利用电阻测量技术鉴别朱墨时序

韩 伟

（烟台市公安局刑事科学技术研究所 山东 烟台 264003）

1 引言

在案件的侦查和诉讼过程中，将会涉及许多文件物证，如借据、收条、遗嘱、协议、合同等需要进行鉴定以确定其真伪。在我国，正式的文书需加盖印章（包括公章和名章）后方可生效。其形成的正常顺序，应当先写好有关文字内容，经过审核认可后再用印，即先墨后章。而作伪者却经常利用事先盖好的印文，再添写文字内容，形成先章后墨的非正常形成时序。在法庭科学领域，朱墨时序检验是识别伪造和变造文件的一项重要的司法鉴定分支技术，主要通过笔画墨迹与印文色料相互交叉、重叠的立体空间层次所呈现的理化特性和微观形态特征来判断朱墨物质存在的先后顺序，其中“朱”指红色印泥或印油盖印的印迹，“墨”指黑色或蓝色油墨书写的字迹。

目前，朱墨时序的检验方法包括有损检验和无损检验两类，其中由于有损检验破坏检材而不常被采用，传统的无损检验方法主要是利用光学设备的显微与立体成像技术展开，从形态学的角度来分析和判断[1-4]。同时，国内外司法鉴定专家基于新技术发展进行了有益探讨，如采用笔画微痕色差[5]或宽度变化[6]等指标确定笔画的先后顺序；利用激发荧光后所呈现的3D图谱判断不同颜色笔画先后顺序[7]；利用显微激光全息成像技术确定同种颜色的墨水字迹的先后顺序[8]；运用静电检测技术鉴别字迹笔画顺序[9-10]。虽然上述方法在应用中都存在一定的局限性，但从技术层面却极大地拓展了鉴定方法的内涵和外延。

现阶段，市场上近70%的黑色签字笔墨水成分含碳[11]，对黑色含碳笔形成的朱墨时序的检验具有普遍性和复杂性。2007年，中国人民公安大学的黄建同教授依据黑色含碳书写色料中炭黑的导电性能，首次提出将电阻测量法应用于含碳笔种类鉴别中的思路，并利用电阻法测量法对朱墨时序的可行性进行了初步研究[12-13]。之后，于璐[14]、林建成[15]对不同朱墨时序电阻数据的规律性进行了探讨，对实验规律的表象性进行了简单阐述，但并未对诸多影响因素进行深入研究，缺乏统计数据的量化分析，更未形成方法应用的具体依据和标准。

本文主要利用电阻测量技术，研究印文和字迹交叠所构成的立体结构反映出的电阻特性，通过多因素数据的统计分析，从建立技术操作方法和判断标准两个角度，通过量化的数据分析为解决含碳笔朱墨时序定性难题提供鉴别依据。

2 实验原理

黑色含碳签字笔墨水中的颜料主要成分是纳米级的乙炔碳黑，碳黑是一种无定形碳[12]。字迹书写形成后，笔画中的碳含量基本恒定。笔画电阻测量法以碳原子SP2杂化结构解释碳的导电性为切入点，从含碳物质均可导电的特性衍生出含碳字迹中电阻测量的可行性为原理。根据电阻率R=ρ·L/S，其中ρ是电阻率，L是长度，S是横截面积。如果待测量的字迹笔画L和横截面积S一定，那么电阻率ρ与电阻具有对应关系。由于不同品牌不同型号的含碳笔墨水的配方各不相同，电阻率ρ必然反映出不同墨水的种类差异。

在朱墨时序鉴别中，黑色含碳签字笔色料中含有的炭黑成分具有一定的导电性，而印泥（油）的导电性较差。根据印文色料和笔画墨迹的分布特征反映，签字笔的硬笔头在书写时容易在纸张表面形成凹形沟痕，沟痕中的字迹和印文色料相互重叠构成了具有层次的立体结构，即纸张基底层、黑色墨迹层和红色印迹层。因此，在先墨后朱（先字后章）时印文色料处于表层，覆盖了字迹色料，但处于底层的字迹笔画完整、连贯，墨迹均匀，笔画作为一段碳颗粒分布均匀的导电体在电路连接时可形成闭合的电流回路，电阻测量仪能够测得该段含碳笔画的电阻数值；在先朱后墨（先章后字）时，印文色料先附着于纸张表面，交叉点处的印文色料阻断了字迹色料与纸张的直接接触，易使墨迹在印文色料表面形成断笔、露白、驻墨等现象，破坏了含碳笔画的连续性，字迹笔画容易断续，无法形成有效的闭合电路，从而影响笔画的导电性，其电阻值不易测得或阻值偏高。两者在电阻数据的差异性构成了朱墨时序鉴别中定量化判断的客观依据。

3 检验方法的建立

3.1 仪器

便携式含碳笔鉴别工作站（又称笔迹电阻测量仪，由中国人民公安大学与彩虹模识科技有限公司联合研制）。通过探针测量固定长度笔画的电阻值，将笔画电阻数值转化成电信号在屏幕中读取，以宏观电阻数值的形式反映黑色字迹油墨中含碳量的多少。

