一、分析实验室简介
山东省文物保护修复中心分析室于2015年建立,主要从事文物材料及工艺的分析研究工作。目前实验室拥有激光共聚焦拉曼光谱仪、傅立叶变换显微红外光谱仪、便携式X射线荧光光谱仪、超景深三维视频显微镜、透反两用偏光金相显微镜、携式X光探伤及便携式CR电子成像系统、便携式激光诱导击穿光谱仪、台式扫描电镜、台式X-射线衍射仪、氙灯耐气候老化试验机、便携式激光诱导击穿光谱仪、红外热像仪、紫外红外相机等多台大中型实验室分析设备。
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文物保护分析室
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二、 分析研究对象
分析室研究对象为山东省内各博物馆等文物保管单位所藏文物,根据构成文物的材料成分和来源,主要有如下两类。
无机质地文物:材料来源于非生物,如青铜器、铁器、金器、银器、锡器、铅器、玉器、陶瓷、砖瓦、玻璃等。
有机质地文物:材料来源于生物,如竹木漆器、纸张、皮革、皮毛、丝麻棉织品、牙骨等。但也有些文物是复合型材质,既有无机材质又有有机材质,如字画(纸为有机材质,墨迹则为无机材质)、纸币(纸为有机材质,颜料为无机材质)等。
三、 分析方法
文物的分析研究主要包含文物形貌分析,成分、物相分析以及文物保存环境几个方面。
1、文物形貌分析
(1)显微分析
通过光学显微镜来检查肉眼不能清晰确认或观察的显微特征。在文物分析研究中经常使用的微观形貌观测设备主要有生物显微镜、金相显微镜、偏光显微镜、三维超景深视频显微镜与扫描电镜。
偏光显微镜可通过分辨晶体的颜色、形状、大小、折射率和消光性等光学性质来鉴别颜料。金相显微镜可通过对金属文物显微组织的分析,来研究金属文物中合金生成,冶炼,浇铸以及加工工艺等信息。超景深视频显微镜可以在不处理样品的情况下进行大景深三维立体观测。扫描电镜可以对样品进行图像观察和晶体结构分析,如研究古陶瓷的表面形状、晶粒大小及相互结合的状况以及内气孔的形状分布,玻璃化程度并进而推断烧结温度,研究金属文物的微观结构和金属文物腐蚀的原因,还可以为古代植物、石器工具、兽骨头和牙齿、古代衣物提供详细的立体图像等等。
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研究级偏光显微镜
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扫描电镜能谱仪
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三维超景深视频显微镜
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三维超景深视频显微镜
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生物显微镜纤维鉴别(构皮纤维、箭竹纤维)
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金相显微镜金属铸造工艺研究(树枝晶、等轴六方晶)
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三维超景深视频显微镜漆器层位分析(大漆层、漆灰层和胎体)
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扫描电镜青铜样品表面元素分布及形貌(铜、铅分布)
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(2)X射线分析
当文物内部信息通常通表面观察无法获得,而又不可以使用损坏文物的方式研究其内部情况时,X光成像分析在很大程度上可以帮助我们解决这些问题。如包含物、文物保存状况、文物内部结构、制作工艺、保护修复情况等。
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X射线探伤机及CR成像系统
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青铜器制作工艺及纹饰X射线分析
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(3)红外分析
自然界中,一切物体都可以辐射红外线,因此利用探测仪测量目标本身与背景间的红外线差可以得到不同的热红外线形成的红外图像。利用红外成像技术可以对一些表面模糊不清或肉眼难以分辨的文物进行研究,利用红外线的成像原理,能够将其很好地显示出来。
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普通光学照相与红外照相对比
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普通光学照相与红外照相对比
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2、成分、物相分析
分析文物的基体成分,进而确定文物的材质;在查明文物损坏过程和机理时,要分析文物材料质变产物的成分;保护得如何,也要通过现代分析技术来观察文物的结构和成分有无变化。在研究文物在地下埋葬环境时,地下水和文物周围的土壤的成分也要靠现代仪器来确定。通过能谱或X射线荧光光谱结合X射线衍射,激光共聚焦拉曼光谱结合傅里叶红外光谱等分析方法,可以在无损的前提下有效的对文物成分进行定性及半定量分析,进而推断文物的制作材料及工艺。
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便携X射线荧光光谱仪
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台式X-射线衍射仪
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激光共聚焦拉曼光谱仪
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傅立叶变换显微红外光谱仪
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银币X射线荧光分析合金成分
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X射线衍射判别青铜器粉状锈
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傅里叶红外光谱麻纤维鉴别(1730 cm-1,1505 cm-1,1559 cm-1,1455 cm-1无吸收峰,这是大麻区别于亚麻等其他麻种的主要特征)
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拉曼光谱玉石鉴定(翡翠A、B)
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拉曼光谱颜料分析
3.4 文物保存环境
引发馆藏文物劣化损害的主要环境因素包括:光辐射、温度、湿度、有害生物和污染气体(包括颗粒物)五类类。
引发文物劣化的主要环境因素
文物保存理想环境
运用离线式便携环境检测设备可以对博物馆环境基本指标、环境质量综合评价指标的进行检测(温度、湿度、照度、紫外辐照强度、VOC、二氧化碳6种基本指标和有机污染物、无机污染物、含硫污染物3项综合指标)。结合专用采样分析、便携式检测手段,实现对文物保护特征污染物 甲酸、乙酸、甲醛、臭氧、硫化物、氮氧化物等的监测。
离线式便携环境检测设备