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顯微拉曼光譜研究古埃及手稿

本研究使用顯微拉曼光譜對17件哥倫比亞大學(xué)藏的公元前4世紀(jì)至公元10世紀(jì)有確切年代的古埃及手稿上的黑色顏料進(jìn)行了詳細(xì)研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)黑色顏料的拉曼譜線隨手稿年代的不同而規(guī)律變化著。這一發(fā)現(xiàn)可以為古代手稿的年代分析提供一種新的無損分析手段。

實驗方法：

將古埃及手稿夾在兩快磨砂板中間，以保證文物安全。上方板有2cm×2cm的空洞。

inVia顯微拉曼光譜儀，633nm激光光源，50倍物鏡鏡頭，光斑大小約0.5μm。曝光時間為75s，樣品表面激光功率低于0.5mW。獲得黑色顏料的拉曼譜線后，使用Origin軟件對拉曼譜線進(jìn)行擬合。

雙峰擬合：

碳黑顏料的拉曼光譜主要有1350附近的D峰和1585附近的G峰兩個特征峰。使用Voigt函數(shù)對其進(jìn)行雙峰擬合，其中D峰為Lorentzian函數(shù)構(gòu)成，G峰為Gaussian函數(shù)。雙峰擬合共得到5個參數(shù)：G峰和D峰的位置及半峰寬、峰強(qiáng)比ID/IG。但是這一擬合模型，雙峰間區(qū)域擬合較差。隨著手稿年代的增加，D峰和G峰間的區(qū)域下降；D峰相對于G峰強(qiáng)度降低；手稿年代越遠(yuǎn)，雙峰越窄。使用線性回歸檢驗這些參數(shù)，它們的P值都小于0.05。因此，在95%的置信區(qū)間，這5個拉曼譜線參數(shù)和手卷年代有著線性關(guān)系，且是有統(tǒng)計意義的。此外，隨著手卷年代的增加，參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差明顯降低。

三峰擬合：

另外有研究者認(rèn)為，在1550附近有一個峰表征含有sp2雜化的無定形碳。因此，還采用了三峰擬合，其中將D峰標(biāo)為D1峰，1550附近的為D3峰。D3峰使用Gaussian擬合，D1和G峰用Lorentzian擬合。這一擬合較之雙峰擬合有更小的殘差，尤其是D1和G峰間的區(qū)域。三峰擬合得到8個參數(shù)：D1、D3和G峰的峰位及半峰寬、峰強(qiáng)比ID/IG和ID3/IG。其中，G、D3峰的峰位和半峰寬與年代不成明顯線性關(guān)系。但是D1峰的峰位與年代呈明顯線性關(guān)系，其p值=0.0009。此外，隨著手卷年代的增加，峰強(qiáng)比ID/IG和ID3/IG分別下降38%和52%，說明所觀察到的拉曼譜線變化主要是由于顏料老化造成的。

討論：

本研究觀察到的古埃及手卷上的碳黑顏料的拉曼譜線隨著年代長短而有規(guī)律地變化著，這為研究古埃及手卷和其他用碳黑書寫的古代文書提供了重要的線索，也為測年提供了一種新的可能的無損方法。這一方法也能為修復(fù)者提供手卷保存狀況的信息。但是由于文物所歷經(jīng)的環(huán)境、溫度等的不同，會使得不同的碳黑顏料拉曼譜線有一定的差異，而且不同的顏料制作工藝也會造成光譜的差異。今后還需要進(jìn)一步研究和數(shù)據(jù)積累，將此方法用于實際應(yīng)用。

裔傳臻 《Journal of Raman Spectroscopy》,2016,47(10):1185-1193