X射线分析技术在文物保护工作中的应用

X射线分析技术在文物保护研究中得到了广泛应用,已成为检测陶瓷、金属、石质、纸张和丝制品等不同材质文物的制作工艺和保存现状的一种有效手段。文章分别就X射线荧光光谱法、X射线衍射分析法、X射线光电子能谱、X射线照相技术、工业CT、同步辐射X射线技术等在文物保护研究工作中的应用情况进行了总结。     

Radiographic examination of Western bronze and stone sculptures: history of studies, methodologies and data interpretation

过去五十多年里,在对意大利的石雕和大型青铜雕塑进行保护时,各种跨学科的深度评估方法得到了建立。在此框架内,射线照相检测技术取得了进步。射线照相术作为一种无损的研究手段,可以从宏观层面对艺术作品进行考察,在文物评估中一直发挥着核心作用。在检测阶段,射线照相术既可以被用来重构古代艺术工艺和流程,也可以被用来评估文物的机械和结构信息。本文介绍了射线照相术的研究历史及其不同方法,比如中能X射线的使用、高能X射线的应用(线性加速器)、伽马放射性同位素源的使用(伽马射线照相术)。本文描述了射线照相术在石质和青铜雕塑上的重要应用案例,其中对马可·奥勒留骑马像的研究就是一个典型。本文还描述了“高能X射线”的首次应用,该技术被用来检测奥维多大教堂的圣母子、两组天使和一个青铜天篷雕塑。文章的结论部分定义了正确解释数据结果的必要标准,特别是在通过射线照相检测技术探究青铜雕塑检测信息和铸造工艺的相关性时,应该考虑到铸造缺陷和不连续性。     

奉国寺泥塑X射线照相检测及初步研究

辽宁省义县奉国寺是我国现存三大辽代寺院之一,其大雄殿内的彩绘泥塑群是辽代泥塑的代表,具有一千多年的历史。目前,这批泥塑出现了倾斜、泥层开裂、木骨架外露等问题,亟待保护修复。本研究通过X射线照相检测,获得了泥塑的内部结构、病害发育和修复痕迹等信息,这些信息对于泥塑的保护修复工作具有重要的参考价值。另外,还对比了胶片成像和计算机X射线成像系统成像两种方式的优缺点,讨论了泥塑X射线照相检测影响因素,研究结果对于其他文物的X射线照相检测具有一定参考价值。     

X射线显微CT成像技术在金属文物制作工艺研究与腐蚀状态评估中的应用

金属腐蚀过程不仅受环境等外部因素的影响,制作工艺、合金组成及缺陷等内部因素同样起着重要作用。为实现金属文物制作工艺和内部腐蚀状态的可视化研究,运用X射线显微CT对铜镜文物碎片以及出土、海洋出水铁质文物样品进行扫描探测,并结合X射线荧光、X射线衍射等检测手段,开展金属文物材质、工艺及矿化程度的综合分析。结果表明,在显微CT影像重建基础上,通过设定不同的阈值,可实现文物内部缺陷、腐蚀矿化程度等内部信息的测量统计。该方法可为金属文物材质、制作工艺研究和腐蚀状态评估提供无损的研究手段。     

数字X光照相技术在木雕造像上的应用

X光照相是一种传统的无损检测技术,广泛应用于各类文物的检测分析中。近年来,随着数字成像技术的逐步兴起,大大简化了X光照相的操作过程,得到的数字图像更容易观察、使用和存储,图像的编辑也成为可能。X光照相技术因此有了更大的发展空间。以一尊木雕造像为例,介绍了数字X光照相的操作过程,X光片经过编辑处理,最终得到了检测对象的X光照相三视图,并对其进行了分析和讨论。     

