中国古代艺术品常用矿物颜料的拉曼光谱

拉曼光谱技术在艺术品文物和考古学领域的应用正变得日益重要, 其中对艺术品文物中所使用的颜料的分析是这方面应用的一个重要研究课题, 本文讨论了有关的实验技术, 测量了一些在中国古代艺术品中经常使用的红色、黄色和白色颜料的拉曼光谱, 介绍了相关的背景知识, 并对这些光谱进行了解析, 这些基础数据对于进一步开展对古代壁画、彩塑、雕刻、陶瓷等的拉曼光谱分析有着重要的基础参考价值。     

基于时间序列相似性匹配算法的混合矿物颜料的拉曼光谱研究

把匹配时间序列相似性的方法引入到拉曼光谱分析的应用中,测量了古代艺术品常用的黄色和白色混合矿物颜料的拉曼光谱,并对光谱进行了解析,对光谱进行了相似性匹配实验分析,取得了可信度较高的实验结果。     

龙门石窟彩绘颜料的拉曼光谱、X射线荧光和扫描电镜分析

作为一种无损分析技术,拉曼光谱近几十年来被越来越广泛地应用于文物艺术品分析和考古学领域。色彩是艺术品的灵魂,颜料分析是研究文物艺术品的一个重要课题。本文利用显微拉曼光谱技术,测量了龙门石窟洞窟中彩绘使用的颜料的拉曼光谱,通过对这些光谱的解析,对颜料的化学成分做出了识别。利用X射线荧光光谱进行的元素分析确定金色装饰为高纯度黄金,扫描电镜分析进一步测出了贴金的厚度。这些分析结果对于进一步开展龙门石窟彩绘的保护和修复有着重要的参考价值。     

拉曼光谱技术在中国古玉、古玉器鉴定和研究中的应用

激光拉曼光谱技术是应用于科技考古研究中的高技术之一,属于无损分析研究,但作为一种很好的无损分析方法它在中国古代玉器研究中的应用并不非常广泛。文章首先介绍了激光拉曼光谱技术的基本原理及近几年来国内外的最新进展,然后从矿物结构与拉曼特征峰之间的关系入手比较了目前国内外5种常见玉石的激光拉曼研究结果。然后分别通过对浙江良渚遗址和河南安阳殷墟遗址出土的4件中国古代玉器与新疆和田地区出产的软玉样品进行对比研究,成功地利用激光拉曼光谱技术对一批中国古代玉器进行了无损鉴定,从而阐明该项技术在中国古代玉器结构测试和材质鉴定中是一种很好的无损分析研究方法。最后,讨论了目前激光拉曼光谱技术在中国古玉和古代玉器研究中存在的局限性并对其发展前景进行了展望。     

汉阳陵陶俑彩绘颜料的拉曼光谱分析

本文利用拉曼光谱对陕西汉阳陵陶俑彩绘颜料进行了分析 ,成功地测定出彩绘颜料的成分。这一研究工作表明 ,显微拉曼光谱分析技术非常适合于考古学样品的成分分析 ,这一技术有可能成为文物产地研究的有力手段之一。     

古壁画、陶彩颜料的拉曼光谱分析

本文利用拉曼光谱对河南班村遗址出土的仰韶彩陶陶彩以及河北磁县湾漳东魏北齐大型壁画墓中的壁画颜料进行了分析,成功的测定出陶彩及壁画颜料的成分。这一研究工作表明,拉曼光谱作为现代技术非常适合于易损和不允许取样的珍贵艺术品颜料的无损分析     

多光谱成像技术分析彩色艺术品的相关基础研究

多光谱成像技术集数字成像和光谱测量技术于一体,是一种记录光学信息的新型无损分析技术。基于对国内外文化遗产领域多光谱成像技术研究现状的分析,使用自行搭建的多光谱成像系统对敦煌壁画颜料模拟试板和现代国画在300~1000 nm范围内进行光谱图像采集,检验多光谱成像系统的适用性。结果显示多光谱图像能对外观相近的不同颜料做出快速区别,结合激光显微拉曼光谱技术,可进一步识别样品中颜料的种类;同时,多光谱图像还能够揭示具有紫外激发可见荧光特性的物质分布、画稿中的底稿信息、水渍痕迹等信息。实验表明多光谱成像技术可以有效获取彩色艺术品的多样化信息,在彩色艺术品研究领域具有良好的应用前景。     

