明清官窑霁蓝釉的组成和色度特征

明清时期官窑颜色釉瓷是我国古代名瓷的优秀代表,然而由于官窑霁蓝釉瓷生产、使用制度严格,样品极为珍稀,故研究内容较少。研究采用能量色散X荧光光谱分析和色差计,较系统地测试了17件明清官窑霁蓝釉瓷的化学组成和色度值,初步揭示了不同时期官窑霁蓝釉的组成、配方和色度特征。结果表明,明代霁蓝釉所用着色矿物锰含量高于清代,釉灰用量、明度值均低于清代,发色更为沉稳、凝重;明代瓷胎配方组成中所用瓷石含量高于清代。     

历代定窑白瓷的EDXRF和XAFS分析

定窑是我国宋代五大名窑中唯一以生产白瓷而闻名于世的窑厂,其高超的刻印花纹技术及首创的支圈覆烧工艺,对国内外许多窑场产生了深远的影响。采用(energy dispersive X-ray fluorescence, EDXRF)探索了历代定窑白瓷的组成配方,并采用X射线吸收精细结构(XAFS)法分析了瓷釉中Fe元素的价态,以探讨定窑白瓷的相关烧制工艺。研究发现,定窑白瓷瓷胎具有典型北方瓷器“高铝低硅”的特征,并在瓷胎中特意添加了富含CaO的矿物原料,对瓷胎的烧结有一定的促进作用。瓷胎中的TiO₂应主要是高岭土原料中的杂质。定窑白瓷瓷釉具有“高钙高镁”特征,基本属于钙镁釉或钙镁碱釉。其瓷釉配方中应含有一定量的白云石或滑石。瓷釉中K₂O的含量逐步增加,反映了定窑瓷釉由钙镁釉向钙碱釉发展演变的过程。此外,根据瓷釉中的Al₂O₃,MnO和P₂O₅等含量的特征,可以推测釉料配方中应添加了草木灰和高岭土。由XAFS分析结果可知,晚唐五代时期定窑白瓷釉中Fe3+比例最高,金代次之,宋代最低,不同时期定窑白瓷皆是在还原气氛中烧成。宋金时期定窑白瓷白中泛黄可能由于燃料煤中富含的硫在燃烧过程中与瓷釉反应,生成Fe-S化合物所致。     

景德镇五代瓷器组成配方的EDXRF分析

景德镇早期制瓷工艺一直是学术界所关注的焦点问题之一。采用能量色散X射线荧光法分析了景德镇五代时期湘湖窑出土白瓷和青瓷样品的胎釉元素组成,并据此探讨其原料和配方。研究表明,五代时期景德镇湘湖窑白瓷胎体所用原料为瓷石,而青瓷瓷胎应是采用瓷石配以紫金土的二元配方;白瓷和青瓷瓷釉皆使用釉果加釉灰的配方,且青瓷瓷釉配方中釉灰的用量高于白瓷瓷釉。     

X荧光分析系列实验

介绍了能量色散X射线荧光分析的原理、应用以及用X荧光谱仪开设的系列实验。     

翡翠成分、结构和矿物组成的无损分析

利用便携式能量色散型X射线荧光(portable energy-dispersive X-ray fluorescence,PXRF)、外束质子激发X射线(external beam proton induced X-ray emission,PIXE)、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)和激光拉...     

X荧光分析卢卡斯—图思基体校正多功能软件的编制和应用

本文编制了多功能的ＬｕｃａｓＴｏｏｔｈ强度校正软件，该软件能直观而准确地判别基体校正效果的优劣，而且具有多项式回归及比例系数法内标模式的数据处理功能，应用效果令人满意。     

唐三彩烧制工艺的无损分析研究

唐三彩是我国重要的文化遗产,分析其胎体和釉料的化学成分和物相结构对研究其原料特点和烧制工艺具有重要意义。利用微束X射线荧光谱仪和X射线衍射谱仪无损分析陕西醴泉坊窑、河南黄冶窑和陕西省博物馆烧制的现代仿品等唐三彩样品。研究结果表明,醴泉坊窑唐三彩和黄冶窑唐三彩的原料来源于不同类别的黏土。醴泉坊窑和黄冶窑烧制的唐三彩胎料中主要含有大量α-石英(SiO₂, PDF 46-1045)和少量的方石英(SiO₂, PDF 76-0932)等晶相,但醴泉坊窑和黄冶窑烧制的唐三彩胎料中还分别存在少量α-Fe₂O₃(Fe₂O₃, PDF 16-0653)和微量莫来石(3Al₂O₃·2SiO₂, PDF 83-1881)等晶相。这表明二者原料来源和烧制工艺的不同导致其烧成胎料中矿物结构的差异。在唐三彩的釉彩中,着色元素Fe, Cu和Co充分熔融在铅熔剂里,且在黄釉和绿釉的交界处Fe与Cu相互交融。釉彩的XRD谱...     

