光谱法在考古学和艺术品分析中的应用

中国不仅拥有灿烂的古代文明，还有大量的近现代艺术品，不论是哪种材质艺术品，出土环境、存放环境都对器物的保存有重要影响。保存艺术品和其他古物需要了解所涉材料的成分，赛默飞红外光谱仪因其在鉴定中具有无损性质和特异性而经常用于考古遗址。

铜雕塑作为现代艺术品因其历史价值、文化价值、审美价值、科技价值和时代价值被越来越多的博物馆收藏。经过岁月的洗礼，雕塑上有时也会出现锈蚀产物，由于铜的很多锈蚀产物外观比较相近，甚至混杂相生，仅靠经验很难准确判断，所以就需要使用科学的检测方法和分析手段确定锈蚀产物的组成及准确位置，然后制定相应的保护修复方案。

中国国家博物馆藏一件现代铜雕塑作品《哲学家梁漱溟》上出现了斑点状锈蚀，这尊雕塑是吴为山先生于2006 年创作，锈蚀位置如图1 箭头所示，锈蚀产物呈浅绿色粉末状、疏松锈蚀。取锈蚀产物作为样品，用于锈蚀产物的形貌观察、元素组成及物相结构分析。锈蚀产物非常少，很适合用红外技术进行测试和分析。使用显微红外面扫描模式测量了区域锈蚀产物的面分布情况及其对应的红外光谱和峰位如表1所示。

图1 铜雕塑《哲学家梁漱溟》

表1铜雕塑锈蚀产物红外光谱峰位及文献中参考峰位

首先使用可见光扫描系统获得锈蚀产物可见光图像，以确定红外扫描区域。从样品的可见图像上选择分析区域，如图2a，分析区域使用透射模式获得锈蚀产物的红外化学图像，图2是在1613cm^-1处的化学成像。锈蚀产物Cu₄Na₄O(HCOO)₈(OH)₂·4H₂O的红外光谱如图2c所示，与文献中报道的甲酸铜Cu(HCOO)₂·4H₂O 的红外光谱有一些相似。由此可以分析出锈蚀产物。

图2铜雕塑锈蚀产物区域1的(a)可见光图像，(b)1613cm^{－ 1} 处化学成像，(c)红外光谱; 区域2 的(d)可见光图像，(e)1601cm^{－ 1} 处化学成像，(f)红外光谱

傅里叶变换红外光谱法是一种强大的分析技术，其应用几乎没有限制，可对各种有机和无机样品进行定性和定量分析。光谱仪的工作流程快速、简单，提高了工作效率。傅立叶显微红外光谱技术无需制样可直接分析样品，灵敏度高，操作过程简单、可视化程度高，能够直接观测锈蚀产物的颜色和形貌等，因此非常适合微量样品分析检测。通过成像部分可以确定检测位置，对锈蚀产物种类进行初步判断; 通过分析红外光谱图可以确定锈蚀产物的种类和成分。此外，通过超景深三维视频显微观察、扫描电子显微镜能谱仪、显微激光拉曼光谱等其他检测手段对铜雕塑锈蚀产物取样进行综合分析。这些分析手段为铜雕塑保护方案的制定提供了重要信息支撑和理论依据。