摘要：激光是一種特殊輻射，在20世紀出現(xiàn)，經過幾十年的技術發(fā)展，在很多領域都得到了廣泛應用，在保護文物方面，也取得了一定成績。文章對激光等技術進行分析，分析激光技術特點，最后闡述激光技術在文物保護中的發(fā)展方向，希望從保護文物方面對激光技術應用提供更多參考。

關鍵詞：激光技術；文物保護；應用研究

文物是社會和人類生活遺留下來的，具有藝術價值和歷史價值的物品，屬于珍貴文化遺產。文物在環(huán)境中經過歲月的消磨等，質量容易出現(xiàn)不同程度的劣化，部分文物如今已經消失[2]。文物無法再生，因此十分珍貴，需要妥善保存。在保護文物方面，出現(xiàn)了微損分析和無損分析技術，激光技術是其中相對重要的一種。

一、激光技術在文物保護中的應用價值

（一）三維激光掃描技術

20世紀90年代，三維激光掃描技術出現(xiàn)，這種技術可以幫助人們獲得復雜幾何物體的影像，同時還可以用于測量數據。與其他測繪技術對比，此項技術有很多優(yōu)點，如密度高、速度快等，在提取文物信息、調查文物病害等方面得到廣泛應用。激光掃描儀通過放射激光脈沖測量距離，借助相關軟件創(chuàng)建三維模型并將相關參數轉化成數據信息，工作人員再對信息進行存儲。2019年，法國巴黎圣母院遭受火災，此前用三維激光掃描儀采集過的巴黎圣母院的藏品數據為后續(xù)修復提供了極大的幫助。三維激光技術也可以識別文物病害，將三維模型與原本物體進行對比，就能順利將三維病害圖繪制出來。三維激光掃描技術在保護移動文物方面也具有一定功效，此技術在兵馬俑的上色展示上得到了充分應用。

2002年，國家擬定了故宮修繕計劃，結合現(xiàn)代測繪技術與傳統(tǒng)的古建筑測量方法，利用三維激光掃描技術的優(yōu)勢，完成了故宮的資料獲取，進而對故宮進行了大規(guī)模的修復。

歐洲、美國、日本等發(fā)達地區(qū)和國家都很重視對三維掃描技術的研發(fā)，他們的三維技術產品具有很高的精準度。意大利帕多瓦城市中心周圍的中世紀城墻遺跡就是利用地面三維激光掃描系統(tǒng)對某處古門和周邊城墻進行三維數據獲取然后修復還原的。

除此之外，三維激光掃描技術還能夠與GIS相互結合，建立文物保護管理系統(tǒng)，有利于提高管理系統(tǒng)質量，創(chuàng)建現(xiàn)代化管理方案。

（二）激光清洗技術

激光清洗技術比其他清洗技術更有優(yōu)勢，能夠做到精準定位，具有良好的清洗效果，不僅能夠清洗無機污染物，也能夠清洗有機污染物，而且在清洗期間，不會污染文物。

激光清洗技術還能夠去除文物表面存在的污跡，如煙熏、油漆等。此項技術還能夠用于清洗砂巖表面的污染物。曾經有研究機構利用激光對山西大同云岡石窟表面的煙熏物質和墨跡進行清洗，這是初次清洗大型實質文物。采用激光濕式清洗方式，能夠將文物表面的黃色污染物去除，說明激光清洗技術有一定的清潔功效。激光清洗技術，也可以用于去除青銅文物表面存在的有害物質，通過液膜法，采用激光垂直照射的方式進行清洗，可不斷優(yōu)化液膜材質和厚度，提升清洗工作的安全性。

目前，激光清洗技術已被大量應用于歷史建筑外立面以及許多其他建筑修復工程。

在壁畫文物保護過程中應用激光清洗技術，需要通過測量光譜、酸堿度值以及溫度等基礎內容，檢查激光輻射是否會影響壁畫表面。在保護書畫類文物方面，也應用激光清洗技術。利用激光清洗，即使是宣紙表面的霉菌，也可以成功去除，并且不會損傷宣紙表面。

（三）激光拉曼光譜分析

激光拉曼光譜技術具有極高的分辨率，不會對文物造成損傷，具有抗干擾能力強、操作便捷等優(yōu)勢，數據可以直觀體現(xiàn)，在獲得物質分子結構方面得到廣泛應用。采用拉曼光譜技術，能夠分析古代壁畫顏料的化學組成，了解壁畫存在的銹蝕因素，部分學者應用此項技術，分析出仰韶文化彩陶的彩繪區(qū)。2022年，有學者采用顯微激光拉曼光譜儀對八路軍太行紀念館館藏的鐵質文物銹蝕部分進行檢測，成功分析出銹蝕的成分。