3.2 操作

（1）测量点。分别对黑色字迹笔画与印文交叉部位电阻（以下简称“交叉笔画电阻”）、黑色字迹笔画与印文重叠部位电阻（以下简称“重叠笔画电阻”）两个部位的电阻进行测量，通过比较两者电阻特性差异，判断字迹与印文形成的先后顺序，如图1、2所示。

图1 电阻测量部位模拟图示

图2 电阻测量部位实测图示

（2）测量方式。一是“单次测量模式”，在字迹笔画中分别选取多个点手动逐点进行测量，获得该油墨稳定的电阻数据。二是“连续测量模式”，仪器对每个单点自动连续测量10次，每个单点获得一条电阻值归一化谱线，如图3所示。

3.3 方法

（1）测量点的选择是保证实验数据可靠性的基础。测量点处的色料要均匀，不能选取有明显空白、停顿、转折、重叠的笔画，否则将会造成阻值的波动变化。避免在墨迹笔画过细处或色料密度较小的部位选点，易受纯纸张的影响，使实际阻值偏高。

图3 5个朱墨时序样本的电阻值归一化谱图

（2）测量方法的选择是实验数据的稳定性前提。测量时，在测量区域处移动测量点，掌握该区域电阻的基本趋势，然后将测量点位置固定下来；对于多处朱墨交叉部位，测量点应该是随机多次，即在不同交叉部位多次选点。

（3）测量仪器的规范操作是确保数据准确的关键。测量时应避免晃动仪器及桌面，不宜用手直接碰触探针，切忌平行拖动造成探针损坏或变形，以防影响测量精度。同时，测量过程中，应将弹性的探针与测量部位自然接触，避免用力下压，造成测量部位污损。测量结束后用纸巾清除探针上的附着物，避免下次测量时形成交叉污染。

3.4 结果与讨论

实验结果显示，签字笔自身含碳量（电阻值）的高低是此项检验中分类判断的重要标准。

（1）当签字笔自身电阻值超过1500MΩ时，其与印泥（油）形成的朱墨时序无法有效区别。此时，签字笔油墨中其自身的含碳量比较少，电阻值偏大，当笔画与印泥（油）混合后，墨迹受印文色料的渗透融合、遮挡覆盖等因素影响，使原本较少的碳含量笔画的导电性更加微弱，导致电阻仪器无法测得电阻数值，

（2）当签字笔自身电阻值低于1500MΩ时，在同一个样本上，朱墨重叠部位的电阻值普遍大于交叉部位的电阻值。其原因在于交叉部位的测量点可以使电阻测量仪的探针接触到黑色纯墨迹；而重叠部位测量点的墨迹完全与印文色料重叠，探针接触的是混合色料成分，导致两者电阻数据的存在差异。电阻数据对比关系如图4所示。

（3）当签字笔自身电阻值低于1500MΩ时，对于同一签字笔和同种印文色料形成的样本，不同时序条件下的电阻数据差异明显，总体表现为后墨比先墨时的电阻值增大，如图5所示。

图4 交叉部位和重叠部位电阻数据关系

图5 不同朱墨时序电阻数据关系

4 判断标准的建立

4.1 程序设计

将实验测试的大量数值“数据库”化，基于Visual Basic语言编程，通过“类模块”的属性界定特定类型的数据，进行多因素条件比对（包括笔种类、印文色料种类、纸张种类、样本形成时间）。同时，采取多元化比对方式，结合不同测试指标（墨迹先后、测试次序、测试方式等）进行交叉统计，保证统计结果的全面性。

4.2 数据处理

将数据按范围分布分为6组，不同组的权重不同，分布范围越密集，权重相比就越大；反之，则较小。具体处理步骤如下：

（1）设置参考值：取数据集合的平均值（去掉一个最大值和一个最小值的影响）

各组分配系数依次为：-1/8，-1/16，0，1/16，1/8；即系数越大，电阻值越高。

（3）根据测试结果、平均值、测试结果所在值区间及对应的系数，计算结果处理值：（其中表示第g个分组的系数值）

4.3 影响因素的统计分析

4.3.1 印泥（油）种类影响因素的统计分析

实验中选择5种印泥（油）：雪奥牌印泥、得力牌印油、光敏章印油、热压渗透章印油、激光雕刻渗透印油，分别与16支黑色签字笔制作朱墨时序样本。

不同种类的印文色料与签字笔油墨的氧化、还原、渗透、交联等能力存在差异影响朱墨时序处电阻数据的表现。统计显示，先墨后朱时，电阻值74%～97.69%分布在组1区间；先朱后墨时，电阻值63%～84.38%分布在组6区间。5种印泥（油）与DELI S80签字笔先后时序的数据分布区间统计如图6所示。

