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Progression de l'enquête Claire Bonnafous |
 Amélie Fillon |
David Froger |
Alex Montagne |
1. La recherche au service de l’enquête
Le laboratoire de recherche est le cadre le plus immédiat de la vie scientifique, permettant à des chercheurs travaillant sur des problématiques voisines d'interagir. Le laboratoire, ou des équipes constituées en son sein, organisent des séminaires scientifiques, où des chercheurs extérieurs sont invités à venir présenter leurs travaux. Elle peut également abriter des dispositifs expérimentaux, gérer des ressources informatiques, et fournir un soutien administratif aux chercheurs. Dans le cas de laboratoires de recherche et développement au sein d'une entreprise privée, le mode de fonctionnement et de prise de décision est très différent de celui décrit ici. Une entreprise privée, ou un autre acteur comme une association, peut cependant également comprendre un laboratoire de recherche du type de ceux décrit ici, généralement sous forme d'un institut ayant une certaine autonomie, et souvent en association avec une université ou un autre partenaire dont le métier principal est la recherche.
Les experts de l’équipe mécanique-physique sont issus de trois laboratoires différents :
- Laboratoire de Physique des Matériaux (http://lmp.sp2mi.univ-poitiers.fr)
- Laboratoire de Mécanique et de Physique des Matériaux (http://www.lmpm.ensma.fr)
- Laboratoire d’Etude Aérodynamique (http://lea.labo.univ-poitiers.fr)
2. Le rapport d’expertise
Lors d'un tir de munition par arme à feu, les gaz chauds résultant de la décomposition de la poudre et de l’amorce ainsi que de la balle et de la douille, sortent du canon et se refroidissent. Des particules micro et macroscopiques sont ainsi formées par condensation des gaz et se déposent dans l’environnement direct de l’arme. Ces particules forment les traces criminalistiques que l'on appelle communément 'résidus de tir' et peuvent être analysées par Microscopie Electronique à Balayage (MEB).
1. Technique expérimentale
A l’heure actuelle, il existe différentes techniques d’imagerie. Chacune d’elles permet l’observation d’objets de tailles très différentes. La microscopie désigne étymologiquement l’observation d’objets invisibles à l’œil nu. En microscopie optique un faisceau lumineux interagit avec l’objet à observer tandis qu’en microscopie électronique c’est un faisceau d’électrons qui interagit avec l’objet. Les microscopes électroniques ont un plus grand pouvoir de résolution que les microscopes optiques et peuvent ainsi obtenir des grossissements beaucoup plus élevés allant jusqu’à 2 millions de fois. Les deux types de microscopes, électronique et optique, ont une résolution limite, imposée par la longueur d'onde du rayonnement qu'ils utilisent : la résolution et le grossissement plus grands du microscope électronique sont dus au fait que la longueur d'onde d'un électron (longueur d'onde de De Broglie) est beaucoup plus petite que celle d'un photon de lumière visible (Figure 1).
Figure 1 : Différentes échelles d'imagerie
Dans notre cas la microscopie électronique à balayage (MEB) permet d’observer des objets ayant une taille minimale de 1nm. Il s’agit d’une technique d’observation précise notamment de la topographie des surfaces.
Figure 2 : Microscope électronique à balayage
Un faisceau d’électrons primaires d’énergie initiale E0 pénètre dans l’échantillon à analyser. Des interactions électrons - échantillon provoquent une perte progressive de l’énergie du faisceau qui est transférée à l’échantillon. L’échantillon passe alors dans un état dit excité. En se désexcitant, il émet des électrons de différents types (secondaires et rétrodiffusés) permettant de reconstruire l’image de la surface ainsi que des photons X caractéristiques de la composition chimique de l’échantillon (Figure 3).
La longueur d'onde d'un électron (longueur d'onde de De Broglie) est beaucoup plus petite que celle d'un photon de lumière visible (Figure 1).
