拉曼光谱在纸质文物研究中的应用

纸张的老化程度一直是纸质文物保护中的重要研究方面,以往多采用目测法和经验来推断纸张的老化程度。纸张物理强度、聚合度等能表征老化状态的理化性能测试由于需要大量的样品而无法用于文物检测。近年来随着显微共聚焦拉曼光谱、近红外傅里叶变换拉曼光谱、表面增强拉曼光谱等技术的发展,作为一种原位、无损、微区的分析方法,拉曼光谱被越来越多地应用到了纸质文物的相关分析研究中,为纸质文物的保护修复提供科学依据。结合国内外文献,对拉曼光谱在纸张老化、碳黑颜料以及其他颜料上的应用和研究现状进行了梳理归纳。随着拉曼光谱应用的不断深入,以及与其他分析技术、化学计量学等的结合,未来将在纸质文物研究中发挥更多的作用。     

光纤反射光谱在彩绘文物颜料鉴别中的应用研究

光纤反射光谱是一种完全无损的颜料鉴别方法,适合用于精美珍贵的彩绘文物颜料工艺研究。光纤反射光谱在国际文物研究领域已成为一种较成熟的方法,而国内由于缺乏反射光谱数据库限制了其应用。因此,本研究探讨了颜料颗粒度和产地对反射光谱的影响,对蓝色系、绿色系、红色系和黄色系颜料的反射光谱特征进行归纳总结,并将其用于故宫博物院建筑彩画和书画文物的颜料分析中,证明光纤反射光谱确实是一种快速有效的颜料分析方法。     

高光谱成像技术对宜宾市博物院藏族谱印记的分析

采用高光谱成像仪对宜宾市博物院藏族谱书画上11处模糊、局部有脱落的印记进行数据采集,用ENVI软件对高光谱数据进行分析处理。通过对印记光谱曲线和标准颜料数据库的比对得知印记颜料的主要成分可能为朱砂,并结合激光拉曼光谱仪进行验证。通过对光谱图像进行最小噪声分离和波段运算处理后增强了族谱印记的可识读性,印记可识读性的增强有助于正确识别印记内容,对族谱书写者、书写者印章使用信息、文物收藏信息和文物价值等研究具有重要意义。     

高光谱成像技术在故宫书画文物保护中的应用

为探讨对故宫书画文物进行整体分析、保护的方法,本研究利用研发的高光谱成像系统,对故宫博物院的部分馆藏书画文物进行分析。分析发现,高光谱成像技术在文字信息增强、隐藏信息提取、底稿线提取、颜料分析等方面有独特的优势。将高光谱成像技术用于书画文物的保护,不仅能够深度了解文物病害程度,为绘画工艺研究提供帮助,更重要的是能够为书画文物的保护修复材料选择和修复效果评估提供参考,使保护修复更加全面和科学化,同时能缩短病害调查和科学分析的时间,加快保护修复工作的进度。     

唐张臣和墓彩绘陶质文物的拉曼光谱和X衍射分析

利用拉曼光谱和X衍射方法,对张臣和墓彩绘陶质文物颜料及胎体进行分析,结果表明各种颜料保存基本完好,为以后科学保护修复这批彩绘陶质文物提供了科学依据。同时也证明,在样品量极少的情况下,利用拉曼光谱和X衍射等方法可有效鉴别古代颜料的种类及文物胎体的成分。     

高光谱成像技术在中国画颜料分类和识别上的应用初探——以光谱角填图（SAM）为例

为探索光谱角填图法在颜料分类和识别上的操作方法,用高光谱成像系统采集了现代中国画的高光谱图像,利用光谱角填图法对绘画所用颜料进行分类和识别。通过将多次分类识别结果与绘画实际所用颜料进行对比,发现采用光谱角填图时应根据不同的物质设置不同的阈值,方能取得好的填图效果;阈值大小的确定可通过对比已分类区域的平均光谱曲线和标准光谱库曲线来进行。通过对已知颜料进行光谱角填图的实践,探索颜料的光谱角填图规律,为未知中国画文物颜料的填图在阈值的设置上提供数据支撑,使高光谱成像技术更有效地应用于中国画文物颜料的鉴定和识别。     

阿尔寨石窟壁画颜料的拉曼光谱分析

本文利用拉曼光谱对内蒙古阿尔寨石窟壁画不同颜料进行了鉴定和分析。结果表明．绿色颜料为碱式氯化铜、蓝色颜料为蓝铜矿、白色为方解石、红色为朱砂、黑色为碳黑。这为阿尔寨石窟壁画进行研究及保护工作提供了科学的依据。同时也表明,拉曼光谱简便、快速、对样品要求量小．对样品无损分析,符合文物材质分析的要求,并可得到准确的信息。     

