Spektrometria w najlepszym wydaniu: poznaj rozwiązania Regula

WPROWADZENIE

W dziedzinach takich jak kryminalistyka, spektrometria odgrywa kluczową rolę w weryfikacji autentyczności i wykrywaniu różnic w tuszach lub barwnikach, co czyni ją niezbędnym narzędziem do przeprowadzania szczegółowych badań.

W tym artykule badamy cechy, które sprawiają, że spektrometry Regula są wyjątkowe i podkreślamy konkretne przykłady, w których urządzenia te mogą być przełomowe.

Spektrometria – do czego służą spektrometry?

Spektrometr to specjalne urządzenie, które pomaga mierzyć i analizować widmo substancji – rozkład jej właściwości w określonych długościach fal. Sztuczka polega na tym, że badając widmo, specjaliści mogą uzyskać wgląd w różne aspekty substancji, np. jej skład, strukturę oraz właściwości fizyczne lub chemiczne.

W linii produktów Regula można znaleźć zintegrowany spektrometr optyczny w niektórych modelach komparatorów wideospektralnych oraz przenośny spektrometr, który łączy w sobie cechy mikroskopu w Regula 5006. Urządzenia te, wraz z funkcjami oprogramowania, określają wartości kolorów do dalszej analizy porównawczej. Są niezastąpione przy zadaniach takich jak np. badanie dokumentów. 

Zalety spektrometru przenośnego
Przenośny spektrometr łączy w sobie moc tradycyjnej spektrometrii z wygodą mobilności. Urządzenia te umożliwiają szczegółową analizę w różnych warunkach, czy to na miejscu zbrodni, czy podczas badania dokumentów w terenie. Możliwość pracy na miejscu znacznie skraca czas dochodzenia, czyniąc je niezbędnym narzędziem dla ekspertów medycyny sądowej.

Powiedzmy, że musimy rozróżnić, czy atrament na dwóch banknotach jest taki sam, czy nie. Nie możemy tutaj ufać naszym oczom, ponieważ wiemy, że kolory są subiektywne i zależą od osoby widzącej kolor. Musimy więc zastąpić subiektywną ocenę obiektywnym systemem liczbowym.

Badania sugerują, że w ogólnym rozrachunku kobiety mogą postrzegać kolory bardziej wyraziście i z większą ilością niuansów niż mężczyźni. Uważa się, że ta różnica w postrzeganiu kolorów wynika z czynników genetycznych i biologicznych. Mimo to postrzeganie kolorów różni się w zależności od osoby.

Ponadto spektrometry Regula są wyposażone w źródło światła o szerszym zakresie długości fal niż ten, który jest zwykle używany w kolorymetrii. Podczas gdy tradycyjne metody kolorymetryczne wykorzystują długość fali do 730 nm, my rozszerzyliśmy nasz zakres do 1000 nm. To ulepszenie umożliwia bardziej szczegółową analizę porównawczą widm odbicia. Jak lubimy mawiać, szerszy zakres zapewnia głębsze spektrum spostrzeżeń.

Zilustrujmy, jak to działa. Załóżmy, że istnieje jeden oryginalny banknot i dwa fałszywe. Zadaniem organów ścigania będzie zbadanie, czy te podróbki mają jedno źródło pochodzenia – tj. czy zostały wyprodukowane w tej samej tajnej drukarni, czy w różnych.

Spektrometr może pomóc w uzyskaniu danych w celu wyjaśnienia właściwości użytych farb. Dalsza analiza porównawcza może wykazać, czy barwniki te należą do tej samej grupy barwników.

Biały krzyżyk wskazuje lokalizację, z której pobrano sygnał.

Pierwsza próbka jest prawdziwa, więc jej wykres jest używany jako wykres referencyjny do porównania pozostałych dwóch wykresów. Na podstawie podobieństwa kolorów (wszystkie trzy próbki są czerwone), wykresy mają podobny kształt. W zakresie od 400 do 570 nm występuje słaby odbity sygnał z pewnymi różnicami w kształcie wykresów. W zakresie od 570 do 850 nm obserwuje się różne poziomy odbitego sygnału, a zatem kształty wykresów mają różne lokalizacje szczytowe. Możemy zatem stwierdzić, że charakterystyka atramentu w tych próbkach jest inna, co może wskazywać, że zastosowano barwniki o różnym składzie.

Tę samą zasadę można zastosować w przypadku atramentów do długopisów.

Poniższa ilustracja pokazuje przypadek, w którym musimy ustalić, czy cyfra „4” jest prawdziwa, czy też była to „1”, dopóki ktoś nie dodał niezbędnej części, aby wyglądała jak „4”.

Badanie widma tuszu długopisu.

Podobnie jak w pierwszym przypadku, wybieramy obszary, w których chcemy zmierzyć widmo odbicia. Oprogramowanie tworzy dwa wykresy. Na podstawie wykresów możemy stwierdzić, że cyfra „4” zawiera dwa różne atramenty długopisowe, ponieważ ich wykresy całkowicie różnią się od siebie kształtem i pikami. W związku z tym charakterystyka atramentu nie jest taka sama, więc mamy do czynienia z dwoma atramentami o różnych składach.

Należy pamiętać, że przedstawiliśmy uproszczone przykłady badań, aby zilustrować zasady działania przy użyciu spektrometru. Przeprowadziliśmy tutaj absolutne minimum analizy, ale w rzeczywistych przypadkach konieczne jest przeprowadzenie znacznie większej liczby pomiarów (w zależności od złożoności danego przypadku).

