Jaderné metody v kriminalistice

Jaderné metody lze využít k analýze vzorků forenzních důkazů souvisejících s trestnou činností – od obchodu s drogami přes vraždy až po padělání uměleckých děl. Mezi nejčastější metody, které mohou doplňovat tradiční postupy forenzního vyšetřování, patří rentgenové metody, neutronová aktivační analýza, analýza pomocí iontových svazků a datování pomocí radiokarbonu. Díky analýze chemických a fyzikálních vlastností materiálů – v kombinaci s dalšími důkazy, jako je DNA či otisky prstů – mohou tyto metody pomoci spojit vzorky zajištěné na místě činu a usvědčit konkrétního pachatele.

Jaderné metody umožňují odborníkům analyzovat mikroskopické stopy usvědčujících důkazů, například prvky obsažené v nátěru nebo v jediném vlasu. To pomáhá odhalit informace, které by jinak zůstaly skryté – například skutečné stáří padělaného uměleckého díla nebo to, zda byla daná osoba otrávena. Jaderné metody jsou navíc mnohem šetrnější než jiné postupy, jako je například chemická analýza, která může změnit původní stav křehkých důkazů (například drobného úlomku skla). Křehké důkazy tak lze po analýze jadernými metodami uchovat pro další zkoumání jinými metodami.

Rentgenové metody ve forenzní vědě

Využití rentgenového záření představuje jeden z nejrozšířenějších analytických nástrojů ve forenzní vědě. Metody založené na emisi rentgenového záření jsou citlivé a spolehlivé; lze je aplikovat na velmi malé vzorky a ve většině případů důkaz nezničí. Výsledky rentgenových analýz jsou obvykle k dispozici během několika minut a lze rychle provést více měření. Přenosná rentgenová zařízení lze navíc snadno přepravovat, což umožňuje využívat tuto technologii přímo na místě vyšetřování.

Rentgenové metody pomáhají detekovat přítomnost prvků a měřit jejich koncentraci prakticky ve všech typech materiálů. Umožňují analyzovat materiálové složení půdy, drog či minerálů a určit jejich původ. Rentgenové záření nachází uplatnění také při srovnávacích analýzách nátěrů, kovů či zbytků po výstřelu a při lékařských vyšetřeních.

Moderní kriminalistika využívá pokročilé zobrazovací metody forenzní radiologie a CT/mikro‑CT pro tzv. virtuální pitvy (CT, MRI). Poskytne detailní analýzu zranění, cizích těles, apod., tzv. mikro‑CT se používá pro analýzu mikrostop, kostí, zubů, projektilů.

Rentgenové metody doplňuje rentgenová fluorescenční analýza (XRF) pro analýzu kovů, skla, barev, půdy, určování chemického složení mikrostop a identifikaci padělků (bankovky, obrazy, šperky).

Vědci využívají zařízení, jako jsou rentgenové fluorescenční spektrometry nebo synchrotronové urychlovače k ozařování vzorku zkoumaného materiálu svazky rentgenového záření. Svazky částic interagují s atomy vzorku a uvolňují záření, které lze detekovat a využít k identifikaci prvku, z něhož dané atomy pocházejí.

Forenzní neutronová radiografie

Je speciální metodou – neutrony totiž pronikají do látky jinak než fotony, čili zobrazí materiály, které rentgen neodhalí. Použití zahrnuje zkoumání zbraní, mechanizmů, uzávěrů, analýzu organických materiálů uvnitř kovových objektů, detekci výbušnin a drog v uzavřených kontejnerech.

Neutronová aktivační analýza (NAA) v kriminalistice

Neutronová aktivační analýza je metoda využívající interakci mezi tokem neutronů a zkoumaným materiálem ke stanovení přesného izotopového složení vzorku, které poskytuje informace o jeho stáří a původu.

Během NAA jsou vzorky ozařovány neutrony. Atomy ve vzorku uvolňují částice nebo záření; ty lze zachytit a analyzovat pomocí specializovaného detektoru. To umožňuje určit materiálové složení vzorku, jeho stáří i původ. NAA se obvykle využívá k analýze materiálového složení střel za účelem zjištění jejich původu, přičemž postačují velmi malé vzorky. Analýza touto metodou může rovněž odhalit prvkové složení vlasů, což může pomoci objasnit nové podrobnosti případu – například přítomnost drog či jiných toxických látek v těle.

NAA lze využít i ke stanovení původu luxusních potravin a k identifikaci padělků (například u lanýžů). Toho se dosahuje ozařováním neutrony a detekcí gama záření, které emitují atomová jádra chemických prvků obsažených v malém vzorku lanýže. Detekce tohoto záření umožňuje přiřadit prvky ve vzorku ke konkrétní lokalitě, kde lanýž vyrostl. Metodu lze uplatnit i při ověřování pravosti dalších prémiových potravinářských výrobků.

