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。     

显微CT技术用于隋唐礼冠腐蚀饰件的结构研究

X射线显微CT(X-ray micro-CT)是一种无损分析方法,在医学、材料学和地质学等领域得到了广泛的应用,并取得了良好的效果。为了了解隋唐冠饰的内部情况,探查冠饰内部的显微结构,获取饰件原始结构信息,本研究应用micro-CT技术,主要对西安东郊昆仑公司隋末唐初M2出土礼冠和马家沟唐代阎识微夫妇墓出土礼冠上的饰件结构进行CT检测,获得了高分辨率三维结构CT图像。图像清晰显示出饰件的结构:鎏金层、图案构件、饰件基体及图案构件与基体的连接部位。对于饰件结构的解读反映出饰件鎏金是饰件加工过程中的最后一道工序。该技术方法对古代制品,尤其是小件制品和劣化严重制品的结构、工艺研究及其保存状况评估,具有重要的现实意义。     

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。     

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。     

X光照相技术在文物及考古学研究中的应用

X光照相方法的无损特性,就决定了这一技术适合被用于研究物这一特殊对象。本通过具体实例介绍了X光照相技术在物及考古学研究中的应用：可以反映不同材质物的保存状况,揭示被锈蚀物覆盖的铭及纹饰,显示古代器物的工艺痕迹,有助于考古出土物线图的绘制等。     

基于广域X射线荧光扫描成像技术(MA-XRF)的文物科学分析

本工作主要介绍了基于一种新型的X射线荧光分析技术——广域X射线荧光扫描成像技术(MA-XRF)的文物科学分析案例。对MA-XRF技术的发展历史做了简要的概述,结合不同类型文物的特点阐述了该方法的优势,并介绍了故宫博物院利用该方法对其文物藏品完成的多个研究案例。该研究的目的及意义在于为该新型技术在国内文物保护领域内的研究提供适用的案例介绍,指明该技术的优势所在,为今后的进一步发展和应用提供参考。     

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。     

文物保护科技研究中的X射线照相技术

阐述了X射线机的工作原理,并列举软、硬X射线机在青铜、陶瓷、书画、漆木器等文物检测分析中的应用实例,揭示了X射线照相技术在获取文物内部信息,反映各类文物的保存状况、制作工艺、修复情况、病害现象、内部缺陷、真伪鉴别等方面的积极作用。同时,介绍了X射线照相技术应用在文物检测中的经验,并对X射线照相技术在文物无损检测中应用前景作了展望。     

基于X射线断层扫描技术的金漆葫芦式盒工艺研究

对漆器文物的内在结构及表面漆层的观察分析,是研究文物病害形成原因和传统制作工艺的重要途径。通过X射线成像技术,可在不损伤文物的情况下,观察文物内在的纹理结构,分析其原工艺制作方法。故本研究通过对文物X射线图像进行解析,分析金漆漆盒的胎体结构和文物的伤况成因,并对比文献记载中漆器胎底制作的差异性,尝试通过重构3D模型图片的方式直观展现文物木胎结构。研究漆器制作工艺和表层病害,有利于分析漆器文物制作工艺对文物病害的影响。相关的研究成果在日后文物保护中可以有针对性地用于分析文物伤况并制定科学严谨的修复方案,还可为以后的文物研究和工艺分析提供资料。     

澄城刘家洼遗址出土青铜器腐蚀成因研究

刘家洼遗址出土大量珍贵的青铜器对研究春秋早期芮国历史具有重要价值,但由于青铜器受到长期腐蚀影响,其蕴含的部分信息可能发生损失。为研究刘家洼青铜器的工艺、保存状况与稳定性,揭示关中东部黄土塬区出土青铜器的土壤腐蚀特征,并为文物保护修复提供参考依据,本工作对刘家洼青铜器腐蚀成因进行综合研究。本工作利用金相显微镜观察、扫描电镜-能谱、X射线衍射、拉曼光谱等分析手段对刘家洼遗址出土6件青铜器样品的锈蚀物相与锈层结构进行表征。结果表明,青铜器腐蚀产物以赤铜矿、孔雀石以及白铅矿为主。部分青铜器表面存在浅绿色粉状腐蚀产物,但并非含氯腐蚀产物。刘家洼青铜器锈层结构自金属基体向外依次为过渡层、原始表面内非金属层、原始界面、原始表面外原位沉积层及扩散沉积层。原始界面内非金属层Cu/Sn值低于基体,表明基体内的铜元素腐蚀后向外迁移以及锡元素腐蚀后形成锡石原位沉积。原始界面外Cu/Sn比值显著高于原始界面内非金属层,表明外迁的铜离子在埋藏环境作用下沉积。本工作通过对青铜器附着土壤样品pH值、氧化还原电位以及离子色谱分析,结果表明刘家洼青铜器埋藏环境为弱碱性氧化型环境,土壤中氯离子含量不高,这与出土青铜器的腐蚀...     

海底打捞铁质文物的腐蚀机理及其脱氯方法

综述了铁质文物在海水中及打捞出水后的腐蚀机理,如电化学循环机理、氧浓差电池腐蚀机理等,同时简述了从海水中打捞出来的铁质文物的各种脱氯方法,包括碱性溶液浸泡法、碱性亚硫酸盐还原法,电解还原法及高温还原法等.     

