陶寺遗址陶器彩绘颜料的光谱分析

利用拉曼光谱结合X衍射和红外光谱物相检测方法,对山西襄汾县陶寺遗址出土陶器的表面含量极少的彩绘颜料及其胶结物质的物相结构进行了分析鉴定。结果表明,红色矿物颜料,白色矿物颜料保存都较为完好,未发生显著的变化,分别为朱砂(HgS)和碳酸钙(CaCO₃)无机矿物,此外红外光谱的分析结果表明红色颜料是通过熟石灰(Ca(OH)₂)胶结材料胶结到陶器表面的,碳酸钙的形成应当是熟石灰长期吸收空气中的二氧化碳的结果。这一研究表明显微拉曼光谱和红外光谱分析技术非常适合考古发掘中含量较少的彩绘颜料的科学鉴定,较X衍射的物相鉴定更为简洁明了; 另外朱砂中并未发现石英矿的伴生,这一结果或可表明早在4000年前的陶寺先民已掌握朱砂颜料的合成技术。     

邛崃石窟摩崖造像的彩绘颜料分析与研究

四川省邛崃市地处成都平原,是成都地区发现的摩崖造像规模最大,分布最集中的地区。由于潮湿、半露天的保存环境,造像遭到严重破坏,缺少相关的科学分析研究。本文选用邛崃地区内花置寺摩崖造像、临邛镇磐陀寺摩崖造像和大同乡石笋山摩崖造像三处共12件彩绘颜料样品,通过超景深显微观察、X射线荧光分析、X射线衍射和显微激光拉曼光谱综合分析,获取彩绘颜料信息。结果表明红色颜料为赤铁矿[Fe₂O₃]和铅丹[Pb₃O₄];绿色颜料为砷酸铜[Cu(AsO₃)(OH)·2H₂O]和过硫酸三铜钠钾[KNaCu₃O(SO₄)₃];白色颜料为石膏[CaSO₄];黄色颜料为黄赭石[Fe₂O₃];黑色颜料为铅丹[Pb₃O₄]的变化产物,蓝色颜料为青金石[Na₆Ca₂Al₆Si₆O₂₄(SO₄)₂]。值得注意的是绿色颜料的分析结果,其中检出的砷酸铜类物质在近年中国西南地区彩绘分析中较常见,结合文献调研判断其为近现代人工合成颜料巴黎绿的变化产物,进而推测此处有近现代重绘可能。另外,首次检出过硫酸三铜钠钾成分的绿色颜料,丰富了古代彩绘颜料的分析实例,判断可能是某种绿色含铜矿物的变化结果。四川地区环境湿润,一些不稳定的矿物颜料容易发生化学变化,有的产生变色,有的颜色变化不明显,但成分已产生新的物质。通过分析邛崃石窟彩绘颜料,获取四川地区摩崖造像所使用颜料的相关信息,为颜料复原提供科学依据,同时也有利于文物工作者展开针对性保护工作,为四川地区彩绘石窟的研究和保护提供参考。     

成都武侯祠彩绘泥塑颜料的拉曼光谱分析

利用显微镜、激光拉曼光谱和扫描电子显微镜对成都武侯祠彩绘泥塑颜料进行了分析。结果表明:颜料有红色朱砂、赭石、铅丹,蓝色颜料为酞菁蓝和群青,绿色颜料是酞菁绿,黄色颜料为密陀僧,白色颜料钛白,黑色颜料是炭黑。研究发现合成有机颜料酞菁蓝和酞菁绿作为彩绘颜料使用,颜料分析结果为文物的保护修复和修复材料选择提供了科学数据。     

彩绘瓷片的拉曼光谱分析

本文利用显微共焦拉曼光谱仪和傅里叶变换拉曼光谱仪,结合微聚焦X射线荧光光谱仪,对广州发掘出土的清代中期的彩绘瓷片进行了测试,分析了彩绘瓷上红色、蓝色、黄色、绿色、粉红色和黑色颜料以及彩绘上的腐蚀物。研究表明,红色颜料的着色剂为赤铁矿(α-Fe_2O_3),其颜色亮度的变化与其晶体晶格结构的变化有关,黄色颜料并不属于锑黄,而是铅锡黄Ⅱ型,样品5蓝色颜料是钴蓝(CoO·Al_2O_3),黑色颜料是氧化锰(MnO),彩绘的腐蚀物主要为碳酸铅、磷酸铅、炭黑等。其结果,对彩绘瓷器的保存与保护提供了一定的依据。     

