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NIST標準弾丸SRM2460のポリマー複製品 [測定資機材]

米国NISTの標準弾丸2460(SRM2460)は、発射弾丸に残される発射痕を観察測定する機材を校正する際の標準器として使用されている。ところが、その価格は現在2020ドルとなっており、極めて高価である。その価格が高いことから、発射痕の鑑定を行っている実務機関の大半はSRM2460を購入していない。また、大量生産には向かず、現在販売可能な残数は4個のみという。そこで、SRM2460の低廉な代替品を模索していたNISTは、ドイツのBundeskriminalamt(BKA)が保有するポリマー複製品製造技術の導入を検討し、2011年にその技術の導入で話し合いがまとまった。NISTはBKAの技術を利用しながらも、複製品に使用するポリマー材料を、アメリカ国内で容易に入手できる材料に変更し、新しい技術として完成させた。

BKAの技術の基本は真空キャスティングで、ポリマー材料に発生する気泡を気圧を下げて抜くことで、複製品表面に発生する気泡による凹凸を除去するものである。NISTの複製品製造の概要は、SRM2460をシリコンで満たした円筒容器に漬け、雌型を製造する。この際も真空に引くことで気泡を徹底除去する。雌型からSRM2460を引き抜き、雌型にポリウレタンを注ぎ込んで雄型を製造する。この技術で製造されたSRM2460の複製品には、SRM2460の形状を測定した触針式表面形状測定器による触針の痕跡まで正しく形状が複製されており、発射痕の測定機材の校正目的に十分利用できるものと結論された。

SRM2460の複製品の価格がSRM2460からどの程度安くなるかはまだ確定していないという。薬きょうの場合の価格が375ドルから425ドルの間になるという。弾丸の場合はこれより高く、500ドルが一つの目安だという。

この技術は、一般の痕跡のレプリカの作成にも利用できる。現場弾丸と現場薬きょうのレプリカを作成し、現在痕跡画像でのみデータを共有している遠隔機関との間の痕跡データの共有が、痕跡のレプリカで行うことの目途が付いたという。
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ユニトロン CP-6 比較投影機 [測定資機材]

アメリカのユニトロン社(Unitron Company, INC.現Unitoron INC.)の子会社であったユニトロン・インストラメンツ社(Unitorn Instruments, INC.)の比較投影機。

卓上の小型比較投影機であった。弾丸と薬きょうの発射痕跡の比較対照を主目的とした比較投影機で、同社の比較顕微鏡の載物台がステージに搭載されていた。50Wのハロゲンランプを使用したファイバー式反射照明装置が2基付属していた。スクリーンは6インチX12インチ(15cmX30cm)の長方形で、それまで円形のスクリーンを見慣れていた者にとっては新鮮であった。10Xの対物レンズが標準となっており、発射痕や工具痕の観察には適切なものであった。

ユニトロン社は、別にMP6B測定投影機を販売しており、この比較投影機は観察目的のみ機種であり、測定機能は付属していなかった。対物レンズは5X、20X、50X、100X、200Xをオプションで追加購入できた。

本体価格は6588ドル、追加レンズをすべて含めると9,034ドルとなってしまったが、工具痕鑑定には5Xと20X以外には必要なく、その場合は7,358ドルであった。その他に文書鑑定用の載物台等のオプションも選べた。

廉価で小型の卓上比較投影機で、鑑定者が自分の机の上で手軽に比較検査を行うのに適していた。細かい部分の観察には比較顕微鏡か実体顕微鏡が必要であり、写真撮影装置もなかった。そのため、比較的廉価で観察時の疲労が少ないからといって、比較顕微鏡の他に像の暗い比較投影機を購入する需要は多くなかったものと思われる。

NIST標準器2460(標準弾丸) [測定資機材]

NIST標準器2460(標準弾丸)(ニストひょうじゅんき2460(ひょうじゅんだんがん))