（四）激光剝蝕技術

激光的特點是具有高能量，可以與其他分析儀器聯(lián)合應用。由于文物不能重新復制，需要重視保護文物，保持文物原本面貌。激光剝蝕技術在這方面顯示出優(yōu)勢。應用激光剝蝕技術剝蝕氣溶膠，將其送到電感耦合臺，能夠觀測到元素微區(qū)。此種處理方式靈敏度較高，分析速度快。2018年盧芳琴等利用該技術對三個不同地方的青磚進行檢測分析，獲得了各樣品的特征光譜，表明該技術可以在對文物損傷很小的情況下，快速對文物進行定性和定量分析。

如今，此種方法通常被應用于測試古代玻璃制品等文物。一些學者利用激光剝蝕電感耦合等離子體質譜技術，使其接受等離子體質譜測試，發(fā)現(xiàn)測試效果良好。

（五）激光焊接技術

激光焊接技術是指光子轟擊被焊接的金屬表面，在金屬表面會形成金屬蒸氣，采用此種激光焊接技術，能提升光束能量密度。工作人員需要使物體受熱，焊接之后使物體冷卻，促使焊接目標完成。和其他方式相比，文物形狀比較復雜，同時文物圖案具有復雜的特點，采用激光焊接措施不會對文物形變程度產生嚴重影響。

在保護青銅器文物方面，人們經常用到激光焊接方式，尤其是對于器壁較薄的青銅器，可以實施局部修復和焊接。此項技術是在傳統(tǒng)修復方式不斷進化完善的基礎上產生的。

有學者通過應用此項技術，成功修復了九連墩出土的破損雙音編鐘。在測試過程中，研究人員發(fā)現(xiàn)激光焊接技術不僅能夠將文物的原來面貌以及形態(tài)完全復原，也能夠完全恢復其音色和音調，對修復古代金屬樂器具有一定效果。此項技術屬于新的工藝流程和技術路線，最終發(fā)現(xiàn)焊接效果良好，修復成功。

二、激光技術存在的不足

（一）激光清洗技術存在的不足

應用激光清洗技術時，工作人員需要合理設定激光能量閾值，因而需要做很多實驗積累數據，耗費時間較多。文物成分種類繁多，如今還未建立合適的清洗閾值區(qū)間，在確立過程中，需要多了解激光器的功能和波長對清洗效果的影響。盡量讓激光器能夠適應文物修復需求，做好參數調控準備。如果低于最佳值，會導致清洗效果不佳。如果設置值較高，則會損害文物。由于文物屬于不可再生資源，因此一旦發(fā)生損害，就會造成無法彌補的損失。與傳統(tǒng)化學以及手工清洗方式相比較，激光清洗設備費用提高，這也是激光清洗技術沒有普及的因素之一。此外，實施清洗后，可能會損害文物，去除液膜具有重要價值。

（二）激光三維掃描技術存在的不足

采用激光三維掃描技術，實際精度和標本精度會存在差異。例如在測量圓弧形輪廓的物品期間，精度容易下降，掃描結果會受到不良影響，文物數據不具有完整性。工作人員即使采集到了目標紋理數據，也不能保證其是真實的。如果文物屬于非透明狀態(tài)，激光在發(fā)射之后，不會穿透文物內部，工作人員無法得到實體材質，無法了解文物溫度和成分信息。

（三）激光拉曼光譜技術存在的不足

在應用階段，激光拉曼光譜技術光學參數會影響振動峰重疊，導致測量精準性不高。經歷長時間埋藏，文物成分可能會發(fā)生改變。因此，處理樣品和發(fā)掘文物的過程，都容易帶入新雜質，這些因素都會導致測量精度不佳，使測量結果受到重要影響。隨著拉曼光譜在文物領域中得到廣泛應用，現(xiàn)場測量需求較多，做好技術改良，可以讓其避免外界環(huán)境等因素影響，這也是科學界需要攻克的重點。