北魏墓彩绘陶俑颜料的显微拉曼光谱分析

利用拉曼光谱对洛阳地区两座北魏墓出土陶俑的彩绘颜料进行了分析, 与标准颜料样品的拉曼光谱相比较, 识别出了陶俑所使用的红色、黑色、白色和蓝色颜料的显色成分。研究结果表明, 显微拉曼光谱分析技术非常适合对古墓葬彩绘陶俑进行成分分析。     

“钟离君柏”墓出土彩绘陶器颜料的光谱分析

利用拉曼光谱结合X射线衍射物相检测方法,对安徽蚌埠双墩春秋中晚期“钟离君柏”墓出土彩绘陶器颜料的物相结构进行了分析测定。结果表明,陶器表面的红色、黄色和黑色颜料皆保存较好,未发生明显变化,分别是无机矿物朱砂(HgS)和针铁矿(α-FeO(OH))及炭黑。同时,拉曼光谱与X射线衍射分析的结果都显示红色颜料朱砂的组成物相单一,不含天然朱砂的伴生矿物石英,且其晶粒尺寸可能在纳米范围,应是由人工合成或经过古人的加工、纯化处理。针铁矿的发现表明春秋时期该矿物己被用作黄色颜料,这是目前己知的针铁矿作为黄颜料使用的最早的实例。     

彩色有机薄膜电致发光及动态矩阵显示

研究了绿色、红色、蓝色和白色4种有机薄膜电致发光器件.通过掺杂得到了高稳定性的绿色及红色器件,绿色器件的半寿命达14000小时(初始亮度100cd/m²),红色器件的半寿命为7500小时(初始亮度50cd/m²).还研究了具有空穴锁定层及非锁定层的多种不同结构和材料的蓝色及白色器件.研究表明无论蓝色还是白色器件,具有空穴锁定层的器件稳定性较差,老化过程中界面势垒的变化很大.非锁定层的蓝色及白色器件中,新材料JBEM比DPVBi有更优越的性能.JBEM构成的蓝色器件的半亮度寿命为1035小时(初始亮度100cd/m²).由JBEM构成的白色器件中,由蓝色及红色掺杂在同一层的器件得到最好的稳定性,其半亮度寿命为2800小时(初始亮度100cd/m²),而且它具有发光颜色不随电流变化而变化的特点.在稳定性改善的基础上研制成功96×60线,分辨率为2线/mm的绿色及白色矩阵显示屏,还利用选择蒸发的方法制造了彩色矩阵屏,设计和研制了驱动及控制电路,实现了动态显示.     

清代圆明园-同乐园样式雷烫样颜料的科学分析

样式雷家族留存的烫样模型蕴含了丰富的科学与艺术价值,有助于互相参照,从材料、尺寸、样式、工艺等角度全面研究中国古代建筑的营造制度,更可作为古建筑设计、修缮、复原研究等的参考依据。目前对样式雷烫样的研究偏重于建筑营建的相关史实及空间的解读。相对而言,烫样本身的认识还不够充分,深度研究仍属个例,尚未形成全面、整体的认识。特别是制作工艺方面,仍然处于初步的探索阶段,缺少科学系统性的深层挖掘,对于样式雷烫样彩绘颜料科学分析的报道也相对较少。馆藏清代圆明园-同乐园样式雷烫样颜料运用比较丰富,可以辨识的颜料有红色、蓝色、绿色、白色和黄色,这些色彩均是清代建筑彩绘中的常用色调。在对圆明园-同乐园烫样进行保护修复前,利用显微激光拉曼光谱(Raman)、傅里叶变换显微红外光谱(Micro-FTIR)、扫描电子显微镜-能谱仪(SEM-EDS)、X射线衍射仪(XRD)分析方法对圆明园-同乐园样式雷烫样所用颜料进行分析研究。研究表明所用颜料既包括无机矿物颜料,也包括有机植物染料。红色颜料是朱砂,蓝色颜料是人工群青,绿色颜料是巴黎绿,白色颜料是碳酸钙,黄色颜料是藤黄。藤黄作为有机物,易受环境影响而降解,在纸质文物中并不多见,研究结果为藤黄在清代彩绘中的应用提供了又一实证。本研究为详细了解圆明园-同乐园样式雷烫样的材质和工艺等信息提供了重要科学依据。     

