方案摘要
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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。
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。
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。
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:
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。
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。
图3-带Be窗口的Toucan OEM
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