼光谱检验黑火药[J]. 刑事技术,2014,39(1): 23-25
WANG Yan-jun, CHEN Ming, WANG Qing-hua, WANG Yao, WANG Bin, XIE Kun-lin, ZHAO Xin-yu, GUO Xin-ping, WANG Na. Analysis of black powder by raman spectroscopy[J]. Forensic Science and Technology,2014,39(1): 23-25
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WANG Yan-jun, CHEN Ming, WANG Qing-hua, WANG Yao, WANG Bin, XIE Kun-lin, ZHAO Xin-yu, GUO Xin-ping, WANG Na. Analysis of black powder by raman spectroscopy[J]. Forensic Science and Technology,2014,39(1): 23-25
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《刑事技术》编辑部
用拉曼光谱检验黑火药
作者简介:王燕军(1969—),男,四川人,理学硕士,理化高级工程师,从事理化检验工作。Tel:028-86301310
关键词:
黑火药; 拉曼光谱
中图分类号:DF794.3
文献标志码:A
文章编号:1008-3650(2014)01-0023-03
Analysis of black powder by raman spectroscopy
Abstract
Black powder was analyzed by raman spectroscopy. It is proved that the three components (potassium nitrate, sulfur and carbon) can be detected with Raman spectroscopy.
Keyword:
black powder; raman spectroscopy
黑火药系我国伟大的发明之一, 其主要成分为硝酸钾、硫磺、碳, 主要用途为爆破、烟花爆竹、导火索或者自制火药枪的发射药等。由于黑火药的成分为无机物, 在司法鉴定中常见的分析检验仪器不能很好的对黑火药的3种成分给予准确定性。目前对黑火药常见的检验方法是离子色谱法检验硝酸钾[1]、化学反应法检验硫、扫描电镜能谱检验碳, 离子色谱只能给出硝酸根和钾离子的结论, 这个结论在司法实践中容易引起检法的质疑, 化学反应检验硫只是筛选实验且容易受杂质干扰。因此需要找到一种更为简便的方法准确定性检验黑火药中的硝酸钾、硫、碳。
拉曼光谱(Raman spectra)是一种散射光谱。拉曼光谱分析是基于印度科学家C.V.拉曼(Raman)所发现的拉曼散射效应, 对与入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动方面信息, 并应用于分子结构研究的一种分析方法[2]。由于拉曼光谱对无机物具有较好的鉴定能力, 因此利用拉曼光谱仪对黑火药的3种无机成分硝酸钾、硫、碳[3]进行试验研究, 取得了理想的结果, 报道如下。
1 材料和方法
1.1 仪 器
Thermo DXR激光显微拉曼光谱仪, 配10× 目镜, 10× 、20× 、50× 、100× 及50× 长焦物镜, 532nm、633nm、780nm激光波长发生器, 近红外增强型CCD检测器。
1.2 实验条件
分别选用532nm、633nm、780nm激光, 激光能量调至3mW, 光阑25μ m狭缝, 数据采集范围3500cm-1~100cm-1, 曝光时间5s, 曝光次数5次。
1.3 试剂及样品
硝酸钾、活性炭、硫磺、硝酸钠、硝酸铵, 去离子水(自制, > 18.5MΩ -1), 黑火药样品(缴获), 配制1%、30%硝酸钾水溶液、 40%硝酸钠水溶液、30%硝酸铵水溶液。
1.4 检 测
用532nm、633nm、780nm激光分别对硝酸钾、活性炭、硫磺进行拉曼光谱分析, 用532nm激光分别对1%硝酸钾、30%硝酸钾、30%硝酸铵水溶液及40%硝酸钠、黑火药样品进行拉曼光谱分析。
2 结果与讨论
(1)硝酸钾、硫、碳都具有较强的特征拉曼峰, 且峰相互无干扰, 硝酸钾特征峰在1360、1345、1050(BP)、716、125cm-1, 硫特征峰在473、438、247、219(BP)、187、153cm-1, 碳特征峰在2923、1599、1346cm-1(见图1~图3)。
 | 图1 硝酸钾的拉曼谱图 |
 | 图2 硫的拉曼谱图 |
 | 图3 碳的拉曼谱图 |
(2)黑火药的硝酸钾、硫、碳在532nm、633nm、780nm激光激发得到的拉曼图谱只是强度有差别, 因为用532nm激光拉曼效应高, 且样品本身荧光效应较低, 因此选用532nm激光来分析黑火药。
(3)黑火药为混合物, 存在不均匀现象, 所以根据采样点成分会得到单组分的拉曼谱图, 也能得到混合组分的拉曼谱图, 单组分的谱图可直接认定硝酸钾、硫、碳, 混合组分的拉曼谱图中硝酸钾、硫、碳各自的特征谱图明显, 也可以确定硝酸钾、硫、碳(见图4~图7)。
 | 图4 黑火药中3种成分的拉曼谱图(蓝紫色是硝酸钾、红色是硫、绿色是碳) |
 | 图5 黑火药中硝酸钾与碳混合的拉曼谱图 |
 | 图6 黑火药中硝酸钾与硫混合的拉曼谱图 |
 | 图7 黑火药中硝酸钾、硫、碳混合的拉曼谱图 |
(4)硝酸钾与硝酸钠、硝酸铵水溶液的拉曼谱图基本一样, 只有硝酸根的出峰, 故通过常规拉曼光谱不能确认硝酸钾、硝酸铵水溶液体系, 且1%硝酸钾基本未见1050cm-1左右的硝酸根的峰, 因此在实际案件中提取爆炸尘土的水溶液采用常规拉曼分析还存在困难(见图8~图11)。
 | 图8 30%硝酸钾水溶液的拉曼谱图 |
 | 图9 30%硝酸铵水溶液的拉曼谱图 |
 | 图10 40%硝酸钠水溶液的拉曼谱图 |
 | 图11 1%硝酸钾水溶液的拉曼谱图 |
拉曼光谱可以很好地对固体黑火药的3种成分进行定性分析, 利用常规拉曼检测对水溶液体系初步只能分析硝酸根。
The authors have declared that no competing interests exist.
参考文献
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