中国国家博物馆文保院, 北京 100079 金属文物保护国家文物局重点科研基地(中国国家博物馆), 北京 100079
铜质文物是中国古代文明发展历程的重要物质载体, 具有多重价值。 铜质文物在埋藏和保存过程中会发生腐蚀, 导致器物表面被多种锈蚀产物覆盖。 各类锈蚀产物对文物稳定性的影响不同, 其中含氯锈蚀产物最受关注, 因其多与“青铜病”有关。 “青铜病”是一种由氯离子引发的快速腐蚀现象, 可能对铜质文物的本体造成严重危害。 因此, 锈蚀产物的快速、 准确鉴定对铜质文物的保护与研究具有重要意义。 本研究以中国国家博物馆藏铜半结跏泥金观音表面锈蚀产物为研究对象, 综合利用大幅面X射线荧光成像(MA-XRF)、 光纤反射光谱(FORS)、 扫描电镜能谱(SEM-EDS)、 激光共焦显微拉曼光谱(Raman)几种方法对锈蚀产物成分结构及分布位置进行分析研究。 研究结果表明该观音造像表面锈蚀产物主要包括碱式氯化铜(氯铜矿和斜氯铜矿)和蓝铜钠石。 此外, 还发现了一种含锌的碱式氯化铜, 推测其分子式为Cu3.52-3.64Zn0.36-0.48(OH)6Cl2。 这类锈蚀产物在铜质文物表面鲜少发现, 该研究结果为其鉴定研究提供了新的参考数据。 综合各类分析结果, 进一步揭示了观音造像表面各类锈蚀产物的分布情况, 确定了碱式氯化铜主要分布于观音造像头冠部、 面部、 手部、 腿部、 底座、 足部等位置。 研究结果为准确判断该件文物受“青铜病”影响的严重程度提供了科学依据, 对该观音造像的合理有效保护具有重要意义。 广域和微区分析方法的有效结合也为铜质文物锈蚀产物分析提供了新思路。
铜质文物 锈蚀产物 碱式氯化铜 光纤反射光谱 大幅面X射线荧光成像 Copper-based artefacts Corrosion products Copper trihydroxychlorides FORS MA-XRF 光谱学与光谱分析
2023, 43(12): 3832
1 北京科技大学科技史与文化遗产研究院, 北京 100083
2 中国国家博物馆文保院, 北京 100079
铁质文物是我国文化遗产的重要组成部分。 由于化学性质较为活泼, 铁质文物易发生腐蚀劣化。 锈蚀产物对铁质文物的稳定性有较大影响, 因此判断铁质文物锈蚀产物的组成特征, 对于铁质文物稳定性评估具有重要意义。 以赤铁矿(α-Fe2O3), 磁铁矿(Fe3O4), 四方纤铁矿(β-FeOOH)三种铁质文物的锈蚀产物为研究对象, 采用拉曼光谱成像结合主成分回归法(PCR)和偏最小二乘法(PLS), 同时结合多种预处理方法, 构建了两组二元混合锈蚀(α-Fe2O3+Fe3O4, α-Fe2O3+β-FeOOH)的定量模型。 结果表明, 对于α-Fe2O3+Fe3O4二元体系, PCR和PLS算法构建模型的定量效果基本一致, α-Fe2O3和Fe3O4的PLS定量模型结果均表明, 一阶导数+Savitsky-Golay(S-G)平滑(9)条件下建模效果最好。 对于α-Fe2O3+β-FeOOH二元体系, PLS方法所构建模型优于PCR方法, α-Fe2O3和β-FeOOH的PLS定量模型结果均表明, MSC+S-G平滑(5)条件下建模效果最好。 研究结果为定量评估铁质文物锈蚀产物的化学稳定性提供了有效方法。
Raman imaging 拉曼成像 Iron artefacts 铁质文物 Corrosion products 锈蚀产物 Quantitative analysis 定量分析 Partial least square 偏最小二乘法 光谱学与光谱分析
2023, 43(7): 2166
1 青中国国家博物馆, 北京 100006 金属文物保护国家文物局重点科研基地(中国国家博物馆), 北京 100006
2 王克青中国国家博物馆, 北京 100006 金属文物保护国家文物局重点科研基地(中国国家博物馆), 北京 100006
3 北京科技大学科技史与文化遗产研究院, 北京 100083
铁质文物是人类重要的文化遗产, 对于研究人类社会的发展与进步具有重要意义。 铁的活泼性较强、 容易发生腐蚀等特点使铁质文物成为金属类文物保护工作中的难点之一。 目前对于铁质文物保护修复和铁锈蚀产物定性分析研究较多, 而开展铁锈蚀产物定量表征的研究相对较少, 锈蚀产物的复杂性也增加了定量分析的难度。 为了解铁质文物锈蚀产物的成分及评估其稳定性, 建立一种定量分析铁质文物锈蚀产物的方法是十分必要的。 以铁质文物常见5种锈蚀产物(α-Fe2O3, Fe3O4, α-FeOOH, β-FeOOH, γ-FeOOH)为研究对象, 通过制作锈蚀产物模拟样品(三组二元混合物体系和一组四元混合物体系), 利用红外光谱结合TQ Analyst分析软件中经典最小二乘法(CLS)、 主成分回归法(PCR)和偏最小二乘法(PLS)分别对四组混合物构建定量分析模型。 研究结果表明, 三种定量分析模型中PCR与PLS均适合用于建立铁质文物锈蚀产物定量模型, 其校正均方根误差(RMSEC)和预测均方根误差(RMSEP)均较小、 相关系数接近于1。 定量模型具有良好的预测性和稳定性, 故可为定量分析铁质文物锈蚀产物, 进而为评估铁质文物化学稳定性提供依据。
铁质文物 锈蚀产物 红外光谱 半定量方法 稳定性评价 Iron cultural relics Corrosion products Infrared spectroscopy Semi-quantitative method Stability evaluation 光谱学与光谱分析
2023, 43(6): 1846
1 中国国家博物馆, 北京 100006
2 金属文物保护国家文物局重点科研基地(中国国家博物馆), 北京 100006
二十世纪七十年代在对铁器进行保护修复时, 文物保护修复人员根据器物的锈蚀程度对器物进行了清洗、除锈、脱盐、粘接、封护等处理。时隔四十多年, 再次审视和查看当年保护修复过的四件铁器时, 为了更科学地了解当时使用的保护修复材料的现状, 本工作采用傅里叶变换显微红外光谱(Micro-FTIR)和热裂解气相色谱-质谱(Py-GC/MS)分析了铁器上的保护修复材料: 粘接剂和封护剂。显微红外非常适合分析微量有机物。Py-GC/MS在分析样品时无需对样品进行前处理, 可直接对样品进行热裂解分析;该方法操作比较简单、灵敏度高、能实现多组分混合有机样品识别, 非常适合用于评价文物上的混合有机材料。该工作既能为铁器上文物保护修复材料的现状提供科学评价方法, 也为评价过去使用过的保护修复方法、铁器的长久保存提供重要的指导。
铁质文物 粘接剂 封护剂 傅里叶变换显微红外光谱 热裂解-气相色谱/质谱 Iron artifacts Adhesive Sealing materials Micro-fourier transform infrared spectroscopy Pyrolysis-gas chromatography/mass spectrometry