1998年に製造されたNISTの標準弾丸の2個の試作品は、ATFとFBIの発射痕鑑定研究者によって検討評価された。その結果を踏まえて弾丸の形状や製造法に改良が加えられて製造され、NISTの標準器に加えられたのが、SRM2460(Standard Reference Material 2460)である。

米国の発射痕鑑定システムがNIBINに統合されたことにより、FBI、ATF、NISTの3者の協力の下、NIBINに参加する鑑定機関がIBISの測定精度調整用に使用する標準弾丸として作成された。この標準弾丸の痕跡パターンは、ATFとFBIが異なる拳銃を用いて試射した右回転6条の腔旋痕をもつ6個の試射弾丸から、各1条ずつの旋丘痕を、触針式表面粗さ計で計測して得られた2次元凹凸波形を基に製造された。

標準弾丸の機能として、ドラッグファイヤーとIBISとの間でデーター変換を行うソフト開発に使用するとの発想はなくなり、その用途はNIBINのデーター精度の保証になっていた。一月に一度SRM2460をIBISで測定し、基準データーとの相違の検証を行うことが推奨されている。

SRM2460は無酸素銅(OFHC)の棒材の表面に約1mm厚の純銅をメッキしたものの表面に加工された。痕跡の基になった9mmルガー弾丸と類似した形状の弾丸に加工されており、その円筒部に6条の旋丘痕がNC制御のダイアモンドカッターで加工された。以前の試作品とは異なり、5度の腔旋痕角が付けられた右回転6条の旋丘痕が加工されている。6条の旋丘痕は、すべて口径9mm相当の曲面の上に加工されており、すべての点で本物の弾丸とその発射痕の形状に近いものとなっている。弾丸頭部の形状も9mmルガー弾丸と類似しているが、弾丸頭部はIBISの弾丸ホルダーを接着させて使用することが想定されている。旋丘痕の加工後、標準弾丸の表面にはエッチング処理を施し、IBISの照明下で実際の弾丸と類似した画像が撮影できるように工夫されていた。また、エッチング処理後、標準弾丸の表面は防食処理が施されるが、素手で扱うことは禁じられている。

NIST標準器 8240(The NIST Reference Materials 8240)とも呼ばれる。最初の20個が2002年1月に製造された。これらは、10年間の品質保証付きで、使用基準に適合した扱いの下では、表面形状が2016年6月30日まで変化しないとされている。製造番号1のRM8240-001をNISTが保管し、RM8240-002はATFに、RM8240-003はFBIに、RM8240-004はFT社に供給された。

SRM2460は現在NISTから1,783ドルで購入できる。


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NISTの標準薬きょう [測定資機材]

NISTの標準薬きょう(ニストのひょうじゅんやっきょう)

NISTでは標準弾丸に続いて、標準薬きょうの製造を計画した。標準薬きょうのモデルに使用したのは、1998年4月15日にATFの研究所の試写水槽で採取された。口径9mmルガーのベレッタ自動装填式拳銃の打ち殻薬きょう5個であった。これらの打ち殻薬きょうは、ATFとFT社のIBISを用いて、その発射痕のデジタル画像が撮影された。

この打ち殻薬きょうのレプリカに相当する標準薬きょうの作成には、電鋳(電界析出)の手法を採用することが決定された。そして、実際の製造は米国のGAR社(GAR Electroforming Division, Electroformers, Inc.)と英国ルーバート社(Rubert Ltd.)の2社の専門業者に外注することにされた。1999年7月から8月にかけて、試射薬きょうがこれら2社に1個ずつ送付された。2~3か月を経て、両者から製造された合計21個の痕跡レプリカ薬きょうがNISTに納品された。これらのレプリカ痕跡と、試射薬きょうの痕跡はATFとFT社のIBISで比較され、撃針痕、遊底頭痕と蹴子痕の再現性が良好であることが確認された。

この標準薬きょうの試作品の検査結果から、打ち殻薬きょうに残される発射痕の複製が可能であることが確認された。そして、NISTでは標準薬きょうにRM8250の番号が割り当てたが、現在のところ標準器として配布できるまでには至っていない。IBISのデーター校正用として開発されているが、標準薬きょうとしては、単一の銃種の打ち殻薬きょうではなく、何種類かの銃種のものを用意すべきだと思われるが、NISTそのような構想については明らかにしていない。


