Глава 16. Фотографирование в ультрафиолетовой и инфракрасной зонах спектра

В предыдущих главах понятие «свет» использовалось в основном для обозначения волновых процессов, вызывающих зрительные ощущения, и распространялось на видимую область спектра. Свето­чувствительные материалы при этом регистрируют лишь очевидные свойства фотографируемых объектов.

На экспертное исследование поступают документы с записями, выцветшими (угасшими) от длительного хранения, вытравленными, смытыми, зачеркнутыми текстами; предметы с невидимыми следами горюче-смазочных материалов, близкого выстрела, веществ биоло­гического происхождения и т.п. В таких случаях приходится иметь дело с объектами, отдельные детали которых невидимы в силу раз­личных причин. В первую очередь это их свойство проявляется в области видимого спектра, т.е. в области спектральной чувствитель­ности человеческого глаза (400—700 нм).

Граничащие с видимой зоной ультрафиолетовые (УФ) и инфрак­расные (ИК) лучи воздействуют на светочувствительные материалы, вызывая в них фотохимические и другие превращения. Излучения невидимой зоны спектра имеют свойства, отличные от видимых лучей. Поскольку длины волн УФ-, видимых и ИК-лучей неодинако­вы, они по-разному взаимодействуют с материалом объекта. Один и тот же материал будет иметь различные для этих излучений коэффи­циенты отражения, пропускания и поглощения. Кроме того, корот­коволновое излучение, например ультрафиолетовое, способно воз­буждать свечение ряда веществ (люминесценцию). Эти свойства по­лезны для выявления невидимого при исследованиях различных объ­ектов.

Например, большинство материалов, красителей и пигментов в УФ- и ИК-зонах спектра имеют иные, нежели в видимой, отражатель­ные свойства. При естественном освещении они могут быть практи­чески неотличимыми, а в невидимой зоне спектра существенно раз­личаться. Использование этой спектральной зоны в криминалистике необходимо при восстановлении содержания документов, выявле­нии подлогов, уточнении времени изготовления документа, обнару-

349

жении подделок при исследовании реставрируемых картин и во мно­гих других случаях.

В зависимости от вида используемого приемника методы фото­графирования в невидимой зоне спектра подразделяются на две ос­новные группы: прямые и косвенные.

Прямые методы основаны на использовании светочувствитель­ных материалов и создают контрастное изображение с хорошими оптическими параметрами. Фотоматериалы способны аккумули­ровать энергию излучения, что позволяет регистрировать излу­чения невысокой интенсивности. Существенным недостатком этих методов является невозможность визуального контроля в процессе съемки.

Косвенные методы основаны на опосредованной съемке резуль­татов исследований, проводимых с помощью различных приборов и приспособлений, например электронно-оптических преобразовате­лей, люминесцентных экранов и т.п. Эти методы позволяют непо­средственно наблюдать результаты исследования в невидимой зоне спектра, однако контраст и резкость получаемых изображений невы­соки, возможны искажения оптического изображения.

Таким образом, в результате различных физических процессов при взаимодействии невидимого света с веществом объекта и с при­емником излучения происходит преобразование невидимых свойств объекта в видимые. В число таких преобразований входят фотографирование в отраженных УФ- и ИК-лучах, съемка в проходя­щих ИК-лучах, фотографирование видимой и ИК-люминесценции. Методы, объединяющие эти преобразования, получили название ультрафиолетовой и инфракрасной фотографии.

Ультрафиолетовая фотография

Ультрафиолетовая фотография — метод получения фотографичес­ких изображений в УФ-зоне спектра в целях выявления особенностей объектов, не воспринимаемых зрением. Его широко применяют для обнаружения биологических следов и горюче-смазочных материа­лов, установления различий в свойствах чернил, бумаги и т.п.; для восстановления содержания вытравленных, угасших текстов и в дру гих случаях.