化隆县纳卡遗址彩陶颜料的拉曼光谱分析

本文利用拉曼光谱(Raman)、X射线衍射(XRD)和X射线荧光光谱(XRF)等方法,分析了青海省化隆县纳卡遗址出土的马家窑文化及齐家文化彩陶。结果显示:马家窑文化黑彩在不同文化阶段其显色机理不同,半山阶段黑彩以磁铁矿及黑锰矿为主,且Fe/Mn比值较低,反射率最低,呈现浓翠的黑色;而马厂阶段黑彩则以赤铁矿及黑锰矿为主,Fe/Mn比值较高,反射率偏高,主波长为400~450nm,呈偏紫色的黑彩。表明马家窑文化陶工已认识到赤铁矿与黑锰矿的混合矿物颜料、含锰磁铁矿二者之间具有不同的呈色性能,并且熟练掌握了浓淡的变换规律,使之满足于彩绘的需求。齐家文化黑彩以磁铁矿为主,含有锐钛矿,主波长为650~700nm,呈偏红黄色的黑彩,表明这个阶段彩陶的烧制温度不高,彩陶文化已趋向衰落。     

显微拉曼光谱研究古埃及手稿

<正>本研究使用显微拉曼光谱对17件哥伦比亚大学藏的公元前4世纪至公元10世纪有确切年代的古埃及手稿上的黑色颜料进行了详细研究。结果发现黑色颜料的拉曼谱线随手稿年代的不同而规律变化着。这一发现可以为古代手稿的年代分析提供一种新的无损分析手段。实验方法:将古埃及手稿夹在两快磨砂板中间,以保证文物安全。上     

对来自洪都拉斯科潘的颜料和瓷器样品的光谱学研究

拉曼光谱可用来考察原料的矿物学特性,了解原料的来源、颜料混合物的成分以及制作技术等等。有人采用微区拉曼光谱分析为主要手段,另外再结合微区红外光谱以及扫描电镜-能量色散谱仪对洪都拉斯科潘的古典玛雅陶瓷装饰颜料的特性进行研究。     

便携式X射线荧光现场分析壁画颜料适用性研究——以西藏拉萨大昭寺壁画为例

便携式X射线荧光光谱仪作为快捷的无损分析技术,广泛应用于壁画文物的现场分析中.本文利用便携式X射线荧光光谱仪分析了西藏拉萨大昭寺转经廊壁画,选取部分样品,利用实验室X射线荧光分析,发现所分析颜料的主要显色元素具有一致性,并利用拉曼光谱确定了壁画颜料的成分.通过比较研究,发现便携式X射线荧光光谱仪可确定大部分色彩较为纯正的颜料的成分,同时,由于西藏拉萨大昭寺壁画颜料的杂多性,对于含砷的橙色颜料、含砷或含铅与含铁的黄色颜料、含铜砷的绿色颜料、含钙硫的白色颜料、群青与孔雀石的混合颜料则需结合拉曼光谱确定之.本研究工作显示,利用便携式X射线荧光光谱仪开展现场检测,可极大地减少实验室分析样品的取样数量,有利于壁画颜料的无损分析与微损分析.     

三种含Cu、As绿色颜料的拉曼光谱研究

分析和确认古代颜料的成分是文物研究中的一项重要工作。为对四个来自不同地区的含Cu、As元素的绿色颜料进行鉴别,应用拉曼光谱仪并辅助以扫描电镜能谱分析仪(SEMEDX)和X射线衍射仪(XRD)进行研究。结果表明其分别为墨绿砷铜矿、氯砷钠铜石以及巴黎绿。对其来源分别进行了讨论,因巴黎绿在国内青铜修复和古建彩画当中的大量应用,过去对于含有Cu、As的绿色颜料通常鉴定为巴黎绿。墨绿砷铜矿和氯砷钠铜石为在文物彩绘中新发现的两种矿物颜料,为绿色颜料的鉴定提供了新的思路。     

甘肃省天水伏羲庙壁画颜料显微分析

为了解甘肃省天水伏羲庙壁画的制作工艺和颜料成分,采用偏光显微镜、显微拉曼光谱和扫描电子显微镜-能潜分析对6个样品进行了分析。结果表明,所使用的颜料为矿物质颜料,多为绿,白、红、蓝色等。其绿色颜料为人造碱式氯化铜,白色颜料碳酸钙,红色为朱砂和铅丹,蓝色颜料为青金石。     

基于可见光谱特征提取的敦煌壁画颜料识别方法研究

为了对壁画颜料种类进行无损识别,根据不同的物质对光的吸收特性不同,决定着光谱反射率不同这一特性,提出一种基于可见光谱的颜料识别方法,并对敦煌壁画所用颜料进行了分析。提取可见光谱曲线二阶导数负数部分表征曲线峰值区域的几何轮廓,利用中值金字塔对提取结果进行三层分辨率表征以突出曲线峰值位置信息,归一化三种表征尺度并组合构建特征空间F,以欧氏距离为准则对壁画采样点与颜料库样本进行相似度判别,从而识别出壁画用颜料信息。结果表明,本研究构建的识别方法能够对壁画颜料种类进行无损识别,在壁画数字存档及修复领域具有一定的应用前景。     