西夏千佛龛唐卡的显微偏光及拉曼光谱分析

利用偏光显微镜和激光拉曼光谱仪对1963年出土的西夏时期唐卡表面彩绘颜料进行分析,结果表明,唐卡使用的红色、背景红、蓝色、白色、黑色颜料是由朱砂、铅丹、靛蓝、铅白、炭黑制成。检测分析结果为西夏千佛龛唐卡实施保护修复提供了准确可靠的科学依据,也为保护修复时提供准确的颜料使用依据。     

清代绿色蟠龙邮票印刷材料无损分析

利用超景深三维视频显微镜, 激光显微共聚焦拉曼光谱仪和扫描电镜-能谱仪对一张清代绿色蟠龙邮票样品的纸张, 油墨等印刷材料进行无损分析。结果表明,该样票采用手工雕刻凹版印刷,所用承印物为长纤维机制纸,未经过涂布, 无水印, 背胶;纸张填料中含有Al, Si等元素,推断纸张填料可能是高岭土(Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O)之类的物质。绿色油墨包含了蓝色普鲁士蓝(Prussian Blue,Fe₄[Fe(CN)₆]₃·14-16H₂O)和黄色铬酸铅[Lead(Ⅱ) chromate,PbCrO₄]颜料,根据印刷色彩学色料减色和色光加色理论分析,邮票样品呈现的绿色是由蓝色颜料普鲁士蓝和黄色颜料铬酸铅混合呈色的结果;油墨填料中含有Na, Mg, S, Cl, K, Ca, V, Zn, Ba等元素,推断油墨填料为MgCO₃, CaCO₃, BaSO₄等物质。上述三项技术联用,在邮票等纸质品的无损分析中具有广阔的应用前景。     

故宫奉先殿清初彩画颜料成分分析

故宫奉先殿是明清两代皇帝祭祀祖先的家庙,地位仅次于太庙。奉先殿始建于明成祖时期,现存建筑主要建于康熙时期,其上保留了为数不多的清初彩画,是研究清初彩画的珍贵实物。利用显微观察、扫描电子显微镜能谱和激光拉曼光谱分析,对取自奉先殿的彩画颜料进行分析鉴定。结果表明,奉先殿彩画中部分红色和蓝色颜料层存在分层现象,表层颜色鲜艳明亮,中层和下层颜色偏浅,每层所用颜料配方不同。红色颜料有朱砂、铅丹和铁红,绿色颜料均为氯铜矿,蓝色颜料均为石青,用铅白打底。浅色颜料由主显色矿物颜料加入以铅白为主的白色颜料混合调制而成。其中浅红色由铅丹与铅白调和而成,浅绿色由氯铜矿与铅白调和而成。浅蓝色颜料中未发现铅白,但含有大量Al元素和Si元素,推测含有高岭土。浅蓝色颜料有可能是由石青与高岭土调制而成。奉先殿彩画中未发现清晚彩画常用的合成群青、巴黎绿等颜料,反映出奉先殿彩画的绘制年代很有可能就是档案记载的康熙年间,之后未有大修。高岭土作为白色颜料调配浅色颜料在彩画制作中比较少见,奉先殿彩画中高岭土的发现丰富了清代早期彩画颜料制作的资料,具有一定的学术意义。     