Свойства ультрафиолетового излучения. Ультрафиолетовое из­лучение занимает область между видимыми и рентгеновскими луча­ми. Для различного рода исследований в основном используют об­ласть 120—400 нм. Применение дальней или вакуумной зоны 10—

350

120 нм затруднено из-за интенсивного поглощения ультрафиолето­вых лучей всеми известными материалами и средами, в том числе и воздухом. Важным свойством УФ-лучей является то, что они прелом­ляются на границе раздела двух сред с различной плотностью и могут отражаться от зеркальных поверхностей. Это позволяет фокусиро­вать их с помощью специальных объективов и получать невидимое уф-изображение, а затем преобразовывать его в видимое.

УФ-лучи фокусируются оптическими системами иначе, чем види­мые: чем короче длина волны, тем ближе к объективу расположена плоскость фокусировки. Зону УФ-излучения условно делят на три части: коротковолновую (120—270 нм), средневолновую (270— 320 нм) и длинноволновую (320—400 нм).

Последняя, непосредственно примыкающая к видимому спектру, широко применяется для фотографирования в отраженных УФ-лучах и для возбуждения люминесцирующих веществ. Средневолно­вая, кроме того, может оказывать биологическое воздействие: вызы­вать загар и покраснение кожи. Коротковолновая область УФ-излу­чения способна ионизировать воздух, убивать бактерии.

Оптические свойства различных веществ и материалов в УФ-зоне спектра существенно отличаются. Это, например, увеличение опти­ческой плотности у большинства материалов, прозрачных в видимой области. С уменьшением длины волны излучения изменяются и ко­эффициенты отражения для всех материалов и веществ.

Фотоаппаратура и приспособления для фотографирования в ультрафиолетовой зоне спектра. Источники УФ-излучения — это солнце, электрические угольные дуги высокой интенсивности, им­пульсные источники света, ртутно-кварцевые и люминесцентные лампы.

Для криминалистических исследований наиболее удобны ртутно-кварцевые и люминесцентные лампы, в которых в парах ртути при электрическом разряде возникает оптическое излучение в УФ-, види­мой и ИК-зонах спектра. В зависимости от рабочего давления паров ртути в колбах ламп они бывают низкого, высокого и сверхвысокого Давления. Первые два типа используются для фотографирования в УФ-зоне спектра; а третий еще и для съемок в ИК-зоне.

Газоразрядные лампы низкого давления могут быть двух видов: без люминесцентного покрытия — бактерицидные и с люминесцент­ным покрытием — люминесцентные. К первому типу относятся лампы ДБ-15, ДБ-30 (БУВ — бактерицидные, увиолевые мощностью 15 и 30 Вт). Они являются источниками коротковолнового ультрафи­олетового излучения в области 254 нм. Люминесцентные газоразряд-

351

ные лампы в большей части изготавливаются в виде цилиндрических колб, внутренняя поверхность которых покрыта люминофором, све­тящимся под воздействием коротковолнового ультрафиолетового излучения в видимой и ультрафиолетовой зонах спектра. На непре­рывный спектр свечения люминофора у них накладывается интен­сивная линия излучения паров ртути в ближнем ультрафиолете с

длиной волны 365 нм.

Ртутные лампы высокого давления типа ДРТ (ПРК) дают линей­чатый спектр, соответствующий спектральным линиям паров ртути в интервале от 248 до 1014 нм. Они излучают и слабый сплошной спектр ультрафиолетового излучения, который составляет незначи­тельную долю от общего светового потока лампы.

Ртутные лампы сверхвысокого давления ДРШ (СВД) являются мощными источниками энергии в ультрафиолетовой и видимой об­ластях спектра. Наиболее интенсивное излучение соответствует ли­ниям ртутного спектра от 312 до 579 нм (рис. ЮЗв). Как в ультрафи­олетовой, так и в видимой областях на линейчатый спектр наклады­вается непрерывный фон излучения, интенсивность которого возрас­тает с увеличением давления паров ртути в колбах ламп и плотности тока. Эти лампы работают с принудительным водяным или воздуш­ным охлаждением. Осветительным прибором, изготовленным на базе ламп сверхвысокого давления, является «Таран-ЗМ»,

В криминалистических лабораториях широкое применение нахо­дят и малогабаритные источники ультрафиолетового излучения, на­пример, портативный осветитель ОЛД-41 (рис. 96), УО-1, ЛЮМ-1 и

