Development of method of analysis of toners using LIBS technique for the forensic investigation

Celem niniejszej pracy było opracowanie oraz optymalizacja metody analizy tonerów do drukarek laserowych i kserokopiarek techniką LIBS na potrzeby wymiaru sprawiedliwości. Łącznie przebadano 59 próbek. Ustalono, że w warunkach optymalnych parametry pomiarowe rejestracji widm emisyjnych, wynosiły odpowiednio: 165 µs – czas przełączenia rezonatora w laserze, 1 - liczba akumulacji, 0 - liczba strzałów czyszczących, 1,27 µs – czas opóźnienia rejestracji widma, 10 Hz – częstotliwość akumulacji oraz 1,2 ms – czas zbierania widma. Zastosowana metoda pozwoliła na rozróżnienie 62% spośród wszystkich utworzonych par próbek tonerów (n=489). Uzyskane widma emisyjne LIBS poklasyfikowano do trzech grup na podstawie podobieństwa widm względem siebie (uzyskanej liczby sygnałów). Przeprowadzono analizę podobieństwa badanych obiektów w oparciu o wyniki analizy skupień. Wyniki analizy chemometrycznej były zgodne z wynikami różnicowania wizualnego widm (opartego na porównaniu intensywności/obecności charakterystycznych pasm emisyjnych na widmie badanym i referencyjnym). W analizowanych próbkach tonerów wykryto obecność takich pierwiastków jak: Ti, Fe, Ca, C, Sr, Sc, V, Mo, Cu, Th. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że opracowana metoda może zostać zastosowana do badania tonerów dla celów ekspertyzy sądowej.

The aim of presented study was to develop and optimize the method of analysis of copy and laser printer toners using LIBS technique for the forensic purposes. 59 samples were tested. It was found that the optimum parameters for which reliable results were obtained came to, respectively: 165 µs – QS delay, 1 – number of accumulations, 0 – number of conditioning shots, 1,27 µs – integration delay, 10 Hz – repetition rate and 1,2 ms – integration time. The optimized LIBS method allowed to distinguish 62% of all the created pairs of samples (n=489). The obtained emission spectra were divided into three groups according to the similarity of the spectra (the number of obtained signals). An analysis of the similarity of samples were executed based on the results of the cluster analysis. The results obtained for chemometric methods were consistent with the results obtained for visual differentiation of spectra (based on a comparison of the intensity/presence of characteristic emission signals on the measured and reference spectra). In the analyzed samples of toners following elements were detected: Ti, Fe, Ca, C, Sr, Sc, V, Mo, Cu, Th. It was concluded, that the developed LIBS method can be applied to the analysis of toners in the forensic field.