ПРИМЕНЕНИЕ НАСТОЛЬНОГО ЭЛЕКТРОННОГО МИКРОСКОПА HITACHI TM4000 PLUS ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ ОГНЕСТРЕЛЬНЫХ И ИНЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ

 Н.В. Нарина¹, В.Б. Страгис², д.м.н.. профессор И.Ю. Макаров³, Д.В. Деханов⁴, к.х.н. И.В. Чистяков⁵

¹ Российский центр судебно-медицинской экспертизы Минздрава России, Москва

² Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования Минздрава России, Москва

³ Московская академия Следственного комитета Российской Федерации, Москва

⁴ г.к. «Крим-маркет», Москва, ⁵000 «Сайтегра» Москва

Аннотация: В статье описаны примеры использования настольного электронного микроскопа с системой микроанализа. Исследованы образцы: кожи (огнестрельное повреждение, электрометка, повреждение осколком стекла, похожее по внешнему виду на огнестрельное, повреждение металлическим тупым твердым предметом); кости (огнестрельное повреждение, повреждение пилой из медицинской стали предварительно загрязненной чужеродными металлами); ткань преграды при огнестрельном повреждении (бязевая мишень). В результате исследования показана целесообразность использования и высокая эффективность прибора для решения задач медицинской криминалистики. Ключевые слова: электронная микроскопия, элементный анализ, повреждения, огнестрельная травма.​

APPLICATION OF THE DESKTOP ELECTRONIC MICROSCOPE HITACHI
TM4000 PLUS IN RESEARCHING GUNSHOT AND OTHER DAMAGES

  N.V.Narina¹, V.B. Stragis¹, I.Y. Makarov¹'³, D.V. Dekhanov⁴, I.V. Chistyakov⁵

¹Federal Center of Forensic Medical Expertise Russian Ministry of Health, Moscow

²Russian Medical Academy of Continuous Professional Education Russian Ministry of Health, Moscow;

³Moscow Academy of the Investigative Committee of the Russian Federation, Moscow;

⁴g. c. «Krim-market», Moscow; ⁵ LLC Scietegra, Moscow

Summary: The article describes examples of using a tabletop electron microscope with a microanalysis system. The following samples were examined: skin (gunshot injury, electric mark, damage by a glass fragment, similar in appearance to a firearm, damage by a metal blunt solid object); bones (gunshot damage, damage with a saw made of medical steel previously contaminated with foreign metals); the tissue of the barrier in case of a gunshot injury (calico target). As a result of the study, the expediency of using and high efficiency of the device for solving problems of medical forensics has been shown. Key words: electron microscopy, elemental analysis, damage, gunshot injury.​

Электронная микроскопия является одним из высокоэффективных и информативных методов исследования, нашедшим широкое применение в цитологии, микробиологии и вирусологии, обусловив создание новых отраслей науки [1]. Возможность получения информации о структуре исследуемых объектов с большим увеличением, а также данные об элементном составе микрообъектов открывают широкие перспективы. В судебной медицине метод не применяется повсеместно, хотя возможности его широкого использования обосновывались в конце прошлого столетия [2].

Вероятно, сдерживающими объективными факторами являлись высокая стоимость самих электронных микроскопов и их обслуживания, громоздкость, высокие требования к помещению и объектам исследования, сложность получения необходимых рабочих навыков и, желательно, наличие в экспертном учреждении подготовленных специалистов. Кроме того, возможности современных полноразмерных электронных микроскопов в части увеличения, чувствительности детекторов элементного анализа и ряда других параметров зачастую избыточны для экспертных объектов.

В настоящее время на рынке электронной микроскопии представлены приборы так называемого настольного исполнения. Они лишены многих из перечисленных недостатков, а заявленные возможности вполне отвечают требованиям судебно-медицинской экспертизы.

С целью определения возможностей настольного электронного микроскопа для задач исследования повреждений различной природы был выбран прибор Hitachi TM 4000 Plus. Указанную модель, наряду с широкими исследовательскими возможностями, отличают компактность, простота освоения, высокая пропуская способность и низкие эксплуатационные затраты.

Прибор является сканирующим электронным микроскопом с минимальным увеличением 10х и максимальным 100 000х (в пересчете на стандартный фотоотпечаток). Микроскоп работает в режиме низкого вакуума, что позволяет исследовать объекты, не прибегая к сложной и дорогостоящей пробоподготовке. Исследование не видоизменяет и не уничтожает объекты. Единственное требование к образцам - они должны быть «сухими». Максимальный размер составляет 80 мм, при этом

перемещение по полю объекта доступно в пределах 35x35 мм (Рис. 1).

Встроенный энерго-дисперсионный спектрометр позволяет получать данные элементного состава в пределах от легких элементов  (B - бор, атомный номер 5) до тяжелых актиноидов (Cf - калифорний, атомный номер 98). Весьма эффективным инструментом является функция картирования элементного состава по полю зрения микроскопа (Рис. 2).

