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现代分析技术在文物保护中的运用（六）

文物保护学是一门交叉学科。随着科技的发展，新的仪器设备、新的观察手段和分析方法不断涌现，并相互配合，逐渐形成了自然科学与社会科学各学科之间的互相渗透、互相交叉、互相融合。现代分析技术可以用来确认文物的真伪、年代、成份、结构以及文物的制作工艺和老化机理等方面的内容，为文物的保护、修复和复制提供证据。

X射线衍射仪

1895年德国物理学家伦琴（W.K.Rontgen）在研究真空管中的高压放电现象时，首先发现了X射线。X射线亦称伦琴射线，它同γ射线、紫外线、可见光、红外线、微波和无线电波等一样，都是一种横向电磁波，它的波长在0.001~10nm之间，而用于X射线衍射分析的波长一般在0.05~0.23nm。

【X射线衍射仪】

对于任何一种结晶物质，其内部质点总是在三维空间成周期性地重复排列，而且其重复的周期与X射线的波长属于同一数量级，因此当X射线通过晶体时，晶体便作为一个三维光栅而产生衍射效应。对于任何一种结晶物质的化学组成及其内部结构，当与其他种类结晶物质比较时，相互间或多或少总存在着一定的差异，因而X射线的衍射效应彼此间必然也会有所区别。于是可根据晶体的衍射效应来测定晶体的内部结构和鉴别晶体的物相，确定被测样品的物质组成。

常规X射线衍射分析要求的样品量相对较大（约几百毫克），经研磨至200目后，压制在铝质样品框或玻璃板样品槽中。放入衍射仪的测角仪中心样品架中进行分析。在进行文物分析时，如果取如此大量的样品，将对古代文物造成永久性的破坏。如果将少量样品直接放置在结晶物质制成的样品板上，就会在样品的衍射图上叠加上样品板物质的衍射峰而增加分析难度。如果将少量样品放在非结晶物质上（如玻璃片），其衍射图谱就会出现一个明显的非晶态弥散峰而使样品衍射峰失真，并淹没部分有用的衍射峰。为此，我们采用了一种沿一定晶面切割的单晶硅片样品板。这种样品板在5°~120°间20测角仪扫描范围内没有任何衍射峰而且背景值很低，分析用量少，一般仅需几毫克样品，较适合微量文物样品的分析。分析时，将样品仔细放在单晶硅片中心部位并滴上少量无水乙醇，待乙醇挥发净后，样品就紧附在单晶硅片上。然后，将载有文物样品单晶硅片样品板插入衍射仪样品架中，开始分析并获得结果。

X射线衍射在文物分析中的应用主要包括以下几个方面：

01.

在壁画颜料分析中的应用。古代壁画中的颜料，限于当时的历史条件及制作工艺水平，绝大部分使用的是易于采集及提纯的天然矿物颜料。例如，常用石膏、方解石（白垩）做白色颜料；用朱砂、赤铁矿、铅丹做红色颜料；石青和青金石做蓝色颜料；石绿和氯铜矿做绿色颜料等。这些天然矿物颜料绝大部分是结晶物质，使用X射线衍射分析法可以准确地鉴定颜料中的这些物质组成。

02.

鉴定古陶器成分。通过分析古陶器胎体或釉料的矿物成分，结合数据库比对可确定原料产地及窑口信息。其原理基于不同矿物具有特定的X射线衍射图谱特征，通过对比已知窑口的标准谱图库实现鉴定。

03

鉴定古代金属。可通过分析晶体结构鉴定古代金属成分，主要用于检测金属锈蚀产物及合金元素组成，为文物保护提供科学依据。

【完】