图6 5种印泥（油）与DELI S80签字笔先后时序 (交叉部位)数据分布区间统计

4.3.2 签字笔种类影响因素的统计分析

经光学检验、薄层层析检验、拉曼光谱检验和电阻测量检验四种方法筛选出16支油墨中含有碳成分的黑色签字笔，分别与5种印泥（油）制作朱墨时序样本。

不同签字笔油墨中的含碳量不同，而且笔墨的流畅度，书写垂直力度（沟痕）、水平力度（拖拉痕迹）、力的叠加（驻墨、断笔）等，都会影响朱墨时序电阻数据。统计显示，先墨后朱时，电阻数值64%以上分布在组1区间；先朱后墨时，电阻数值70%以上分布在组6区间。16支笔与5种印泥（油）形成时序的电阻数据分布率统计如图7、8所示。

4.3.3 印文浓淡影响因素的统计分析

实验中选择两枚印章分别蘸取朱奥印泥和得力印油，盖印在70g/m2的A4幅蓝旗舰牌静电复印纸上，形成盖印浓度（浓、中、淡）不同的印文样本，再依次与16支黑色签字笔制作朱墨时序样本。

印文的浓淡实质是印文色料存在数量多寡的表现，其实质直接影响样本理化性质变化的速度和程度，导致朱墨时序中电阻数据变化。统计显示，浓淡度不同的印文与签字笔墨迹形成的朱墨时序，随着印文浓度的增大，电阻值增大。先墨后朱时，电阻数值79.38%以上分布在组1区间；先朱后墨时，电阻数值55.53%以上分布在组6区间。不同浓度的印文与16支签字笔形成时序的电阻数据分布率统计如图9、10所示。

图7 16支笔与5种印泥（油）形成的先墨后朱的电阻数据分布率统计

图8 16支笔与5种印泥（油）形成的先朱后墨的电阻数据分布率统计

图9 不同浓度印文与16支笔形成的先墨后朱的电阻数据分布率统计

图10 不同浓度印文与16支笔形成的先朱后墨的电阻数据分布率统计

4.3.4 纸张种类影响因素的统计分析

实验中选择5种纸张，发票收据纸（定量28g/m2）、信笺纸（定量50g/m2）、作业本书写纸（定量60g/m2）、静电复印纸（定量为70g/m2）、铜板纸（定量80g/m2）。统计显示，纸张纤维的种类、填料的质量，影响印迹和墨迹在相互融合过程中对纸张的渗透和扩散程度，导致朱墨时序中电阻数据的变化。先墨后朱时，电阻数值57%以上分布在组1区间；先朱后墨时，电阻数值72%以上分布在组6区间。5种纸张中朱墨时序的电阻数据分布率统计如图11、12所示。

图11 5种纸张中先墨后朱的电阻数据分布率统计

图12 5种纸张中先朱后墨的电阻数据分布率统计

4.3.5 样本形成时间影响因素的统计分析

实验中选择制作样本形成后的当天、3天、15天、30天、90天、180天、360天共7个时间点进行数据测量。统计显示，不同形成时间条件下，朱墨时序情况的电阻数据在组1和组6区间的分布率差异明显，且呈现阶段性变化规律。在样本形成初期（30天之内）分布率差异明显，90天以后，分布率差异逐渐减弱，说明样本形成30天之内，是朱墨时序判断的最佳时间段。7个时间点中得力印油印文与DELI S80签字笔签字笔形成的朱墨时序的电阻数据分布区间统计如图13所示。

4.4 判断标准

图13 不同时间点形成的朱墨时序的电阻数据分布区间统计

本研究基于实验所建立的“数据库”进行统计分析，通过多因素影响分析，选择统计数据中具有相对准确性的阈值作为判断依据，对判断结果进行分组：①确定结论；②倾向确定结论；③无法做出结论，需专家评估。

组1区间的分布率K1：当K1＞ 74.38%，可以判断先墨后朱；当64%＜K1＜74.38%，倾向判断先墨后朱；当K1＜64%，难以确定，需专家评估。

组6区间的分布率K2：当K2＞ 78.57%，可以判断先朱后墨；当55.53%＜K2＜78.57%，倾向判断先朱后墨；当K2＜55.53%，难以确定，需专家评估。

5 实验验证

经过对100份样本的盲测，结果如图14所示。

图14 验证结果统计

（1）得出结论情况。确定结论86份（占全部样本的86%）；倾向确定结论8份（占全部样本的8%）；无法做出结论6份（占全部样本的6%）。

（2）正确结论情况。针对确定结论和倾向确定结论统计，正确结论89份（占全部样本的89%），错误结论5份（占全部样本的5%）。

（3）错误结论和无法做出结论的情况。共有5份错误结论和6份不确定结论，其中，先墨后朱（8份）比率高于先朱后墨（3份）。究其原因，在于部分先墨后朱测量部位的电阻稳定性差、个别数值偏大，导致数据区间分布零散，容易造成认识偏差。

6 结论

电阻测量法利用印文和字迹交叠所构成的立体结构的特点，通过对含碳墨水电阻属性测量，可以反映出不同朱墨时序的电阻特性差异规律。依据所建立的系统检验方法和判断标准，能够为定性的鉴定意见提供定量判断的依据，具有准确、无损、便捷的优势。