The Forensic Comparison of Soils by Automated Scanning Electron Microscopy

ABSTRACT

In this preliminary study, the authors have developed a soil analysis method based on the automated particle search and classification capabilities of a scanning electron microscope equipped with an energy dispersive x-ray spectrometer (SEM-EDX). Innovative sample preparation maximized dispersion and density of soil particles while yielding highly representative subsamples. The automated SEM-EDX scheme, while analogous to traditional soil analysis by optical mineralogy, does not suffer from some of the serious disadvantages associated with optical methods. The analysis of soils by SEM-EDX is fast and reliable, requiring little intervention by the examiner once mineral categories have been defined, whereas analysis by optical mineralogy is extremely time-consuming and demands the skill of an examiner highly trained in the use of a pétrographie microscope. Automated analysis not only classifies soil particles much faster than a human analyst, but also allows an improved objective statistical measure of soil similarity or difference. The ability of the automated system to successfully discriminate different soils, yet to ‘recognize’ replicate samples, was successfully demonstrated. As a further advantage, automation permits archiving of the raw data for re-interpretation as new mineral categories are added to the classification scheme. The preliminary results indicate that automated analysis provides amples discrimination as good as, or better than, can be achieved by optical mineralogy.

RÉSUMÉ

Dans cette étude préliminaire, les auteurs ont développé une méthode d'analyse du sol basé sur les capacités de recherche automatisée de particule et de classification qu'offre le microscope électronique à balayage jumelé à un spectromètre dispersif d'énergie de rayons X (MEB/DEX). Une préparation innovatrice des échantillons a permis de maximiser la dispersion et la densité des particules de sol tout en donnant des sous-échantillons hautement représentatifs. La méthode automatisée du MEB/DEX, bien que semblable à l'analyse traditionnelle du sol par minéralogie optique, ne souffre pas de certains des sérieux désavantages associés aux méthodes optiques. L'analyse des sols par MEB/DEX est rapide et fiable, requérant peu d'intervention de l'examinateur une fois que les catégories minérales ont été définies, tandis que l'analyse par minéralogie optique est extrêmement longue et requière les compétences d'un examinateur ayant une formation poussée dans l'utilisation d'un microscope pétrographique. Non seulement l'analyse automatisée classifie les particules de sol beaucoup plus rapidement que l'analyste humain, mais elle permet aussi une mesure statistique objective et améliorée des similitudes ou différences des sols. La capacité du système automatisé à discriminer avec succès différents sols, tout en “reconnaissant” les échantillons subdivisés, a été démontrée avec succès. L'automatisation permet, comme autre avantage, d'archiver les données brutes pour ré-interprétation quand de nouvelles catégories de minéraux s'ajouteront au schéma de classification. Les résultats préliminaires indiquent que l'analyse automatisée fournit une discrimination des échantillons aussi bonne ou encore meilleure que celle obtenue par minéralogie optique.