Author Affiliations
Abstract
1 School of Electronic Engineering, Xi’an University of Post & Telecommunications, Xi’an 710121, China
2 State Key Laboratory of Transient Optics and Photonics, Xi’an Institute of Optics and Precision Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Xi’an 710119, China
Li ions affect the upconversion efficiency by changing the local crystal field of the luminescent center. Herein, in order to improve the upconversion efficiency of NaYF4:Yb3+/Eu3+, a series of NaYF4:Yb3+/Eu3+ micro-particles with different Li+ doping concentrations were synthesized by the hydrothermal synthesis method, respectively. Firstly, the structure and morphology of NaYF4:Yb3+/Eu3+ upconversion micro-particles (UCMPs) with different doping concentrations were analyzed by X-ray diffraction and a scanning electron microscope (SEM). SEM results show that the UCMPs are not only highly crystallized, but also have hexagons with different Li+ concentrations of NaYF4:Yb3+/Eu3+. X-ray diffraction shows that the crystal field around Eu3+ changes with the increase of Li+ concentration. Then, the fluorescence spectrum of NaYF4:Yb3+/Eu3+ was studied under the irradiation of a 980 nm laser. The results show that the fluorescence intensity of NaYF4:Yb3+/Eu3+ with 2% Li+ is the strongest, which is twice the intensity of NaYF4:Yb3+/Eu3+ without Li+. Finally, the fluorescence imaging analysis of NaYF4:Yb3+/Eu3+ with 2% Li+ concentration was carried out. The UCMPs are used to screen printing to evaluate the imaging effect on different sample surfaces. The results show NaYF4:Yb3+/Eu3+ (with 2% Li+) has great application prospects in anti-counterfeiting recognition.
upconversion micro-particles hydrothermal synthesis anti-counterfeiting identification screen printing Chinese Optics Letters
2020, 18(11): 110501
1 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
2 苏州维纳仪器有限责任公司, 江苏 苏州 215123
波长调谐移相干涉技术是通过改变光波长来计算相位的。为了减少可调谐激光器在变波长进行移相时光功率的随机变化对相位计算产生的误差, 本文提出了一套光强实时反馈控制系统和同步校准方案。首先分析了光强在某一范围内的随机变化产生测量误差, 并选用合适的光电检测设备搭建了一套光强控制系统。该系统能够将光信号转化为电信号, 并通过PID来实现对光强的控制。实验结果表明, 本系统能够将光强的变化范围控制在±0.002 mW以内, 其响应速度达到600 kHz, 已远远超过干涉仪CCD的取图速度。最后, 对口径为50 mm的光学元件进行表面形貌检测, 加入本控制系统后, 面形精度的测量指标PV值和RMS值分别提高了1.53×10-2λ和2.43×10-3λ, 表明本系统在高精度的光学元件检测领域具有重要的实用价值。
光学面形检测 波长调谐 光强控制 实时反馈 同步校正 optical surface measurement wavelength-tunned optical power control real-time feedback synchronous calibration
1 西安电子科技大学 综合业务网国家重点实验室, 西安 710071
2 西安测绘研究所 地理信息工程国家重点实验室, 西安 710054
3 中科院西安光学精密机械研究所, 西安 710119
针对目前航天光学相机在轨定标方法存在更新周期长、时效性不强的问题, 提出一种将光学自准直原理应用到星上监测的实时在轨定标方法.在卫星载荷系统内部加装准直光源、呈影面阵CCD和棱镜等器件, 将相机焦距、光轴夹角等参数的变化转化为光斑影像的变化, 提取并处理光斑影像位置的变化量, 求解出线阵相机参数的变化量, 实现快速、高效的在轨监测.通过搭建实验平台验证了本文方法的可行性, 俯仰和横滚方向参数的监测精度小于1″, 测量误差优于0.1″.
几何定标 定标 光学自准直 星上监测 航天光学相机 Geometric parameters Calibration Optical auto-collimation Onboard monitoring Space optical camera 光子学报
2018, 47(10): 1012001