拉曼光谱法鉴定文物及艺术品中染料的研究进展

中国是丝绸之路的发源地,染色历史源远流长。文物及艺术品中的有机染料蕴含着制作年代、原料来源、染色工艺及保存状况等丰富的信息,但因染料成分复杂、含量低、易于降解,其鉴定一直是文物分析领域的难点。拉曼光谱作为一种指纹光谱在文物及艺术品中染料分析方面具有独特的优势。系统阐述了显微拉曼光谱法(MRS/μ-Raman)、近红外傅里叶变换拉曼光谱法(NIR-FT-Raman)、表面增强拉曼光谱法(SERS)、共振拉曼光谱(RRS)法的原理、特点、局限性以及在染料鉴定中的研究进展和发展方向; 分类归纳总结出了黄栀子、姜黄等染料的拉曼光谱特性; 对比分析了紫茜素在采用不同波长激光器激发下的荧光现象; 介绍了以自制的灰绿色银胶颗粒为基底,联合薄层色谱(TLC) 分离技术及SERS鉴定茜草中的色素,表明银溶胶微粒产生的表面增强效应可显著降低拉曼光谱荧光背底。指出拉曼光谱作为一种快速、便捷的结构定性测试手段在文物和艺术品染料分析中应用前景广阔,提出多种拉曼光谱技术相结合、拉曼光谱技术与分离技术相结合以及拉曼光谱技术与远距离传导技术相结合是拉曼光谱技术的发展趋势。     

拉曼光谱在文物分析中的应用

拉曼光谱技术是一种分析技术,由于它能够获得物质的分子信息而被应用于文物的分析中。特别是拉曼光谱作为无损的分析方法,应用于文物的原位分析。论述了拉曼光谱原理及近几年拉曼光谱在颜料、陶瓷、古玉、青铜器等文物分析中的应用。     

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。     

无损光谱技术在彩绘陶质文物分析中的应用进展

彩绘陶质文物拥有丰富的信息内涵,对于研究我国古代历史文化、经济商贸、科学技术发展起到极其重要的作用。但由于彩绘陶质文物的珍贵性和不可破坏性,普通分析技术难以满足其测试要求,近年来无损光谱技术被引入文物分析检测领域并逐渐得到应用。本工作从彩绘颜料分析、陶胎分析以及器物信息提取等三个方面阐述了激光拉曼显微光谱、激光诱导击穿光谱、能量色散X射线荧光光谱等无损光谱技术应用的现状、方法原理、特点及局限性,并对无损光谱技术在彩绘陶质文物分析中的应用进行了展望。     

拉曼光谱法在彩绘文物分析中的应用进展

拉曼光谱法是一种较为理想的彩绘文物分析技术,在取样量很少的情况下能获取较多的彩绘文物信息,实现对彩绘文物成分的无损或微损分析。本文通过大量彩绘文物颜料及胎体成分的拉曼光谱分析实例,介绍了该技术在文物分析中的优势,并阐述了拉曼光谱在彩绘胶料分析、产地分析和年代测定等方面应用的可行性和广阔前景。     

拉曼光谱在考古中的应用

拉曼光谱分析是一种无损快速分析技术,随着显微拉曼光谱仪的不断改进和FT—显微拉曼光谱仪的使用,它已经用于珍贵艺术品、手稿、颜料、古陶瓷和壁画等领域的考古和鉴定研究。本文对这些应用进行了简单概述。     

五种中国画矿物颜料的紫外光老化研究

本研究对在模拟古书画载体上的石青、石绿、朱砂、雌黄、雄黄五种矿物颜料进行紫外光老化,分析试样老化前后的色差变化,并结合视频显微镜和显微激光拉曼光谱仪对试样进行观察和检测。研究结果显示,雄黄样品受紫外光照射后色差迅速发生变化,老化271小时后,色差达到25以上,样品发生了褪色,说明雄黄颜料在紫外光照射下稳定性差。激光拉曼光谱检测发现,雄黄样品在受到紫外线照射后逐步转化成了拟雄黄从而产生了褪色现象。与雄黄相比,其他矿物颜料样品石青、石绿、朱砂和雌黄在此次老化过程中色差变化较小,其拉曼光谱在老化前后也未发生明显变化。     

用于远程探测的空间外差拉曼光谱技术研究

空间外差拉曼光谱技术是一种新型拉曼光谱探测技术,具有光通量大、高分辨率、无移动部件等技术优势,非常适用于行星探测任务中,对行星表面的矿物及有机物进行分析,探寻可能存在的生命标志物。作者将这一技术运用于远程拉曼光谱探测中,对远程空间外差拉曼光谱仪的光谱分辨率、光谱范围及信噪比等主要特性进行了分析与实验验证。文章对远程空间外差拉曼光谱探测的基本原理进行了简述,设计搭建了一套实验平台,并进行了定标,验证了其性能参数。在此基础上,获取了10 m处部分无机固体样品、有机样品及天然矿物的拉曼散射信号,对系统信噪比进行了估计。由于装调精度不高、光学器件缺陷等原因,系统远非理想。但测试结果表明,对于大部分样品的主要拉曼散射峰,系统信噪比优于5,基本可以满足清楚分辨典型拉曼谱峰的要求,依然可以证明这一技术的可行性。空间外差拉曼光谱技术可以弥补色散型光栅光谱仪与傅里叶变换型光栅光谱仪的主要技术缺陷,在行星表面物质探测与分析领域具有较大的应用前景。作者对于这一技术的研究一定程度上证明了空间外差拉曼光谱技术在远程探测方面的潜力,可为远程空间外差拉曼光谱仪的工程实现提供参考。     

