1945年银行票据样品印刷颜料无损鉴定

利用超景深三维视频显微镜、激光显微共聚焦拉曼光谱仪、扫描电镜-能谱仪等,对一张1945年银行票据样品的印刷颜料进行测试分析,结果显示该票据印刷使用了颜料红146和颜料红53∶1等有机颜料,以及朱砂、碳黑、普鲁士蓝、副雄黄和χ构型雄黄等无机颜料,并推测棕黑色手写字迹由蓝黑墨水老化褪色形成。票据中各处色块多为单一呈色,有两处印章由朱砂与不同晶型的雄黄共同呈色,并且首次发现χ构型雄黄和副雄黄作为印刷颜料使用。研究表明,上述三项技术的联用可以成功地对纸质品上的有机及无机颜料进行无损鉴定,在纸质文物研究中具有广阔的应用前景。     

可见光谱法无损识别壁画文物矿物质颜料的研究

针对取样分析技术破坏壁画文物完整性问题,提出非接触式可见光谱法原位无损识别壁画文物矿物质颜料物质成分和粒径的方法。构建非接触式获取平台原位无损采集壁画文物表面可见光谱;通过调研和实测数据分析,制备了壁画矿物质颜料可见光谱数据库。分析数据库中的光谱数据发现：同种化学成分的颜料具有相同的吸收特性,表现为光谱曲线峰值位置和几何轮廓的相似性;在不同粒径下又呈现出不同的散射特性,表现为光谱曲线幅度的差异性。为此,构建了壁画文物矿物质颜料物质成分和粒径的可见光谱法无损识别流程和识别方法,即提取光谱曲线几何轮廓特征构建表征空间实现了颜料物质成分的识别;在此基础上,提出了矿物质颜料需进行物理特征识别的理念,并建立了光谱曲线幅度积分值与颜料平均粒径间的拟合关系,实现颜料粒径识别。以敦煌莫高窟壁画为例验证了该方法的可行性。     

北京故宫养心殿燕喜堂及西围房建筑彩画的分析研究——一种检测颜料和胶结物的集成检测方法

北京故宫是现存规模最大、保存最完整的木结构古建筑群。2015年底,故宫养心殿启动研究性保护修缮工程,燕喜堂是养心殿的后殿西耳房,是此次维修的重点对象之一。彩画是古建筑的重要组成部分,不仅具有美化装饰的作用,更有对木材的防腐保护功能。为了能更好地辅助燕喜堂及西围房建筑彩画的保护与修复,需要对彩画原始材料以及工艺进行检测研究。使用一套集成检测方法：包括样品横截面分析、扫描电子显微镜背散射及能谱技术、拉曼光谱技术、荧光染色法、酶联免疫法、免疫荧光法以及热裂解气相色谱法,分析了故宫养心殿燕喜堂及西围房建筑彩画样品的颜料、沥粉、胶结材料的成分,以及结构关系。结果表明燕喜堂西围房使用的颜料有朱砂、铁红、群青、石青、石绿以及副氯铜矿型铜绿;沥粉的无机组成为石英、滑石、白垩或白云石。胶结材料检测结果发现彩画地仗层中普遍掺加了桐油,颜料层中掺加了动物胶。梁上彩画除了表面图案,地仗层底部还有一层朱砂颜料,同时地仗层内部也不规则地发现朱砂颜料。此外,表层红色颜料通常由两层颜料组成,内层的显色成分是铁红和朱砂,颜料颗粒直径1 μm左右,外层颜料由朱砂组成,颜料颗粒大小不一,直径1～30 μm范围内。上述检测结果不仅可以部分看出燕喜堂及西围房建筑彩画的工艺特征,也表明该集成检测方法可行、所需样品量少,是一种经济实用的彩画文物检测方法。     

中国北方古建油饰彩画中绿色颜料的光谱分析

古建油饰彩画中颜料成分的分析鉴定是古建维修、保护的重要基础工作。文章利用X射线荧光分析、X射线衍射分析、扫描电镜-能谱分析技术,首次系统地分析检测了来自北京、山西、甘肃等中国北方地区的27个古建油饰彩画中的绿色颜料。结果表明,其中15个样品使用了巴黎绿这种含铜、砷的人工合成颜料,其余样品未检测出矿物颜料,显色成分应为人工合成的有机物。在所有分析样品中未检测到古代常用的绿色颜料石绿和氯铜矿的存在。该研究工作开辟了光谱分析技术应用于古建油饰彩画颜料鉴定的新领域,为该类文物分析鉴定、修复材料的选择提供了科学数据。     

