Валидация методики измерения цвета окрашенных волокон на микроскопе-спектрофотометре МСФУ-К

This work is part of a series of efforts towards validation of methods used in forensic fiber analysis. These efforts address current needs for accreditation of forensic laboratories and quality control in operations.The qualitative testing methodology consists of obtaining absorption spectra with the microscope spectrophotometer MSFU-K and comparing the spectral characteristics of color in fiber samples. The expert determines whether the textile fibers submitted for analysis match in color or not, depending on the results of spectral comparison.The proposed validation experiment algorithm is designed for evaluating uncertainty in optical density measurements and the level of expert competence.In this case uncertainty corresponds to reproducibility standard deviation. To evaluate uncertainty, two operators took readings of absorption spectra of dyed fibers independently in the course of three days, and measured optical density at maximum and minimum absorption wavelengths. To evaluate repeatability, 5 spectra were obtained in a row on each of the three days.The testing was conducted using three samples of polyacrylonitrile (PAN) fibers. Key characteristic points in the samples’ absorption spectra covered a wide range of wavelengths in the visible spectrum. Measurements were taken using the MSFU-K microspectrophotometer, which consists of a microscope with a spectrophotometric add-on unit.Statistical analysis of measurement data demonstrated uncertainty levels between 7,1 % and 22,1 %. Uncertainty values below 30 % are indicative of quantitative measurements and insignificant variance of optical density values, which corresponds to high reproducibility of spectra and allows the expert to make statistically reliable match/non-match conclusions on the color of compared fibers.Expert competence was assessed based on «blind» test results. The experts had to determine which of the three samples were colored with the same dye. Each of the two experts was provided with 3 visually identical samples that were colored with different dyes. The experts were asked to distinguish between fibers treated with the same dye. When analyzing obtained spectra, both experts correctly identified same-color fibers based on matching color spectral characteristics.Positive validation results suggest that the MSFU-K microscope spectrophotometer can be successfully used in forensic fiber analysis for measuring the color of dyed fibers. Статья из серии разработок по валидации методик, применяемых при производстве криминалистической экспертизы волокнистых материалов.Сущность качественной методики тестирования заключается в получении с помощью спектрофотометра МСФУ-К спектра поглощения и сопоставлении спектральных характеристик цвета сравниваемых волокон. На основании сопоставления спектров эксперт решает вопрос, совпадает/не совпадает цвет сравниваемых волокон, представленных на экспертизу.Предложена схема эксперимента валидации, задачами которого являлись оценка неопределенности измерения оптической плотности и уровня компетентности экспертов.В рассматриваемом случае неопределенность совпадает со среднеквадратичным отклонением (СКО) воспроизводимости. Для оценки неопределенности два оператора снимали независимо в течение трех дней спектры поглощения образцов окрашенных волокон и измеряли оптическую плотность в точках максимума и минимума. Повторяемость оценивали, снимая в каждый из трех дней по пять спектров подряд.Для исследования были выбраны три образца окрашенных полиакрилонитрильных волокон (нитрон). Основные характеристические точки спектров поглощения образцов охватывают широкую область длин волн видимого спектра. Измерения выполняли на микроспектрофотометре МСФУ-К, который представляет собой микроскоп со спектрофотометрической насадкой.В результате статистической обработки измерений оптической плотности установлено, что неопределенность варьирует от 7,1 до 22,1 %. Значения неопределенности <30 % указывают на количественный характер измерений, несущественный разброс значений оптической плотности, что соответствует высокой воспроизводимости спектра и позволяет эксперту делать достоверные выводы о совпадении/несовпадении цвета сравниваемых волокон.Компетентность экспертов оценивали по результатам «слепых» испытаний. Эксперты должны были установить, какие из трех образцов волокон окрашены одним красителем. Двум экспертам были предоставлены по три образца, которые по цвету визуально практически не различались, но были окрашены разными красителями. Перед экспертами ставилась задача дифференцировать волокна, окрашенные одним красителем. При анализе полученных спектров каждым экспертом были сделаны правильные выводы об одноцветных волокнах, совпадающих по спектральным характеристикам цвета.На основании положительных результатов валидационного эксперимента сделан вывод о пригодности методики измерения цвета окрашенных волокон на микроскопе-спектрофотометре МСФУ-К для применения в криминалистической экспертизе волокнистых материалов.

Experimental Validation of a Methodology for Determining Soil pH and Specific Electrical Conductance in Samples of Geological and Soil Evidence in Forensic Environmental Investigations in the Absence of Standard Samples

The paper describes an experiment in validation of a forensic methodology for determining the hydrogen potential (pH) and specific conductance (SC) in samples of geological and soil evidence for the purposes of forensic environmental investigation. Validation was aimed at standardizing the conditions of aqueous extract preparation, since the conditions prescribed by corresponding regulations varied significantly. Given the absence of adequate standard samples at the time of the experiment, control samples had to be selected, and reference values of pH and SC in these control samples had to be determined through average values of the overall set of measurements. The experiment consisted of 5 operators independently conducting six parallel analyses of three control samples, each operator working at a different time and using their own assay kits. Both pH and SC values were measured in two different dilutions, each after 5 minutes, 1 hour, and 24 hours of holding time. Statistical calculations of the obtained set of results yielded reference values for target parameters in three control samples for different aqueous extract preparation conditions. It was demonstrated that when the extract is diluted to 1 : 2.5 soil/water ratio, measurements are on average 1.8 times higher for SC, and 0.20 pts lower for pH, compared to 1 : 5 soil/water dilution. Since 1 : 5 is the standard dilution for aqueous extracts, 1 : 2.5 dilutions call for a corresponding adjustment. Acceptable holding time between dilution and measurement has been established to vary between 5 minutes and 1 hour. When re-validated a year later, the obtained mean values of pH and SC in three control samples of soil fit within the uncertainty interval for adopted reference values.The outcomes demonstrate the stability of control sample properties and reliability of the applied methodology