基于可见光谱的古代壁画颜料无损鉴别方法

矿物颜料是古代壁画显色的物质基础,其可见光谱反映自身物质和物理属性。不同颜料对可见光吸收特性的差异导致光谱曲线形状不同,同一种颜料因粒径等级差异引起光谱曲线幅值的规律性变化。依据矿物颜料上述特性,提出一种基于可见光谱的古代壁画颜料无损鉴别方法,通过光谱归一化方法实现不同粒径等级的同一颜料光谱曲线叠合,去除颜料粒径等级对光谱曲线幅值变化的影响,然后提取表征光谱曲线在各波段增减性和凹凸性的一阶与二阶导数特征,与光谱曲线组合得到颜料物质属性鉴别的光谱组合特征空间,以光谱角和欧式距离为基础构建评价指标,计算待鉴别颜料与数据库参考样本在光谱特征空间中的匹配误差(ME),实现颜料物质属性的鉴别。通过构建矿物颜料平均粒径大小和光谱反射率均值之间关系函数,实现颜料平均粒径大小的鉴别。基于构建的古代壁画常用颜料光谱数据库,以莫高窟壁画为对象,通过非接触式原位无损测量方法测量获得壁画颜料的可见光谱数据,对本文方法进行了验证,并以石绿和青金石颜料的鉴别结果为例,对古代壁画颜料使用技法、不同朝代颜料使用的差异性及原因进行了探讨。该方法将为更加全面深入研究和保护古代壁画提供有效的理论与方法支撑。     

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。     

清代通草水彩画颜料的原位无损分析

利用显微共焦激光拉曼光谱技术和超景深显微技术,对一张清代通草水彩画的颜料进行原位无损分析。经过分析,结果表明:该幅清代通草水彩画中红色颜料为铅丹,蓝色颜料为合成群青,黑色颜料炭黑(C),白色颜料为碳酸钙和铅白的混合颜料,绿色颜料为孔雀石和巴黎绿的混合颜料,黄色颜料成分尚需进一步检测。群青和巴黎绿均为人工合成颜料,首次合成时间分别为1830年和1814年,巴黎绿在19世纪50年代才应用于中国绘画中,由此推测该幅清代通草水彩画绘制时间约为清代中晚期以后。研究表明:由于受清代通草水彩画纸张材料植物细胞结构和文物的特殊性限制,拉曼光谱技术和超景深显微技术成为目前无损分析清代通草水彩画颜料的较为合适的方法,为清代通草水彩画的保护及修复工作提供一些信息和依据。     

清代通草水彩画颜料的原位无损分析

利用显微共焦激光拉曼光谱技术和超景深显微技术，对一张清代通草水彩画的颜料进行原位无损分析。经过分析，结果表明：该幅清代通草水彩画中红色颜料为铅丹，蓝色颜料为合成群青，黑色颜料炭黑(C)，白色颜料为碳酸钙和铅白的混合颜料，绿色颜料为孔雀石和巴黎绿的混合颜料，黄色颜料成分尚需进一步检测。群青和巴黎绿均为人工合成颜料，首次合成时间分别为1830年和1814年，巴黎绿在19世纪50年代才应用于中国绘画中，由此推测该幅清代通草水彩画绘制时间约为清代中晚期以后。研究表明：由于受清代通草水彩画纸张材料植物细胞结构和文物的特殊性限制，拉曼光谱技术和超景深显微技术成为目前无损分析清代通草水彩画颜料的较为合适的方法，为清代通草水彩画的保护及修复工作提供一些信息和依据。     

红外和拉曼光谱的煤灰矿物组成研究

研究煤灰中矿物质的性质通常从矿物组成的表征入手。为了分析两种高硅铝煤灰的矿物成分,采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱和X射线衍射(XRD)技术对煤灰样进行了测试和综合表征,将FTIR和拉曼光谱的分析结果与XRD进行了比较。FTIR结果表明,在1 100~1 000 cm-1范围内高硅铝煤灰出现最强的特征峰,例如石英峰(1 089 cm-1)和偏高岭石峰(1 042 cm-1),它们都归属于Si-O伸缩振动。对原始红外谱图进行二阶导数处理后,可获得重叠峰的峰位,有助于更完整的解析矿物吸收峰,从而获得更丰富的矿物组成信息。煤灰中硬石膏的红外和拉曼光谱发现,在1 157,1 126和674 cm-1的拉曼光谱峰与在1 151,1 120和678 cm-1的红外光谱峰振动模式分别相同且峰位接近,还存在一些完全不同的拉曼光谱与红外光谱峰,表明这两种光谱存在互补性。尽管煤灰中锐钛矿含量很低,但由于Ti-O的极化率很高,因此拉曼光谱显示锐钛矿的144 cm-1峰远远强于石英的461 cm-1峰。XRD结果表明,煤灰中主要存在石英、云母、赤铁矿、硬石膏和未知的无定形相矿物,FTIR和拉曼光谱综合分析的结果表明除了这些矿物,还存在偏高岭石、无定形氧化硅、长石、方解石和锐钛矿等。在定性分析方面,将FTIR和拉曼光谱结合起来比XRD单独获得的矿物组成信息更为详细。