文物中成分分析检测方案(能散型XRF)

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大视 野 简析科学仪器在文物保护中的应用 孙宝林 摘 要：本文论述了科学仪器在文物保护中的应用。笔者应用 niton xlt800 xrf合金分析仪对山西绛县横水墓地青铜器的成分进行了分析，对测试文物的去锈和科学保存提供了相关数据和科学依据。 关键词：文物保护仪器 合金分析 成分 一、前 言 文物保护科学中的“保护”一词有三层含义：首先，控制环境，使得把由环境因素引起文物材料老化变质的速度降到最低限度；其次，从文物本身材料的性质出发，人为采取措施，制止文物材料的损坏，使文物材料尽可能地保持稳定；再次，当对文物采取以上两项措施后仍不足以使文物材料恢复到相对稳定状态时，为防止它的进一步老化变质，必须对文物进行修复处理，以使文物材料达到新的稳定状态。因此，文物保护学既是一门科学，又是一门技术，有着它自身固有的研究对象和方法。文物保护学的理论与实践要解决的中心问题是通过对文物物质材料以及各种环境因素对其损.坏原因、规律的研究，进而科学地制定和实施保护文物的技术方案。而科学仪器在研究方法上给我们提供了很大的便利。简单的说：通过仪器可以了解文物材料的本质，它所在的环境状况，这样就可以了解它损坏的原因。从而可以帮助我们更好的进行文物的研究和修复工作。 二、应用于文物保护研究方面的仪器种类及用途 关于文物研究保护方面的仪器有好多种。包括光谱、红外、偏光、金相等等。 热释光法鉴定古陶瓷的年代在实践中已有多年的经验积累，美中不足的是此法需取样分析，对文物会形成一定的破坏；并且检测结果会受到某些特定因素的干扰。 成分分析的方法是最普遍采用的鉴定手段之一，常规分析方法准确性好，且无须特殊设备，但同样受到采样问题的困扰。随着现代分析仪器的发展，无损检测已不是难题了，例如使用X射线荧光能谱仪对陶瓷器进行表面成分的无损检测。 X射线探伤技术对于文物鉴定工作也是一种有效的手段，通常从铸造青铜器存在“垫片”与否等即可准确判断文物的真伪。同时，对于锈层下的纹饰、铭文等，X射线探伤技术也将会提供近乎完 表1 文物检测仪器及其基本用途 类别 检测对象基本种类 机械光学 颜色、裂纹、尺寸、膜厚；反射率、表面粗糙度、表面缺陷、应变分布与大小等 射线透照 裂纹、密度、厚度、成分变化、元素分布；夹杂物、气孔、偏析、收缩、外来物等 声、超声波 合金含量、各向异性、加工变形、裂纹、腐蚀、晶体结构、电导率、热导率、热处理状态、夹杂物、白点、离子浓度、晶格变形、涂层厚度、含水量、偏振、凝固、抗拉强度等 热学 裂纹和裂缝、烧结程度、弹性模量、晶粒尺寸、分层、表面应力、夹杂物、辐射程度等 化学分析 焊接、合成、放射率、镀层厚度针孔、热导率、应力、反射率、气孔、厚度等 成像 尺寸变化、动态性能、缺陷特征、分布、定性；缺陷扩延、磁场结构 信号图象 数据选择、处理、显示；缺陷示图、相关性鉴别、图像增强、可变的多重层析、图像分析等 .美的识别照片。一些经过修复补配的器物，在射线的透照下，也都纤毫毕现。 用于对锈层的结构进行分析的X射线衍射仪，现在也有可将整个文物置入的超大样品室，并配备有 CCD 摄像系统，可对样品进行选区分析。 红外显微镜、激光拉曼显微镜在对微小样品进行微区分析时非常有利，曾经利用红外分析技术对文物上贴金箔处的粘合剂进行分析，用以判断是否为现代粘合剂，并取得了成功。 三、niton xlt800 xrf合金分析仪在文物保护中的运用 niton xlt800 xrf 合金分析仪在青铜器文物的成分分析中有着很重要的作用，利用它可以很好地了解青铜器的成分以及锈蚀的成分等，有利于我们更好地进行文物的去锈和保存。 1.仪器由探测器与显示器两部分组成 探测器：高性能、高分辨率 Si-PinX 射线探测器，Peltier效应半导体制冷 显示器：带背光的视频图图阵列(VGA)触摸屏LED 分析范围：从22号元素钛(Ti)到83号元素铋(Bi) 21个标准合金成分元素。非标准元素亦可能分析，需根据具体情况协商确定。 工作模式：(1)1合金牌号鉴别与成分分析模式；(2)标识匹配鉴别模式；(3)超级成分分析模式；(4)是/非鉴别模式 数据存储：最多3000个测量数据及其X射线谱图 工作条件：环境温度-7℃-49℃湿度范围 0-95%(无霜) 安全特性：操作密码保护，防止非授权人员使用；仪器断电或故障时，快门自动关闭；快门打开或X射线管工作时，仪器四周 LED 指示灯闪烁。 四、运用实例 我们用上述仪器测试了一批山西绛县横水墓地的西周青铜器(图一)，测试内容包括青铜器的铜胎以及各种锈的成分： (一)1.簋盖的铜胎成分 成分列表(表2) 由测量数据可得知：簋中的铅含量偏低。 成分谱图(图二) 2.簋盖表皮的翠绿锈蚀 成分列表(表3) 成分谱图(图三) (二)1.提梁壶的铜胎成分 成分列表(表4) 成分谱图(图四) 2.提梁壶的表皮黑色锈蚀 成分列表(表5) 成分谱图(图五) 分析结论： 1.这批青铜器均为锡铅青铜。 2.横水墓地里的青铜器的成分中锡、铅的含 2.提梁壶 表2簋盖的铜胎成分列表 元素 Sb Sn Ag Pb Zn Cu Fe Ti 成分 铜胎 15.983 0.137 81.623 0.127 图二簋盖铜胎成分谱图 表3 簋盖表皮翠绿锈蚀成分列表 元素 Sb Sn Ag Pb Zn Cu Fe Ti 成分 铜胎 15.985 3.754 78.385 0.2 0.106 图三簋盖表皮的翠绿锈蚀成分谱图 表4提梁壶的铜胎成分列表 元素成分 Sb Sn Ag Pb Zn Cu Fe Ti 锈蚀 6.279 0.602 90.846 0.058 图四 提梁壶铜胎成分谱图 表5提梁壶的表皮黑色锈蚀成分列表 元素成分 Sb Sn Ag Pb Zn Cu Fe Ti 锈蚀 26.289 1.37 0.872 67.408 1.764 0.387 图五 提梁壶的表皮黑色锈蚀成分谱图 量不高，尤其是铅的含量偏低。 3.锈蚀中铁锈居多，在锈蚀的成分中锡、铅的成分明显增多，尤其是铅的含量变化显著。 ( 参考文献 ) 1.龚德才《文物保护科学与文物的科学保护》，《中国.文物保护技术协会第二届学术年会论文集》，2002年。 2.铁付德、陈卫、于鲁冀、关绍康《古代青铜器的腐蚀 及其控制研究》，《文物保护与考古科学》1997年。 3.“青铜文物保护新技术研究”课题组《青铜文物保护研究现状及发展趋势》，《殷都学刊》2004年。 4.马清林、卢燕玲、黄志强《灵台青铜器保护方法述要》，《文物保护与考古科学》1997年。 5.姜晖《科技“鉴宝”走到了哪一步》，《中国商报》2004年。 (作者工作单位：山西博物院文物保护中心) 物世界 wwsj China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved http：//www.cnki.net