应用分享 | X射线衍射分析在文物保护与研究中的应用

X射线衍射分析作为材料物相分析的方法之一，可快速地检测出文物或文物样品中的物相成分，检测结果可为文物保护修复、文物研究提供科学的数据支撑。同时，由于X射线衍射分析所需样品量非常少，对文物破坏非常小，因而使得X射线衍射分析技术在文物保护修复的方面得到广泛应用。
一、青铜器表面锈蚀物分析

青铜器在埋葬过程中受环境影响会在其表层形成大量锈蚀物，从青铜器保护角度分类可分为有害锈与无害锈。有害锈成分主要为含氯化合物，包括氯化亚铜、氯铜矿、副氯铜矿等，其存在对青铜器文物保存与文物寿命十分不利，利用X射线衍射仪可以快速检测出青铜器锈蚀物中是否存在有害锈。

图1是出土的青铜矛照片，可以看出其锈蚀严重。为了确定是否含有有害锈，通过X射线衍射仪对其表面的锈蚀物进行了检测与分析，结果如图2所示。从检测结果可知青铜矛锈蚀物中含有碱式氯化铜即有害锈。为避免文物造成进一步的破坏，急需进行保护处理。

▲图1 青铜矛 

▲图2 青铜矛表面锈蚀物XRD检测结果

二、古琴表漆层矿物颜料分析

传统古琴表面所罩大漆颜色主要有黑色、栗壳色与朱色等，其中栗壳色为大漆本身氧化后所形成的颜色，黑色为大漆与含铁矿物颜料或炭黑混合后髹涂形成，而朱色漆中所添加的矿物颜料则主要有铁红和朱砂两种。在古琴保护修护时，为达到“修旧如旧”的目的，需要对古琴髹漆工艺进行研究，其中就包含表漆层矿物颜料分析。

图3和图4分别为龚承钧藏仲尼式琴照片和漆膜的横截面照片。观察漆膜横截面照片可知古琴表面分为黑色漆与朱色漆2层。为确定物相组成，对朱色漆层进行X射线衍射分析，由检测结果可知朱色漆中所含矿物颜料为朱砂。

▲图3龚承钧藏仲尼式琴

▲图4古琴漆膜横截面 

▲图5古琴漆膜样品朱色漆检测结果

除上述2个案例外，在我们日常文物检测中，X射线衍射分析技术在纺织品、陶瓷器、纸质等文物中都有着广泛应用，如纺织品表面纹样和染色所用的矿物颜料、纺织品文物表面污染物、纸质文物中的填料、陶瓷器表面可溶盐等，均可利用XRD进行检测分析。

以上主要介绍了X射线衍射分析技术在文物保护修复中的应用案例，当然除了XRD外，为了全方面地对文物进行检测、修复和保护，XRD往往和其他X射线分析技术如XRF、XRM（CT）等搭配使用，从多个方面对文物进行检测及综合表征，从而为文物预防性保护和保护修复处理提供了坚实的科学数据支持。在这方面，布鲁克X射线部门有完整的解决方案。

-转载于《布鲁克X射线部门》公众号