調查局三等申論題
111年
[化學鑑識組] 儀器分析
第 一 題
📖 題組：
日本前首相安倍晉三不幸因槍擊過世，震驚全世界。歹徒使用自製槍械狙擊，是社會治安的重大隱憂。彈藥成分的檢測分析及其銷售流向的註冊，是相關治安的要務之一。
日本前首相安倍晉三不幸因槍擊過世，震驚全世界。歹徒使用自製槍械狙擊，是社會治安的重大隱憂。彈藥成分的檢測分析及其銷售流向的註冊，是相關治安的要務之一。
📝 此題為申論題，共 4 小題
小題 (一)
寫出有關(a)槍擊事件現場進行取樣時應注意的事項和(b)槍擊殘留物樣品的取樣來源，至少共四項。（2 分）
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本題測驗分析化學中極為關鍵的『取樣（Sampling）』原則，特別是在刑事鑑識情境下。解題時請思考兩大核心：一是『如何避免微量證據被污染及確保法律效力』（注意事項），二是『射擊時火藥廢氣與微粒會噴濺到哪些物理表面』（取樣來源）。
小題 (二)
槍擊殘留物（GSR）的分析，可基於對 GSR 樣品中之銻、鉛、鋇和銅等金屬濃度的檢測。（20 分）
(a)建議一種最靈敏之檢測 GSR 中這些金屬的光譜分析方法。
(b)列寫出該分析方法的儀器主要組件。
(c)以鉛為例，敘述該方法檢測的實驗流程，並討論如何確定 GSR 內之鉛含量。
(d)已知銻富集於彈丸和 GSR 之塊體表面，使表面的銻濃度較塊體內部濃度可能高達幾十倍。銻富集程度亦與不同來源之槍枝的一些開槍條件（例如溫度）有關，這些條件亦影響彈殼和 GSR 塊體表面的微觀形貌。因此，相關塊體表面的化學成分和微觀形貌分析，對破解槍擊犯罪非常重要。①建議一種可以最佳地檢測上述塊體深度小於十奈米之表面的重金屬化學成分的分析方法；②繪出該分析方法的儀器構造；③說明為何該方法對這個化學成分是最佳的；並④解釋該方法進行微觀形貌分析的能力。
思路引導 VIP
本題測驗微量分析與表面分析技術的綜合應用。對於 (a)-(c) 測量極低濃度的無機金屬元素，應優先聯想到感應耦合電漿質譜分析儀 (ICP-MS) 的超高靈敏度與實驗流程；對於 (d) 要求深度小於 10 nm 的表面化學成分且具備微觀形貌分析能力，必須排除穿透深度達微米級的 EDX，精確選擇具備表面敏感度(IMFP極短)且使用電子束掃描的掃描式奧杰電子光譜儀 (AES/SAM)。
小題 (三)
在追查彈藥來源上，可將嫌犯手上的槍擊殘留顆粒與實驗室對不同彈藥來源做槍擊測試的結果，彼此進行微觀比對。（7 分）
(a)建議一種檢測這些顆粒之大小分布的儀器分析方法。
(b)列寫出該方法的儀器主要組件。
(c)以至少 80 字討論該方法的工作原理。
思路引導 VIP
看到『槍擊殘留顆粒 (GSR)』與『微觀比對顆粒大小』，首選法庭科學的標準檢驗儀器——掃描式電子顯微鏡 (SEM)。解題時應依序寫出儀器名稱、從電子源到偵測器的核心硬體組件，並在原理部分詳述『電子束掃描→激發二次電子→收集訊號成像→軟體粒徑分析』的完整物理過程，以滿足字數與專業度要求。
小題 (四)
近年來，由於無鉛和無重金屬彈藥日益商業化，對槍擊檢肅防制造成影響，致使有機彈藥及其殘留物之檢測和解釋的能力，愈形重要。有機彈藥殘留物（OGSR）主要來自推進劑（硝化纖維素）粉末，其內含有一些添加劑，例如含有二苯胺的穩定劑、以鄰苯二甲酸鹽為主的增塑劑、以及硝化化合物的炸藥。目前，不少 OGSR 的檢測依賴質譜術。（20 分）
(a)列寫出應用質譜術檢測 OGSR 的優點。
(b)除了電灑游離法（ESI）和電子撞擊游離法（EI）之外，列寫出質譜術的兩種離子源。
(c)畫出（並清楚標示）ESI 之離子源的構造圖，並利用該圖，說明 ESI之三個主要階段的工作流程。
(d)比較 ESI 與 EI，指出兩者所得之質譜圖的差異，並總結以 ESI 進行OGSR 檢測的優點。
(e)OGSR 中的分析目標化合物乃存在於複雜的樣品基質中，故 OGSR在質譜術檢測之前通常需要分離。若將質譜術與液相層析耦合（即LC-MS），則 ESI 與 EI 何者較具優勢？解釋之。
(f)OGSR 之推進劑、穩定劑、增塑劑和炸藥各自應該主要出現在正離子或負離子質譜中？解釋之。
思路引導 VIP
本題組為質譜儀（MS）原理與應用的綜合考題。解題關鍵在於：第一，掌握不同游離法（EI、ESI 等）的物理化學機制（硬/軟游離、真空/大氣壓）；第二，需依據目標分析物（胺類、酯類、硝基化合物）的官能基酸鹼性與電負度，來推斷其在質譜中的最佳極性模式（正/負離子）。