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NISTの標準弾丸 その2 [測定資機材]

NISTの標準弾丸 その2 (ニストのひょうじゅんだんがん その2)

ドラッグファイヤーのIBISに限らず、今後現れる発射痕の異同識別にかかわるシステムの間で互換性を保たせるためには、標準弾丸の痕跡をそれぞれのシステムのデータとして蓄積し、そのデーター間で比較してヒットしなければならない。そのための標準弾丸を作成することが必要であると考えたNISTの精密加工技術部の孫博士は、標準弾丸の製造法について研究した結果、当時表面粗さの標準試料の加工法として一般的となっていた、数値制御工作機械(NC)でダイアモンドカッターを制御して線条痕を加工する手法が最適であるとの結論に至った。

見本に用いる発射痕の付けられた弾丸が1998年4月15日にATFの研究所の試写水槽で採取された。口径9mmルガーのベレッタ自動装填式拳銃から全被甲弾丸が5発発射された。この発射弾丸に付けられている右回転6条の腔旋痕のうち、1個の弾丸の1条の旋丘痕の形状をNISTが触針式表面粗さ計を用いて測定し、そのデータが標準弾丸の旋丘痕パターンとされた。

NISTは、この形状データを用いて1998年4月23日に、標準弾丸の試作品2個を初めて製造した。この標準弾丸は黄銅製で、現在の標準弾丸とは異なる形状と構成であった。すなわち、旋丘痕部分の損傷を防止するため、弾丸の底部と頭部が太く、その中間部分の細くなった部分に、回転角度の付いていない6条の旋丘痕が刻まれていた。そのうちの4条は弾径9mmに相当する曲面上に刻まれ、残りの2条は平坦面に刻まれていた。また、それぞれ弾丸底部方向から見て左から右へ切削加工された痕跡と、右から左へ切削加工されたものが並んで刻まれていた。

ATF研究所とFT社は、標準弾丸のマスターとなった被甲弾丸の旋丘痕と、標準弾丸の旋丘痕の画像をIBISを用いて採取し、それらの間で相関が高いことを確認した。

NISTの標準弾丸は、異なったシステムの間でデータ交換する上で必要な道具であることは理解できたが、ATFの意向のもとに、IBISを主体として研究が進行した。将来が危ぶまれていたドラッグファイヤーユーザーの多くは、とりあえず自分が蓄積した画像データーがIIBISでも使用でるようになれば、難しい話はどうでもよいという者が多かった。データー変換が実現しないままIBISへ一本化されてしまった場合、努力して多くのデーターを採取した者ほど失われるものが多くなってしまう。そのような勤勉な鑑定者の間で、NISTは税金を使って大して役に立たない研究を行っているという不満が広がって行くのを感じた。


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NISTの標準弾丸 その1 [測定資機材]

NISTの標準弾丸 その1(ニストのひょうじゅんだんがん その1)

FBIとATFから、ドラッグファイヤーとIBISの画像データーの相互利用手段について研究を依頼されたNISTは、NISTの標準弾丸(Standard Bullet)を開発することになる。この開発経緯について、NISTの報告書によれば、1995年12月にATFの発射痕研究者が「鑑定の標準となる弾丸と薬きょうの開発」の依頼書簡をNISTの法執行基準事務所Office of Law Enforcement Standards )に送付したことから、それに基づき1997年に精密加工技術部Precision Engineering Division (PED))が「標準弾丸と標準薬きょう」の開発に着手したとされている。