Рис. 96. Осветитель портативный ультрафиолетовый ОЛД-41: 1 — футляр с блоком питания; 2 — выключатель; 3 — рефлектор с источником

др. Внутренняя по­верхность колб ламп данных осветителей покрыта люминофо­ром, что позволяет по­лучать интенсивное излучение в длинно­волновой части ульт­рафиолетового спект­ра. Во время работы с небольшими по разме­рам объектами можно использовать ультра­фиолетовые микроо­светители типа ОЙ-18-Они оснащены мощ­ными ртутно-кварЦС"

Рис. 97. Спектральное пропускание светофильтров УФС-1; УФС-2; УФС-5; УФС-6; УФС-8

выми лампами с комплектом сменных светофильтров для выделения отдельных участков длинноволновой части ультрафиолетового спектра.

Мощными источниками ультрафиолетового излучения являются и импульсные лампы с колбами из кварцевого или увиолевого стекла, например ИФК-2000. В импульсных источниках используют искро­вой разряд в инертных газах с кратковременной вспышкой большой мощности. Они дают сплошной спектр излучения, по спектральному составу близкий к солнечному.

Светофильтры для ультрафиолетовой фотографии разделяют на две группы: выделяющие определенную зону УФ-спектра и по­глощающие УФ-лучи, или заградительные. Первые необходимы, для любых исследований в УФ-области спектра и устанавливаются перед осветителем; вторые используются при регистрации люми­несценции, возбужденной УФ-лучами, и устанавливают перед объ­ективом.

Так как ртутные лампы наряду с УФ-лучами испускают видимые и ИК-лучи, необходимую для исследования область спектра выделя­ют с помощью абсорбционных светофильтров, изготавливаемых из черного увиолевого стекла, прозрачного для УФ-лучей. Наибольшее применение при фотографировании находят УФС-1, УФС-2, УФС-5, УФС-6, УФС-7 (рис. 97). В некоторых случаях для съемки в ультрафи­олетовой зоне спектра используют фиолетовые светофильтры ФС-1, ФС-6, ФС-7 и даже синие стекла, например СС-4.

Кроме твердых светофильтров при съемке в УФ-зоне спектра при­меняют жидкостные и газообразные абсорбционные светофильтры, Например, 40%-ный раствор сернокислого никеля или сернокислого

353

 

352

23-171

 

'll.,,i,i

 

23»

кобальта с максимумом пропускания в области 254 нм. Главным их достоинством является возможность изготовления в лабораторных условиях и плавное изменение характеристик спектрального пропус­кания при изменении компонентов раствора и их концентрации. Вместе с тем эти светофильтры сильно ослабляют излучение и весьма нестабильны.

Для выделения узких зон УФ-спектра используют комбинацию двух светофильтров из каталога паспортизированного стекла с уче­том их спектрального пропускания.

При фотографировании в УФ-зоне спектра необходимо согласо­вать спектральные свойства выбранного светофильтра со спектраль­ным составом света, излучаемого источником. Например, свето­фильтры УФС-1, УФС-5 можно использовать с любым источником, поскольку они пропускают всю применяемую в криминалистике об­ласть УФ-спектра: коротковолновую, средневолновую и длинновол­новую. Для ртутных ламп низкого давления необходимы свето­фильтры, пропускающие коротковолновые УФ-лучи, Со свето­фильтрами, выделяющими средневолновые и длинноволновые участки спектра, следует применять ртутные лампы высокого и сверхвысокого давления, или люминесцентные газоразрядные

лампы.

В качестве заградительное: из каталога паспортизированного стекла выбирают селективные (зона^т-.ные) и компенсационные све­тофильтры, цветные и бесцветные: БС-7, БС-8, СБ-10, ЖЗС-5, ЖЗС-10, ЗС-1, ЗС-8, ЖС-4, ЖС-12, ЖС-17, ОС-12, ОС-14, КС-11, КС-14 и др. (рис. 98). Светофильтры подбирают из условия, что они должны поглощать УФ-лучи и пропускать то или иное люминесцентное све­чение. Например, в случае появления на объекте люминесценции жел­того или желто-зеленого цвета необходимы светофильтры ЖС-4, ЖС-12, ЖС-17, или ЖЗС-4, ЖЗС-10, а для люминесценции оранжевого или красного цвета — соответственно светофильтры ОС-12, ОС-14 или светофильтры КС-11, КС-14 (рис. 99).

