现代显微技术在纸质文物鉴定与修复中应用

现代显微技术在纸质文物的研究和修复中,是不可或缺的研究手段,因此应用显微镜对几件纸质文物进行了显微观察和分析。结果获得了纤维表面形态、纸张工艺和纤维特性等信息,同时获取了表面图像、分散纤维图像,纤维长、宽、配比等数据。所获信息对文物鉴定与修复工作有明显的参考意义,说明现代显微技术可以对纸质文物进行分析、鉴别,并为选配修复用纸和断代等提供参考依据。     

1940年桂林版《救亡日报》的保护修复

为了研究纸质文物的保存状况、原料成分、制作工艺及病害原因,特对1940年桂林版《救亡日报》进行科学的分析检测及保护修复。采用Nicolet 8700型傅里叶变换红外光谱仪分析纸张纤维的官能团结构,采用XWY-Ⅵ型纤维测量仪对纸张纤维进行观察,以鉴定其纤维的种类形态;采用VHX-1000E视频显微镜及场发射扫描电子显微镜(JSM-6700F型)对纸张样品的加工工艺及老化程度和污染物进行分析,以确定其是否加填或施胶处理。在此基础上,在修复中采用传统的装裱技术和丝网加固技术相结合,对此件文物进行保护性修复。修复后的文物解决了缺失部分的配补,皱褶部位得以平整舒展,病害得以清除,纸张的强度得以增强,恢复了文物的原貌,从而提高了文物的整体性、观赏性,为展出、研究提供了更好的史料。     

草酸钙晶体形态在中国传统手工纸纤维鉴别中的应用

纤维鉴别是纸质文物、古籍与档案保护中必要的基础工作,对于修复方案的制定、修复材料的选择等具有重要的指导意义。草酸钙晶体是植物中普遍存在的一种后含物,其形态与植物种群具有密切关系。本工作以具有代表性的传统手工纸为研究样品,综合使用衰减全反射傅里叶变换红外光谱法、X射线衍射法、扫描电子显微镜、光学显微镜和偏光显微镜观察等多种仪器分析手段,系统研究各类纸纤维中草酸钙晶体的形态特征,进而探讨草酸钙晶体形态在中国传统手工纸纤维鉴别中的应用价值,以进一步完善现有纤维鉴别方法体系。     

清代梅花玉版笺的科学分析与加工工艺复原研究

梅花玉版笺是一种久负盛名的清代宫廷御用粉蜡笺。本研究通过多种检测方法对故宫博物院藏的一件白色梅花玉版笺的制作材料进行了科学分析:在透光摄影中观察到纸张表面施粉时的涂刷痕迹,涂刷工具宽度约为5 cm；三维视频显微镜显示纸张表面描金的泥金碎片宽度为0.8~12 μm；通过纤维分析发现此件梅花玉版笺为皮竹混料纸；使用傅里叶变换红外光谱仪分析纸张表面施粉为铅白颜料；通过大面积X射线荧光成像光谱仪对冰梅纹及钤印进行了面扫,结果显示钤印处主要元素为Hg、Fe、Ca；微区X射线荧光光谱仪检测结果显示冰梅纹所用为两种纯度不同的泥金。根据检测分析结果对梅花玉版笺的加工工艺进行了复原尝试,制作的复制样品与文物材质相同、外观相似。基于以上工艺流程结合各色粉蜡笺染料成分分析结果,可进一步尝试复原各色粉蜡笺与梅花玉版笺。     

四川大学博物馆部分馆藏线装书病害调查与研究

四川大学博物馆馆藏书籍档案数量多、时间久、价值丰富。但历经长时间的保存后,出现了不同程度的病害,亟需科学的保护修复。为此,本次研究首先对该馆线装书的病害情况进行了抽样调查;在不破坏文物的基础上,利用无损或微损分析技术,包括酸度计、光学显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、扫描电镜-能谱分析仪等,对样品进行分析研究。调查发现,这些线装书均存在不同程度的虫蛀、霉害、受潮、污染、断裂、脆化等病害。分析研究结果表明,这些馆藏线装书的纸张原料以竹纤维和草纤维为主,亦有添加麻纤维、韧皮纤维以改善其机械性能;CaCO_3的存在能有效减缓纸张的酸化;纸张原料中CaCO_3等碱性物质的缺乏、霉菌的滋生、Fe等金属元素的混入等可能是造成部分纸张酸化的原因。     