铁质文物常用除锈试剂的除锈效率及其腐蚀性的比较研究

为比较铁质文物常用除锈试剂的除锈效果,为铁质文物保护中除锈试剂的选择提供建议,对磷酸、柠檬酸、酒石酸、Na_2EDTA等多种试剂进行了实验研究。使用铁锈粉末、铁锈块、铸铁片、带锈铸铁片等多种样品进行了实验,以定量研究试剂的除锈效率以及对铁基体的腐蚀性。结果表明:几种试剂对铁基体的腐蚀都很强烈,且腐蚀铁基体的速率远高于溶解铁锈的速率,加入缓蚀剂可以显著降低铁基体的腐蚀;磷酸在几种试剂中除锈能力最强,对粉末样品和锈块样品都具有较好的除锈效果,但需要过量才能保证除锈作用持续,而少量磷酸则对铁器有钝化保护的作用;柠檬酸、酒石酸、Na_2EDTA对铁锈粉末有一定的溶解作用,但对锈块的除锈效率很低。因此,在铁质文物保护中,添加缓蚀剂的磷酸是比较合适的除锈试剂。     

金属文物的腐蚀结构及文物保护相关问题

一、金属腐蚀概述 金属腐蚀指金属材料受到环境介质的化学作用或电化学作用而引起的变质和破坏,其中也包括上述作用与机械因素或生物因素的共同作用.某些物理作用(例如合金在某些液态金属中的物理溶解现象)也可以归入金属腐蚀范畴①.     

青铜器锈蚀结构组成及形态的比较研究

采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线电子能谱(EDS)和金相显微镜(OM)等方法,分析比较了染有“粉状锈”与未染“粉状锈”的典型青铜残片的锈蚀产物的矿物组成、腐蚀层分层结构及金相组织。结果发现,未染有“粉状锈”的青铜样品腐蚀层一般分为二层,外层是二价铜化合物,合金组织中未见α (α δ)组织,锈蚀产物中不含碱式氯化铜;而染有“粉状锈”的青铜样品都含有碱式氯化铜,其断面腐蚀层分三至四层,且每层锈体的结构和元素组成各不相同,在靠近合金基体层的锈层中发现了大量的CuCl存在。结果表明,青铜文物表面锈蚀覆盖层的致密性、空气中的湿度及锈层中CuCl层状分布的存在,是青铜器表面“粉状锈”形成和发展的根本原因。     

阳高云林寺彩塑制作工艺与材料研究

在对阳高云林寺彩塑现场调查的基础上，利用X射线荧光分析、X射线衍射分析、扫描电子显微镜(SEM)及能谱分析(EDS)、显微共聚焦激光拉曼光谱分析等方法对颜料的化学成分进行了分析。研究发现云林寺彩塑是遵循传统工艺制作的，同时也有裱纸、颜料混合使用、拨金等个性之处。颜料方面，红色使用了铅丹、朱砂和铁红三种，绿色颜料为巴黎绿和碱式氯化铜两种，蓝色见有蓝铜矿和群青两种，黑色为炭黑。本研究比较全面地揭示了云林寺大雄宝殿彩塑制作工艺和使用材料的情况，丰富了对古代彩塑制作工艺和材料的认识，为保护修复实施奠定了基础。     

Non-destructive fabric analysis of prehistoric pottery using high-resolution X-ray microtomography: a pilot study on the late Mesolithic to Neolithic site Hamburg-Boberg

The characterisation of prehistoric pottery fragments presents a quite complex task. In provenance studies, petrographic and chemical analyses of the ceramic materials are employed to investigate potential production areas in respect to the geolocial background. Moreover, also the production technology of the firing process, as well as the forming techniques used by the prehistoric potters are of great interest. Their investigation is most often accompanied by a destructive preparation of the samples. In this paper, we want to present high-resolution X-ray microtomography (μ-CT), a non-destructive and non-invasive method, as a supplementary research tool in the study of prehistoric pottery.     

汉代木胎鎏金银青铜瓶制作工艺探讨

年在山西打击文物犯罪专项行动中,追缴回一件汉代鎏金银青铜瓶,瓶内为一层木质内壁,是一件结合了木胎掏刻、分体铸造及鎏金银工艺的珍贵文物。 利用超景深视频显微镜对铜瓶表面及内层木胎进行表面形貌的显微观察,以获得制作过程遗留的微观痕迹;X射线探伤对铜瓶整体进行透视拍照,更准确地观察其内部构造;X射线荧光光谱分析技术对铜瓶外表面足部、腹部及颈部等关键部位进行合金成分分析,以确定其外表面装饰工艺,并以此还原其完整制作过程。结果表明,铜瓶为分体铸造工艺,流程为制模、制芯、制泥质外范、铸造、掏刻木胎、套装和鎏金银。铜瓶为上下两部分,中间以铜箍上子母扣的方式结合在一起;铜瓶本体材质为锡青铜,外表面金色部位为鎏金工艺,银白色部位为基于金层的鎏银工艺;瓶内的木胎为整块木材掏刻制成,而非拼接。 本工作选取了形制与工艺均较罕见的木胎鎏金银铜瓶,完整解释其工艺流程,结合青铜工艺发展史对研究结果进行印证,为此类工艺复杂且形制罕见的青铜酒器的保护修复提供了科学依据。