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。     

近红外光谱结合化学计量学无损鉴定书画印泥研究

印章是中国传统书画的重要组成部分,印章所用印泥的无损检测和对比研究,能为书画的鉴定和考证提供有益的信息。但中红外光谱、拉曼光谱等传统检测方法存在定量精度不高、不便检测大幅书画等不足。而近红外光谱结合化学计量学的新型分析技术,具有测试方便、安全无损、信息丰富、定量准确等独特优势。为了验证该技术用于书画印泥分析和鉴定的可行性,采用14种不同颜色、不同时期的印泥和5种纸、绢等用于盖印的载体进行测试、建模和验证。实验表明,该技术不仅能实现印泥的准确识别,还可用于年代判断和颜色辨别。适当的差谱处理,可在有效排除纸、绢等载体信号的同时保持足够的印泥光谱精度。     

秦始皇帝陵出土二号青铜马车彩绘夔龙纹复原方法研究

为对秦始皇陵出土的彩绘铜车马采取非接触且科学可靠的方法开展研究,选择使用高光谱成像技术,以非接触方式无损地获取文物表面信息。通过对信息的处理与分析,实现对于文物表面彩绘纹样的发现与复原工作。针对秦始皇帝陵出土的二号青铜车马彩绘纹样的受损情况,提出了结合高光谱成像技术与计算机图像技术的数字复原方法。主要是利用了高光谱成像技术“图谱合一”的优势:一方面利用其在近红外区域的高光谱成像结果检测并复原出彩绘纹样难以识别的图案边缘信息;另一方面利用高光谱数据中的光谱信息,将铜车马彩绘纹样上未知矿物颜料的光谱同实验建立的矿物颜料标准光谱库进行拟合,识别出铜车马上彩绘所采用的颜料种类(雄黄1、石青5、石绿1、黄丹、铅白等),从而获得色彩信息。实验结果显示该方法可以得到较为完整的铜车马彩绘纹样的数字复原图像,并为今后对于铜车马更深入的研究和应用提供有利支撑。     

X射线荧光光谱技术与拉曼光谱技术在齐家文化玉器研究中的应用

为分析判断齐家文化玉器的材质,利用X射线荧光光谱技术对宁夏博物馆藏5件齐家文化玉器进行无损检测分析。结果表明,5件玉器所含元素及相对含量与和田玉相似。再借助齐家文化历史史料的有关信息,可推断为和田玉成分;利用拉曼光谱技术测得5件样品的拉曼光谱图,通过与和田玉样品拉曼光谱图比对,最强及次强特征峰位整体与之相似。可以明显看到透闪石矿物的特征峰,两种检测分析结果相互验证。研究结果为探索齐家文化玉器的玉质和玉料来源提供了重要的科学依据和准确的数据支撑。     

古代文物表面常见天然有机物的显微共聚焦拉曼光谱研究

为了鉴别文物表面常见的天然有机物,采用显微共聚焦拉曼光谱技术采集了古代常用的蛋白类、多糖类、脂肪酸类、树脂类4类6种有代表性的天然有机物的拉曼光谱。通过对皮胶、桃胶、蜂蜡、棕榈蜡、达玛树脂和琥珀标准样品的拉曼光谱分析,发现蛋白类的特征振动峰位于1657cm-1、1305~1252cm-1、1033cm-1及1003cm-1附近;多糖类的特征振动峰位于1463cm-1、1328cm-1、1258cm-1、1088cm-1、977cm-1等;蜡类的特征振动峰位于1470~1350cm-1区间,1659cm-1、1303cm-1、1636 cm-1及1610cm-1;树脂类的特征振动峰位于1660~1650cm-1区间和1460~1440cm-1区间。在对6种天然有机物光谱特征分析的基础上,得出了使用拉曼光谱法可实现古代文物表面常见天然有机物种类鉴别的结论。     

新疆阿斯塔那唐墓出土彩塑的制作工艺和颜料分析

新疆阿斯塔那古墓群出土了大量的彩塑,为了解其制作工艺与彩绘颜料成分,采用显微激光拉曼光谱,结合剖面观察和能量色散X射线荧光光谱等科技手段,对出土于唐墓的6个样品进行了分析鉴定.结果表明,泥胎表面先用硬石膏做打底层,再施以彩绘,且彩绘颜料厚薄有异.所使用的红、黄、黑、白和绿色颜料有铅丹、密陀僧、朱砂和土红、雌黄、炭黑、硬石膏及氯铜矿等无机颜料,而粉色彩绘是由铅丹(或铅丹和密陀僧的混合物)与硬石膏调和而成,且密陀僧作为彩绘颜料在新疆是较早的发现.其最为重要的发现是蓝色彩绘为植物性染料——靛蓝.这一研究结果,为进一步的彩塑修复与保护方案的制订提供了有价值参考.