馆藏出土青铜器保护中的X射线成像技术的应用及展望

简要阐述X射线成像技术原理,列举文博专用探伤机在山西博物院馆藏青铜器保护中的应用实例来说明X射线成像技术对于提供文物制作的工艺技术信息、保存状况分析、揭露修复情况等方面的作用。在总结X射线成像技术在青铜器保护中应用的同时,开展对其他材质的文物的X射线成像的研究和应用,最后结合该技术的特点和文物保护工作的要求做出总结和展望。     

X射线成像技术在文物保护与制作工艺研究中的应用

X射线成像技术在科技考古和文物保护研究领域的应用越来越广泛,可提供肉眼和其他分析仪器无法提供的信息。本文主要以金属文物和铸铜陶范为例,解析了X射线成像技术在实验室微发掘、文物状况研究以及文物制作工艺研究中所发挥的作用。研究结果揭示了大英博物馆收藏的一些重要中国青铜器(包括著名的康侯簋、邢侯簋、赵孟壶)不为人知的修复历史和现状以及复杂器物不同部件的制作工序和连接方式等,并首次披露了侯马陶范的复杂结构。X射线成像技术包括X射线探伤和工业X射线计算机断层扫描(X-CT),是科技考古和文物保护研究的一个重要手段,可为文物保护和保存提供建设性建议,为文物制作技术的解析提供重要的科学数据,为深入研究文物提供指导。     

同步辐射X射线技术在中国文物分析上的应用

同步辐射光源是一种特殊的新型光源,具有从远红外、可见光、紫外光到X射线范围内的连续光谱。鉴于高亮度、宽频谱、高偏振等优点,基于同步辐射光源的技术,尤其是X射线技术,包括X射线荧光光谱(X-ray fluorescence spectroscopy, XRF)、X射线吸收精细结构谱(X-ray absorption fine structure, XAFS)、X射线衍射谱(X-ray diffraction, XRD)和X射线断层摄影术(X-ray micro computed tomography, X-μCT)等,被广泛地应用到文物分析与保护以及考古研究等领域。主要从基于同步辐射的X射线技术在中国文物分析的角度出发,总结基于我国现有同步辐射X射线装置在相关方面的研究,并对比国外前沿研究给出展望。     

新疆伊犁出土鎏金铜带饰的科学分析与保护

为研究、保护和修复伊犁地区出土鎏金铜带饰,在现代保护修复理念的指导下,采用金相显微镜、X射线荧光、扫描电镜及X射线能谱仪、X射线衍射等方法,对文物的主要成分、制作工艺和锈蚀产物分别进行检测分析。初步确定文物的合金成分、锈蚀产物及病害种类,并对其保存状态进行评估,制定保护方案并实施科学保护。在有效保护文物的基础上,为揭示草原地区青铜文化提供重要参考。     

微波技术在砖石质文物含水率检测中的应用

水是造成砖石质文物劣化的主要因素之一,因此探明其在文物内部的分布、运移规律是开展保护研究的重要基础。微波技术在检测材料内部的水分含量方面表现出较好前景,但在文物保护领域还未普遍应用。基于此,本研究首先介绍了微波技术的理论基础和相关仪器,并选取山西省的长春玉皇庙为对象,针对砖石材料的内部含水率开展了室内样块检测和现场墙体检测。结果表明,微波技术能够较为准确地揭示出文物内部的空间含水率分布规律,这对于研究其病害成因等具有重要作用。此外,与其他多种无损检测技术相比,微波技术检测材料含水率的优点更多,值得文物工作者进一步研究与应用。     

西安南郊隋墓出土青铜壶的保护修复与相关问题探讨

在保存状况调查与评估的基础上,以最大限度揭示相关考古信息为目标,对新出土的一件隋代铜壶进行了保护修复研究。在整个保护修复过程中,涉及到的观察分析与研究方法包括:光学显微观察(OM)、X光探伤(XR)、X-射线荧光(XRF)、扫描电镜能谱分析(SEMEDS)等,由此可以对这件铜壶的材质和制作工艺有所了解。最后对关于出土文物的保护修复原则等相关问题进行了讨论。     