近红外光谱无损检测技术在古籍纸张性能分析中的可行性研究

为研究近红外光谱无损检测技术在古籍纸张分析检测中的可行性,采用近红外光谱分析方法,构建100个纸样的p H值、纤维聚合度、高锰酸钾值、碱储量4项指标的近红外光谱预测模型,并对模型的相关性进行验证。结果表明,近红外光谱分析模型对纸样p H值、纤维聚合度、高锰酸钾值的预测值跟实测值相关性较好,能够满足检测需求,对碱储量的预测值有一定误差,但能够满足参考性要求。实验结果证明了近红外光谱分析技术对珍贵文献纸张进行无损检测是可行的。     

南京博物院文物保护科学技术研究所

南京博物院文物保护专门机构开始于60年代初期,后为文物保护科学技术实验室,并在此基础上组建了南京博物院文物保护科学技术研究所。研究所的宗旨是将现代科技与传统工艺相结合,最大限度保护好文物,延长文物的寿命。主要研究方向为纸张及其它纤维质地文物保护修复技术,石刻保护修复技术,金属保护修复技术,传统工艺的研究,古建筑朽木的加固和防治白蚁技术。主要科研成果有：旧纸张加固技术,纸张气相脱酸应用研究,浸饱水木漆器的脱水与修复,NMF－1防霉剂的合成及应用研究,复方中草药杀虫剂的研制及应用,红外电视在文物检测中的…     

豆浆水在中国书画修复中应用性能研究

书画文物由于材质脆弱,容易受修复材料的影响。为探讨豆浆水在书画文物修复中的应用性能, 采用宣纸为纸样通过模拟加速试验测试了豆浆水处理后纸张的物理性能、聚合度、表面形态和化学结构 的变化。结果表明,豆浆水处理后,纸张纤维表面和蛋白质形成更多的氢键,可以提高纸张的抗水性能, 对纸张聚合度影响低于胶矾水,扫描电镜结果表明豆浆水处理后纤维表面形成一层胶状物质。本研究 为豆浆水的应用提供了依据。     

中国国家博物馆藏清代土司官服金属线的分析研究

对一件中国国家博物馆藏清代官服进行针对性的保护修复,以其使用的三种金属线为研究对象,分别采用显微观察、扫描电镜-能谱分析、红外光谱分析等方法进行了分析检测,得到了三种金属线的结构特征、相关几何尺寸、金属箔层合金,以及褙衬中各元素比例等信息。研究结果表明,面料花纬金属线为捻银线,其所用芯线为丝线。补子所用两种粗细不同的金属线均为捻金线,其中粗金属线的芯线为棉线,细金属线的芯线为丝线。三种金属线使用的褙衬材料均为纸张,系由竹纤维和禾草类纤维两种纤维混合打浆后抄造而成。本研究可更加全面深入地了解文物保存现状,为后续的保管、保护修复工作提供参考和依据,也可为清代纺织品的用金技术研究提供一定的科学资料。     

古籍墨迹的老化检测及其模拟实验研究

随着纸质文物保护工作的推进,针对古籍纸张载体的保护研究已逐步深入,但对于古籍纸张上的墨、颜料等其他写印材料的保护及写印材料之间的相互作用则亟待研究。其中,古籍墨迹的老化研究有助于揭示墨与纸相互作用的本质,对于古籍文物的保护具有非常重要的意义。以复旦大学图书馆藏古籍《三十二兰亭室诗存》墨迹的老化现象为出发点,通过显微镜观察、表面pH值测定、显微拉曼(micro-Raman)和傅里叶变换红外(FT-IR)光谱法等多种无损、微损的检测手段多尺度分析了墨迹泛黄的现象,结果显示墨迹处及周边黄晕纤维与空白部分纤维相比,光泽缺失且略显糟朽,酸性更强,表面氧化基团增多,说明墨可能对纸张的老化降解产生了影响。通过设计纸墨浸润模拟老化实验对此进行验证,结果显示与偏中性墨汁相比,尽管墨汁中胶料对纤维有一定保护作用,但偏酸性墨汁对纸张老化的促进作用使pH值、抗张性能及耐折性能的下降趋势更明显,聚合度保留率也较低。墨字模拟老化实验佐证了前述结论,使用酸性更强的墨汁书写的字迹,周围纸张酸性更强,色差也更显著。以上结果表明,墨汁的酸碱性质对纸张的老化降解进程有很重要的影响。这不仅揭示出古籍存藏过程中受墨影响的纸张老化机制以及模拟实验合理设计对于系统探究老化机制及纸墨相互作用的重要性,也对古籍保护工作范畴的扩大和策略的制定具有指导意义,并为修复用墨的研制提供了思路。     