Figure 3- Interactions électrons-matière
Électrons rétrodiffusés
Ces électrons sont en fait des électrons primaires qui sont réémis après avoir subi différents chocs avec le noyau et les électrons des atomes de l’échantillon. Ils sont réémis dans la même direction que le faisceau incident (Figure 3).
Électrons secondaires
Ils sont dus aux chocs entre les électrons primaires et les électrons des atomes de l’échantillon. Lors du choc, l’électron primaire cède une partie de son énergie qui permet à un ou plusieurs électrons peu liés à un atome, d’acquérir l’énergie cinétique suffisante pour être éjecté de l’atome. Les électrons secondaires ont une énergie plus faible que celle des électrons primaires. Ils proviennent des premières couches atomiques de la surface, leur nombre est très sensible aux variations de relief : plus l'incidence du faisceau primaire est rasante, plus le volume excité est grand, donc plus la production d'électrons secondaires est importante, d'où un effet de contraste topographique produisant un saisissant effet de trois dimensions.
Rayons X
Lorsqu'un électron est éjecté de l’atome, on dit que l'atome est sous forme ionisée. Pour revenir à son état normal, un électron peut récupérer sa place par émission d'un photon X. Ainsi l’atome excité par l’électron primaire se désexcite de façon radiative en émettant un photon X. L’énergie de ce photon X est caractéristique de la nature de l’atome : ce qui permet de déterminer la composition élémentaire de l’échantillon.
L'échantillon, placé dans la chambre du microscope, reçoit un flux d'électrons très important. Si les électrons ne sont pas écoulés, ils donnent lieu à des phénomènes de charge induisant des déplacements d'images ou des zébrures sur l'image dues à des décharges soudaines de la surface. Si la surface est conductrice, les charges électriques sont écoulées par l'intermédiaire du porte-objet. L'observation d'échantillons électriquement isolants se fait grâce à un dépôt préalable (par évaporation ou par pulvérisation cathodique) d'une fine couche conductrice le plus souvent d'or ou de carbone transparente aux électrons.
2. L’analyse des indices
i. La balle
Figure 4- Anatomie d’une munition
L’étude de la balle extraite du mur révèle la présence de plomb (Pb) à noyau d’Antimoine (Sb) avec un chemisage de Cuivre (Cu) et de Nickel (Ni). En consultant les banques de données d'informations de référence, une correspondance est établie entre la balle analysée et le type d’arme retrouvée chez le suspect.
ii. Les résidus de poudre
Des prélèvements de poudres sont réalisés à l’aide d’une surface autocollante sur la scène de crime et comparés à ceux effectués sur les vêtements du suspect lors de la perquisition. L’analyse MEB de ces particules très petites de l’ordre de 0.5 à 10 microns permet d’obtenir une image agrandie représentative de la population des particules. Leur forme globalement sphérique est identique pour les deux types de prélèvements et traduit l'état de fusion par lequel elles sont passées lors de la mise à feu de la poudre contenue dans la munition (Figure 5).
Figure 5- Micrographie d’un résidu de poudre
Les analyses chimiques par rayons X révèlent une même composition élémentaire des prélèvements effectués sur les vêtements du suspect et dans la tourelle : des combinaisons identiques des éléments plomb (Pb), Baryum (Ba) et Antimoine (Sb) sont trouvées (Figure 6).
Figure 6- Diffractogramme de rayons X
Il est également possible d'estimer la proximité du tir. A la sortie du canon, le nuage gazeux s'étend et se déplace avec une densité décroissante. Lorsque ce nuage rencontre le vêtement du suspect, des résidus se déposent sur celui-ci, leur quantité dépend entre autre, de la distance entre l'arme et le suspect.
Figure 7- Formation et propagation du nuage des résidus de tir
3. Les conclusions du rapport
La quantité de résidus retrouvés sur le suspect, ainsi que la correspondance à la fois, de la morphologie et de la composition chimique des particules des deux types de prélèvements, construisent la preuve que le suspect a bien été en présence de l’arme retrouvée et est désigné comme le tireur.
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