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。     

有机和无机国画颜料漫反射光谱和吸收光谱特征研究

国画颜料解混一直是古画颜料研究的重要内容,其中光纤反射光谱（FORS）是无损化探测颜料类别的常用手段。通过CCD光纤光谱系统,从光谱线型对国画颜料进行了分类,分别探测了两种有机植物颜料藤黄和胭脂在不同比例混合下的漫反射光谱与吸收光谱,并获取了不同色系无机矿物质颜料混合后的漫反射光谱。分析了单一颜料和混合颜料的光谱特征峰值,运用多元线性回归（MLR）以及一阶导数光谱法（FDS）,通过全波段线性解混获得了各组分颜料的比例。经过实验与理论分析,藤黄与胭脂的漫反射光谱为S型,混合颜料一阶导数光谱中两特征峰的位置分别为536和649 nm,在漫反射光谱中多元线性回归基本适用于该混合颜料的解混并显示出一定的线性规律,但无法精确地解混。而混合颜料的吸收光谱与单色光谱之间存在较好的线性关系,解混误差在5%左右。无机矿物质颜料中的漫反射光谱有S型（石黄和赭石）和钟型（石青和石绿）两种。首先,对于S型（石黄）与S型（赭石）混合颜料漫反射光谱,赭石的一阶导数光谱出现明显的“三峰”现象,并且混合颜料一阶导数光谱在534 nm处出现新的特征峰。多元线性回归理论虽适用于该混合颜料的解混,但由于不同颜料解混的权重因子不同,无法形成较为精准的线性模型。其次,对于S型（赭石）与钟型（石绿）混合颜料的反射光谱需要多元线性回归与导数光谱法共同判断混合比例的基本趋势,该光谱在400～800 nm范围内仅有一个交叉点。最后,利用钟型（石青）与钟型（石绿）混合颜料反射光谱的特征峰位置,即可判断出颜料混合比例的特征,随着混合比例的变化,反射光谱特征峰在457～524 nm出现了明显的横向移动,并且混合颜料光谱的峰值强度有明显的减弱。     

Raman Characterization of Pigments in Painted Beams and a Wall Painting Discovered in the San Francisco Church in Santiago,Chile

A material characterization of two artworks discovered in the San Francisco Church, Santiago, Chile, was performed using micro-Raman spectroscopy. Structural painted beams and a wall painting that belong to the same time period, between the end of the 17th and 19th centuries, were analyzed. The cross-section samples of both artworks were characterized and animal protein was identified in the ground layer in both cases. The supporting material of the beams was identified as cypress wood, and a rag paper layer was used as a base for the paint layer, which is composed mainly of a white ground layer on which the color was subsequently added; the yellow pigments are orpiment and chrome yellow; the green color probably arises from a mixture of orpiment, red lead, ultramarine blue, and calcite. A complete analysis of the materials using complementary techniques such as microchemistry and optical microscopy indicates that the mural was painted using a mixed technique and that organic and inorganic pigments were used. The identification of the synthetic pigment ultramarine blue in some blue areas of the wall revealed a modification of the wall painting in the 19th century; dark blue areas resulted from a mixture of indigo, palygorskite, and lazurite.     

Polyspectral technique for the analysis of stress-waves characteristics and species recognition in wood veneers

In this work a simple technique to obtain information about the species of wood samples using stress-wave sounds in the audible range is presented. However, spectra of wood sounds generated by pendulum impact are very complex and feature extraction for classification purposes is very difficult. Polyspectral techniques have been successfully applied to several problems from radar pattern recognition to medical signal processing. Following this approach, convolution of four different sound impacts has been done. This permits to extract clear polyspectral features suitable for wood species recognition with possible applications to both human assisted and automatic wood identification systems with minimal intersample variability. Results indicate that using this technique only the two most intense polyspectral peaks are enough for species recognition.     

河南固始侯古堆一号墓出土东周玉器的科技分析

古代玉器不仅是装饰品,其中还蕴藏着丰富的文化内涵.为探究春秋时期河南地区出土玉器在矿物属性、制作工艺、器物功能等之间存在的关系,选取了河南固始侯古堆一号墓(M 1)出土的10件玉器,应用X射线荧光光谱(XRF)、共焦显微激光拉曼光谱(LRS)、超景深光学显微系统等光学无损分析技术,结合扫描电子显微镜(SEM)和硅胶覆膜...     