景德镇釉上彩绘瓷器釉上彩的Raman与EDXRF分析

釉上彩绘瓷器是我国古陶瓷中重要品类之一,具有极高的艺术价值和科学价值。采用拉曼光谱和能量色散X射线荧光分析等无损技术手段,对陶瓷釉彩的元素组成和物相组成综合分析,探讨了人们广为关注的景德镇元、 明和清代釉上彩绘瓷若干典型颜料种类的组成配方及其相应的呈色机制。研究发现景德镇古代红绿彩、 五彩、 粉彩等标本中的深红釉上彩料为赤铁矿着色,黄彩为铅锡黄着色,胭脂红彩则由含量不到0.1%的金所着色,绿料皆为二价铜离子着色。研究结果也进一步说明了Raman和EDXRF这两种无损、 微区分析技术的有效结合可以在深化陶瓷类文物的分析研究,尤其是针对图案交错复杂的多种彩绘颜料研究方面起到重要的作用。     

用主量化学组成研究汝官瓷和钧官瓷的原料来源

将84个清凉寺窑汝官瓷和钧台窑钧官瓷样品进行质子激发X射线荧光分析,得到每个样品胎和釉的7种主量化学组分。将所有样品的7种主量化学组成数据进行散布分析,以确定汝官瓷和钧官瓷原料来源是否相同。从散布分析图可以看出,汝官瓷釉和 钧官瓷釉样品的原料产地和配方明显不同,汝官瓷胎和钧官瓷胎样品的原料产地和成分接近,但有所不同。The seven main chemical components of the body and glaze samples of 84 RuGuan porcelains from Qingliangsi kiln and JunGuan porcelains from Juntai kiln are determined by the proton induced X-ray emission （ PIXE）. Then these data are analyzed by scatter analysis to confirm whether the sources of the raw materials of Ru-Guan porcelain from Qingliangsi kiln and JunGuan porcelain from Juntai kiln are the same or not. The figure of the scatter diagram shows that the sourcing area of the raw material and batch formula of RuGuan porcelain and Jun-Guan porcelain glaze are obviously different and the sources of the raw materials and components of their body samples are close but a bit different.     

南海一号出水景德镇窑与龙泉窑青瓷特征的无损分析研究

古代陶瓷产地研究是陶瓷考古的重要内容,也是科技考古工作者研究的重点。目前国内古代陶瓷产地研究主要依赖化学成分分析技术,对陶瓷釉层结构特征的无损分析研究却相对缺乏,难以对古代陶瓷进行全方位的认知。该研究首次将光学相干层析(OCT)与X射线荧光(XRF)光谱分析技术相结合,对南海一号沉船出水的南宋初期景德镇窑和龙泉窑青瓷瓷釉的断层结构特征和化学成分特征进行综合无损分析研究。首先采用扫频OCT成像系统对两个窑址青瓷瓷釉断层结构及装饰工艺特征进行了研究,分析了青瓷瓷釉类型、釉层厚度、釉层内气泡、包裹体、表面裂纹等特征及分布状况,对比了两窑址青瓷瓷釉断层结构特征,确定了可能采用的装饰工艺。其次,利用X射线荧光(XRF)光谱分析获得了两窑址青瓷胎釉的化学成分,对比研究了两个窑址青瓷胎釉化学成分差异,进而探讨了瓷釉断层OCT图像特征与釉层化学成分之间存在的联系。实验结果表明,景德镇青瓷和龙泉青瓷样品在釉层厚度、气泡、裂纹、包裹体等瓷釉断层结构特征上差异明显,在胎釉化学成分方面,两类青瓷在胎釉着色相关元素、釉层碱性氧化物等成分含量上也存在差异。同时,瓷釉断面结构特征差异与釉层化学成分差异存在紧密联系。实验证明,将OCT与XRF相结合是一种有效的辨别瓷器窑口的科学技术方法。     

耀州古瓷釉层呈色机理的质谱研究方法

采用实验室自制飞秒激光电离飞行时间质谱(fs-LI-TOFMS)对唐代、五代、宋代、金代以及明代等五个朝代的耀州窑古瓷片釉层进行多元素同时分析,研究其呈色机理,以过渡元素为重点考察陶瓷釉层中所有可能着色元素的着色效果。推测耀州黑瓷烧制采用的很可能是Co-Cr-Fe-Mn系黑色釉料;明代白釉形成的主要原因是Fe元素含量低,还有可能与Ni元素有关;釉层中P 元素含量增多会导致釉色偏黄。毫无疑问,这一系列发现是对整个耀州瓷体系釉层呈色机理的重要补充。     

