无损光谱技术在壁画研究中应用进展

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1、无损光谱技术在壁画研究中应用进展摘要：近年来无损光谱技术被引入壁画分析研究领域并逐渐应用成熟。本文从壁画颜料分析、壁画信息提取两个方面论述了激光拉曼显微光谱、光导纤维反射光谱、X射线荧光光谱等无损光谱技术的方法原理、特点及应用现状，并对无损光谱技术在壁画分析中的应用进行了展望。关键词：无损分析；光谱技术；壁画；进展无损光谱技术是指在不损伤被检测物体的前提下，应用光谱分析方法研究其内部和表面特性、有无缺陷等的技术手段。随着现代科技的发展。许多无损光谱技术被引入到文物保护领域，以获取文物产地来源、制造年代、制作工艺、

2、病害机理等相关理化信息。由于文物的特殊性以及光谱技术的局限性，该领域使用的无损检测分析方法有时并非绝对无损。如果取样量很小，不会给文物带来视觉上的损坏都可视为无损分析。因此应该更确切地将其称为无损或微损分析。壁画是依附于建筑物墙壁上的绘画，主要存在于寺庙、殿堂、民居和墓葬中，是人类艺术创造和表现的重要形式之一，具有重要的历史、科学和艺术价值。本文主要介绍了激光拉曼显微光谱、光导纤维反射光谱、X射线荧光光谱等方法的方法原理、特点及应用现状并展望了今后在壁画分析中的发展趋势，旨在推动无损技术在文物保护中的更广泛应用。

3、一、壁画颜料分析日前彩绘颜料的无损检测的主要方法有激光拉曼显微光谱法、光导纤维反射光谱法、X射线荧光光谱法、粉末偏光显微法等。1.激光拉曼显微光谱法拉曼光谱是一种散射光谱分析法。其原理是单色光与颜料分子发生非弹性碰撞，在光子运动方向改变的同时有能量增加或损失的散射形成拉曼光谱。根据颜料的特性，拉曼光谱可对其进行结构分析。激光拉曼显微光谱是将入射激光通过显微镜聚焦至样品，获取有关微区晶体结构、分子相互作用以及分子取向等各种拉曼光谱信息。较传统拉曼光谱信写更强、灵敏度更高，样品需求量很小。该技术已用于彩绘颜料的分析。

4、王晓琪等人对冯晖墓壁画颜料成功地进行了分析，得出红色、黑色、黄色颜料分别为辰砂、氧化铅、硫酸铅，选用硫酸铅矿绘制黄色是不多见的。张尚欣等人对阿尔寨石窟壁画颜料进行了拉曼光谱分析，得出颜料主要是矿物颜料，蓝，绿，白，红，黑原料分别为石青、碱式氯化铜、方解石、朱砂、炭黑。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。雷勇等人用拉曼光谱对甘肃省永登县连城鲁土司属寺壁画剖面监测点颜料进行了分析，推断绿色颜料为氯铜矿，发现了鎔绿和钛白粉，得出该监测点有较晚的重绘。2•光导纤维反射光谱法（FORS）FORS法是以光导纤

5、维为光极、依据颜料反射光谱曲线的形状、特征峰或一阶导数峰对其进行鉴定的一种反射光谱技术。以Bacci为代表的意大利文物保护修复工作者在这方面进行了一些研究，他们分析了中世纪时期欧洲壁画的颜料成分，考察了这此壁画颜料在修复前后颜色的变化，对壁画中的二价钻进行了分析。王丽琴人等采用自行研制的光导纤维反射光谱仪，对陕西省西安市长安区西北大学新校区唐代墓葬壁画的颜料进行了分析。3.激光诱导击穿光谱法（LIBS）LIBS是一种常用的激光烧蚀光谱分析技术。当激光脉冲的能量密度大于击穿阈值时就会在激光照射样品的局部产生等离子体

6、，用以进行各类材料化学成分定性、定量分析。方法具有高灵敏度和高分辨率。有学者利用LIBS法测试庞贝古城罗马壁画的颜料成分，得到了满意的结果。4•粉末偏光显微法（PLM）粉末偏光显微法是利用偏光显微镜观察颜料晶体形态、颜色等特性以实现对其鉴定的方法。操作简单，检测快速，成木较低，取样品量少。采用树脂包埋经PLM检测到罗马尼亚王子教堂壁画中使用了朱砂、群青、上黄等颜料。雷勇等人对甘肃省永登县连城鲁土司属寺壁画颜料进行了粉末偏光显微分析，推断了使用的颜料成分，推断出了绘画工艺，进而对绘画历史进行了推断研究。5.紫外可见

7、漫反射技术紫外可见漫反射是利用紫外光和可见光在样品表面反射来获取样品表面的信息，操作简单，成本较低。采用漫反射紫外可见光谱技术对古书画、壁画等常用的朱砂、朱镖、胭脂、三绿、三青颜料在365nm紫外光照射下的变色规律进行了考察，并利用主成分分析对光谱数据进行分析，进一步对其变色规律进行研究。6.X射线荧光光谱法X射线荧光光谱法是利用初级X射线光子或其他微观离子激发待测物质中的原子，使之产生荧光（次级X射线）而进行物质成分分析和化学态研究的方法。X射线荧光光谱仪主要由激发、色散、探测、记录及数据处理等单元组成。王进玉

8、在1995年对古代青金石颜料进行了质子激发X荧光分析，对各元素进行了定性定量分析，并对X射线荧光光谱法与质子激发X荧光分析进行了比较。他认为X射线荧光光谱法适于作体分析，质子激发X荧光分析只能作近表面分析。同时使用这两种技术就可提供体内和表面成分两方面的信息。陈庚玲对天梯山石窟9窟彩塑与壁画颜料进行了X射线荧光分析，在使用的彩绘中，黑色为墨，红色颜料有朱砂、铅丹和铁红，蓝