光谱分析技术在彩绘文物颜料分析中的应用

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1、万方数据第32卷，第12期2012年12月光谱学与光谱分析V01．32，No．12，pp3394—3398SpectroscopyandSpectralAnalysisDecember，2012光谱分析技术在彩绘文物颜料分析中的应用韩炜师，王丽琴。西北大学文化遗产学院，陕西西安710069摘要对颜料进行准确、无损或微损分析是文物保护领域研究的热点与难点。随着文物保护研究的不断开展及多学科技术的广泛交叉、融汇，各种光谱技术逐渐被应用到彩绘文物颜料的分析之中。从元素分析、结构分析、微区与形貌分析三方面探讨了X荧光光谱分析法、激光拉曼光谱法、光导纤维反射光谱法等常用光谱分析技术在彩绘文物颜料分析中的

2、应用、特点、局限性及应用前景。关键词彩绘文物；颜料；光谱分析技术中图分类号：0657．3；K854．2文献标识码：AIX)I：10．3964／j．issn．1000—0593(2012)12-3394—05引言因年代久远、保存环境、所含杂质等原因，大多数彩绘文物，尤其是其上的颜料保存较差。如何对颜料进行准确、无损或微损分析，一直是文物保护领域研究的热点与难点。近年来，激光拉曼光谱法、光导纤维反射光谱法、激光诱导击穿光谱法等多种光谱分析技术逐渐被应用于彩绘文物颜料信息的提取、分析，使人们掌握了更为有利的颜料分析工具，解决了许多原来用传统分析方法不能解决的难题[1’2]。通过颜料分析，有助于人们[

3、3“]：(1)了解文物所蕴含的历史、科学、艺术信息，为文物价值的评估提供科学依据。(2)掌握文物的理化性能，为文物修复与保存方案的制定提供科学依据。(3)了解文物的制作工艺、颜料使用沿革等信息，为文物发展演变过程的研究提供科学依据。本文阐述了用于彩绘颜料元素分析、结构分析和微区与形貌分析的多种光谱分析技术的原理、特点、局限性及应用现状，并对颜料分析的趋势进行了展望。1元素分析1．IX射线荧光光谱分析法(X-rayfluorescencespmrome-try．XRF)XRF是较成熟的元素分析技术，可检测出元素周期表中的大部分元素。当物质原子吸收X射线之后会将所吸收能量以次级X射线(次级X光，又

4、称X荧光)的形式发射出。因元素内部结构不同，所发射X荧光的波长也不同，据此可对物质元素进行定性分析；X荧光强度与元素含量有关，这是定量分析的依据[5]。按照检测手段不同，可将XRF分成波长色散射型(wD哪灌)与能量色散型(Ⅱ脚)薅种。Ⅺ溥检测深度为几微米，对样品的破坏小。该法的局限性在于不能用于物质的结构分析，并且对元素周期表中排在钠之前的元素的检测效果不好[6]。Nasca彩陶的XRF检测不但区分出了颜料中的主要元素，而且发现红色、橘黄色、灰色颜料等都含有铁的氧化物[7]。本课题组结合XRF和X射线衍射分析结果，发现在我国北京、山西、甘肃等地古建油饰彩画中大量使用了一种人工合成绿色颜料——巴

5、黎绿(分子式Cu(CH3C00)2·3Cu(As02)2)，未检测到古代常用的绿色颜料石绿和氯铜矿的存在。目前，Ⅺ灌与成分分析技术，尤其是与拉曼联合使用已被应用于颜料检测中。XRF与拉曼都具有快速分析，灵敏度高等特点，并且两者联用：(1)由于X射线的透射深度较激光深，可获取被测物不同层位的信息。(2)利用Ⅺ担的元素信息验证拉曼的成分检测结果。(3)可获取尽可能多的文物信息，并将对文物的损害降至最小。(4)两者综合数据的主成分分析结果较单一分析结果理想[8’9]。Castro利用便携式)(I匝仪和便携式拉曼光谱仪研究了几件古代文物上绿色颜料石绿的降解机理，发现生成了罕见的草酸铜。利用MEDI『s

6、A软件计算机模拟，证明了由石绿降解生成草酸铜是经过了硫酸盐和氯化物的中间产物，且地衣等微生物在降解过程中发挥着重要作用[1⋯。Vandenabeele用XRF和拉曼以及其他方法分析了埃及Menna墓葬壁画，这是首次在埃收稿日期：2012-06-10。修订日期：2012-09-10基金项目：国家自然科学基金项目(21175104)，国家科技支撑计划项目(2010BAK67812)和陕西省重点学科建设专项资金项目资助作者简介：韩炜师，1986年生，西北大学文化遗产学院硕士研究生e-mail：hanweishi86@163．C01；37044530@qqoC01*通讯联系人e-mail：wangli

7、qin(园nwu．edu．on!wangliqirmwu@163．COm万方数据第12期光谱学与光谱分析3395及境内进行的广泛的文物原址无损调查，该调查为研究图特摩斯四世至阿蒙霍特普三世统治时期壁画材料及制作工艺奠定了基础[11

8、。1．2激光诱导击穿光谱法(1aser-inducedbreakdownspeetr惜-copy，L卫陷)LIBS是一种基于原子发射光谱和激光等离子体发射光谱的分析技术