簡介
在法醫調查中，執法人員、實驗室技術人員、犯罪現場調查人員和許多其它人員都面臨著材料鑒定的巨大挑戰。在調查過程中，技術人員需對火藥的殘留物、濫用藥物、毛發樣品、化學前驅動體等材料進行例行檢查。傳統上，技術人員需使用不同的鑒定方法從各種法證樣本中收集結果。雖然某些技術是實驗室準確鑒定的理想選擇，但也有許多技術，如拉曼光譜法，可直接在現場或實驗室對多種法證樣本的類型進行成功鑒定。拉曼光譜法已被緝獲毒品分析科學工作組(SWGDRUG;2016年7.1版)列為A類分析方法。
拉曼光譜學概述
拉曼光譜學是一種成熟的且高靈敏的分析技術，可用于分析固體、液體和漿液。拉曼光譜學是振動光譜的一種，這種技術對分子中原子的振動非常敏感，可用于識別化合物。紅外(IR)光譜是另一種振動光譜技術。由于其強特異性和低誤報率，拉曼光譜學和紅外光譜學已在法醫實驗室使用了幾十年。拉曼光譜學對材料的化學結構也具有特異性，因此可用于對樣本進行非破壞性鑒定，這與其它方法相比具有顯著優勢。有機化合物(如濫用藥物)的分子是以離散的頻率振動。這些振動的次數和頻率主要取決于化合物中原子的數量，以及這些原子是如何通過特定的化學鍵連接起來的。由于不同化合物中的原子類型、每種原子的數量以及原子之間的連接方式不同(如圖1所示的可卡因和甲基苯丙胺)，因此化合物的振動頻率也不同。拉曼光譜學正是利用了每種化合物振動頻率的差異來區分化合物。拉曼光譜是用圖形來表示測量中觀察到的振動頻率。
圖 1.甲基苯丙胺(藍色)和可卡因(綠色)的拉曼光譜。當與已知樣本庫進行比對時，可通過單個化合物的特征峰來進行識別。
拉曼光譜儀是通過使用激光照射樣品，產生由散射的拉曼信號構成的光譜。拉曼中被廣泛使用的激光器是785 nm 的激發系統，因為它在信號強度、熒光靈敏度、成本和整體性能方面能達到較好的平衡，可用于快速地收集大多數有機材料的拉曼光譜。當樣品顏色較深或較鮮艷時，1064 nm這種較長的激發波長會有利于進行拉曼光譜學的鑒定。
用于法醫分析的模塊化拉曼系統
模塊化拉曼系統是法醫分析的理想之選，包括分析麻醉品、藥物材料、生物樣品和天然產品，尤其是深色或有色的產品。模塊化系統可以由785nm或1064nm 激發的窄線寬激光器來驅動，可進行選擇配置來支持多種法醫測量。在檢測方面，模塊化系統通常使用高靈敏度的陣列探測器，它具有深度 TE 制冷和高動態范圍的特點。模塊化系統有高信噪比，不會引起自發熒光。用戶可以充分靈活地設置所有測量參數，并可將數據與庫對照來進行鑒定或開發定量的分析方法。光纖耦合系統可用于測量固體、液體、纖維和漿液。如圖2所示，借助于可靈活使用的各種采樣附件，模塊化系統可提供高精度的定性和定量的法醫學數據。
模塊化系統之所以具有更高的靈活性，是因為可更換各種激光器和探測器來與取樣附件連接，雖然完整的、完全集成的拉曼儀器更為簡單直接，但在激發波長和探測器的選擇上缺乏多樣性。針對這兩種儀器都有多種采樣附件可選，其中光纖探頭十分常見，也十分容易使用。
為了對樣品的特定部分進行微量取樣和準確檢測，模塊化系統還可以與拉曼視頻顯微鏡聯用。顯微鏡附件的設計旨在在法醫應用中為拉曼取樣提供較高等級的靈活性。顯微鏡和集成的攝像頭可實現通過攝像頭來監控激光束和成像細節，從而實現準確的拉曼采樣。它具有拉曼顯微鏡的優勢，而成本僅為大多數科研儀器的很小一部分。
圖2基于模塊的拉曼系統，包括激光器、含探測器的光譜儀和光纖采樣探頭。
可通過庫進行識別
模塊化系統中的數據可以很容易地被傳輸到其它軟件中進行分析。法醫應用中常見的數據分析形式是混合物匹配和庫匹配。這兩種技術都依賴于龐大的化合物庫來實現正確的識別。
Metrohm常見庫和非法材料庫包含了市場所需的麻醉劑、切割劑和常見材料。這些庫中包括了各種芬太尼類似物和新型迷幻物質，適合鑒定從犯罪現場提取的樣品。
混合物匹配對于幫助將毒品與常見切割劑聯系起來是至關重要的，其中的切割劑常用于將毒品推向"市場街頭毒品可從咖啡因到滑石粉等許多物質中切割出。通過識別混合物的成分，可以從毒販到毒販追蹤毒品，并為走私活動建立監管鏈。
SERS 走的更遠
檢測樣品中低濃度的物質時，可使用表面增強拉曼光譜(SERS)來增強相關物質的信號，從而對其進行檢測。樣品需要進行制備的過程非常簡單，先將樣品溶解在溶劑中，然后涂抹在 SERS基底上。SERS樣品可以直接通過系統的光纖探頭進行測量。利用SERS 識別低含量物質(如受控物質或藥物中的活性成分)，是檢測假冒偽劣產品的重要手段。
結論
B&W Tek 為法醫調查中常見的各種物質的鑒定提供了各種解決方案。通過構建自定義的模塊化系統，用戶可以在不影響技術質量或設備質量的情況下，進行已經過實驗室證實的法醫鑒定。大多數非法藥物樣本都可用激發波長為 785 nm 的拉曼光譜學進行鑒定。對于有挑戰性的含熒光樣品，可用波長為1064nm進行測量。在進行這些測量時，可以更換探測器和激光器，以便為相關化合物提供理想的測試結果。對于低濃度樣品的檢測，SERS 技術提高了鑒定的靈敏度。帶有顯微鏡附件的模塊化系統設計緊湊，可為高質量的拉曼光譜學研究提供支持。以前，這種質量水平的拉曼光譜儀通常局限于實驗室內的大型設備。而如今，模塊化系統以輕巧、易用的外形的特點同樣可以提供清晰的結果。