Invisible Culture: The Use of Soft X-ray Radiography in Perishable Research

Analysis of perishable artifacts has at times been hampered by our inability to “see inside” an item to examine internal construction and attribute characteristics. Early researchers sometimes resorted to dissection to determine construction sequences and to view interior elements, but this practice is destructive and currently avoided. In this article, I discuss the use of soft X-ray radiography (using medical X-ray units designed for mammography) to analyze perishable artifacts. Case studies from the North American Great Basin and Southwest demonstrate the utility of this technique as effective, nondestructive, and inexpensive.     

西藏拉萨大昭寺转经廊壁画制作工艺研究

古代壁画是一定时期政治、经济、文化、艺术和科技发展水平的物质反映,因此,利用现代科技分析手段提取其信息并将之与古代文献结合,则可逆推其制作工艺和判定其制作时间,进而确定其历史价值、科学价值和艺术价值,为艺术史研究和保护修复提供信息。本工作利用拉曼光谱(Raman)、偏光显微镜(PLM)、扫描电子显微镜与能谱仪(SEM-EDS)、红外光谱(FT-IR)和X射线衍射(XRD)在西藏大昭寺转经廊壁画样品分析中获取的信息,结合文献,确定西藏拉萨大昭寺转经廊壁画绘制于清代晚期至20世纪80年代之间。此幅壁画地仗使用了阿嘎土,与文献记载一致;白粉层使用立德粉、碳酸镁和方解石等,与文献记载用白胶浆或者黄胶浆相异。同时发现壁画颜料采用藏族传统绘画配色方法。     

故宫符望阁内檐装修金属构件材质与制作工艺的科学分析

为探究乾隆时期清宫内檐装修用掐丝珐琅与铜鎏金构件制造的传统工艺及其科学性,本研究采用金相显微观察、扫描电镜能谱分析等方法,对故宫符望阁建筑内檐装修用掐丝珐琅和铜鎏金构件的金属部分进行了分析.实验结果显示,掐丝珐琅构件的金属部分使用纯铜材料焊接而成,所用焊料为不同配比的Cu-Zn-Sn合金,而铜鎏金构件使用黄铜材料铸造而成,并在表面錾刻出纹饰,这两类构件金属部分表面都曾进行过传统鎏金处理.依据以上分析总结出的这两类构件的制造方法与流程,与文献或相关研究记录的清代传统技术相符,还可为进一步的保护工作提供一手的资料与重要的依据.     

山东香山汉墓出土陶质彩绘文物材质及制作工艺的初步研究

山东青州香山汉墓陪葬坑出土了数量巨大,种类齐全陶质彩绘文物,尤其是陶马和陶俑上的彩绘保存完好,色彩鲜艳,绘画工艺精湛,非常罕见。为了研究汉代彩绘及其制陶工艺等信息,本研究使用拉曼光谱(RS)、带能谱的扫描电镜(SEM-EDX)、偏光显微镜(PLM)、体式显微镜(OM)、X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射(XRD)、热膨胀仪等分析方法,对出土的陶质彩绘文物进行了分析研究。结果表明这批陶质彩绘文物制作工艺是就地取土,与水混合塑型,在900~1000℃烧制陶胎。其彩绘所使用的颜料均为矿物颜料,其中白色为方解石(CaCO3)、红色为赭石(Fe2O3)和朱砂(HgS)、黑色为炭黑(C)、紫色为人造汉紫(BaCuSi2O6),采用胶料调和颜料调涂刷绘制而成。这批文物的制作工艺属于典型的秦汉时期彩绘陶器的制作方法。研究成果可为相关文物的保护提供科学数据。     

