光譜法在考古學(xué)和藝術(shù)品分析中的應(yīng)用

中國不僅擁有燦爛的古代文明，還有大量的近現(xiàn)代藝術(shù)品，不論是哪種材質(zhì)藝術(shù)品，出土環(huán)境、存放環(huán)境都對器物的保存有重要影響。保存藝術(shù)品和其他古物需要了解所涉材料的成分，賽默飛紅外光譜儀因其在鑒定中具有無損性質(zhì)和特異性而經(jīng)常用于考古遺址。

銅雕塑作為現(xiàn)代藝術(shù)品因其歷史價(jià)值、文化價(jià)值、審美價(jià)值、科技價(jià)值和時(shí)代價(jià)值被越來越多的博物館收藏。經(jīng)過歲月的洗禮，雕塑上有時(shí)也會出現(xiàn)銹蝕產(chǎn)物，由于銅的很多銹蝕產(chǎn)物外觀比較相近，甚至混雜相生，僅靠經(jīng)驗(yàn)很難準(zhǔn)確判斷，所以就需要使用科學(xué)的檢測方法和分析手段確定銹蝕產(chǎn)物的組成及準(zhǔn)確位置，然后制定相應(yīng)的保護(hù)修復(fù)方案。

中國國家博物館藏一件現(xiàn)代銅雕塑作品《哲學(xué)家梁漱溟》上出現(xiàn)了斑點(diǎn)狀銹蝕，這尊雕塑是吳為山先生于2006 年創(chuàng)作，銹蝕位置如圖1 箭頭所示，銹蝕產(chǎn)物呈淺綠色粉末狀、疏松銹蝕。取銹蝕產(chǎn)物作為樣品，用于銹蝕產(chǎn)物的形貌觀察、元素組成及物相結(jié)構(gòu)分析。銹蝕產(chǎn)物非常少，很適合用紅外技術(shù)進(jìn)行測試和分析。使用顯微紅外面掃描模式測量了區(qū)域銹蝕產(chǎn)物的面分布情況及其對應(yīng)的紅外光譜和峰位如表1所示。

圖1 銅雕塑《哲學(xué)家梁漱溟》

表1銅雕塑銹蝕產(chǎn)物紅外光譜峰位及文獻(xiàn)中參考峰位

首先使用可見光掃描系統(tǒng)獲得銹蝕產(chǎn)物可見光圖像，以確定紅外掃描區(qū)域。從樣品的可見圖像上選擇分析區(qū)域，如圖2a，分析區(qū)域使用透射模式獲得銹蝕產(chǎn)物的紅外化學(xué)圖像，圖2是在1613cm^-1處的化學(xué)成像。銹蝕產(chǎn)物Cu₄Na₄O(HCOO)₈(OH)₂·4H₂O的紅外光譜如圖2c所示，與文獻(xiàn)中報(bào)道的甲酸銅Cu(HCOO)₂·4H₂O 的紅外光譜有一些相似。由此可以分析出銹蝕產(chǎn)物。

圖2銅雕塑銹蝕產(chǎn)物區(qū)域1的(a)可見光圖像，(b)1613cm^{－ 1} 處化學(xué)成像，(c)紅外光譜; 區(qū)域2 的(d)可見光圖像，(e)1601cm^{－ 1} 處化學(xué)成像，(f)紅外光譜

傅里葉變換紅外光譜法是一種強(qiáng)大的分析技術(shù)，其應(yīng)用幾乎沒有限制，可對各種有機(jī)和無機(jī)樣品進(jìn)行定性和定量分析。光譜儀的工作流程快速、簡單，提高了工作效率。傅立葉顯微紅外光譜技術(shù)無需制樣可直接分析樣品，靈敏度高，操作過程簡單、可視化程度高，能夠直接觀測銹蝕產(chǎn)物的顏色和形貌等，因此非常適合微量樣品分析檢測。通過成像部分可以確定檢測位置，對銹蝕產(chǎn)物種類進(jìn)行初步判斷; 通過分析紅外光譜圖可以確定銹蝕產(chǎn)物的種類和成分。此外，通過超景深三維視頻顯微觀察、掃描電子顯微鏡能譜儀、顯微激光拉曼光譜等其他檢測手段對銅雕塑銹蝕產(chǎn)物取樣進(jìn)行綜合分析。這些分析手段為銅雕塑保護(hù)方案的制定提供了重要信息支撐和理論依據(jù)。