Nauka stojąca za spektrometrami Regula

W kolorymetrii, jak w każdej nauce, preferowane są pewne metody badawcze. Tradycyjnie stosowaną techniką jest metoda kontaktowa, która wymaga ścisłego przylegania obiektu do urządzenia w celu zapewnienia dokładnych wyników. Oczywiście ten ścisły kontakt ma wiele wad, ponieważ nie zawsze pożądane jest dotykanie obiektu, ponieważ może to być na przykład starożytny tekst, a każde dogłębne badanie może go uszkodzić.

W Regula oferujemy bezkontaktową metodę badania, która ma kilka zalet, w tym łatwość użycia i możliwość wizualizacji badanego obszaru. W tym podejściu kamera wyświetla obszar, umożliwiając precyzyjny wybór określonego punktu.

Na przykład, jeśli musimy uchwycić dane koloru z małego włókna, możemy być pewni, że uchwyciliśmy dokładnie ten punkt. Dodatkowo, moduł spektrometru Regula zapewnia regulowane pole widzenia, dostosowane do specyfiki każdej próbki. Niezależnie od tego, czy obiekt jest stosunkowo duży i ma jednolity kolor, czy też ma luki i różne kolory, ta elastyczność zapewnia wiarygodne wyniki.

Banknot o nominale 20 euro. Flaga UE jest stosunkowo duża i ma jednolity kolor, a niebieska gwiazda ma przerwy w kolorze. Dostosowanie pola widzenia pomaga skompensować różnicę i zmierzyć cały obiekt lub włókno/punkt/cienką linię równie dokładnie.

Obraz powyższej niebieskiej gwiazdy na banknocie 20 euro zarejestrowany za pomocą przenośnego spektrometru w urządzeniu Regula 5006.

Nawet jeśli metoda bezdotykowa może wprowadzać nieco wyższy błąd pomiaru, kompensujemy go kilkoma etapami kalibracji. Kalibracje te minimalizują błędy wprowadzane przez system soczewek i odległość od obiektu.

Dodatkowo, aby zwiększyć dokładność pomiarów, do każdego urządzenia Regula wyposażonego w zintegrowany spektrometr dostarczamy wzorzec białego odbicia rozproszonego z certyfikatem kalibracji NIST (National Institute of Standards and Technology). Jest to obiekt, który odbija 99% światła w zakresie widzialnym i jest używany do uzyskania sygnału referencyjnego naszego źródła światła przed każdą sesją badań widma.

Oprócz możliwości pomiaru odbicia, którego przykłady zostały zilustrowane powyżej, spektrometry Regula mogą mierzyć luminescencję i kolor.

Badanie luminescencji

Wzbudzasz badany obiekt za pomocą źródła światła ultrafioletowego, ale obserwujesz wyniki tego wzbudzenia w zakresie widzialnym.

Dlaczego warto skupić się na zakresie widzialnym? Obserwowane światło widzialne to nie samo światło ultrafioletowe, ale światło emitowane przez materiał w odpowiedzi na oświetlenie UV poprzez fluorescencję lub fosforescencję.

Aby uzyskać więcej informacji, obejrzyj film:

Podobnie jak w przypadku pomiaru odbicia, można dostrzec praktyczne korzyści z badania luminescencji podczas określania autentyczności banknotów lub innych zabezpieczonych dokumentów – mianowicie, można zbadać różnice w widmach luminescencji i określić kolory luminescencji UV względem siebie. Nasi klienci używają tego modułu również do badania zachowania atramentów UV na banknotach w różnych warunkach, takich jak mycie, ogrzewanie itp.

Pomiar koloru

Jak wspomnieliśmy wcześniej, postrzeganie kolorów jest bardzo subiektywne. Dlatego też kolometryści opisują i analizują kolory w sposób obiektywny, stosując znormalizowane systemy kolorów, takie jak CIE 1931, RGB, XYZ, Lab i inne. Systemy te definiują kolory numerycznie, wykorzystując współrzędne w przestrzeni kolorów, aby zapewnić precyzję i spójność.

Nasi inżynierowie zaadaptowali aparat matematyczny spektrometru, który umożliwia natychmiastowe uzyskanie współrzędnych kolorów oraz ich przeliczenie i wizualizację w różnych przestrzeniach kolorów, na przykład w locus chromatycznym.

Zobaczmy, jak to działa w praktyce:

Systemy te umożliwiają również przewidywanie, jak kolor będzie wyglądał w określonych standardowych źródłach światła, takich jak D50, które symuluje światło dzienne. Zdolność ta ma kluczowe znaczenie w takich dziedzinach jak produkcja i kontrola jakości banknotów i zabezpieczonych dokumentów, gdzie spójne dopasowanie kolorów ma kluczowe znaczenie.

Podsumowanie

W tym artykule omówiliśmy kilka aspektów dotyczących ogólnie kolorymetrii, a w szczególności technologii spektralnej stosowanej w rozwiązaniach Regula między innymi do badania dokumentów.

Daj nam znać, jeśli masz jakieś pytania dotyczące tego tematu. Z przyjemnością na nie odpowiemy.

Oryginalny tekst artykułu znajdziesz pod poniższym linkiem/The original text of the article can be found at the link:

https://regulaforensics.com/blog/regula-spectrometers-features/ 

Newsletter

Subskrybuj nasz Newsletter i bądź na bieżąco!

Otrzymuj informacje o nowościach technologicznych i aktualnościach, nowych wpisach, produktach, usługach ze świata obronności, bezpieczeństwa, kryminalistyki

Arrow Long Kontakt z nami

Napisz do nas