青海热贡地区传统建筑彩画颜料光谱特征分析研究

青海省热贡地区是安多藏区藏式建筑彩画艺术的重要产地,作为热贡艺术的重要组成部分影响甚广。热贡地方建筑彩画不仅是附着建筑栋梁之上的艺术瑰宝,更是一项延续至今的传统技艺,至今仍有大批传统匠人画师从事相关行业。热贡地方建筑彩画有独立的用色方法和颜料制作工艺,对其所用传统颜料进行科学检测是系统研究该地区建筑彩画的基础性工作,在进一步研究热贡地区建筑彩画的制作工艺和艺术特色,传承地方建筑彩画技艺和完善保护政策等方面具有积极意义。通过对同仁市隆务寺夏日仓行宫火供殿所用当地传统建筑彩画颜料的采样,运用X射线荧光光谱、X射线衍射分析、激光显微拉曼光谱分析等多种实验分析方法,对颜料样品进行分析,测定其主要显色物质和成分占比。结果表明,热贡地方建筑彩画所用颜料多为无机颜料;蓝色颜料主要是人造群青;绿色颜料的主要矿物组成为绿土,显色物质为蒙脱石,存在将植物色染料加入当地所产的富镁蒙脱石中混合使用的可能性;红色颜料的主要矿物组成为铁红（赭石类红土）,通过焙烧富铁矿土来人工合成,材料来自于当地吾屯村所产红色赭石类粘土;黄色颜料主要矿物组成为密陀僧、硫磺及其他植物色染料制备而成;黑色颜料为碳黑,符合木炭黑的性状特征;白色颜料主要为生石灰及氧化镁粉,并在其他颜料中广泛使用石灰及氧化镁粉作为调色颜料;推测部分样品中含有包金土及植物色素染料、其他人工合成颜料的可能性。整体来看,热贡地区建筑彩画所用颜料成本价格较低,制取难度不大,来源大多是当地常见的矿土料和动植物染料,传统的制料工艺较简单,颜料多呈现为组分复杂的混合物状态;密陀僧、包金土和群青等颜料多来自于内地及国外,颜料人工合成的历史较早,反映出热贡地区建筑彩画在颜料使用上不仅使用本土材料制备,也广泛使用外来颜料的历史传统,为进一步研究热贡地区建筑彩画领域内汉、藏等多民族文化交往、交流、交融历史提供了良好实证材料。     

广元千佛崖石窟石刻彩妆颜料的分析

四川省广元千佛崖石窟是四川境内最大的石窟寺和摩崖造像群,承载着古代社会的历史信息,对研究当时的政治、文化和社会生活意义重大。千佛崖石窟在自然环境因素的长期作用下,目前受到多种严重病害的侵蚀,亟待保护。为了获取石刻彩妆的成分与工艺信息以支撑彩妆的保护工作,应用X射线衍射分析、剖面显微分析、扫描电镜能谱分析、激光拉曼光谱分析等方法,对广元千佛崖8处洞窟的已脱落彩妆颜料层样品进行了分析。X射线衍射分析鉴定出了铁红(Fe₂O₃)、朱砂 (HgS)、铅丹(Pb₃O₄)、炭黑等颜料成分,以及铅白 (PbSO₄)、石膏(CaSO₄·2H₂O)、长石、二氧化硅等打底层和岩体的组分,验证了样品脱落的原因是岩体的劣化。剖面显微分析和扫描电镜能谱分析表明,不同洞窟的彩妆制作工艺有区别,有的颜料直接施加在岩体表面,有的则在颜料层和岩体间有一层主要为硫酸铅的打底层;样品表面蓝绿色颜料的含量很少,仅通过激光共聚焦显微拉曼光谱成功地识别出来,其鉴定结果为蓝铜矾[Cu₄SO₄(OH)₆·2H₂O]。蓝铜矾作为颜料使用的报道很少。由于其矿物含量较少但分布广泛,古代一般不将其分离出来单独使用,而人工合成的碱式硫酸铜类颜料布勒门绿（Bremen green）出现于18世纪-19世纪,如果有纯碱式硫酸铜单独使用的情况出现,就意味着有近现代重绘的可能性,将有助于彩绘类文物保存历史的判断。该研究不仅为千佛崖石刻彩妆的保护提供了依据,丰富了文化遗产中使用蓝铜矾颜料的案例,更对彩妆的保存历史研究有潜在价值。     

