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文物保护

用布鲁克的分析仪器保护和修复艺术品及文物

 

XRF(手持式、便携式和移动式)及NIR近红外、FT-IR红外和拉曼光谱法等振动光谱法都属于无损无创分析技术,非常适合用于研究艺术品和博物馆(文化遗传)物品。

 

XRF提供的是元素(定性和可能定量的)信息,红外和拉曼光谱法提供的是物质中的功能团和化合物信息。

 

XRF

 

XRF可供文物管理者研究物体涂层,比如油漆层。元素图谱有助于鉴定颜料和釉料,从而鉴别物品真伪。

 

 

文物管理者将XRF的元素信息与拉曼光谱图结合在一起时,很容易确定出颜料的确切种类以及元素的氧化状态。获得这些信息有助于管理者选择适合被分析物品的保护和修复方法。

 

红外

 

便携式IR光谱仪可用于分析和鉴定宝石、以及识别衣物的用料和上面的污渍。

拉曼

 

拉曼光谱法可以鉴定颜料(比如制造颜料的矿物),而结合高度可靠的微点拉曼显微镜,它还可以鉴定单根纤维的色料(参见Marco Leona的文章)。拉曼光谱仪还可通过显微镜的XY平台“扫描”一个区域从而对该区域进行成像。

 

许多情况下,颜料结构的变化(比如因为氧化)会导致颜色完全发生变化,比如汞基颜料老化的过程中从红色变成褐色。这个问题在先前的修复是用赭石基褐色颜料而非原本的红色涂抹该区域时尤其突出。

 

通常情况下,有些测量对象不太可能转移到实验室进行分析,或者样品尺寸不允许使用显微镜来分析。BRAVO作为一款能体现出最高水平的手持式拉曼光谱仪,它整合了台式拉曼光谱仪的性能,包括专利的荧光消除技术,并确保仪器可以用于现场分 析。

 

 

自然历史

 

自然历史收藏品面临的其他问题遇到手持式XRF迎刃而解。过去,用于保存动物毛皮和标本的许多化学物质都含铅、砷、汞和镉等有害元素。这些物质会被释放到空气中或在游客触摸物品时转移到游客身上。它们也会影响保管人员和文物保护者的健康。用手持式XRF可以现场检测这些物品。把手持式XRF放在三脚架上,再借助与之相连的PC,分析人员可以快速识别出可能的危险元素。此外,手持式XRF也很容易对在奥克拉荷马州发现的传家宝如野牛头进行准确可靠的检测。

 

 

XRF of taxidermy mouse
Handheld XRF testing of a mounted field mouse
XRF analysis of Tasmanian devil
Handheld XRF testing of Tasmanian devil hide

 

元素、涂层和比较

 

结合元素谱图和涂层信息,再把原始颜料与替代颜料相比较,文物保护者可以选择最好的方法来保护文物。

 

 

成像

 

使用区域成像技术,上述方法可以用于分析一个很小的点,拉曼光谱仪可以小到几微米,XRF可以小到25-70微米。便携式微区XRF BRUKER ARTAX可对画作进行现场分析,而光束更小的M4 TORNADO可对能够放入仪器大的样品室里的样品进行分析。M4曾被用于对德国莱比锡美术博物馆的一幅油画背面进行成像,同样是在这里,画家Max Klinger的另一件未完成的画作是用微区XRF发现的。

Max Klinger painting
Painting by Max Klinger

 

ARTAX被美国各大博物馆广泛用于它们的文物收购和保护工作。XRF技术还能让文物管理者弄清画作是否被艺术家修改过,或者在后来的保护工作中是否被修改过。