深度制冷CCD相机助力便携式XRD/XRF的文化遗产保护工作

2024/07/08   下载量： 0 次

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在文化遗产保护领域，XRD和XRF是非常有用的技术，但这通常需要从被测物品中收集样本，具有破坏性；或者把物体带到实验室或同步加速器设施中，这不但昂贵、耗时且不实用。总部位于美国的艺术有限责任公司开发了一种便携式XRD/XRF系统，使艺术历史学家和保护科学家能够在现场应用XRD和XRF技术。

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每个人都梦想着在自己的阁楼上发现一幅被遗忘的伦勃朗（Rembrandt）或一幅丢失的毕加索（Picasso）的杰作。当这样一幅作品出现时，通常很难确定它是真的还是假的。如今，一件拥有底蕴的艺术品通常价值昂贵，保险公司在为其提供保险前需要确保其是否是真品。因此，鉴定真伪就成了至关重要的环节。过去人们为了鉴定真伪会去了解艺术家使用的材料和技术、了解画作的历史……，但也难免出现错误，好在随着科技的进步发展，已经出现了可靠的检测技术。有有很多科学技术可以证明艺术品的真实性。比如使用X射线荧光（XRF）和X射线衍射（XRD）鉴定法，即对物品的一小部分进行分析，以测量矿物和化学成分。


XRD是一种拥有100多年历史的技术，用于研究晶体物质的结构。这种技术通常用于分析地质样品、人造材料或药物。NASA还将XRD部署在好奇号火星车上，用于分析火星土壤和岩石。XRF是一种成熟的定量元素分析方法，其基础是受初级X射线高能束照射的材料原子的电离。


在文物检测领域，XRD和XRF是非常普遍的技术，但它们通常需要从物体中收集样本，这就难免会对艺术品造成破坏，为了避免对艺术品造成损坏，也可以采用将物体带到实验室利用同步辐射加速器装置进行实验，但是这又带来成本昂贵、耗时且不实用的问题。eXaminart LLC是一家位于美国的公司，它开发了一种便携式XRD/XRF系统，使艺术历史学家和文物保护工作者们能够在现场应用XRD和XRF技术。


eXaminart LLC公司的Duetto 2仪器将一个微型X射线源和一个Raptor Photonics公司的CCD相机耦合在一起，以记录物体表面小区域的X射线衍射和荧光特征，从而能够识别材料，如绘画中的颜料。


采用与NASA火星车上XRD/XRF仪器类似的方法，从一系列CCD图像数据中提取XRD和XRF数据。在分析过程中，每隔几秒读取图像数据，实时处理原始CCD图像数据，并在计算机上显示XRD/XRF图表。

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图1：带有RaptorCCD相机的Duetto 2系统


采用与NASA火星车上XRD/XRF仪器类似的方法，从一系列CCD图像数据中提取XRD和XRF数据。在分析过程中，每隔几秒读取图像数据，实时处理原始CCD图像数据，并在计算机上显示XRD/XRF图表。

从与XRD完全相同的物体部位获得的XRF数据，在帮助复杂样品的相位识别或确认被XRD独立发现的相位特征方面，这些数据可以提供丰富的信息，是非常实用的。

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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：

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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，制定保护和修复计划，并为年代测定/真实性目的提供证据。


aptor Photonics与eXaminart LLC密切合作，为其Duetto-2系统开发OEM CCD相机解决方案。


Toucan OEM是一款定制的、采用了深度冷却、深度耗尽的CCD30-11传感器的相机，带有铍（Be）窗口，传感器鼓出和偏移。

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图3-带Be窗口的Toucan OEM


Raptor Photonics公司在科学、监视和工业应用领域与世界各地的许多OEM和仪器公司合作，这些公司需要定制设计以满足其严苛的检测要求。Raptor Photonics通过详细的项目管理系统开发可靠的解决方案。Raptor Photonics的质量、可靠性、灵活性和快速交货使其成为OEM非常有吸引力的解决方案提供商。

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文献贡献者

北京睿光科技有限责任公司
金牌会员 丨 第8年
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