Бесцветные стекла БС-7, БС-8, БС-10 и желтый светофильтр ЖС-4 пропускают всю коротковолновую часть видимого спектра. Поэтому их используют в основном для регистрации картины видимой люми­несценции сине-голубого и фиолетового цвета.

Объективы для съемки в ультрафиолетовой зоне спектра. Фо­тографировать в УФ-зоне спектра можно фотокамерами любого типа. Объективы общего назначения, которыми они комплектуются, пригодны для съемки только в длинноволновой части УФ-спектра. Их прозрачность в данной зоне спектра зависит от сорта стекла и его

354

Рис. 98. Спектральное пропускание светофильтров: а — БС-7; БС-8; БС-10; ФС-10;б— ЖС-4; ЖС-12; ЖС-17; ЖЗС-6; ЖЗС-10

толщины, поэтому конструктивно простые объективы пропускают больше УФ-лучей, чем многолинзовые.

Для фотографирования в средневолновой и коротковолновой об­ластях спектра необходимы специальные объективы, изготовленные из кварца, каменной соли и флюорита. На основе кварцевой и флю-оритной оптики фирмой «Карл Цейс Йена» разработаны светосиль­ные линзовые анастигматы: «УФ-объектив» 4/60 и «Кварц-штейн-зальц-анастигмат» 4,5/120, предназначенные для съемки в средневол­новой и длинноволновой зонах. Отечественная промышленность Для этих целей выпускает светосильные линзовые анастигматы «Уфар» и длиннофокусные зеркально-линзовые объективы «Зуфар».

355

Рис. 99. Спектральное пропускание светофильтров ОС-12; ОС-14; КС-11; КС-14

Эти объективы предназначены для обычных малоформатных аппа­ратов. Их применение позволяет подбирать масштабы изображений от 1:2 до 2:1 при достаточно больших предметных расстояниях, что создает определенные преимущества при установке освещения (табл. 34).

Таблица 34 Отечественные объективы для УФ-области спектра

Наименова­ние объектива	Фокусное расстоя­ние, мм	Относи­тельное отверстие	Угол поля зрения, "	Разрешающая сила ЛИН. /ММ		Материал линз
				в центре поля	на краю поля
«Уфар-4»	52,4	1,2.8	45	85	15	Флюорит, плавле­ный кварц
«Уфар-1»	100	1:4	24	63	15	—
«Зуфар-2»	350	1:4	6	57	47	—
«Зуфар-1»	500	1:4	5	50	44	—

Для фотографирования люминесценции, возбужденной УФ-лу-чами, пригодны обычные объективы. Однако они должны быть достаточно светосильными, чтобы регистрировать свечение незна­чительной интенсивности.

Приемники УФ-излучения — это, как правило, светочувстви­тельные материалы. Фотографирование в отраженных УФ-лучах

356

ведут преимущественно на несенсибилизированные фототехничес­кие пленки ФТ-20, ФТ-30; диапозитивные фотопластинки и фото­пленки, имеющие достаточный контраст и чувствительность к длин­новолновой зоне УФ-спектра. Вместе с тем эти фотоматериалы мало­чувствительны к коротковолновой и средневолновой зонам спектра из-за интенсивного поглощения УФ-лучей желатиной эмульсионно­го слоя. Данный недостаток устраняется специальной обработкой: путем введения в эмульсионный слой флюоресцирующих веществ или сенсибилизации пленок к УФ-излучению в 1%-ном спиртовом растворе салициловой кислоты.

Для фотографирования в коротковолновой и средневолновой зонах спектра применяют специальные фотопластинки и кинофото­пленки типа УФ или УФШ. Фотографические характеристики таких фотоматериалов приведены в табл. 35.

Таблица 35