【摘 要】文物的科學(xué)分析在文物保護(hù)研究中具有重要意義，分析數(shù)據(jù)可為文物的病害機(jī)理、組成成分、制作工藝以及真?zhèn)舞b定等方面提供科學(xué)依據(jù)。文章綜述了科學(xué)分析中應(yīng)用較為廣泛的X射線分析技術(shù)在我國(guó)文物保護(hù)中的應(yīng)用現(xiàn)狀，并對(duì)現(xiàn)有分析技術(shù)提出了幾點(diǎn)粗淺的看法。

【關(guān)鍵詞】X射線分析 文物保護(hù) 應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，文物保護(hù)領(lǐng)域涉及的學(xué)科越來(lái)越多。生物、化學(xué)、環(huán)境等自然學(xué)科的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才不斷涌入，現(xiàn)代儀器分析在文物保護(hù)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其中X射線分析技術(shù)可以說(shuō)是文物保護(hù)中應(yīng)用最為廣泛和有效的分析技術(shù)之一。掃描電鏡-能譜（SEM-EDS）、X射線熒光（XRF）、X射線衍射（XRD）、X射線探傷、X射線光電子能譜（XPS）、X射線吸收結(jié)構(gòu)分析（XANES）[1]、顯微X射線掃描成像（SXM）[2]等分析方法均被應(yīng)用于文物保護(hù)過(guò)程中。

目前X射線分析儀器在文物保護(hù)中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在文物病害、化學(xué)成分、組成結(jié)構(gòu)以及真?zhèn)舞b定等方面。例如，掃描電子顯微鏡不僅可以觀察文物顯微結(jié)構(gòu)，加上能譜后還可以分析文物化學(xué)成分和病害機(jī)理。X射線衍射儀可以對(duì)文物本體以及病害成分結(jié)構(gòu)進(jìn)行定性和半定量的分析。X射線熒光分析儀可以無(wú)損分析無(wú)機(jī)質(zhì)文物的化學(xué)組成，對(duì)文物病害的檢測(cè)起到借鑒作用。X射線探傷儀不僅可以觀察文物結(jié)構(gòu)和病害情況，還能分析出文物的制作工藝，為解決文物保護(hù)問(wèn)題提供了重要的技術(shù)支撐。本文簡(jiǎn)單地回顧了幾種常用的X射線分析方法在我國(guó)文物保護(hù)中的應(yīng)用現(xiàn)狀，并對(duì)現(xiàn)有分析技術(shù)提出了幾點(diǎn)粗淺的看法。

一、X射線探傷在文物保護(hù)中的應(yīng)用

X射線探傷在文物保護(hù)中的應(yīng)用較為成熟，設(shè)備有固定式、移動(dòng)式、便攜式和X射線斷層掃描。因此，不僅可以在室內(nèi)對(duì)小件文物進(jìn)行分析，也可在考古現(xiàn)場(chǎng)對(duì)不同大小的文物進(jìn)行分析。周華和楊淼[3-4]等人用X射線探傷技術(shù)分析了考古現(xiàn)場(chǎng)打包的石膏包內(nèi)部文物位置和保存狀態(tài)，為實(shí)驗(yàn)室二次清理提供依據(jù)；分析了被銹蝕覆蓋青銅器的銘文、青銅器制作工藝、腐蝕狀態(tài)和修復(fù)痕跡等；在國(guó)內(nèi)首次對(duì)棺槨進(jìn)行了X射線拍攝；對(duì)重慶大足千手觀音石刻（圖1）雕刻品內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了穩(wěn)定性調(diào)查，主要包括石質(zhì)雕刻品內(nèi)部裂隙分布、嚴(yán)重風(fēng)化、補(bǔ)接修補(bǔ)三個(gè)方面的情況，為千手觀音的修復(fù)提供了大量科技支撐。