ただ、その書簡をしたためた人物と、その後標準弾丸の開発を行った人物の両者をよく知る者としては、この経緯は脚色されているように思えてならない。ATFの依頼は、IBISとドラッグファイヤーで撮影された同一資料の痕跡画像を用いて、それらが同じ資料と結論できるようにする手法を開発することであったはずである。二つのシステムを有効に機能させるためには、未解決の発砲事件の現場弾丸、現場薬きょうの痕跡画像データが登録されていることが必要である。各機関の痕跡鑑定担当者は、すでに相当の時間を費やして現場資料痕跡画像の蓄積に努めていたのである。この貴重なデータの有効活用が最大の眼目であったはずである。そして、ドラッグファイヤーの弾丸システムにデータはほとんど取り込まれておらず、問題となっていたのは大量データの蓄積が既に行われていた薬きょう画像の共有化のの問題であった。それなのに、最初に標準弾丸を開発したのも妙であろう。

NISTでは、生産技術研究所の韓国アメリカ人である孫博士(John Song)が中心となって研究を開始した。孫博士は、撮影方式の異なるドラッグファイヤーの画像情報とIBISの画像情報を相互に利用するには、画像のもととなった3次元形状を介して行う必要があると考えた。すなわち、両者の画像から元の3次元形状をいかに正確に再現できるかが重要課題となる。ところが、ドラッグファイヤーもIBISもその画像と弾丸表面の3次元形状との関連は弱く、3次元形状に引き戻すことが困難であると、孫博士はすぐに気づいた。結局、データの相互変換、相互利用は不可能であるとほどなく結論するに至った。そして、そもそも両システムが3次元形状をどの程度反映した画像となっているのか、を確かめることすら難しい現状にあることにも気づいた。

弾丸の発射痕の3次元形状をどこまで正確に反映したデータが採取できているのかを確かめるためには、その測定標準となる発射弾丸がなければならないという、まさにNIST的発想の研究を行う必要性があるとの結論に達した。そして、この研究目的は孫博士の個人的な興味の中心でもあった。


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真円度測定器 [測定資機材]

真円度測定器(しんえんどそくていき)

円筒状部品の断面が、正確に円形となっているかどうかを検査する測定器。

英国のテイラー・ホブソンのタリロンドが古くから有名で、東京精密のロンコム、ミツトヨ(以前は三豊製作所)のラウンドテスト、小坂研究所のロンコーダーなどが有名どころである。円筒の長手方向の形状を調べる円筒度検査を行う機能も備えているのが普通である。

弾丸のような円筒状のワークの表面形状を拡大して測定するには、ワークを回転させて、その半径方向の変化を計測する方法が、データにひずみを生じない方法である。既成の測定器の中では真円度測定器がその用途に最も向いている。ただし、精密な測定を行うには、ワークの芯と測定器の回転テーブルの芯とを正確に一致させる必要がある。ある程度真円度の高いワークでは、この芯出し作業は比較的容易だが、発射弾丸のように円筒形状からかなりずれた資料の場合の芯出し作業は難しい。特にS&Wの5条の腔旋のように、奇数条の腔旋痕の弾丸で芯を出せるようになるにはかなりの修練を必要とした。

1970年代半ば以降に、ロンコムを使用して、多数の弾丸の断面形状の測定を行う機会を得た。拡大倍率200倍までなら迅速な測定ができるようになった。描かれるチャートは、デイビスの円筒用ストライアグラフの結果と同様であった。旋丘痕表面の形状を拡大視するには1,000倍以上に拡大する必要があったが、円筒全面の計測を一度に行うことは難しく、労多くして効少なしの感があった。一方、200倍のチャートでも、各旋丘痕の位相特徴は把握できた。ただし、その特徴も、旋丘痕のエッジ部の被甲のバリなどが強調されることが多く、形状そのものの再現性が必ずしも高くないことも分かってきた。


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円筒用ストライアグラフ [測定資機材]

円筒用ストライアグラフ(えんとうようすとらいあぐらふ)

平坦面上に付けられた線条痕の測定装置であるストライアグラフを考案した米国のジョン・E・デイビスはその成果を生かして、工具鑑定の中で事件の重要性が高い発射弾丸の腔旋痕鑑定(米国では殺人事件の大半が銃器犯罪である)に使用できるように改良した円筒状資料用のストライアグラフ。やはり親友のJ・H・エックルストンが実機を組み上げた。