（四）其他激光技術存在的不足

將其他檢測手段與激光剝蝕技術聯(lián)合應用，還存在專業(yè)數據匱乏的問題，在測試階段容易出現(xiàn)分餾效應，導致檢測結果與實際結果不符。因此，開發(fā)軟件以及校正數據方面等還有待研究。激光焊接技術雖然屬于修復方法，但是也會導致文物出現(xiàn)局部高溫。此項技術通常限于修復青銅器等，應用面比較狹窄。

三、發(fā)展方向

（一）激光清洗技術發(fā)展趨勢

我國激光技術的研發(fā)和應用還處在初級階段，未來我國仍會繼續(xù)發(fā)展激光清洗技術。應用激光器本體，指示光源可以增加，同時工作人員能夠分析激光器部位，激光應用的安全性有一定保障。實施無接觸性清洗以及機械手等做好無接觸式清洗，有利于做好防護工作。應用激光清洗技術，可使文物表面物質性能更加穩(wěn)定，無論文物為石質，還是陶瓷。工作人員在研究過程中，需要分析清洗文物方式，如果文物比較脆弱，則要采用保護液膜逐一進行篩選，這樣有利于提升清洗整體效果，使激光清洗技術被廣泛應用。

（二）激光三維掃描技術發(fā)展趨勢

當前，采用激光三維掃描技術仍然需要攻克難題，這些難題出現(xiàn)在測量階段，例如需要處理海量數據，將噪點去除。未來仍然需要創(chuàng)建更多智能算法，對模擬構建的模型進行降噪處理，有利于建模。除此之外，將激光三維掃描技術與虛擬現(xiàn)實技術相互融合，有利于提升三維模型精度，對文物數字化的保護有一定效果。在測量文物方面，也盡可能減少測試結果和設備存在的誤差，減少外界因素的影響，提升整體測繪精度。

（三）激光拉曼光譜技術發(fā)展趨勢

在保護文物方面，激光拉曼光譜技術在很多地方都得到應用。工作人員需要根據制定的圖紙，將物質面積、相關比例全部計算出來，同時也需要充分了解顏料的占比。工作人員可以分析出彩繪顏料的成分和比例。在古生物檢測中，很多學者都認為此項技術能夠提供分子振動信息、輔助檢測DNA、靈敏度較高。

（四）激光剝蝕技術與質譜技術聯(lián)合發(fā)展趨勢

聯(lián)合應用激光剝蝕技術與質譜技術，除分析整體之外。分析微區(qū)探針和測定原味同位素比值等，同時也是未來重點發(fā)展方向。尤其在分析激光剝蝕電感耦合等離子體質譜V區(qū)，能夠分析出V區(qū)內的氣體和液體成分組成，了解V區(qū)一些元素的流動情況。通過采用分析指紋方式以及分析同位素等方式，可以建立一個統(tǒng)計元素來源的質譜庫，對譜圖的重疊現(xiàn)象進行觀察，能夠判斷出樣品來源。

（五）激光焊接技術發(fā)展趨勢

激光焊接技術屬于綠色環(huán)保技術方案，也可以被應用在制造業(yè)中，無論是國內還是國外，均比較重視這項技術的應用。

修復措施具有不可逆特點。選擇焊接材料，可以使用焊接技術系統(tǒng)進行修復。自然科學和社會科學之間重要的學科建設目的之一是保護文物。如今激光技術相對成熟，更多學者嘗試采用激光技術和儀器來保護文物，以便了解文物內涵以及本體價值。

四、結語

目前，激光技術在文物保護方面的應用還處于初期階段，但是在以下幾方面已經得到了充分應用。首先，在激光清洗技術方面，通過應用激光參數，將文物存在污染的部位進行照射，可以達到清潔文物表面的功效。其次，分析三維激光掃描技術可知，應用三維激光掃描，能夠得到更多更精準的文物數據，可以深入了解文物的信息。第三，通過應用激光拉曼光譜技術，能夠分析青銅器銹蝕產物以及彩繪類文物化學組成等內容。第四，通過采用激光剝蝕技術，可以與其他儀器聯(lián)合應用，有助于研究青銅器以及鈷玻璃等文物的化學組成。第五，激光焊接技術，具有光束能量高的特征，可用于修復和焊接青銅器。雖然激光技術仍有不足，但將其成功用于文物保護，已經發(fā)揮了巨大作用，這項技術的發(fā)展前景十分廣闊。

作者簡介

塔依爾江·玉山，男，維吾爾族，新疆吐魯番人，初級職稱，本科，研究方向為文物保護。

參考文獻

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