二、X射線熒光分析在文物保護(hù)中的應(yīng)用

X射線熒光分析（XRF）技術(shù)不僅可以準(zhǔn)確檢測(cè)文物主、次量元素的含量，也是目前文物無(wú)損分析運(yùn)用最廣泛的方法之一，還是一種無(wú)污染的環(huán)保分析技術(shù)。目前X射線熒光同時(shí)分析的元素有40余種[5-6]，關(guān)于這些元素的X射線熒光分析問(wèn)題，如樣品制備方法、測(cè)量條件選擇、元素間的吸收增強(qiáng)等，已有大量文獻(xiàn)報(bào)道[7]。大多數(shù)元素的分析方法已相當(dāng)成熟，但是對(duì)Na之前的輕元素分析技術(shù)尚待開(kāi)發(fā)。X射線熒光分析技術(shù)對(duì)陶瓷器、玉器、青銅器、金銀器、顏料以及文物附著物等都可以做分析[8-9]。汪海港[10]等用同步輻射X射線熒光（SR-XRF）結(jié)合X射線衍射、激光拉曼光譜、熱釋光光譜等多種分析手段對(duì)龍山文化時(shí)期重要遺址禹會(huì)遺址出土的大量彩石進(jìn)行了分析研究，分析出了彩石成分及結(jié)構(gòu)特征，認(rèn)為這類(lèi)彩石大量出現(xiàn)在新時(shí)期時(shí)代晚期遺址之中，可能與某種原始信仰和特殊祭祀活動(dòng)有關(guān)。由于大多數(shù)文物都是混合物，因此，對(duì)文物的定量分析還需要有不同材質(zhì)文物的標(biāo)準(zhǔn)樣品，才可以得出具有可比性的定量分析結(jié)果。熊櫻菲[11]等人用XRF無(wú)損分析技術(shù)對(duì)景德鎮(zhèn)明代洪武瓷的化學(xué)組成進(jìn)行了研究，表明了明洪武不同品種瓷器采用的釉料不同，官窯洪武青花瓷和藍(lán)釉瓷的色料采用了低錳高鐵特征的鈷料，洪武瓷胎料使用了二元配方。這些分析結(jié)果都是建立在采用同一陶瓷標(biāo)準(zhǔn)樣品的前提下而得出的。朱善銀[12]等用便攜式XRF分析了元代釉里紅瓷器，推測(cè)元代釉里紅瓷器呈現(xiàn)灰色彩或者紅彩較淡的主要原因是色料里銅含量較低導(dǎo)致的，與以往學(xué)者所說(shuō)的元代釉里紅是因?yàn)殂~被燒飛而導(dǎo)致呈現(xiàn)灰色的結(jié)論有所不同。XRF分析結(jié)果還可以作為文物真?zhèn)舞b定、年代判別和產(chǎn)地研究的科學(xué)依據(jù)。目前我國(guó)尚缺乏為文物真?zhèn)?、產(chǎn)地及年代判別作為依據(jù)的XRF數(shù)據(jù)庫(kù)，若能為不同材質(zhì)的文物建立各個(gè)時(shí)期的成分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)，將可為文物事業(yè)提供很大幫助。

三、X射線衍射在文物保護(hù)中的應(yīng)用

由于文物樣品常是混合物，X射線衍射分析（XRD）時(shí)會(huì)影響它的定性分析，為了提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，XRD經(jīng)常和其他分析方法配合使用。例如，銅綠有4種同分異構(gòu)體——斜氯銅礦、氯銅礦、羥氯銅礦、副氯銅礦，無(wú)法判定被測(cè)綠色樣品是哪種物質(zhì)。這時(shí)可以采用XRD做進(jìn)一步分析，做出該綠色顏料的X射線衍射圖譜和數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)，初步推斷其物相。再利用拉曼光譜分析來(lái)驗(yàn)證，尋找樣品較強(qiáng)的吸收峰位置。如果XRD分析結(jié)果與拉曼光譜分析結(jié)果一致，對(duì)照相關(guān)數(shù)據(jù)，便可確定此樣品為何種物質(zhì)。另外還可以先用X射線熒光對(duì)文物進(jìn)行定性分析，然后再用X射線衍射對(duì)多組分混合物進(jìn)行檢測(cè)，便可準(zhǔn)確得出多組分文物的物相組成。許乃岑[13]等將X射線衍射結(jié)合X射線熒光和電子探針對(duì)巖石礦物進(jìn)行準(zhǔn)確地鑒定，解決了單獨(dú)顯微鑒定技術(shù)在含蝕變礦物的玄武巖鑒定中產(chǎn)生較大偏差的問(wèn)題。吳海濤[14]等學(xué)者用X射線衍射分析對(duì)青海都蘭吐蕃唐墓包金銀飾上黑褐色污染物進(jìn)行了分析，結(jié)果表明污染物基體為氯化銀，說(shuō)明腐蝕嚴(yán)重，為文物的保護(hù)修復(fù)提供了科學(xué)依據(jù)。包春磊[15]等人利用XRD結(jié)合XRF和掃面電鏡能譜（SEM-EDS）三種方法，對(duì)出水青白瓷表面白色和黃色凝結(jié)物做了科學(xué)分析，確認(rèn)凝結(jié)物主要以碳酸鹽類(lèi)的文石和方解石為主，為后期文物的清洗工作提供了參考依據(jù)。考慮到文物的珍貴性，一些完整器往往需要進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。目前較新的XRD設(shè)備具備大樣品倉(cāng)，可固定文物，保證文物不動(dòng)，探頭圍繞文物旋轉(zhuǎn)，已實(shí)現(xiàn)了文物的無(wú)損檢測(cè)分析目標(biāo)，但是報(bào)道較少。對(duì)于文物的物相分析，還未能實(shí)現(xiàn)對(duì)其微觀形貌的無(wú)損分析，如若能在掃面電鏡等電子顯微鏡上實(shí)現(xiàn)X射線衍射分析，此技術(shù)必將在文物保護(hù)行業(yè)獲得更為廣泛的應(yīng)用。