X射线光谱在文物无损分析中的研究进展

文物遗存是人们认识历史发展的重要依据,通过对它们的相关研究可以了解古人的生存方式、生产技能、人与自然的关系等。X射线光谱（X射线荧光光谱和X射线吸收精细结构谱）作为重要的无损分析方法,可以用来研究物质内部元素组成和特定元素近邻结构等信息,为文物的保护研究和价值认知等提供支撑,目前被广泛应用于各种古代物质遗存的研究工作中。对近些年X射线光谱在不同类型文物研究中的应用情况进行简要的总结和介绍。总的来看,X射线荧光光谱技术在古陶瓷、油画、青铜器的断源断代研究方面发挥了重要作用,而基于X射线荧光光谱的成分数据库建设和X射线吸收精细结构谱在文物研究相关问题的深度介入是应用实践中的难点,也应是未来研究工作中的重要课题。     

Nondestructive method for the characterization of ion-implanted waveguides

A new method, called barrier coupling, for coupling light into ion-implanted waveguides is presented in analogy to prism coupling. Light is coupled by frustrated total reflection at the barrier region of decreased refractive index by proper variation of the incident angle. Effective indices of guided modes are determined by the minima of the non-incoupled reflected light. The method is used for the determination of the effective indices of an ion-implanted waveguide in KNbO3. It is simpler than most other techniques, more accurate, and nondestructive.     

拉曼光谱分析青铜器本体中锈蚀产物

青铜器锈蚀研究能够揭示出青铜器腐蚀机理,为制定科学的保护措施提供重要的参考资料。目前,青铜器锈蚀研究主要从其外部锈蚀产物入手,通过锈蚀组成结构分析,探讨其腐蚀机理。本文选择了保存较好青铜器本体样品进行了内部锈蚀情况研究。首先采用金相制备技术,通过打磨、抛光和超声清洗处理后,制备了断面相组织形态清晰的24件秦早期青铜器青铜本体样品。然后利用共聚焦显微拉曼光谱仪对样品夹杂物进行了光谱学研究,发现其物相为PbCO₃和PbO及Cu₂O,都属于常见的青铜合金腐蚀产物。样品金相组织中圆形或者大面积无规则亮灰色区域为Cu₂O,反映出青铜器表面不仅易于形成一定厚度Cu₂O锈蚀层,在相界之间也容易发生氧化反应生成Cu₂O,存在合金内部和外部同时发生腐蚀生成赤铜矿锈蚀的情况。此外,拉曼光谱分析显示黑灰色物质主要为铅腐蚀产物——PbCO₃和PbO,反映出铅元素的腐蚀过程：Pb→PbO→PbCO₃。在铸造态青铜合金组织中,铅一般呈近圆形颗粒状态分布在相界之间。青铜器内部分布的铅颗粒在土壤埋藏环境中会发生氧化反应生成PbO,再与地下水中溶解的CO2-₃发生化学反应生成比较稳定的PbCO₃。结果表明：外界腐蚀因素(水、溶解氧和碳酸根等)能够通过合金中相界间通道进入青铜器内部,在相界表面逐步发生反应形成以金属氧化物为主的腐蚀产物。     

近红外光谱定性与定量分析技术在莲子无损检测中的应用

通过提取采后不同时期的莲子、莲仁的近红外漫反射光谱特征,以莲子的可溶性固形物(SSC)和干物质含量(DM)为指标进行定量和定性分析。利用偏最小二乘回归(PLSR)分析和距离判别分析(DA)计算所得的结果表明：SSC和DM含量与莲子、莲仁的吸收光谱特征具有明显相关。莲子SSC、DM的PLSR模型在5 941～12 480 cm-1谱区综合性能较好,预测相关系数(r₁)分别为0.74和82,校正相关系数(r₂)分别为0.82和0.84,留一交互相关系数(r₃)分别为0.72和0.71。莲仁SSC的PLSR模型在7 891～9 310 cm-1谱区综合性能较好,r₁为0.79,r₂为0.84,r₃为0.77。DM的PLSR模型在全光谱的综合性能较好,r₁为0.92,r₂为0.89,r₃为0.82。莲子在5 400～7 885 cm-1谱区的判别性能较好,正确率达84.2%,而莲仁在9 226～12 480 cm-1谱区的判别性能较好,正确率达90.8%。对不同年份和有膜有芯的干莲仁进行DA判别的精度可达98.9%。研究表明近红外检测技术可用于莲子和莲仁的SSC和DM含量的定量分析及储存期的定性判别,还可对不同年份和有膜有芯的干莲仁进行判别。     

