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HORIBA前沿用戶報道|看藝術之都如何玩轉便攜拉曼光譜儀
法國首都巴黎是舉世聞名的大都市。與世界上很多國家的城市規(guī)劃主導部門不同,巴黎的城市規(guī)劃與建設,主管部門是文化部而不是建設部,這被解讀為法國政府對城市歷史、文化、藝術的尊重。據(jù)了解,一張巴黎博物館通票可以進50多個博物館??梢哉f巴黎的文物藝術品猶如漫天繁星,因此,法國政府和研究機構對藝術品的保護、鑒定工作異常重視也就不足為奇了。
索邦大學(圖片來源于網(wǎng)絡)
*,拉曼光譜技術在文物藝術品的分析鑒定方面發(fā)揮很大作用。然而,文物藝術品分析鑒定領域的一個重要需求是在考古現(xiàn)場對藝術品文物進行在位無損鑒別,這就需要采用便攜式拉曼光譜儀器。法國索邦大學的Philippe Colomban教授長期從事這方面的工作,研究對象涉及釉彩、陶器、琺瑯彩、古代玻璃、金屬銹蝕、雕塑、油畫、蠟筆畫和素描等。他近在Journal Raman Spectroscopy雜志上發(fā)表的一篇綜述文章介紹了這個方面的工作,文章綜述了有關的實驗設備、參數(shù)的選擇,及相關測試案例。接下來,讓我們先睹為快,一起來收割便攜拉曼測試技巧吧!
便攜拉曼光譜儀在巴黎Palatine教堂的圣禮拜堂
選擇激發(fā)波長的原則是在安全的激光功率(不對藝術品文物造成損傷)下獲得大的拉曼信號強度。
實際應用中,對于無機材料而言,綠色激光(532nm)是合適的:這些材料的熒光信號主要源于其中微量的稀土元素所產(chǎn)生的很窄的峰,或者材料表面因污染而存在的一層生物薄膜(對于出土文物更是如此)。當樣品表面激光功率達到10~20 mW時,就足以清除樣品表面的生物膜污染物,從而祛除其對應的熒光信號。
另一方面,對熒光信號強的樣品,為了避免拉曼信號被熒光所掩蓋,紅光(785nm)更適合。
此外,光譜儀的造價、大小和重量也是需考慮的重要因素。在大多數(shù)情況下,選擇綠光(532 nm)或紅光(785 nm)是很好的折衷方案。其中紅光激光器的功率通常為200–300 mW,比綠光激光器(80–250 mW)高一些。激發(fā)光功率大小的設置還必須考慮到樣品被照射點的光吸收和熱傳導性質。一般情況下,對黑色強吸收物質來說,幾個微瓦的功率就足以產(chǎn)生熱效應導致相變,而無色透明材料可以承受1W的功率而不出現(xiàn)熱效應。
便攜拉曼光譜儀在巴黎博物館
對文物藝術品的研究常需要高放大倍數(shù)的光路,這也意味著樣品和光路都需要好的穩(wěn)定性。可以采用上圖中那種很重的平臺或者支撐物,這些平臺或支撐物可以通過電路控制產(chǎn)生微米級別的位移。另外,用疊放的紙張可以抑制振動,幫助非常地調(diào)整位置。添加重型鋼件可以使平臺和物體的支撐非常穩(wěn)定。在可能發(fā)生跌落的情況下,為了保護文物使用泡沫片就非常重要了。以上都可以增強測試穩(wěn)定性。
便攜拉曼光譜儀檢測十八世紀琺瑯彩酒杯
Philippe Colomban教授還研究了便攜拉曼實驗設備和實驗參數(shù)的設定,包括光譜收集過程、激發(fā)光波長選擇,光路選擇等;探討了設備的光譜分辨率、空間分辨率等參數(shù)的重要意義;介紹了對于多相復雜混合材料的拉曼寬峰的探測及峰強(積分面積)計算方法等。并通過多個實例展示了拉曼光譜在藝術品保護、鑒定領域的廣泛應用。
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