西藏扎什伦布寺壁画的科学研究

壁画是寺院建筑的重要装饰元素,也是藏传佛教艺术的重要组成部分。扎什伦布寺始建于明正统12年（公元1447年）,作为后藏最大的寺院,寺内保存了大量精美壁画,这些壁画对研究藏传佛教及佛教艺术具有重要意义。扎什伦布寺自建寺起一直为传播佛教文化服务,经历了频繁的大规模修建。为了解扎什伦布寺壁画的制作材料与工艺,为今后壁画的保护及修复提供重要的参考及科学支撑,选取寺内强巴佛殿四层北壁、吉康扎仓南殿西侧的典型壁画,共采集8个样品。采用超景深三维视频显微镜观察壁画的制作结构,显微激光拉曼光谱仪对有机与无机颜料的成分信息进行表征,偏光显微镜根据晶体的光学信息鉴别拉曼光谱相似的颜料颗粒,X射线衍射仪用于测定地仗成分,扫描电镜/能谱仪则对微观数据进行确认和补充。通过分析研究,壁画由地仗层、准备层、颜料层构成。颜料包括矿物及人工合成颜料,其中红色颜料为朱砂与颜料红14,绿色颜料为块铜矾、酞菁绿,黑色颜料为碳黑,黄色颜料为雌黄,蓝色颜料为合成群青。颜料红14与酞菁绿为有机合成颜料,合成群青则为无机合成颜料。块铜矾作为矿物颜料,在欧洲曾用于架上画、壁画、手稿等艺术作品中,但在国内还未曾发现其使用历史,这一发现扩展了对绿色颜料的认识。壁画的地仗层依据藏式壁画制作传统使用了阿嘎土,准备层则由黄土制备。研究结果表明,壁画制作时以阿嘎土打底,刷一层黄土找平壁面,以胶调和颜料绘制于黄土层之上。壁画除了使用一些常见的传统藏式壁画材料,还发现了一些近代人工合成材料,说明扎什伦布寺强巴佛殿四层北壁及吉康扎仓南殿西侧壁画曾经历过重绘或补绘。该研究结果不仅弥补了扎什伦布寺壁画的研究空缺,也为扎什伦布寺修缮历史的补充及完善提供了重要证据。     

清代红绿彩瓷器无损分析研究

红绿彩瓷器是我国陶瓷史上一种重要的釉上彩瓷器,分析其彩料的化学组成和物相结构对其烧制工艺的研究有很重要的意义.但由于瓷器表面的不平整和彩料分布的不均匀性,导致其不满足传统的1 mm×10 m m线光源的X射线衍射仪对样品的测试要求.而毛细管聚焦的X射线衍射仪采用点光源的方式照射样品,毛细管X光透镜对Cu-Kα 的能量有...     

Micro‐Raman and stratigraphic studies of the paintings on the ‘Cembalo’ model musical instrument (A.D. 1650) and laser‐induced degradation of the detected pigments

Micro‐fragments of the painted part of the ‘Cembalo’ model by Michele Todini (1625–1689) are investigated. The technique used for painting the terracotta base was studied via the stratigraphic analyses. No background layer of inorganic materials, e.g. gypsum, was found. To prevent absorption effects due to the terracotta porosity, a very thin layer of proteinaceous material was probably used. The micro‐Raman analyses have revealed the use of pigments currently used in the post‐Renaissance period (lead white, indigo, yellow of iron hydroxide, gypsum, hematite and carbon black) mixed with a pigment, the Prussian blue, discovered in A.D . 1704. This raises the authenticity problem of the work of art, a problem analysed and discussed in presenting the history of the work of art, and after the pigment study. The presence of degraded lead white is recognized via the laser‐induced degradation of the irradiated material. The possibility of a restoring action of the painted parts, as opposite to the non‐originality of the work, is considered and discussed. Since most part of the investigated pigments shows laser‐induced effects, a careful study of this phenomenon is performed by using the modern counterparts of the ancient pigments. For different laser powers, the temperatures of the investigated zones have been obtained via the detailed balance principle and connected to the laser‐induced degradation effects. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