枣庄市徐楼村红铜铸镶青铜器纹饰镶铸特征

红铜铸镶青铜器是春秋时期青铜艺术的杰出代表,红铜纹饰的镶铸特征是器物铸造工艺的直接反映,但红铜镶嵌青铜器的制作技术仍有许多问题有待于研究探讨。为此,通过直接观察法和X光成像技术,分析探讨了枣庄市徐楼村红铜铸镶青铜器纹饰镶铸特征。红铜纹饰有与器身基体等壁厚型和非等壁厚型两种。与器身等壁厚红铜铸镶纹饰和器身基体有平口直接镶铸和红铜预留凹槽镶铸两种方式。与器身非等厚红铜铸镶纹饰则利用红铜纹饰在器身浇铸时形成凹槽,红铜纹饰通过与纹饰相连的红铜支钉固定在范芯或在纹饰底部加入垫片方式镶铸于器物基体中。研究成果为红铜铸镶青铜器的工艺过程研究提供材料和证据。     

甘肃泾川出土5件佛教造像彩绘分析及相关研究

运用显微观察、荧光拍照、偏光显微镜、X射线荧光光谱、X射线衍射及扫描电镜能谱分析手段,对#87北魏造像碑、#99隋代佛头、#54宋代残破佛头和2件泥塑佛像残块表面彩绘进行研究。结果显示,北魏和隋代造像红色为朱砂,绿色为石绿,白色为方解石;隋代造像面部肉色为硫酸铅和朱砂的混合物,眼黑为炭黑;宋代造像表面红色为铁红,白色为方解石;泥塑残块#1表面蓝色为石青和石绿的混合物,#2表面为朱砂,判断其制作年代不晚于唐代中期。白灰层主要成分为碳酸钙,并具有亮白色荧光反应,与碳酸钙粉末混合有机胶制成白灰层的荧光反应一致,判断古代样品白灰层中可能存在有机胶结质。在元素分析过程中,铅(Pb)一直存在,而在物相分析中并没有发现Pb的化合物。同样问题在早期关中出土墓葬壁画分析中同样存在,是否与彩绘工艺本身有关,值得引起关注。     

山西大同关帝庙窖藏贴金彩绘铜造像表面装饰层的调查研究

为了解山西大同出土的五件明清时期铜造像的表面病害、装饰材料和工艺,对出土造像进行了调查,并运用显微照相技术、扫描电镜能谱、傅里叶红外等科学手段对装饰层进行分析。结果表明,造像表面均经过数次装饰,贴金采用了金胶黏贴工艺。蓝色的石青多用于头部,但在服饰上也有发现。红色的朱砂多出现在金层下部。铅丹与铅白混和使用,多出现在手部、面部及服饰上。有两件造像表面还发现了绿铜矿的使用。分析数据可为进一步的修复提供参考。     

宝鸡益门出土玉器分析研究

使用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)对陕西宝鸡益门出土的玉器残块的显微结构、元素和物相组成进行了分析研究。结果表明,益门二号墓出土玉器分析样品属单斜闪石类型中的透闪石系,其透闪石含量在85%以上。出土玉器样品应归属为青玉种类,玉料较好,属中上水平的玉料。根据我国玉器文化的历史和和田玉的矿物特征,益门二号墓出土玉器分析样品类似于和田玉矿物。     

WB1复合气相缓蚀剂对清代带锈铁质钱币文物的保护研究

气相缓蚀剂应用于带锈铁质文物保护是一种简单有效的方法。本研究通过对WB-1气相缓蚀剂处理前后带锈钱币的形貌检测,并结合XRD、XPS、SEM等手段对该缓蚀剂在带锈钱币表面的成膜方式进行了分析研究。结果表明,WB-1气相缓蚀剂能通过化学吸附作用在带锈铁质钱币表面形成一层保护膜,阻挡有害离子向铸铁文物内部的渗透,并促进带锈铁质钱币表面锈层组分向更为稳定的组成转变。WB-1气相缓蚀剂对带锈铁质钱币具有良好的保护效果,且不改变文物外观,符合文物保护要求。