基于无损检测分析技术在文物保护中的应用

基于无损检测分析技术在文物保护中的应用

陈淑龄

深圳市勘察研究院有限公司广东深圳518000

摘要：无损检测分析技术是文物保护工作中重要的技术手段之一，在文物保护中有着重要的作用。本文介绍了无损检测技术的几种常用方法，分析了该技术的局限性，提出了无损检测分析技术的发展方向，并对其应用前景进行了展望。

关键词：文物保护；无损检测分析技术；前景展望

1文物无损检测概述

文物无损检测技术是指对不同种类的文物分别采取针对性的措施来获取文物信息并且不对文物产生物理化学危害的综合性技术，其中包括多种方法。需要注意的是，无损检测技术不能保证完全没有损害，而是尽可能将对文物的损害降至最低，通过此技术可以获得文物的产地、材质、年代等各种信息，发挥文物的历史和文化价值。

文物无损检测的目的体现在两方面，一方面是“无损”，即通过科技和手工手段对文物进行处理，以达到防损和保护的目的，文物保护是进行文物相关工作的第一步，也是最重要的一步；另一方面则是“检测”，即对文物进行各项检测，以鉴别文物真伪，对文物病害和损伤进行评估和分析，并通过颜色、材质、出土地等来获取文物信息，以还原历史，发挥文物的文化价值。下图1为文物无损检测设备：

图1

2文物无损检测分析技术的几种常用方法

2.1内部结构分析

2.1.1X射线照相技术

X射线又称作伦琴射线，是进行射线检测时应用最广泛的射线之一，X射线是原子内层电子跃迁时释放能量所形成的电磁波，由于X射线是电中性的，不会受到库伦场作用而偏转，并且具有较强的穿透能力，所以可以应用到文物的无损检测中。X射线照相技术是通过X光胶片成像来呈现文物状态的技术，射线在穿过文物完好部分和缺陷部分时所产生的感光效果不同，从而可以有效发现文物损害程度。X射线照相技术的优点有：透视性强，成像更清晰；灵敏度强，可有效分析文物损害程度；相片可以永久留存，以便于之后的分析和利用；可以按照需求选择多个透视点进行成像。其缺点是：该成像过程较为复杂，工序繁多，对设备的要求比较高；成本费用较高；每一张照片只能呈现一个部位的状态。X射线照相技术一般用来检测一些书画、瓷器、木器等小型的文物。

2.1.2超声波无损探伤技术

超声波无损检测技术的工作原理是超声波在不同介质中传输速度不同，从而对接收的反射波信号进行成像。该方法的特点是可以通过超声波的二维和三维成像观察到文物的缺陷部位，全面呈现出文物的现时状态。该方法可以检测一些大型文物，如石碑和石柱等。

2.1.3声波CT技术

声波CT技术与超声波无损探伤技术原理类似，都是通过声波在不同介质中传播速度的不同来进行成像，并且可以呈现出二维和三维的缺陷图，该方法的优势是可以对文物进行断层扫描，聚焦到文物的局部特征，从而更加详细地了解文物的情况。此种方法可以用来检测桥梁房屋等大型的建筑。

2.1.4电子衍射技术

电子衍射技术基于移动电子束的波动性，入射电子的弹性散射波被加强以形成衍射波。电子衍射技术是测定表面结构和成分的有效技术，多在透射电镜中进行，将其用于文物检测工作可以分析出文物的表面结构和缺陷。与X衍射技术相比，电子衍射可以将外形观测和结构分析相结合，更为直观地分析出晶体的结构，在研究晶体类文物时，更为简单方便。此种方法可用于检测片状或者薄膜状的文物。

2.2元素分析

2.2.1原子吸收光谱法

原子吸收光谱法的原理是根据基态自有原子对辐射吸收量与待测元素浓度呈正比的关系进行测量的分析方法，是在原子结构上对文物的材料质地等进行检测，主要用于元素的定量分析。此方法需要采用的样品是液体（固体文物配置溶液），在分析过程中会变成原子蒸汽。该方法的优点是灵敏度和准确度较高，操作简单，成本较低，缺点是不能用于单个元素的测定。