Identification of Pigments in Colored Layers of a Painting by Raman Spectroscopy

Using the method of Raman spectroscopy the pigment composition is investigated of, and the brushwork technique used in, the original layer of a 19th century painting is established. It is an overdoor worked, presumably, by Antoine Jean-Etienne Faivre. It is established that the artist used the following pigments: cinnabar and dyes on the basis of goethite and hematite (for red, yellow–orange, and brown shades), ultramarine and Prussian blue (for blue shades), and Emerald green and a mixture of blue and yellow shades (to obtain a green color). It is determined that white lead was used a primer.     

Raman spectroscopy of synthetic organic pigments used in 20th century works of art

Raman microscopy allows a non‐destructive characterisation of inorganic and organic painting materials such as pigments and organic dyestuffs. The objectives of this study are the more recent organic pigments typically present in paintings and other art works from the 20th century. More than 20 organic synthetic pigments from different chemical classes could be identified by Raman spectroscopy using different excitation wavelengths (457.9, 476.5, 487.9, 514.5, 632.8, and 1064 nm). To evaluate the performance for real paint samples, varying paint mixtures of the Hansa Yellow pigment PY 3 and the binding medium Mowilith, a polyvinyl acetate (PVAC) compound, were characterised; PY 3 was determined at a 1 wt% level in the binder. In addition, commercial tube paints containing the quinacridone violet PV 19 were studied. The pigment was clearly identified in all of these more complex oil and acrylic paints. Finally, alizarin (PR 83) and a green copper phthalocyanine pigment (PG 7) could unambiguously be identified by Raman microscopy in the painting ‘Woman with mandolin in yellow and red’ of Max Beckmann dating 1950. The discovery of a red naphthol AS pigment by Raman spectroscopy in a sample from the ‘Three field workers’ by Georg Baselitz (1964/1965) demonstrated that in some cases complementary chromatographic methods are needed for a comprehensive identification of the organic pigments. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

A scientific approach to the characterization of the painting materials of Fra Mattia della Robbia polychrome terracotta altarpiece

During the last restoration (2008–2011) of the polychrome terracotta altarpiece called Coronation of Virgin between Saints Rocco, Sebastian, Peter martyr and Antonio abbot, located in the collegiate church of S. Maria Assunta in Montecassiano (Macerata, Italy), scientific investigations were carried out to acquire detailed information about the painting technique. The identification of materials allowed a correct restoration. The altarpiece is almost entirely realized by Marco della Robbia (Fra Mattia), dates back to the first half of the XVI century and represents an interesting example of painted terracotta produced by using two different techniques: glazed polychrome terracotta and the “cold painting” technique. The characterization of the samples’ material constituents was obtained by analysing the cross-sections and the fragments by different techniques (optical, SEM-EDS and ATR-FTIR microscopy as well as GC-MS), as the real nature of a component is often difficult to assess with one single technique. The optical microscope examination of paint cross-sections shows the presence of many layers, indicating the complexity of the paint stratigraphic morphologies. The original polychromy of della Robbia’s masterpiece is constituted of cinnabar, red lake, red lead, orpiment, red ochre, lead white, lead tin yellow, green earth and raw umber. Two different types of gilding technique have been distinguished. The first one presents a glue mordant, and the second one shows an oil mordant composed by a mixture of red lead, red ochre, cinnabar and orpiment. The GC-MS analysis allowed the characterisation of linseed oil and a mixture of animal glue and egg as binding media stratigraphically located by the use of ATR-FTIR mapping microscopy. The analytical results of the painted terracotta integrated investigations show that original technique adopted is characterised by the application of pigments in an oil-binding medium directly applied on the substrates, probably treated with oil and animal glue. A large number of overpaintings above the original scheme of polychromy was found, which could be ascribed to almost three different interventions; the absence of modern pigments suggests that they could be realized long ago.