文物保护中的无损测试技术

 

        对铜鼎的科学分析和保护修复技术的探讨是有效保护青铜器文物的理论基础和重要措施，分析研究文物的化学组成、文物腐蚀情况和腐蚀产物等为文物的保护修复提供科学依据。随着精密仪器的不断发展，现代分析技术已广泛应用于文物保护领域，无损检测分析技术作为珍贵文物保护手段之一，对文物的修复与展陈有着十分重要的意义。其中，在微区分析领域，电子探针（EPMA）分析是无损检测中的一项有代表性的技术。电子探针显微分析法是利用聚焦电子束轰击固体样品表面，根据微区内所激发出的特征X射线波长和强度进行元素定性定量的分析方法，主要用于文物的精确成分分析和分布分析。在保护处理的实际工作中，利用电子探针的分析结果，根据文物的成分选择与其相应的保护方法和材料，对待潜在危害也仍然是根据成分的不同进行相应的处理，避免失误，从而达到最好的效果。

图3 岛津电子探针EPMA-1720系列和场发射EPMA-8050G

 

使用电子探针分析洛阳王作铜鼎

此王作鼎的修复工作由首都博物馆完成。邵芳、康涛等首先利用岛津电子探针对王作鼎的残片进行了无损分析。样品为经过打磨露出的青铜基体，利用岛津电子探针EPMA-1600对该样进行了定性、定量分析以及面分析。测试条件：定性分析加速电压15kV，束流100nA，束斑直径20μｍ；定量分析加速电压15kV，束流10nA，束斑直径20μm；面分析加速电压15kV，束流100nA。测试结果分别见图4~5和表1。

 

图4  岛津电子探针对”王作”鼎残片的面分析

图5  岛津电子探针测试残片的定性分析
 

 

表1  鼎残片的定量测试结果

 

经过电子探针分析“王作”鼎的成分为铜、锡、铅、碳、硫、铁、钙，其定量分析结果显示铜、锡、铅分别为79.247％、13.342％、5.638％，是青铜合金。面分析结果反映了铅、铜、锡主元素的分布情况，分析结果显示铅具有偏析现象。结合其他测试手段综合分析，锈蚀产物主要有蓝铜矿、孔雀石、氯铜矿、白铅矿等矿物形态，其中绿铜矿为有害锈，具有传染性，属危害因素，因此这些锈蚀需要在修复保护过程中去除。

 

利用电子探针的微区元素成分定性、定量分析和面分布测试对王作鼎的本体、锈蚀产物等作了科学分析，为青铜王作鼎保护修复方案的制定与实施提供了科学依据。我国历史悠久，出土文物丰富，文物的修复、保护和研究使用到电子探针这一无损分析方法将会越来越普遍。