Phân tích pháp y hiện trường vụ nổ và tìm nguồn gốc thuốc nổ

GIỚI THIỆU

Một chiếc túi xách được bỏ lại trên con phố đông đúc, căn hộ của tên khủng bố, nơi sản xuất ma túy tổng hợp trong một căn hộ bỏ hoang. Đây có thể là địa chỉ tìm ra các loại thuốc nổ, với ngòi nổ sẵn sàng được kích hoạt, đe dọa mạng sống và tài sản của người dân. Trong môi trường phòng chống tội phạm và khủng bố hiện nay, các đơn vị an ninh sẽ đụng độ rất nhiều tới các vụ án có dính đến thuốc nổ và thiết bị nổ.

Đội chống bom mìn được phân công nhiệm vụ với các hoàn cảnh này cần được đào tạo bài bản để xác định loại thuốc nổ, và tháo gỡ an toàn. Trong hoàn cảnh thuốc nổ đã được kích hoạt, các đơn vị điều tra cần tìm kiếm các dấu vết hiện trường và các bằng chứng để giúp xác định loại thiết bị đã được kích hoạt và tập hợp bằng chứng hay nhân chứng có thể dẫn đến việc xác định kẻ đánh bom. Các mảnh vỡ của mạch điện tử, dấu vân tay, hay có thể là một vài chiếc lông thú nuôi đã được sử dụng để thu hẹp phạm vi điều tra và bắt tội phạm.

NGUYÊN LÝ CỦA PHÂN TÍCH THUỐC NỔ

Thuốc nổ được sử dụng trong rất nhiều các ứng dụng hợp pháp như khai mỏ hay hoạt động quân sự, tuy nhiên các vật liệu nổ có thể được sử dụng bởi tội phạm và khủng bố để đe dọa, làm hại hay tạo ra cái chết và sự phá hủy.

Bom có thể là thuốc nổ hoặc either explosive hay thiết bị gây cháy hoặc kết hợp cả hai loại. Thiết bị nổ thường sử dụng vật liệu lỏng, bột hay thuốc nổ rắn.

Thuốc nổ được phân loại dựa trên tốc độ bùng nổ khi được kích hoạt. Thuốc nổ hàm lượng cao như Trinitrotoluene (TNT), C-4 có tốc độ bùng phát nhanh hơn tốc độ âm thanh trong bản thân nó, gây ra vụ nổ lớn. Các vật liệu này thường được quản lý chặt và không dễ để có thể chế tạo.

Chất nổ C-4
Chất nổ dẻo

Vật liệu nổ yếu hơn như thuốc súng, hay pháo hoa cháy chậm hơn rất nhiều và thường được sử dụng như nhiên liệu đẩy. Chất nổ yếu phải được bọc kín để có thể gây ra nổ
Hiệu ứng bom nổ

Hiệu ứng nổ được tạo ra thông qua một loạt các phản ứng xảy ra rất nhanh. Giai đoạn gây thiệt hại lớn nhất khi xảy ra nổ là giai đoạn bắt đầu nổ, được mở rộng rất nhanh ra phía ngoài từ tâm nổ. Sóng dạng khí nén sẽ gây ra các phá hủy chính cho công trình và con người.

Sóng khởi tạo, còn gọi là sóng xung kích cũng làm văng các mảnh gây sát thương như đinh hay sắt vụn được thêm vào thiết bị gây nổ.

Vụ nổ cũng có thể gây ra nhiệt độ cao hay tạo thành một quả cầu lửa và gây ra cháy hay vụ nổ tiếp theo.

Thiết bị nổ
Một thiết bị bom ống thông dụng

Một trong các thiết bị nổ thông dụng hay gặp nhất bởi các đơn vị làm việc với bom mìn là bom ống, được tạo ra từ một phần của ống và thường chứa bột thuốc nổ hay hỗn hợp nổ. Các phần cuối của ống được bọc kín và ngòi nổ được đưa vào bên trong. Khi nổ, bom bắn ra các mảnh vụn bằng kim loại của ống.

Thiết bị nổ Improvised explosive devices (IED) – Các thiết bị tự chế này có thể có rất nhiều thiết kế khác nhau, từ bom thư cho tới mìn, tuy IED sẽ có bốn bộ phận chính bao gồm nguồn, ngòi kích nổ, vật liệu nổ và công tắc. Một thiết kế IED phổ biến là đưa phần cầu chì vào bên trong vật liệu nổ và chứa các bộ phận từ một thiết bị như điện thoại di động hay điều khiển garage oto.
Thiết bị nổ IED điều khiển từ xa thường sử dụng sóng radio hay điện thoại để kích hoạt nổ.
Chiếc xe cho biết rất nhiều thông tin về thiết bị nổ và có thể là cả mạng lưới đã chế tạo thiết bị nổ.

ỨNG DỤNG

Tại sao và khi nào sử dụng các ứng dụng phân tích thuốc nổ?