Obr.: Neutron z neutronového zdroje (např. i z jaderného reaktoru) pronikne do zkoumaného vzorku, aktivuje atom a ten při přechodu zpět do základního stavu emituje gama záření o charakteristické energii. Pomocí tohoto záření je možné identifikovat prvky přítomné ve vzorku. Tato technika byla např. použita ve forenzním vyšetřování atentátu na prezidenta Kennedyho (Infografika: A. Vargas/IAEA).

Analýza pomocí iontových svazků (IBA) v kriminalistice

Analýza pomocí svazku iontů (IBA) je další jadernou metodou, která získává na významu při vyšetřování trestných činů. Při tomto typu analýzy se využívají urychlovače iontů nebo elektronů, které vytvářejí svazek nabitých částic. Když jsou vzorky zajištěných důkazů vystaveny působení tohoto svazku, emitují záření, které se zachytí a analyzuje. Využití iontů umožňuje vyšetřovatelům poznat složení a původ vzorku, což pomáhá při analýze drog, zbytků výbušnin a zbytků po výstřelu, případně při odhalování padělků historických artefaktů či uměleckých děl. Díky určení stáří a složení vzorků je lze efektivněji využít jako důkazní materiál při vyšetřování.

Například zbytky po výstřelu mohou pomoci při objasňování násilných trestných činů spáchaných střelnou zbraní. Tyto zbytky tvoří oblak par a částic uvolněných při explozi náboje uvnitř zbraně. Analýza pomocí svazku iontů umožňuje detekovat anorganické složky vzniklé při výstřelu a zachytit mikroskopické částice na předmětech spojených se střelbou (například na rukou či oblečení podezřelého), a tím potvrdit totožnost střelce.

Metoda IBA umožňuje provádět tzv. elementární mapování, které usnadňuje analýzu konkrétních částí důkazního materiálu a odhaluje nepatrné stopy usvědčujících látek, jako jsou například mikroskopické zbytkové částice na velmi malých plochách oděvu.

Svazky iontů se využívají i k analýze úlomků skla z míst dopravních nehod, při nichž viník ujel, což může být přínosné při vyšetřování trestných činů zahrnujících vozidla. Studie ukazují, že kombinací metody IBA a strojového učení lze úlomky skla z automobilových oken přiřadit ke konkrétním modelům a výrobcům vozidel s přesností až 80 procent.

Radiokarbonové datování ve forenzní praxi

Radiokarbonové datování je metoda využívající izotop uhlíku ¹⁴U k určení skutečného stáří starobylých předmětů z organických materiálů a k odhalování padělků uměleckých děl. Tato technika dokáže určit stáří předmětů až 50 000 let zpátky a již pomohla při řadě vyšetřování ověřit pravost obrazů, soch a dalších cenných historických předmětů.

Například v roce 2019 využili odborníci radiokarbonové datování k odhalení padělků dvou známých obrazů – jednoho impresionistického a druhého pointilistického. Analýza vláken plátna odhalila, že byla vyrobena až po smrti údajných autorů, což potvrdilo, že se jedná o padělky.

Radiometrické datování jinými izotopy než ¹⁴C

Kromě radiokarbonu se používají i další izotopy: uran a thorium pro datování kosterního materiálu či karbonátových usazenin, draslík a argon pro datování minerálů v geologických stopách, olovo ²¹⁰Pb pro datování sedimentů a vrstev prachu.

Analýza stabilních izotopů

Analýza stabilních izotopů je metoda sloužící ke stanovení původu a pravosti různých potravin. Umožňuje odborníkům odhalit a stíhat osoby zapojené do falšování potravin (např. prodej nekvalitních potravin za vysoké ceny pod označením prémiových výrobků). Stabilní izotopy lze měřit pomocí specializovaného vybavení, které dokáže zachytit i nepatrné rozdíly v poměrech mezi lehkými a těžkými izotopy chemického prvku. Taková analýza může poskytnout důkazy o konkrétní potravině a ověřit, zda pochází z deklarované oblasti a zda obsahuje skutečné suroviny uvedené na obalu (např. odhalení cukerných sirupů přidaných do medu). (Psali jsme o tom zde: IAEA spustila projekt proti podvodům s potravinami.) Dále se užívá k určování geografického původu drog, výbušnin, potravin, kostí, k analýze izotopů C, N, O, H, Sr v biologických vzorcích a tím třeba k rekonstrukci životního stylu, stravy, migrace osob.

Gamma‑spektrometrie a analýza radionuklidů

V podstatě každá látka obsahuje stopová množství radionuklidů. Každý radionuklid má unikátní spektrum gama fotonů, čili lze přesně určit jeho přítomnost i ve velmi malém množství. Metoda se používá např. k identifikaci stopových radionuklidů ve vzorcích půdy, prachu, kovů, skla, k určování původu materiálu (např. zdroj kontaminace, průmyslové materiály) a k analýze zbytků po výbušninách, požárech či haváriích. Obdobně se užívá Alfa‑spektrometrie k analýze stopových množství alfa‑emitujících radionuklidů (uran, plutonium, polonium) a k vyšetřování otrav radioaktivními látkami (např. ²¹⁰Po). Podobně se užívá Beta‑spektrometrie k měření beta‑emitujících radionuklidů ve stopách biologického materiálu a analýze kontaminace v případech nelegální manipulace s radioaktivními látkami.