表面形状を検出する触針が取り付けられたアームと顕微鏡による振動の拡大像検出部分の構造は平面用のストライアグラフと同等であった。円筒用ストライアグラフでは、平面状の測定物を水平面内で移動させる代わりに。水平な軸を中心に弾丸を回転させる機構と、それに同期させて円形の印画紙を回転させる機構が新たに考案されていた。

軸周りに回転する弾丸の表面に落とされた触針の上下動を、顕微鏡の像として拡大し、弾丸の回転と同期された円盤状の印画紙に焼き付けられる計測結果は、弾丸の弾軸周りの断面形状を半径方向に拡大した形状となっていた。

アームは割りばし細工のようなものであったが、現在の真円度測定器の原型となっていた。アームの先に付ける触針の形状は何種類も用意されており、円筒内面を測定できる触針もあった。これによって、銃腔内形状の測定が可能であった。

1970年代に、タリロンド、ロンコム、ラウンドテストなどの商品名で精密測定器メーカーから販売されていた真円度測定器を利用できるようになったが、それらの測定器に描かせた弾丸の形状の円形チャートは、1950年代初頭に開発された円筒用ストライアグラフで計測した弾丸形状の円形チャートと実質的に同じものであった。


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ストライアグラフ [測定資機材]

ストライアグラフ(すとらいあぐらふ)

米国のジョン・E・デイビスが考案し、彼の親友のアマチュア機械工であったJ・H・エックルストンが製作した線条痕の形状測定器

平面に残された線条痕を測定するストライアグラフが1950年に開発され、その後、発射弾丸の線条痕測定が可能な、円筒面の表面を測定可能なストライアグラフが開発された。

ストライアグラフとプロファイログラフの最大の相違点は、触針が取り付けられているアームがヒンジ型から天秤型(シーソー型)に変更され点である。それに伴い、アームの中間部に立てて固定されているミラーへ当てたスリット光の振動によって痕跡の凹凸を検出する機構が、アームの触針が固定されているのとは反対側の端部の触れを顕微鏡を用いて検出する機構へと変更された。透過型照明光と顕微鏡の対物レンズの間に艶消しされたアームが位置し、アームが振動すると顕微鏡内で影となる像が振動する。顕微鏡の接眼レンズの中央部からスリット状の像を取り出し、接眼レンズから約1m離れた部分に設置した回転ドラムに巻きつけた印画紙に焼き付けた。これによって 、明部と暗部別れた連続グラフが描かれた。明部と暗部との境界部が表面形状の断面図となっていた。

アームの支点はT字状になっており、極めて軽く振動することから、触針圧を極めて軽くすることができた。また、測定対象物を移動させた際に触針に引きずり力が作用するが、この力でアームがずれるのを防止するために、懸垂線に作用する力でアームの横方向の移動を防止する工夫がなされていた。その機構は、触針側のアームのそばに立てたポールから細いチェーンをアーム端に渡すことによって実現されていた。

英語ではStraigraphである。


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プロファイログラフの限界 [測定資機材]

プロファイログラフの限界(ぷろふぁいろぐらふのげんかい)

1950年当時のプロファイログラフは、表面の凹凸形状を、レコードプレーヤーのピックアップで検出するような装置であった。アーム(レバー)の上下動を、アーム上に固定されたミラーにスリット光を当て、その反射光の振動を増幅して拡大表示した。ミラーの動きを大きくするためには、アームのヒンジ部から触針までの距離を短くする必要があった。

当時、この距離が1cm程度のものが使用されていたという。このような条件で、触針が表面形状を的確に倣うようにするためには、触針圧を高くする必要があった。また、このヒンジと触針間の距離が短いと、表面の凹凸と検出される波形との相関がくずれるという欠点もある。

工具鑑定のような法科学用途では、触針によって鑑定試料表面に傷が付けられてしまうことは嫌われた。そのため、デイビスもプロファイログラフを現実の事件資料に使用することはなく、鑑定用に適したストライアグラフを開発することになる。


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