Một đơn vị chịu trách nhiệm điều tra hiện trường bom mìn có thể được gọi để điều tra các hiện trường khác nhau, từ một chiếc túi được đặt tại sân bay, cho tới các cú điện thoại đe dọa đánh bom các tòa nhà, nơi làm việc… Công việc phổ biến nhất của chuyên gia bom mìn là đánh giá hết mối nguy hiểm tiềm tàng và vô hiệu hóa nó. Chuyên gia bom mìn có thể xác định loại thuốc nổ và đưa ra đánh giá về độ lớn của mối đe dọa. Thông tin này cũng giúp các đơn vị điều tra xác định hoàn cảnh có liên quan đến các mối đe dọa khủng bố hay là một vụ việc đơn lẻ.

Sau khi xảy ra vụ bắn súng ở Aurora, CO, đội bom mìn cần tiếp cận với hiện trường phức tạp tại nhà của tay súng. Sau vài ngày điều tra hiện trường, kỹ thuật viên đã gỡ an toàn 30 thiết bị nổ tự chế từ căn hộ. Nước đã được sử dụng để vô hiệu hóa một hộp điều khiển, sau đó bom đã được đưa vào các thùng chứa có bọc cát và đưa đến khu vực an toàn để kích nổ. Tay súng này đã đặt để kích nổ quả bom thông qua các cáp điện khi có ai đó mở cửa.

Một trường hợp khác như vụ đánh bom ở Murrah Federal Building ở thành phố Oklahoma City vào năm 1995, hay trường hợp đánh bom ở cuộc thi Maraton tại Boston vào năm 2013 gây nên sự chú ý lớn, vị trí nổ gây ra các thiệt hại cho dân thường. Chủ nghĩa khủng bố và trả thù là các động cơ chính cho các hành động này.

Một mục đích chính của việc điều tra hiện trường nổ là xác định nguyên nhân là do tai nạn hay có chủ đích phạm tội. Thêm vào đó, phân tích thuốc nổ thường cung cấp các thông tin quan trọng trong quá trình điều tra.

Phân tích thuốc nổ được thực hiện như thế nào?

Các bằng chứng có thể thu thập
Một điều tra chi tiết hiện trường vụ nổ có thể cung cấp các manh mối giúp ích cho quá trình điều tra. Thông qua báo cáo chi tiết hiện trường, bao gồm các hư hỏng của công trình kiến trúc, thương vong… đơn vị điều tra có thể ghép các manh mối của toàn bộ quá trình.

Các mảnh vụn của thiết bị nổ thường được giữ và bảo quản, bao gồm công tắc, dây nối, bộ hẹn giờ và mạch điện tử. Nếu bộ hẹn giờ được chế tạo bằng một loại đồng hồ có thể xác định được, thông tin này có thể thu hẹp phạm vi tìm kiếm kẻ chế tạo hay nguồn gốc của thiết bị nổ.

Các mảnh vụn còn sót lại trong hiện trường vụ nổ bom

Sau vụ nổ, các mảnh vụn sẽ vẫn còn sót lại. Để xác định loại thuốc nổ sử dụng, các nhà điều tra có thể dùng các thiết bị xách tay như Ion mobility spectrometer (IMS) hay thiết bị X-ray Diffraction (XRD) để xác định các bằng chứng còn sót lại tại hiện trường.

Với các vụ có phạm vi lớn, diện tích điều tra có thể rất rộng. Trong vụ đánh bom Pan Am Flight 103 ở Lockerbie, Scotland vào năm 1988 tạo nên một hiện trường tội phạm rộng nhất thế giới, tới 3000km vuông. Bằng cách kiên nhẫn gắn các mảnh vỡ tại hiện trường, các nhà điều tra đã xác định được loại thuốc nổ và từ đó giúp xác định đây là một vụ tấn công khủng bố. Hai trăm bảy mươi người đã chết bao 259 trên máy bay và 11 người dân ở Lockerbie.

Thu thập bằng chứng thế nào?

Nếu một thiết bị nổ chưa được kích hoạt được phát hiện, nó sẽ cần được tháo gỡ an toàn. Thông thường quả bom không được di chuyển khi được tìm thấy vì có thể gây nổ và chỉ được thực hiện bởi các đơn vị đã qua đào tạo.

Để xác định loại thuốc nổ, có thể sử dụng một robot để chụp ảnh thiết bị nổ hay kích hoạt nổ. Robot cũng có thể được trang bị các công cụ để phun các tia nước rất mạnh vào thiết bị và vô hiệu hóa nó. Sau đó đơn vị xử lý có thể được đưa vào đảm bảo hiện trường an toàn và bắt đầu điều tra.