纺织品类文物材质与染料分析方法

"丝绸之路"的起点位于中国/东亚,中国在"丝路"的发展中占有重要的地位。古代纺织品文物种类繁多,常用的纺织品科学研究方法有色谱、光谱、质谱等。本研究基于目前纺织品文物的分析现状,从纤维、染料两个重要角度,系统地阐述目前已有的扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱、光纤光谱等纺织纤维分析技术,以及薄层色谱、高效液相色谱、拉曼光谱、光纤光谱等纺织品染料分析方法。对于纺织纤维鉴别,扫描电镜、傅里叶红外等方法可靠性较高;对于纺织品染料分析,高效液相色谱的分析精度更受认可;而拉曼光谱、光纤光谱技术具有原位、无损的优势,在纺织品文物研究中也日益被重视。对这些方法的原理、特点及其在古代纺织品分析中的研究进展与发展潜力的归纳与综述,将为纺织品文物保护相关研究提供参考与科学支持。     

北京大学藏简牍编绳的显微分析

编绳是简牍文物的重要组成部分,但由于其易于降解,在出土时多已腐朽甚至不存,故而通常不被重视,在文献中迄今亦未见到相关科学分析。北京大学收藏的西汉及秦代简牍中尚留存有编绳残段。为了从科学的角度了解其材质以及劣变状况,并为简牍研究及保护提供参考资料,本研究综合使用形貌、偏光、组织化学等显微分析手段,对这两批编绳样品进行了种属鉴定及成分分析。结果表明,两批编绳样品性质基本一致:其质料均为苎麻,其中纤维素,半纤维素及果胶质已无法检出,木质素和脂蜡质残留,但木质素中的醛基已发生改变。此外,秦简编绳中含有寄生虫卵,可能归属于华支睾吸虫,这符合于当时的流行病学资料以及葬制。     

故宫院藏缂丝挂屏中染料的快速筛查分析

缂丝文物珍贵,保存要求高,受环境的影响容易发生脆损和褪色,为染料的鉴定带来极大的挑战。利用超高效液相色谱质谱联用技术结合UNIFI天然产物库对故宫毓庆宫惇本殿“长”字缂丝挂屏中的染料进行分析,不同颜色的丝线经优化后的两步萃取法剥色后,利用超高效液相色谱-四级杆飞行时间质谱(UPLC-QTOF-MS)分析,并采用天然产物库对结果进行筛查,能够快速鉴定出该缂丝挂屏中的黄色“长”字是由黄檗染色的,红色“绵”字是红花和黄檗共同染色所得,蓝色的托背布和青色的背纸是靛蓝染色而成的。利用该方法对染料进行研究能够大大提高染料分析的效率,及时为修复工作提供科学依据,并为文物的合理展陈和保存提供指导。     

山东危山西汉墓出土陶器彩绘颜料研究

为研究山东危山西汉墓出土彩绘陶器颜料成分,采用偏光显微镜、显微拉曼光谱仪和扫描电子显微镜-能谱仪进行了分析。研究结果显示,危山汉墓陶器彩绘颜料有朱砂、铅丹、中国紫(汉紫BaCuSi2O6)、铁红、铁黑、白土等。中国紫颜料首次在山东省的发现,扩大了该颜料的使用区域,具有重要的考古学意义。另外,还在紫色颜料中分析出了BaCu2Si2O7蓝色晶体,这是继中国蓝中国紫之后的又一重大发现。     

Confocal laser scanning microscopy: a flexible tool for simultaneous polarization and three-dimensional fluorescence imaging of archaeological compact bone