Mössbauerova spektroskopie

Jaderná metoda založená na rezonanční absorpci gama záření se v kriminalistice používá pro přesnou analýzu železných slitin (zbraně, nástroje, nářadí), určování původu kovových mikrostop a k identifikaci pigmentů a barev obsahujících železo.

NMR - jaderná magnetická rezonance

Běžně se používá v medicíně a chemii, v kriminalistice slouží k analýze drog, léčiv, organických rozpouštědel, k určování struktury neznámých organických látek a potvrzení autenticity chemických vzorků.

ESR/EPR – elektronová spinová rezonance

Electron Spin Resonance a Electron Paramagnetic Resonance je mikrovlnná spektroskopie, která měří přechody mezi spinovými hladinami nespárovaných elektronů v magnetickém poli. Jinými slovy jaderně‑spinová metoda pro detekci radikálů. Typicky studuje volné radikály v organických reakcích, polymeraci, oxidaci; paramagnetické ionty přechodných kovů (Cu²⁺, Mn²⁺, Fe³⁺…) v komplexech, enzymech, defekty v pevných látkách (centra v polovodičích, sklech, keramice) a radikály v biologických systémech – stres, ozáření, metabolické procesy. V kriminalistice a forenzní analýze se užívá jako detekce radikálů po požárech – ESR umí zachytit radikály vzniklé tepelným poškozením materiálů (plasty, textilie, papír), což pomáhá rekonstruovat průběh požáru. Identifikace ozářených potravin a biologických vzorků – po ozáření vznikají stabilní radikály v kostech, skořápkách, některých polysacharidech a ESR se používá jako důkaz předchozího ozáření. Studium degradace polymerů a plastů – radikálové produkty stárnutí materiálů (lana, izolace, fólie) mohou být důkazem mechanického či tepelného namáhání. Analýza defektů v pevných látkách – u skla, keramiky, kovů lze pomocí ESR sledovat defekty vzniklé nárazem, tepelným šokem nebo ozářením, což se hodí při rekonstrukci událostí.

Autoradiografie

Je to metoda, kdy se vzorek položí na fotografickou emulzi a v něm obsažené radioaktivní částice vytvoří obraz. Používá se pro mapování distribuce radionuklidů ve tkáních (otravy, kontaminace), k analýze stop po výbušninách či zkoumání mikrostop kovů a barviv.

Radiotracerové metody (sledování pomocí radioaktivními izotopy označených stopovačů)

Používají se při rekonstrukci pohybu tekutin (úniky, kontaminace), sledování difuze látek v materiálech, k určování původu chemických látek podle izotopového složení.

Jaderná forenzní analýza v oblasti nelegálních radioaktivních materiálů

Nesmíme zapomenout na kriminální činy spojené s pašováním radioaktivních zdrojů, nelegální manipulací s jadernými materiály a incidenty s průmyslovými radionuklidy. Používá se nejčastěji gama spektrometrie, analýza aktinoidů a určování původu materiálu podle izotopového podpisu (NAA, IBA). (Psali jsme např. zde: Jaderná forenzní analýza )

Jaká je úloha MAAE?

• MAAE přispívá k vývoji a zavádění nových jaderných technik pro analytické účely. Agentura vyvíjí a poskytuje inovativní jaderné analytické nástroje a související rámce na podporu potřeb jednotlivých zemí.
• Prostřednictvím své celosvětové sítě národních jaderných laboratoří poskytuje MAAE konkrétní nástroje forenzním odborníkům a vyšetřovatelům, a to v rámci Programu technické spolupráce a projektů koordinovaného výzkumu.
• MAAE nabízí e-learningové kurzy zaměřené na využití jaderných technik v oblasti kulturního dědictví a forenzních věd.
• V rámci projektů koordinovaného výzkumu (CRP) MAAE zkoumá možnosti využití jaderných analytických technik k získávání informací o původu a pravosti potravin, k posuzování pravosti uměleckých děl a k analýze důkazů z míst činu.
• MAAE rovněž podporuje země poskytováním technické pomoci při budování kapacit v oblasti forenzních věd, a to formou školení, stáží, odborného poradenství a konzultací.
• MAAE usiluje o propojení vědců, orgánů činných v trestním řízení a forenzní komunity s cílem zlepšit prevenci a potírání trestné činnosti po celém světě pomocí jaderné vědy a technologií.
• MAAE vydává informační materiály, které zvyšují povědomí o využívání různých jaderných technik a o přínosech, jež tyto techniky nabízejí při vyšetřování a odhalování podvodů.
• MAAE spolupracuje s dalšími organizacemi OSN (např. UNODC, UNICRI, UNIDO, FAO) a dalšími mezinárodními partnery na rozvoji jaderných analytických technik pro forenzní účely.

 Krátký animovaný film zde: How can nuclear science help criminal investigations?

 Zdroje: How Do Nuclear Techniques Help Crime Investigations?, Vladimir Tarakanov, IAEA Office of Public Information and Communication, AI