四、掃描電鏡-能譜在文物保護(hù)中的應(yīng)用

掃描電鏡-能譜由于其既可以觀察樣品形貌，又可以分析樣品化學(xué)成分，因此，在文物保護(hù)中可以算得上是萬(wàn)能型儀器。周雙林[16]等通過(guò)對(duì)一片大足千手觀音脫落金箔的掃描電鏡分析，發(fā)現(xiàn)了石刻貼金的工藝特征，如金箔的表面形態(tài)、金箔的成分、金箔之間的疊壓關(guān)系以及貼金過(guò)程中的缺陷。這些分析研究為了解大足石刻千手觀音的制作工藝提供了科學(xué)信息，也為千手觀音的修復(fù)提供了技術(shù)支持。在文物腐蝕機(jī)理研究上掃描電鏡-能譜也發(fā)揮著重要的作用，王菊琳[17]等學(xué)者利用SEM-EDS對(duì)模擬宋代銀制品在NaCl溶液中的腐蝕行為進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，銀制品在0.1%～3.5%濃度NaCl溶液中，隨著NaCl溶液濃度的增加，試樣表面Cl-腐蝕活性中心增多，AgCl晶體生長(zhǎng)速度增大，生成的顆粒尺寸由1～2μm減小到100nm，在0.1%NaCl中可清晰觀察到AgCl顆粒主要為棱柱狀五面體，且隨著極化時(shí)間延長(zhǎng)，顆粒逐漸長(zhǎng)大。掃描電鏡-能譜在文物制作工藝、病害分析和真?zhèn)舞b定等方面應(yīng)用也較多[18-20]。

五、結(jié)語(yǔ)

X射線分析技術(shù)已成為文物保護(hù)的重要分析手段，隨著國(guó)家對(duì)文物保護(hù)工作的重視程度加大，多學(xué)科的科研人員投入到文物保護(hù)行業(yè)中來(lái)。隨著科研設(shè)備和分析手段的不斷開(kāi)發(fā)，利用X射線分析技術(shù)對(duì)文物進(jìn)行分析檢測(cè)的深度和范圍也越來(lái)越廣。以往只憑個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和肉眼觀察文物病害的時(shí)代已被現(xiàn)代科學(xué)分析技術(shù)加科研工作者的研究經(jīng)驗(yàn)所取代。不僅僅X射線分析技術(shù)，激光拉曼光譜、紅外光譜和熱釋光光譜等多種光譜學(xué)方法均被已應(yīng)用在文物保護(hù)中，以待更多專(zhuān)家學(xué)者的開(kāi)發(fā)利用。通過(guò)豐富的科學(xué)分析檢測(cè)數(shù)據(jù)，研究文物病害機(jī)理和保護(hù)方法，編制合理的文物保護(hù)修復(fù)方案，建立國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，必將為提高我國(guó)文物保護(hù)科研水平起到積極有效的促進(jìn)作用。

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朱善銀 安徽博物院