Phân tích
Sau khi thiết bị được tháo gỡ an toàn, có thể đưa vào phân tích giống như các bằng chứng khác và có thể đưa ra được các thông tin như ai đã chế tạo hay vận chuyển các thiết bị này. Trường hợp thiết bị đã được kích nổ và có thể thu thập được một lượng nhất định các mảnh vụn, có thể sử dụng các kỹ thuật như Nhiễu xạ X-Ray, phát xạ hồng ngoại, phát xạ khí…

Các câu hỏi thường gặp
Có thể thu được các dữ liệu nào khi phân tích thuốc nổ
Trong quá trình phân tích, có thể xác nhận loại thuốc nổ đã sử dụng, hay các vật liệu thêm vào như xăng, ammonium nitrate sử dụng trong phân bón có thể được sử dụng. Ở trường hợp lý tưởng, phân tích thuốc nổ có thể cung cấp đủ thông tin để xác định nguồn gốc thiết bị nổ.

Giới hạn khi phân tích thuốc nổ
Nếu đơn vị xử lý bom mìn hay pháp y có thể thu thập các bằng chứng quý giá, thường sẽ có đủ các thông tin để xác định kẻ chịu trách nhiệm. Trường hợp bom xe sử dụng ở Oklahoma, kích thước quả bom là nguyên nhân khiến việc xác định đâu là vị trí kích nổ. Một giới hạn khác là điều kiện thời tiết như mưa, gió làm mất đi các bằng chứng và gây khó khăn cho việc phân tích.

Thông tin của báo cáo phân tích
Nếu thuốc nổ được nhận diện, thông tin này sẽ được đưa vào báo cáo. Báo cáo cũng có thể chứa thêm các thông tin về loại thiết bị gây nổ, cách thiết bị hoạt động…

Báo cáo vụ nổ đã xảy ra có thể bao gồm ảnh chụp hiện trường, đồ họa với kích thước, vị trí, thuốc nổ (trọng lượng, loại) và các mảnh vụn đã thu thập được, dấu vân tay, mẫu DNA…

THIẾT BỊ PHÂN TÍCH THUỐC NỔ SỬ DỤNG XRF/XRD

Các thiết bị kết hợp giữa XRD/XRF sử dụng một phương pháp đã được đăng ký bản quyền để dể dàng thu thập và xử lý dữ liệu. Chỉ cần khoảng ~15mg mẫu, sử dụng các thiết bị như Terra (cơ động ngoài hiện trường) hay BTX (để bàn) có thể thu thập dữ liệu rất chính xác mà không cần sử dụng phương pháp kế hay các bộ phận chuyển động cơ khí. Có thể thu thập cả dữ liệu ở cả dạng vị trí (XRD) và năng lượng (XRF) cùng lúc cũng giúp BTX và Terra có thể cung cấp một lượng lớn thông tin chỉ với một phép phân tích. Nguyên lý của việc phân tích được chỉ ra bên dưới.

Thiết bị kiểm tra phân tích chất nổ BTX II sử dụng XRD
Buồng chứa mẫu kiểm tra XRD
Chuẩn bị mẫu 150um sử dụng sàng

Chuẩn bị mẫu: Mẫu được nhận và đưa qua bộ sàng có lưới 120-140 và đưa vào ngăn chứa như hình bên dưới. không cần nghiền hoặc chuẩn bị mẫu phức tạp.
Đây là trường hợp lý tưởng khi phân tích sử dụng BTX/Terra. Gần như không cần chuẩn bị mẫu và thời gian phân tích ngắn do mật độ vật liệu thấp và và năng lượng nhiễu xạ nội tại có hiệu quả cao ở hầu hết các loại chất nổ. Chỉ một vài phút, BTX/Terra có thể cung cấp cả thông tin về pha vật liệu cũng như đưa ra các phân tích định lượng.

Phân tích XRD pha ban đầu đã cho kết quả là thuốc nổ Pentaerythritol tetranitrate (PETN)

Mẫu: “Azide” dạng bột; thời gian phân tích 3 phút – ngay ở pha ban đầu đã cho kết quả là thuốc nổ Pentaerythritol tetranitrate (PETN) – chú ý vị trí đỉnh và chiều cao chính xác.

Mẫu: “Azide” dạng bột cho hình ảnh 2D từ thiết bị BTX.

Mẫu: “Azide: phân tích định lượng cho cả pha chính và phụ.

Phân tích XRD phát hiện được các chất Potassium Chlorate, Potassium perchlorate, Anhydrite, Potassium Nitrate, và Muscovite clay.

Mẫu: “bột đen” có thời gian phân tích 5 phút: Phát hiện được các pha cho – Potassium Chlorate, Potassium perchlorate, Anhydrite, Potassium Nitrate, và Muscovite clay.

Mẫu: “bột đen”: Phân tích định lượng các pha đã phát hiện – hàm lượng chính chứa Potassium Chlorate và Perchlorate

Phân tích XRD cho hàm lượng chính chứa Potassium Chlorate và Perchlorate

Mẫu: “bột xám” có thời gian phân tích 5 phút: Pha chính xác định được Potassium Chlorate cùng với Cascandite


Mẫu: “bột xám”: Phân tích định lượng cho cả pha chính và phụ