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现代科学仪器在文物保护工作中的应用
   

现代科学仪器在文物保护工作中的应用已是很普遍的了,早在科技考古的概念提出之前,文物科技保护的研究工作就已受到世界各国文物保护工作者的重视。事实上,科技考古与科技保护的概念是相互统一又各具特点的,考古工作中的断代测年与保护工作中的真伪鉴别所采用的科学仪器也都大体相同。

  热释光法鉴定古陶瓷的年代在实践中已有多年的经验积累,美中不足的是此法需取样分析,对文物会形成一定的破坏;并且检测结果会受到某些特定因素的干扰。

  成分分析的方法是最普遍采用的鉴定手段之一,常规分析方法准确性好,且无须特殊设备,但同样受到采样问题的困扰。随着现代分析仪器的发展,无损检测已不是难题了,例如使用 X射线荧光能谱仪对陶瓷器进行表面成分的无损检测,已经较为普遍。并取得了满意的效果,例如中国历史博物馆文物保护实验室的一台大样品室能谱仪,可将直径 300mm ,高度 200mm 以下的器物,直接置入样品室进行表面成分的分析。对于大多数明代以前的瓷器文物,都可进行无损检测,而一些大型器物,仅取毫克数量级的粉样便足以得出结果。近来,一些仪器公司甚至可以据客户要求提供更大容积的样品室,另外,对检测部位局部施以保护气氛更可以使被检对象完全脱离样品室的束缚。用成分分析的方法鉴别瓷器真伪,主要对瓷釉成分的配比进行分析,现代仿品大多从文物的釉色、光泽几个方面进行模仿,努力使仿器的外观达到以假乱真的效果。但是为达到这一目的在仿制时或多或少地加入了一些现代釉料,这类元素一经检出,该器物的真伪便一目了然了。例:仿汝窑瓷器为达到使釉色有温润的玉质感,使用了氧化锆等添加剂,仿青花瓷加入氧化锌、氧化钡等(见右下图)。曾有一例汝窑瓷碗(见右图),底釉成分相符,碗侧壁成分差别较大,是用真碗底补上假碗壁做成的。另有素胎之上施以瓷漆绘制仿釉,分析结果含高比例的氧化钡、氧化铅,以火烧之会起泡。

  光谱法测定瓷釉的脱玻老化率是近年来发展起来的一种有效鉴定手段。一些高仿瓷器,其釉料成分与古代瓷釉成分符合较好,这种情况下,对其进行成分鉴定就有相当难度,利用光谱法则从另一角度检测,同样可以将赝品剔除。脱玻老化率是衡量瓷釉在烧制时,釉层中形成的玻璃态组成部分经长期时效,其中一定数量的部分由无序状态转变为晶态。这种转变理论上将受两种主要因素影响,即时间因素和温度因素,如假定温度不变(例如长期在地下埋藏的文物),那么时间因素对脱玻老化率的影响将会具有一定的线性规律,这个比率直接与年代相关,对瓷釉烧成年代的判断是一种重要证据。当然,温度因素也对这个比率的形成有很大影响,不排除作伪者据此改变新品老化率的可能。

  除了陶瓷类文物,金属类文物的鉴定也是很受到重视的。

  采用成分分析的手段对于大多数青铜器赝品的鉴别是极具成效的,当前充斥市场上的假文物,可能因其制造者尚且仅局限于赝品的形似而还未意识到需要质似,所以大部分假器制作的用料并不考究,直接采用最容易得到的黄铜制作,或在黄铜的基础上加入一点锡、铅。这样,尽管从表面上观察,赝品可将器物仿的惟妙惟肖,但是对成分做一下分析,很容易检出其中的锌含量。大家都知道,锌冶炼方法是元代以后才初步形成规模,直到请代也未见大量应用。所以商周两汉时期的青铜器是不可能采用黄铜制造的。另外,成分分析的手段可以迅速准确的将材质不合的器物筛选出来,例如我馆在征集文物的过程中就有大量的器物在经过成分分析后被剔除,大大提高了文物鉴定的准确率。曾有一件据称是汉代青铜俑人的器物,已被诸多专家认可,我馆准备出上百万元征集,由于征集前加做了成分检测,查出该器物是由黄铜铸造成型的,显然属于赝品,因而避免了一次失误。又如我馆早年收藏的一件“朱提银”,文物级别很高,据史料记载应是纯度很高的银砖,但经 X荧光能谱仪做无损分析后发现该器物竟不含一点银元素。这样的例子不胜枚举,成分分析的重要性也可见一斑了。
   金相技术在进一步对成分与古代青铜器成分相符的高仿器进行甄别时,起到了关键性作用。古代青铜器组织中发现的“纯铜晶粒” (右上图为司母戊鼎表面剥离的纯铜片,直径约有 120mm ,冰花状形态应是由孪晶块形成;右下图为铜器基体内部组织中的纯铜晶粒,为便于区分经计算机处理呈白色 ),多存在于唐代以前的含锡量较高的青铜器中,其形成机理目前尚未有令人信服的理论。迄今仍没有人能在实验室模拟出这种组织的产生,多数人相信,“纯铜晶粒”的产生与时间因素有关。中国历史博物馆在对司母戊鼎进行铸造工艺的研究过程中,利用金相法对其组织进行观察后确认出鼎体有多处铸造缺陷,多处补铸部分,补助前后的区域分别为退火等轴晶组织和铸造树枝晶组织。如下面四幅照片分别是司母戊鼎一侧壁的普通照片、X射线透视照片;X光照片中白色区的等轴晶组织、暗区的树枝晶组织。

X射线探伤技术对于文物鉴定工作也是一种有效的手段,通常从铸造青铜器存在“垫片”与否等即可准确判断文物的真伪。同时,对于锈层下的纹饰、铭文等,X射线探伤技术也将会提供近乎完美的识别照片。一些经过修复补配的器物,在射线的透照下,也都纤毫毕现。(右图上:青铜鼎底的垫片;中:器底的铭文;下:器壁的裂纹。该器物已经修复,从外观上分辨不出是否已经碎裂)。

  用于对锈层的结构进行分析的 X射线衍射仪,现在也有可将整个文物置入的超大样品室,并配备有CCD摄像系统,可对样品进行选区分析。

  红外显微镜、激光拉曼显微镜在对微小样品进行微区分析时非常有利,曾经利用红外分析技术对文物上贴金箔处的粘合剂进行分析用以判断是否现代粘合剂并取得了成功。

  近年来,随着国家对文物保护科研投入力度的加大,有更多的大型精密分析仪器投入到文物保护科研项目中,这对于改善我国文物保护科研分析检测手段较为落后的现状,必将起到极大的推动作用。  

 

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