拉曼光谱分析青铜器本体中锈蚀产物

青铜器锈蚀研究能够揭示出青铜器腐蚀机理, 为制定科学的保护措施提供重要的参考资料。目前, 青铜器锈蚀研究主要从其外部锈蚀产物入手, 通过锈蚀组成结构分析, 探讨其腐蚀机理。本文选择了保存较好青铜器本体样品进行了内部锈蚀情况研究。首先采用金相制备技术, 通过打磨、抛光和超声清洗处理后, 制备了断面相组织形态清晰的24件秦早期青铜器青铜本体样品。然后利用共聚焦显微拉曼光谱仪对样品夹杂物进行了光谱学研究, 发现其物相为PbCO3和PbO及Cu2O, 都属于常见的青铜合金腐蚀产物。样品金相组织中圆形或者大面积无规则亮灰色区域为Cu2O, 反映出青铜器表面不仅易于形成一定厚度Cu2O锈蚀层, 在相界之间也容易发生氧化反应生成Cu2O, 存在合金内部和外部同时发生腐蚀生成赤铜矿锈蚀的情况。此外, 拉曼光谱分析显示黑灰色物质主要为铅腐蚀产物——PbCO3和PbO, 反映出铅元素的腐蚀过程: Pb→PbO→PbCO3。在铸造态青铜合金组织中, 铅一般呈近圆形颗粒状态分布在相界之间。青铜器内部分布的铅颗粒在土壤埋藏环境中会发生氧化反应生成PbO, 再与地下水中溶解的CO2－3发生化学反应生成比较稳定的PbCO3。结果表明: 外界腐蚀因素(水、溶解氧和碳酸根等)能够通过合金中相界间通道进入青铜器内部, 在相界表面逐步发生反应形成以金属氧化物为主的腐蚀产物。     

天水仙人崖石窟壁画颜料层原位-无损分析研究

壁画是我国极为重要的文化遗产类型,具有极高的历史价值、艺术价值、科学价值、文化价值和社会价值。颜料层作为壁画的核心价值所在,包含古代历史文化、宗教信仰、政治经济、科学技术等多方面的信息内涵。常规的颜料层分析方法有原位无损和微损取样两种,取样分析方法虽能满足这类珍贵、脆弱文物的研究,但获取样品数量有限且会对本体造成不可逆转的损伤。综合运用数字成像以及光谱等分析技术对天水仙人崖石窟壁画颜料层进行工艺与制作材料研究。结果显示,正射影像图能够真实记录壁画当前纹理信息,色度仪可以量化表征壁画颜料的颜色,红紫外摄影可以提取可见光下不易探查的壁画绘制线稿、修复痕迹等隐含信息,高倍数码显微镜可观察壁画表面的微观形态及破损处的层次信息,便携式X射线荧光光谱仪可检测出颜料中的元素由此判断主要显色元素,高光谱采集所得数据与标准图谱比较后能够准确判定颜料的矿物种类。因此,多种原位无损分析方法的联合运用,可以减少对文物的直接干预,亦可达到对壁画颜料层认知的目的。这些非接触式的无损检测方法,可精细化研究壁画颜料层的色彩、物理、化学属性等内容,是壁画现场分析的重要手段,可在石窟寺、寺观殿堂、墓葬壁画的研究上进行推广,发挥其应有之用。     

近红外光谱法非破坏性测定黄豆籽粒中蛋白质、脂肪含量

采用傅里叶近红外漫反射光谱非破坏性分析 ,能够提供完整籽粒黄豆样品成分的含量信息 ,结合偏最小二乘回归法 (PartialLeast Squares,PLS) ,以 39个不同品种的完整籽粒黄豆样品建立蛋白质和脂肪含量近红外定量分析模型 ,其中蛋白质、脂肪含量分析模型的测定系数R2 分别为 99 30 ,97 5 2 ,相对标准偏差RSD分别为 0 76 %和 1 3% ,检验集的化学值与模型预测值的相关系数r分别为 0 94 73,0 86 95。用所建模型对 2 6 4个不同品种的黄豆样品进行预测 ,并采用R error指标来估计分析结果的误差 ,其中蛋白质和脂肪模型预测的最小相对误差分别为 0 0 4 %和 2 4 6 % ,最大相对误差分别为 2 4 5 %和 4 2 5 %。该结果对育种过程中的早代筛选工作有重要意义