指纹作为法庭科学领域的重要物证,在个体识别与司法审判中发挥着重要作用。传统指纹检验技术简易快捷、应用广泛,但难以满足对指纹多元分析的溯源需求。飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS）成像技术具有高分辨、多组分、原位准无损的分析优势,可同时获取指纹的形态信息与化学信息。本文从实战角度出发,立足TOF-SIMS的仪器特点与法庭科学研究需求,将传统指纹检验与仪器分析技术相结合,针对显现后指纹的形态信息增强、化学信息挖掘以及指纹遗留时间三部分开展下列研究:第一部分,依托TOF-SIMS高分辨化学成像,对显现后的汗潜指纹进行成像增强。从渗透性客体、非渗透性客体、疑难客体纺织物出发,较为系统地探究了在传统显现方法效果不佳时,TOF-SIMS对汗潜指纹的增强显现作用,为传统指纹显现技术与TOF-SIMS的联用奠定理论基础;除了获得较好的成像增强效果,实验还发现渗透性客体上指纹的汗孔特征成像并不稳定,受客体自身、显现方法等因素影响较大。第二部分,通过TOF-SIMS高灵敏质谱检测,获取显现后指纹中外源物质的化学信息,为分析遗留者接触的物质提供依据。选择常用药品对乙酰氨基酚片与派瑞松乳膏作为外源性物质,实验发现,接触了上述药品遗留的潜在手印经显现后,TOF-SIMS仍能检出药物的特征离子峰;此外,本文还分析了经四甲基联苯胺显现后的血指纹,TOF-SIMS不但能增强血指纹成像,还检出了显色反应产物四甲基联苯胺蓝的碎片离子。第三部分,从物质信号与成像两个维度,初步探究利用TOF-SIMS预测指纹遗留时间的可行性。检测并分析10名志愿者遗留的汗指纹与油指纹,首先提取104种指纹物质离子信号,通过Mann-Whitney秩和检验分析差异性筛选出15种离子信号,随后用PCA进行数据降维,把降维后的数据输入SVM中进行分析预测,5天内的指纹判断遗留1-2天或3-5天准确率达70%以上;此外,实验还针对3个月内自然遗留的指纹进行化学成像分析,研究发现利用Na+、K+成像后的纹线形态和离子强度随时间发生的规律性变化,或可为判断遗留时间提供参考。本文利用TOF-SIMS增强指纹成像,为显现不佳指纹的后处理提供了可靠方法;通过检测显现后指纹中的外源性沾染物,体现了传统显现方法与TOF-SIMS检测联用的优势;借助化学成像与质谱检测,为推测指纹遗留时间做出了可行性探讨。