Wide-field polarized light and epifluorescence microscopy have been used to enhance analysis of archaeological bone tissue, providing information on bone formation, modeling, pathology, preservation, age estimation, and biomechanics. Though valuable, these techniques are limited by their inability to remove out-of-focus light and view multiple levels of a sample, restricting our understanding of the three-dimensional (3-D) microarchitecture of compact bone. Modern technological advances, such as microscopic computerized tomography, allow increasing resolution in 3-D bone imaging, but do not allow fluorescence labeling or polarized-light analysis. Confocal laser scanning microscopy (CLSM) is a valuable tool for 3-D histology. However, its application to the study of compact bone is lacking, especially in archaeological and forensic sciences. The current study investigated CLSM as a tool for fluorescence and polarized-light microscopy of archaeological compact bone in order to demonstrate its advantages. Standard techniques and CLSM are compared in their suitability for imaging well preserved archaeological bones from the Dakhleh Oasis, Egypt. CLSM's high resolution, multi-channel, two- and three-dimensional capabilities augment the flexibility and creativity of compact bone imaging and have the potential to increase the accuracy of quantitative medical and anthropological histomorphometric techniques. CLSM is specifically suggested as a useful tool for the investigation of ancient bone fluorescence caused by the presence of tetracycline and/or other fluorochromes.     

Polychromic structures and pigments in Guangyuan Thousand-Buddha Grotto of the Tang Dynasty (China)

This paper presents a multi-analytical study of the polychromy in the Guangyuan Thousand-Buddha Grotto. Samples taken from 15 locations in No. 512 and No. 689 caves are prepared as cross-sections for the analysis by optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy coupled with backscattered electron imaging (SEM-BSE). The cross section analysis indicates that some paintings were repainted in the past. The chemical composition of each painting layer is obtained by scanning electron microscopy coupled with energy-dispersive X-ray analysis (SEM-EDX). The main pigments for 15 samples including green, red, blue, white and black paint layers, are identified by the combination of polarized light microscopy (PLM), Fourier Transform infrared spectrum (FT-IR), Raman spectroscopy (RS) and X-ray diffraction (XRD) analysis. The integrated analytical results reveal that the green pigments are malachite and atacamite; the red color is attributed to minium, hematite and cinnabar; the blue pigments are lazurite and organic blue materials; the white color is ascribed to anglesite and gypsum; and the black surface of polychrome is the accumulation of longtime smudging by folk burning incense in the devotional practice or the soot deposition resulting from burning bonfires in the caves. Some arsenic-containing pigment is detected in the green samples. This case study also demonstrates the advantages and the limitations of every analytical technique for the pigment identification, confirming the necessity of the integrated analytical techniques approach. The present results are not only useful to assist in the authenticity of the used pigment materials and history of the polychromic in the past, but also aimed at guiding the conservation scientists in taking into account materials and methods utilized in the past.     

BLOOD AS A BINDING MEDIUM IN A CHUMASH INDIAN PIGMENT CAKE

As part of a study of Chumash Indian pigments, some black pigment cakes have been examined. One pigment cake was characterized as soot by polarized light microscopy, and Fourier transform infrared microscopy showed that the binder was proteinaceous. Protein determination was followed by examination using gas chromatography-mass spectrometry analysis which showed a characteristic suite of amino acids to be present, proportionally similar to blood. The blood identification was confirmed by immunological analysis. The binder was shown to be a mixture of human and animal blood, the animal being pronghorn antelope. This is the first successful identification of a binding medium from a Chumash Indian pigment cake.     

山东临淄山王村俑坑出土陶质彩绘颜料初步分析

2008年5月山东临淄山王村俑坑出土了数量较多的彩绘陶质文物,为了了解彩绘颜料结构和成分,采用粉末偏光显微法、剖面观察结合拉曼光谱分析对彩绘文物表面颜料样品进行分析。结果表明,这批陶质文物表面彩绘是以白灰做地仗层,由碳酸钙、白土、铁黑（Fe₃O₄）、铁红（Fe₂O₃）、朱砂等颜料调和而成,且厚度不均。在个别样品中发现了少量的中国蓝颗粒(BaCuSi₄O₁₀),这是这次分析中较为重要的发现,此分析结果也可为考古研究提供科学信息。