深度制冷CCD相机助力便携式XRD/XRF的文化遗产保护工作

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每个人都希望在阁楼上翻出一幅艺术品，一幅被遗忘的伦勃朗或毕加索的巨作。当真正的艺术品出现时，人们通常很难准确地判定它的真伪。如今，艺术品行业已经是一项价值数十亿美元的业务领域，保险公司需要确保他们提供保险的艺术品是真实的。因此了解艺术家使用的材料和技术，制定保护和修复策略就变得至关重要。有很多科学技术可以证艺术品的真实性。其中就有X射线荧光（XRF）和X射线衍射（XRD），即对物体的微区进行矿物和化学成分分析。XRD是一种具有100多年历史的用于研究晶体结构的技术，它通常用于分析地质样品、人造材料或药物。XRD曾被美国国 家航空航天局（NASA）部署在“好奇号”火星车上用于火星土壤样本和矿石样本的探测分析，以确定火星地质形成过程；XRF是一种成熟的定量元素分析方法，它基于被主x射线辐射的材料原子的电离。在文化遗产领域，XRD和XRF非常有用的技术，但通常需要从被测物体上收集一个样本用于检测，具有一定破坏性；或者把物体带到实验室或同步加速器设施，这既昂贵又耗时。位于美国的eXiaminart公司开发了一种便携式XRD/XRF系统，使历史学家和艺术家能够在现场应用XRD和XRF技术鉴别艺术品的真伪。他们的Duetto 2仪器将一个微型x射线源和一个Raptor CCD相机结合起来，记录了物体表面微区的x射线衍射和荧光特征，从而能够识别这些材料，比如绘画中的颜料。、图1：带有RaptorCCD相机的Duetto 2系统最初使用NASA火星XRD/XRF仪器开发的一种方法，从一系列CCD暴露中提取了XRD和XRF数据。在分析过程中，每隔几秒钟就会读取一次CCD x射线探测器，实时处理原始的CCD数据，并在计算机上可视化XRD/XRF图。XRF数据，从与XRD完全相同的位置获得，在帮助复杂样品的相识别或确认XRD独立发现的相的性质方面具有非常丰富的信息和实用性。图2a：2D XRD图谱和衍射图，带有相鉴定，显示油漆中存在重晶石。Duetto 2系统特性：微型坚固，是世界上最小的XRDRaptor  Toucan深度制冷CCD x-Ray 相机微型x射线管（Co或Cu）微聚焦激光束和嵌入式相机可以全天使用的极低功率（40W）的锂电池软件/数据库图2b-镉橙涂料（蓝色）与纯镉橙颜料（红色）的XRF光谱比较。XRF中的Ba特征证实了XRD图谱中重晶石的解释。该系统帮助科学家更好地了解艺术家使用的材料和技术，进而制定保护和修复的策略，并为艺术品的真实性和时间鉴定提供证据。Raptor与eXaminart 密切合作，为他们的Duetto 2系统开发OEM CCD相机解决方案。Toucan OEM是一款定制的深度制冷、深度耗竭的CCD30-11相机，带有一个突出的偏移传感器和一个Be窗口。图3-带Be窗口的Toucan OEM‍光谱响应（能量）为2keV - 20keV突出的偏移设计使传感器能够非常接近物体低噪音，低暗电流USB 2.0接口低功耗，结构紧凑，重量轻： 80 x 80 x 90mm和<750g，具有便携性和易用性。Raptor与世界各地的许多OEM仪器公司在科学、监视和工业应用方面合作，他们需要定制设计来满足他们的精确检测要求。我们通过一个详细的项目管理系统来开发健壮的解决方案。我们的质量、可靠性、灵活性和快速的交付使我们成为OEM非常有吸引力的解决方案。