2.2.2中子活性分析

中子活性分析利用中子作为照射粒子，并由元素遭遇撞击后产生的具有能量的γ射线来确定元素种类的分析方法。用于中子活性分析的样品是固体文物，既可以用于元素定量分析又可以用于定性分析。该方法的优点是：灵敏度较高、分析速度快、可同时测定多个元素、易于标定等；缺点是：对设备要求更高、需要处理放射性物质、有时操作时间会过长、只能测量元素含量，具有局限性。

2.2.3X射线荧光分析

X射线荧光分析法是根据文物的样品经X射线照射后样品的原子被激发并放射出不同的X射线特征能量以及特征X射线的数目正比与元素的浓度来对文物进行定性的方法，原理与原子吸收光谱法较为相似。

2.3成分分析

2.3.1X射线衍射分析法

X射线衍射分析是通过记录X射线束照射晶体样品时得到物质的衍射花样或衍射线条谱图的方法。X射线衍射分析法的分析样品为固体（一般为晶态），在遇到未知物品时会采用此方法进行定性和定量分析。此方法适用于文物中无机化合物（晶体）的分析，采样所需样品量较大，并且需要在制样过程中粉碎研磨所取样品，定量分析的精度不高。

2.3.2显微红外吸收光谱分析

当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些频率的辐射，并由其振动等一系列变化引起照射区域的透射光强度减弱，此时记录红外光百分透射比与波数或波长关系曲线就得到红外光谱，红外光谱可以反映分子结构特点，可用来鉴定未知物的结构组成，并确定其化学成分。

2.4表面分析

2.4.1光学显微镜分析

光学显微镜分析法适用于文物保护和处理，可以通过观察判断文物保护处理时间的长短、文物的腐蚀过程和镀层等，该方法所用设备简单，操作方便且成本较低。

2.4.2电子探针显微镜分析

电子探针显微镜分析法利用电子束轰击固体样品表面，根据微区内所发射出的X射线波长的强弱进行元素定性分析，可以对微米级别的材料微区进行灵敏的化学成分分析，对鉴定过程中元素分配不均问题有明显改善。

2.4.3扫描电镜分析

扫描电镜分析法是利用扫描线圈的作用对试样表面进行电子束扫描，根据扫描过程中产生的各种型号来调节显像管的亮度从而产生图像。此方法可以使文物表面形象更加清晰地展现出来，适用于观察损坏文物的断口表面的微观形态，分析断裂的原因，文物工作者可以据此采取相关保护和解决措施。

3无损检测分析技术的局限性

3.1技术水平不够高

在进行文物的无损检测时，对设备和先进技术的要求较高，而现在我国的文物工作推广力度不够大，一些最新设备还没有及时引进，复杂的操作工序也需要更长的时间和更多的精力来完善提高。提高文物无损检测的技术水平是进行文物保护工作的基础，需要引起重视。

3.2相关工作人员专业水平欠缺

除了对客观技术要求较高以外，对工作人员的技术水平也有更高的要求。由于操作人员的文化水平程度不一，熟练程度也有所不同，所以目前的文物无损检测工作需要将人才选拔和培养教育工作提上日程，以便于今后的进步和发展。

3.3经费资金不足

随着国家对文物工作的重视，文物无损检测工作所需的经济支持也慢慢增加，但还远远不够，需要国家政府甚至一些企业和社会人士加强关注，提供力所能及的帮助，为我国的文物工作贡献一份力量。

4无损检测分析技术的发展方向与前景展望

随着科技的进步和智能化产业的发展，无损检测技术向着自动化和综合化的方向发展，在之后的文物无损检测工作中，自动化设备、数字图像处理技术等都将出现，文物的检测精度、检测效率、检测深度等都将实现质的飞跃，国家的文物保护工作将取得快速进展。

5小结

文物工作是传承历史、发展文化的重要内容之一，文物的无损检测分析作为文物工作的重要组成部分，需要得到国家和大众的了解和支持。本文介绍了文物无损检测的特点和几种方法，并分析其局限性，提出了前景展望，希望促进我国文物工作的发展。

参考文献：

[1]吴武云.试析加强文物保护的意义及对策[J].文物鉴定与鉴赏.2018（07）

[2]弓春菊.地方文物保护与管理中存在的问题及对策[J].文化创新比较研究.2018（10）