Measuring Dyed Fiber Color with MSFU-K Microscope Spectrophotometer: Methodology Validation

This work is part of a series of efforts towards validation of methods used in forensic fiber analysis. These efforts address current needs for accreditation of forensic laboratories and quality control in operations.The qualitative testing methodology consists of obtaining absorption spectra with the microscope spectrophotometer MSFU-K and comparing the spectral characteristics of color in fiber samples. The expert determines whether the textile fibers submitted for analysis match in color or not, depending on the results of spectral comparison.The proposed validation experiment algorithm is designed for evaluating uncertainty in optical density measurements and the level of expert competence.In this case uncertainty corresponds to reproducibility standard deviation. To evaluate uncertainty, two operators took readings of absorption spectra of dyed fibers independently in the course of three days, and measured optical density at maximum and minimum absorption wavelengths. To evaluate repeatability, 5 spectra were obtained in a row on each of the three days.The testing was conducted using three samples of polyacrylonitrile (PAN) fibers. Key characteristic points in the samples’ absorption spectra covered a wide range of wavelengths in the visible spectrum. Measurements were taken using the MSFU-K microspectrophotometer, which consists of a microscope with a spectrophotometric add-on unit.Statistical analysis of measurement data demonstrated uncertainty levels between 7,1 % and 22,1 %. Uncertainty values below 30 % are indicative of quantitative measurements and insignificant variance of optical density values, which corresponds to high reproducibility of spectra and allows the expert to make statistically reliable match/non-match conclusions on the color of compared fibers.Expert competence was assessed based on «blind» test results. The experts had to determine which of the three samples were colored with the same dye. Each of the two experts was provided with 3 visually identical samples that were colored with different dyes. The experts were asked to distinguish between fibers treated with the same dye. When analyzing obtained spectra, both experts correctly identified same-color fibers based on matching color spectral characteristics.Positive validation results suggest that the MSFU-K microscope spectrophotometer can be successfully used in forensic fiber analysis for measuring the color of dyed fibers

Практика валидации методики определения pH и удельной электропроводности в объектах почвенно-геологического происхождения для производства судебно-экологической экспертизы при отсутствии стандартных образцов

The paper describes an experiment in validation of a forensic methodology for determining the hydrogen potential (pH) and specific conductance (SC) in samples of geological and soil evidence for the purposes of forensic environmental investigation. Validation was aimed at standardizing the conditions of aqueous extract preparation, since the conditions prescribed by corresponding regulations varied significantly. Given the absence of adequate standard samples at the time of the experiment, control samples had to be selected, and reference values of pH and SC in these control samples had to be determined through average values of the overall set of measurements. The experiment consisted of 5 operators independently conducting six parallel analyses of three control samples, each operator working at a different time and using their own assay kits. Both pH and SC values were measured in two different dilutions, each after 5 minutes, 1 hour, and 24 hours of holding time. Statistical calculations of the obtained set of results yielded reference values for target parameters in three control samples for different aqueous extract preparation conditions. It was demonstrated that when the extract is diluted to 1 : 2.5 soil/water ratio, measurements are on average 1.8 times higher for SC, and 0.20 pts lower for pH, compared to 1 : 5 soil/water dilution. Since 1 : 5 is the standard dilution for aqueous extracts, 1 : 2.5 dilutions call for a corresponding adjustment. Acceptable holding time between dilution and measurement has been established to vary between 5 minutes and 1 hour. When re-validated a year later, the obtained mean values of pH and SC in three control samples of soil fit within the uncertainty interval for adopted reference values.The outcomes demonstrate the stability of control sample properties and reliability of the applied methodology.Представлено описание эксперимента по валидации методики определения водородного показателя (pH) и удельной электропроводности (УЭП) в объектах почвенно-геологического происхождения для производства судебно-экологической экспертизы. Задачей валидации была унификация условий приготовления водной вытяжки из исследуемых объектов, поскольку в соответствующих регламентирующих нормативных документах условия существенно различались. В связи с отсутствием на текущий момент времени необходимых стандартных образцов возникла необходимость подбора контрольных образцов и оценки в них опорных значений pH и УЭП как средних значений совокупности результатов измерений. В эксперименте участвовали пять операторов, которые независимо друг от друга проводили по шесть параллельных анализов трех контрольных образцов, каждый оператор - в разное время, со своим набором реактивов и оборудования. Измерения pH и УЭП выполняли для двух разведений, каждое через 5 мин, 1 час и 24 часа. На основании статистических расчетов полученной совокупности результатов приняты опорные значения определяемых показателей в трех контрольных образцах при разных условиях приготовления водной вытяжки. Показано, что при разведении вытяжки в соотношении почва/вода 1 :2,5 в среднем результаты определения УЭП выше в 1,8 раза, а pH ниже на 0,20 ед. в сравнении с разведением почва/вода 1 : 5. Поскольку для водной вытяжки общепринятым является разведение 1 : 5, необходимо вводить поправку при разведении 1 : 2,5. В отношении времени выдерживания вытяжки до измерения установлено, что оно может варьироваться от 5 мин до 1 часа. При повторной валидации через год найденные средние значения pH и УЭП в трех контрольных образцах почвенных объектов находились в пределах интервала неопределенности принятых опорных значений. Полученные результаты свидетельствуют об устойчивости свойств контрольных образцов и надежности использованной методики