應用分享 | X射線衍射分析在文物保護與研究中的應用

湖南省博物院 藺朝穎

X射線衍射分析作為材料物相分析的方法之一，可快速地檢測出文物或文物樣品中的物相成分，檢測結果可為文物保護修復、文物研究提供科學的數據支撐。同時，由于X射線衍射分析所需樣品量非常少，對文物破壞非常小，因而使得X射線衍射分析技術在文物保護修復方面得到廣泛應用。
一、青銅器表面銹蝕物分析

青銅器在埋葬過程中受環境影響會在其表層形成大量銹蝕物，從青銅器保護角度分類可分為有害銹與無害銹。有害銹成分主要為含氯化合物，包括氯化亞銅、氯銅礦、副氯銅礦等，其存在對青銅器文物保存與文物壽命十分不利，利用X射線衍射儀可以快速檢測出青銅器銹蝕物中是否存在有害銹。

圖1是出土的青銅矛照片，可以看出其銹蝕嚴重。為了確定是否含有有害銹，通過X射線衍射儀對其表面的銹蝕物進行了檢測與分析，結果如圖2所示。從檢測結果可知青銅矛銹蝕物中含有堿式氯化銅即有害銹。為避免文物造成進一步的破壞，急需進行保護處理。

▲圖1 青銅矛

▲圖2 青銅矛表面銹蝕物XRD檢測結果

二、古琴表漆層礦物顏料分析

傳統古琴表面所罩大漆顏色主要有黑色、栗殼色與朱色等，其中栗殼色為大漆本身氧化后所形成的顏色，黑色為大漆與含鐵礦物顏料或炭黑混合后髹涂形成，而朱色漆中所添加的礦物顏料則主要有鐵紅和朱砂兩種。在古琴保護修護時，為達到“修舊如舊"的目的，需要對古琴髹漆工藝進行研究，其中就包含表漆層礦物顏料分析。

圖3和圖4分別為龔承鈞藏仲尼式琴照片和漆膜的橫截面照片。觀察漆膜橫截面照片可知古琴表面分為黑色漆與朱色漆2層。為確定物相組成，對朱色漆層進行X射線衍射分析，由檢測結果可知朱色漆中所含礦物顏料為朱砂。

▲圖3龔承鈞藏仲尼式琴

▲圖4古琴漆膜橫截面

▲圖5古琴漆膜樣品朱色漆檢測結果

除上述2個案例外，在我們日常文物檢測中，X射線衍射分析技術在紡織品、陶瓷器、紙質等文物中都有著廣泛應用，如紡織品表面紋樣和染色所用的礦物顏料、紡織品文物表面污染物、紙質文物中的填料、陶瓷器表面可溶鹽等，均可利用XRD進行檢測分析。

以上主要介紹了X射線衍射分析技術在文物保護修復中的應用案例，當然除了XRD外，為了全方面地對文物進行檢測、修復和保護，XRD往往和其他X射線分析技術如XRF、XRM（CT）等搭配使用，從多個方面對文物進行檢測及綜合表征，從而為文物預防性保護和保護修復處理提供了堅實的科學數據支持。在這方面，布魯克X射線部門有完整的解決方案。

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