Такая возможность позволяет оценить распределение элементов по объекту, что существенно повышает оперативность и достоверность исследований. Цветное графическое распределение элементов по площади в зависимости от атомного номера представляет результаты исследований в максимально наглядной форме, черно-белое изображение топографии дает информацию о морфологии поверхности образца. Это в значительной степени объективизирует выбора анализируемых участков с привнесенными элементами и контроля.

Цель работы состояла в изучении различного вида повреждений с точки зрения получения информации о морфологических особенностях и элементном составе исследуемых объектов при различных параметрах в режиме электронного сканирующего микроскопа и интерпретации полученных данных.

Объекты исследования. Экспериментальные и экспертные образцы с колото-резаными и огнестрельными повреждениями.

Проведение электронно-микроскопического исследования. Исследование проводили в нативных условиях в режиме низкого вакуума без напыления проводящего слоя при ускоряющем напряжении 15 кВ и на рабочем отрезке от 7,5 до 10,5 мм. Образцы крепили на столик диаметром 80 мм с помощью проводящего двустороннего скотча.

Экспериментальные колото-резаные повреждения изучали с целью определения возможностей исследования механизма образования и обнаружения следов металлизации (повреждения наносились металлическими ножами) с последующим анализом элементного состава.

На Рис. 3 представлено изображение ровнопересеченных волокон нитей ткани при колото-резаном повреждении металлическим ножом. Более яркие частицы указывают на присутствие веществ с высоким атомным номером, что может быть характерно для металлизации. Проведенный элементный анализ данных частиц подтвердил предположение о следах металлизации, а по содержанию в составе железа, хрома и ванадия можно сделать вывод о том, что нож изготовлен из нержавеющей стали определенного типа.

В качестве объектов огнестрельных повреждений рассматривались тканевые мишени, кожные лоскуты и костные объекты. Повреждения причинены выстрелами из пистолета Макарова с различных дистанций. Получены изображения мест повреждений со следами выстрела, причем  топография отложения следов даже визуально значительно отличается в зависимости от дистанции.

На Рис. 4. представлены изображения огнестрельных повреждений, причиненных выстрелом из пистолета Макарова с расстояния 5 см и 15 см. Фиксируется отчетливая разница в распределении следов выстрела: при выстреле с близкой дистанции продукты выстрела распределились на значительном удалении от края отверстия (более трёх миллиметров). При выстреле с дистанции 15 см большая часть следов выстрела находится на удалении не более 1 мм, причём вне этой зоны обнаруживаются единичные «тяжёлые» частицы. 

На Рис. 5 показано изображение повреждения причиненного из пистолета Макарова с расстояния 2 метра - отчетливо визуализируются следы, привнесенные пулей. Эксперименты показали возможность исследования повреждений, причиненных с неблизкой дистанции, вне зоны действия продуктов выстрела. При этом хорошо видно, что, в отличие от выстрелов с близкой дистанции (Рис. 4), никаких следов вне повреждения не наблюдается.

Детальный анализ с большими увеличениями позволил обнаружить, измерить и проанализировать отдельные частицы (Рис. 6). Энерго­дисперсионный спектральный анализ показал (Рис. 7), что такая частица имеет в составе большое количество сурьмы, что позволяет отнести ее к продуктам выстрела.

Результаты проведенной работы показали высокую эффективность применения рассматриваемого метода для исследований огнестрельных повреждений (Рис. 4 - 8).

Получение распределения частиц в зависимости от размера и состава вокруг входного отверстия является ключевым подходом к определению дистанции выстрела. Наиболее важные достоинства метода заключаются в

скорости получения результатов и отсутствии необратимого воздействия на образец. Элементный анализ частиц с высоким атомным номером даёт информацию, необходимую для определения типа боеприпаса.

Таким образом, результаты проведенной поисковой работы показали пригодность и высокую эффективность настольного электронного микроскопа Hitachi TM 4000 Plus для решения задач изучения огнестрельной травмы, а также для решения других экспертных вопросов. Проведение дальнейшей работы по изучению поражений преград различной природы из различного оружия, разными боеприпасами, в определенных условиях, способно вывести на новый уровень объективности и достоверности экспертизу огнестрельной травмы. Среди достоинств примененного оборудования можно отметить: возможность большого увеличения с масштабированием и измерением размеров интересуюших деталей на изображении; выбор места на образце и площади анализируемого участка для проведения элементного анализа и контроля; экспрессность получения информации; неразрушающий метод исследования; большой размер исследуемого образца; компактные размеры оборудования и отсутствие специальных требований к помещению.​

Литература

1. Медицинская энциклопедия. http://www.medical-enc.ru/26/electron- microscopy.shtml

2. КС. Митин, А.В. Капустин, ВТ. Науменко О возможности использования электронной микроскопии в судебной медицине.// Судебно-медицинская экспертиза.- 1982, № 4,с. 18-21.