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現代科學儀器在文物保護工作中的應用
   

現代科學儀器在文物保護工作中的應用已是很普遍的了,早在科技考古的概念提出之前,文物科技保護的研究工作就已受到世界各國文物保護工作者的重視。事實上,科技考古與科技保護的概念是相互統一又各具特點的,考古工作中的斷代測年與保護工作中的真偽鑒別所采用的科學儀器也都大體相同。

  熱釋光法鑒定古陶瓷的年代在實踐中已有多年的經驗積累,美中不足的是此法需取樣分析,對文物會形成一定的破壞;并且檢測結果會受到某些特定因素的干擾。

  成分分析的方法是最普遍采用的鑒定手段之一,常規分析方法準確性好,且無須特殊設備,但同樣受到采樣問題的困擾。隨著現代分析儀器的發展,無損檢測已不是難題了,例如使用 X射線熒光能譜儀對陶瓷器進行表面成分的無損檢測,已經較為普遍。并取得了滿意的效果,例如中國歷史博物館文物保護實驗室的一臺大樣品室能譜儀,可將直徑 300mm ,高度 200mm 以下的器物,直接置入樣品室進行表面成分的分析。對于大多數明代以前的瓷器文物,都可進行無損檢測,而一些大型器物,僅取毫克數量級的粉樣便足以得出結果。近來,一些儀器公司甚至可以據客戶要求提供更大容積的樣品室,另外,對檢測部位局部施以保護氣氛更可以使被檢對象完全脫離樣品室的束縛。用成分分析的方法鑒別瓷器真偽,主要對瓷釉成分的配比進行分析,現代仿品大多從文物的釉色、光澤幾個方面進行模仿,努力使仿器的外觀達到以假亂真的效果。但是為達到這一目的在仿制時或多或少地加入了一些現代釉料,這類元素一經檢出,該器物的真偽便一目了然了。例:仿汝窯瓷器為達到使釉色有溫潤的玉質感,使用了氧化鋯等添加劑,仿青花瓷加入氧化鋅、氧化鋇等(見右下圖)。曾有一例汝窯瓷碗(見右圖),底釉成分相符,碗側壁成分差別較大,是用真碗底補上假碗壁做成的。另有素胎之上施以瓷漆繪制仿釉,分析結果含高比例的氧化鋇、氧化鉛,以火燒之會起泡。

  光譜法測定瓷釉的脫玻老化率是近年來發展起來的一種有效鑒定手段。一些高仿瓷器,其釉料成分與古代瓷釉成分符合較好,這種情況下,對其進行成分鑒定就有相當難度,利用光譜法則從另一角度檢測,同樣可以將贗品剔除。脫玻老化率是衡量瓷釉在燒制時,釉層中形成的玻璃態組成部分經長期時效,其中一定數量的部分由無序狀態轉變為晶態。這種轉變理論上將受兩種主要因素影響,即時間因素和溫度因素,如假定溫度不變(例如長期在地下埋藏的文物),那么時間因素對脫玻老化率的影響將會具有一定的線性規律,這個比率直接與年代相關,對瓷釉燒成年代的判斷是一種重要證據。當然,溫度因素也對這個比率的形成有很大影響,不排除作偽者據此改變新品老化率的可能。

  除了陶瓷類文物,金屬類文物的鑒定也是很受到重視的。

  采用成分分析的手段對于大多數青銅器贗品的鑒別是極具成效的,當前充斥市場上的假文物,可能因其制造者尚且僅局限于贗品的形似而還未意識到需要質似,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黃銅制作,或在黃銅的基礎上加入一點錫、鉛。這樣,盡管從表面上觀察,贗品可將器物仿的惟妙惟肖,但是對成分做一下分析,很容易檢出其中的鋅含量。大家都知道,鋅冶煉方法是元代以后才初步形成規模,直到請代也未見大量應用。所以商周兩漢時期的青銅器是不可能采用黃銅制造的。另外,成分分析的手段可以迅速準確的將材質不合的器物篩選出來,例如我館在征集文物的過程中就有大量的器物在經過成分分析后被剔除,大大提高了文物鑒定的準確率。曾有一件據稱是漢代青銅俑人的器物,已被諸多專家認可,我館準備出上百萬元征集,由于征集前加做了成分檢測,查出該器物是由黃銅鑄造成型的,顯然屬于贗品,因而避免了一次失誤。又如我館早年收藏的一件“朱提銀”,文物級別很高,據史料記載應是純度很高的銀磚,但經 X熒光能譜儀做無損分析后發現該器物竟不含一點銀元素。這樣的例子不勝枚舉,成分分析的重要性也可見一斑了。
   金相技術在進一步對成分與古代青銅器成分相符的高仿器進行甄別時,起到了關鍵性作用。古代青銅器組織中發現的“純銅晶粒” (右上圖為司母戊鼎表面剝離的純銅片,直徑約有 120mm ,冰花狀形態應是由孿晶塊形成;右下圖為銅器基體內部組織中的純銅晶粒,為便于區分經計算機處理呈白色 ),多存在于唐代以前的含錫量較高的青銅器中,其形成機理目前尚未有令人信服的理論。迄今仍沒有人能在實驗室模擬出這種組織的產生,多數人相信,“純銅晶粒”的產生與時間因素有關。中國歷史博物館在對司母戊鼎進行鑄造工藝的研究過程中,利用金相法對其組織進行觀察后確認出鼎體有多處鑄造缺陷,多處補鑄部分,補助前后的區域分別為退火等軸晶組織和鑄造樹枝晶組織。如下面四幅照片分別是司母戊鼎一側壁的普通照片、X射線透視照片;X光照片中白色區的等軸晶組織、暗區的樹枝晶組織。

X射線探傷技術對于文物鑒定工作也是一種有效的手段,通常從鑄造青銅器存在“墊片”與否等即可準確判斷文物的真偽。同時,對于銹層下的紋飾、銘文等,X射線探傷技術也將會提供近乎完美的識別照片。一些經過修復補配的器物,在射線的透照下,也都纖毫畢現。(右圖上:青銅鼎底的墊片;中:器底的銘文;下:器壁的裂紋。該器物已經修復,從外觀上分辨不出是否已經碎裂)。

  用于對銹層的結構進行分析的 X射線衍射儀,現在也有可將整個文物置入的超大樣品室,并配備有CCD攝像系統,可對樣品進行選區分析。

  紅外顯微鏡、激光拉曼顯微鏡在對微小樣品進行微區分析時非常有利,曾經利用紅外分析技術對文物上貼金箔處的粘合劑進行分析用以判斷是否現代粘合劑并取得了成功。

  近年來,隨著國家對文物保護科研投入力度的加大,有更多的大型精密分析儀器投入到文物保護科研項目中,這對于改善我國文物保護科研分析檢測手段較為落后的現狀,必將起到極大的推動作用。  

 

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