新郑西亚斯东周玉器材料属性与加工工艺的科技分析

中国玉文化源远流长,治玉工艺经过各个时代的不断发展和完善,在一定程度上能反映古代社会生产力发展水平及文化、贸易、技术交流等信息。利用能量色散型X射线荧光光谱（EDXRF）、激光拉曼光谱（LRS）、超景深光学显微系统（OM）等分析技术,结合硅胶覆膜微痕复制技术,对河南省新郑西亚斯东周墓地出土的一批玉器进行科技分析。首先利用化学成分和物相结构分析技术确定了玉器材质的矿物属性,其次利用显微分析技术表征了玉器表面及穿孔内部和印模的加工痕迹,特别是阴刻纹饰和穿孔微痕特征,最后探讨了玉器样品的材料属性和加工工艺两者之间的联系。化学成分和物相结构分析结果表明,所分析的西亚斯东周玉器材质丰富,主要矿物组成有滑石、透闪石、水晶、云母等。玉器表面纹饰微痕特征分析表明,所分析玉器阴刻工艺采用了两种加工工具,分别是砣具和手持硬质工具。穿孔微痕分析特征表明,钻孔包括单面钻孔和双面/多面钻孔两种方式,钻孔工艺则有实心钻、管钻等。部分玉器钻孔形状和内部微痕特征表明,尽管均采用了实心钻工艺,但所采用的实心钻头在形状上存在差异,同时,也存在是否配合解玉砂进行钻孔的差异。不同材料属性的玉器采用了不同的加工工艺。滑石质玉器,莫氏硬度1,器型主要为玉片饰,其表面阴刻纹饰主要采用手持硬质工具进行刻画,钻孔主要采用了双面钻孔方式,并使用了实心钻头未添加解玉砂进行加工,钻头形状可能为圆锥状;云母质玉器,莫氏硬度2~3,器型主要为玉玦片饰,纹饰采用了砣具添加解玉砂的加工工艺,钻孔方式为单面钻孔,采用了管钻工艺。透闪石型玉器,莫氏硬度5~6,器型主要为玉片饰,表面纹饰采用砣具配合解玉砂砣刻,以双面钻孔的方式为主,钻孔工艺为实心钻头配合解玉砂工艺,钻头形状与滑石类样品一致,为圆锥状。水晶质玉器,莫氏硬度7,均为珠饰,表面无纹饰,钻孔方式为双面/多面钻孔,钻孔工艺为实心钻配合解玉砂工艺,且钻头可能为圆柱形。研究结果表明,玉器表面纹饰所采用的阴刻工艺和钻孔工艺,与玉器本身的材料属性、器型等存在密切关系。     

基于近红外漫反射与漫透射光谱的玉米单倍体鉴别比较研究

使用JDSU公司的MicroNIR1700型微型近红外光谱仪,研究了适合进行单籽粒玉米单倍体鉴别的光谱测量方法。基于近红外光谱定性分析技术,比较了漫反射和漫透射两种情况下玉米单倍体鉴别的效果。光谱数据经过预处理后,采用PLS＋OLDA特征提取算法,应用SVM建立玉米单倍体鉴别模型,分别统计漫反射和漫透射实验条件下,鉴别模型的正确识别率。在微型光谱仪内置光源漫反射的光谱测量方式下,不分胚面朝向,玉米单倍体籽粒平均识别率低于60%,不能有效鉴别玉米单倍体和多倍体。而采用外置光源对籽粒进行漫透射光谱测量方式,获得了平均正确识别率为93.2%的鉴别效果,并且模型稳定性好。实验结果表明,漫反射光谱仅能获得玉米籽粒表层信息,因此玉米籽粒胚面朝向严重影响漫反射光谱鉴别单倍体种子的效果;而漫透射光谱可以实现分析光程纵深信息全累加,能够得到样品内部的信息,因此对胚面朝向不敏感,能够有效地对随机摆放的玉米单倍体和多倍体进行识别。近红外方法能快速、无损地鉴别单倍体,并且微型光谱仪采集速度快,成本低,为实现实用化的自动鉴别提供了条件。     

中国古画矿物颜料光谱混合模型初探-以石青和石绿为例

高光谱遥感技术对文物完全无损,适于对中国古画等文物进行颜料的鉴别与分析,但是中国古画中混合颜料不同成分的定量分析仍然是文物颜料分析领域中的难点。针对中国古画中经常出现的混合颜料现象,以石青、石绿两种典型的矿物颜料为例,选用粒度大小相同的两种矿物颜料粉末,按照不同的体积比例精确配比获取颜料样本,然后精确控制实验条件获取其光谱。对混合光谱分别用全约束最小二乘法进行全波段光谱解混,用比值导数解混算法进行单波段光谱解混,然后评定解混精度并对解混结果进行对比分析,探讨这两种矿物颜料的光谱混合模型。实验结果表明,石青、石绿两种矿物颜料的光谱混合从总体上来说非线性混合特征较强,但是在局部某些波段又基本符合线性混合模型,利用这些波段采用比值导数法解混,可以得到远高于全波段解混精度的定量分析结果。     

不同产地软玉的拉曼光谱分析及在古玉器无损研究中的应用

利用拉曼(Raman)光谱技术分别对中国新疆、青海、江苏、辽宁及韩国、俄罗斯、加拿大、新西兰和澳大利亚的软玉样品进行无损分析研究。首先利用拉曼光谱区分了透闪石型和阳起石型软玉, 并对软玉双链结构中Na+、K+对Ca2+以及Al3+对Si2+的不同置换程度引起低频区域特征峰的漂移进行分析, 同时还研究了表面状态和显微结构对674cm-1附近峰强的影响。最后利用拉曼(Raman)光谱技术结合质子激发X射线荧光(PIXE)和X射线衍射(XRD)对河南安阳殷墟遗址、河南省洛阳地区和浙江良渚遗址出土的9件中国古代玉器进行透闪石型软玉的矿相标定, 证明拉曼光谱在中国古玉器结构测试和材质鉴定中是一种很好的无损分析手段。