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xrf分析仪在文物保护中的应用

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     1、考古研究中的应用
    考古研究中,应用xrf分析仪可以测定古代遗物中的成分,从而达到各种分析目的, 了解当时的人类社会文化。xrf分析仪主要应用于鉴定古代遗物的年代、真伪、产地和制作工艺等。
    (1)、文物的鉴定
    文物的鉴定包括两个内容:一是鉴定文物的材质。如安徽东至发现的南宋关子钞版,当时有人认为是铁质的,经X射线荧光分析后发现是铅质的。二是鉴定真伪。如美国曾对迭戈于1658年画的油画《奥地利的玛丽安娜皇后》进行鉴定,用X射线荧光光谱仪分析了画中的白色颜料,其材质是铅白和石膏。这就证明此画是真的,因为1870年以后油画的白色颜料只使用钛白。
    (2)文物的断代
    同一类型的古代遗物,不同时代的制作工艺和配料是不一样的,其成分是有区别的,因而可以利用X射线荧光分析进行文物的断代。例如铜镜,汉代普遍使用高锡含铅的青铜镜,唐代青铜镜则加入大量的铅,宋代青铜镜加锌同时含铅量高达30%以上,元以后大量使用白铜镜,明中期后使用黄铜镜。由于这些特点和规律,通过X射线荧光分析,就可以推断它们的年代。
    (3)文物产地及其矿料来源分析
    时空框架的建立是考古学的基础,断代测年是为古代遗存提供时间标尺,文物产地及其矿料来源则为古代遗存提供空间坐标。文物的成分与其制作时间、地点存在着一定的关系。对文物进行X射线荧光光谱仪分析,可知其成分,经聚类分析和其他方法的旁证,可确定其产地及其矿料来源。
    这就为研究古代各种文化之间的关系,提供了有意义的信息。德国的拉德肯实验室用xrf分析仪了尼罗河流域的古陶器,发现一般低质产品各地都有出产,而高质量产品,则来自于尼罗河中部地底比斯几个中心地区。彭子成等用能量色散X荧光光谱仪测定了临江窑、吉州窑、湖田窑和长沙窑古瓷胎的化学主量元素、微量元素的含量。通过化学指标和多元统计方法,研究了临江窑及其它三个窑场古瓷胎的化学组成和相互关系,揭示了不同产地的化学分区特征。
    ( 4)制作工艺的研究
    通过对文物的 X 射线荧光光谱分析,可了解文物的成分,从成分构成又可以推断当时的制作工艺。例如,敦煌莫高窟隋代佛像上的涂金粉,经 X 射线荧光分析发现铅(Pb)的含量是金(Au)的4倍多,其表面呈金色,涂层极薄。从而可以推测,在佛像上先涂铅粉再涂金粉,就可以节省金的用量。魏国锋等采用 X 射线荧光仪、金相显微镜等现代检测手段,分析了金沙遗址出土铜片的元素成分和金相组织。研究表明铜片为高温热锻成形,其热锻温度范围在500 ~ 700度之间,符合现代金属学原理。铜片表面的树形纹饰是用预先制作的树模在铜片上压印而成。这一研究结果对进一步了解成都平原的青铜加工技术有重要意义。
    2、文物保护的研究应用
    文物保护是研究人类文化遗产质变规律,从而研究如何对抗自然界对文物产生破坏的科学[。在文物保护研究中应用的内容主要有:
    (1) 研究文物材料的成分和结构。
    通过分析文物材料的成分和结构,查明各类质地材料的损坏过程和机理,探索各种材料的质变规律,从而设法对抗质变来保护文物。如,干福熹用X荧光光谱仪分析了越王勾践剑上的镶嵌玻璃和同地出土的时代稍晚的楚墓玻璃珠的成分,发现与江西低钙原始瓷釉的化学成分十分接近。又如, 朱剑等用能量色散 X 射线经验系数法,对江西吴城出土的商代原始瓷残片中主、次量元素含量进行了测试,所得结果与前人的研究颇为吻合。说明该法能满足考古样品分析的要求, 特别适用于古陶瓷样品的无损分析。
    (2) 研究文物的地下埋藏环境。
    文物保护的好坏与它在地下环境有直接的关系。地下环境包括水文地质条件。有些文物在地下保护很好,掌握了它的地下环境,就可以在地面上以类似的环境条件来保护它。如,金普军等用 X 射线荧光光谱等科学分析手段,研究了九连墩楚墓出土的战国青铜器的埋藏环境,发现整个环境密闭,总体呈中性,HCO3-的浓度较高。这样的埋藏环境就是减缓铅锡焊料腐蚀的主要原因之一,使得大部分青铜器完好地保存了下来。
    (3)研究文物地上保存的*环境。
    文物保存*环境的研究,是当今国内外文物保护研究的热点。不同质地的文物对环境有不同的要求,如果环境能满足文物保存的要求,将大大延长其寿命。如,罗曦芸、吴来明采用 X 荧光光谱、 离子色谱等方法分析了变色银币清洗液的成分, 并对博物馆周边环境空气和颗粒物进行了检测。实验结果和银化物化学性质的结合,解释了银与各种污染例子作用zui终转化为稳定的硫化银的原因,同时也为制定银质文物保护环境标准和改造方案提供了科学依据。
    (4)研究文物的保养技术。
    对已经损坏的文物,希望能恢复它的原貌,如果做不到这一点,也必须保持它的现状,因而要针对不同文物采取不同的保护措施。这是目前文物保 护的重点内容。如,潘郁生、黄槐武用 X 射线荧光分析了广西博物馆汉代铁器的锈饰产物的化学成分, 结果表明铁锈的主要成分是针铁矿和纤铁矿, 而且铁锈样品中存在痕量的氯离子, 在一定条件下, 将形成铁器集体腐蚀的恶性循环。
    (5) 研究文物保护修复的传统技术。
    任何一门科学都是在继承前人成果的基础上发展起来的。我国古代劳动人民积累了许多行之有效的文物保护技术,这都需要很好地去发掘、继承和改进,从而更好地为保护文物服务。

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