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【摘 要】本文阐述拉曼光谱仪、扫描电镜、X射线荧光光谱仪、X射线衍射仪等几类大型分析仪器在文物保护中的应用；预测文物保护工作与现代分析技术结合的前景，为文物保护工作者提供一定的理论参考依据。
【关键词】文物保护 仪器 分析 应用 前景
随着经济的发展和科技的进步，国家在文物保护方面的物质、技术投入逐年增加。化学、生物等自然学科的专业技术人才不断涌入文物保护领域，现代仪器分析在文物保护中的应用越来越广泛，文物保护正向跨学科、跨领域的综合交叉性学科迈进。文物保护工作者大胆实践、勇于攻关，现代科学技术在针对文物保存、维护和修复的过程中得以广泛应用，产生了一批优秀的技术成果；用扫描电镜、光电子能谱仪、X射线衍射仪、电子探针等现代仪器设备用于文物病害的分析检测等，都为解决文物保护问题提供了重要的技术支撑。
现代仪器分析方法在文物保护中的应用现状
随着国家在文物保护方面资金的大量投入，故宫博物院、首都博物馆、国家博物馆、上海博物馆等大型博物馆均购置了无机矿物颜料分析用的拉曼光谱仪、文物内部损害分析用的X射线探伤仪、无机物质组分分析用的X射线衍射仪、X射线荧光光谱仪等大型分析仪器。
目前现代仪器在文物保护中的应用概括起来主要表现在文物组分分析和真伪鉴定两个方面。通过采用各种仪器，通过定性或定量的测定方法，对文物不同部位的物质组成成分进行检测，再通过分析各种仪器检测出来的数据，获知各种如瓷器胎体釉色的组成、青铜器的锈蚀产物组分、壁画颜料的成分、物质内部裂隙程度等肉眼无法观测到的文物讯息，以便选取合适的文物保护材料，制定合理的保护修复方案，对文物进行最有效的保护，延长文物寿命。既达到了解文物的总体情况，又能区分真品与赝品。以操作手段分析而言，目前获取文物藏品各项有效数据的方式主要分以下两种：
1、化学分析。通过拉曼光谱、红外光谱、高光谱、多光谱、X射线衍射仪、核磁共振波普仪等仪器检测物质的组成；通过X射线荧光光谱仪、电感耦合等离子体光谱仪、高效液相色谱-质谱联用、原子吸收光谱仪、原子发射光谱仪等仪器检测物质元素组成。
2、物理特性分析。通过密度计、显微硬度测定仪、表面张力仪、三维显微形貌仪、各种显微镜、色差仪、超声波探伤仪、X射线探伤仪、CT扫描仪等仪器检测物质的密度、孔隙率、强度、表面能、表面粗糙度、微观形貌、色差、内部结构等等。
下面就目前文博界在分析检测文物藏品各项指标中常用的几种分析方法作个概括说明：
1.拉曼光谱应用
1.1 拉曼光谱的介绍
拉曼光谱（Raman spectra），是一种散射光谱，对与入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动方面信息，并应用于分子结构研究的一种分析方法。
1.2 拉曼光谱在考古研究中应用
1.2.1 对古代金属器物腐蚀产物的研究
拉曼技术能对金属艺术品上的腐蚀层、铜绿层等做出较好的鉴定，有利于我们认识古代各国的合金技术及处理工艺，研究其腐蚀机理，从而探讨对这些古代金属器物的保护方案。
杨群，王怡林等人对云南楚雄万家坝古墓群中出土的古青铜矛中部的浅绿色腐蚀区数点进行测试，发现其主要腐蚀产物为CuCO3·Cu（OH）2，矛尖黑色区域内则含有Cu2O和SnO2，由于Cu2O和SnO2具有较好的抗腐蚀性，所以矛身腐蚀较矛尖厉害[3]。罗武干，秦颖等人对湖北省枣阳市九连墩墓出土的几种青铜器腐蚀产物进行了激光显微拉曼光谱分析，确定了九连墩楚墓出土的青铜器上主要的锈蚀产物为孔雀石[CuCO3·Cu（OH）2]，存在部分蓝铜矿[2CuCO3·Cu（OH）2]和少许副氯矿[Cu2（OH）3Cl]。古青铜器的锈蚀产物分为有害锈和无害锈两种，含氯锈均为有害锈，无氯锈多为无害锈。因此对于大多数的无氯锈蚀一般予以保留[4]。
M.Bouchard已经完成了与金属表面腐蚀相关的金属物质的拉曼频谱目录[5]。
1.2.2 对古颜料的分析
文物中颜料由于受环境和气候的影响而发生退化脱落，有些新出土文物的颜料非常潮湿，有些颜料是混合颜料或多个颜料层叠加，这给颜料的分析带来了困难[6]。拉曼光谱作为现代技术对古颜料进行分析研究，是以光子为探针，可进行原位的无损检测，同时它对样品的结构和成分极为敏感，各种物质的拉曼谱都有自己的特征。
王晓琪，王昌燧等人对古颜料进行了较为深入的分析，在X射线衍射和拉曼光谱分析的基础上，借助高分辨率电镜，对五代冯晖墓壁画不同颜料的结构和成分进行了研究，成功地测得红色、黄色、黑色颜料的主要呈色物相，拉曼光谱方法可以尽可能的降低对待测样品的要求，同时能够有效地分析颜料样品中呈色相且分析结果较为准确[7]。
1.2.3对陶、釉质及玻璃的分析
显微拉曼光谱已被用于鉴定来自意大利南部的红描陶器，确认了红色着色剂的主要成份，并根据颜料混合比例的不同确定了制陶中心位置[8]。
经过拉曼光谱技术鉴定，在5000年前，我国河南制造的无釉质着色陶器中已经使用了矾土和磁铁矿作为白色和黑色的着色剂，这是非常特殊的，因为当时的白色着色剂一般用硫酸盐、碳酸盐和高岭土作原料[9]。
由于二氧化硅的弱拉曼散射和因埋藏环境与艺术品处理而引起的二氧化硅的强荧光效应，人们在早期对玻璃艺术品研究持犹豫态度，故很少有早期的玻璃艺术品拉曼研究报告。一位研究18—20世纪的玻璃艺术品的专家巧妙地利用这个现象来分析鉴定玻璃制品的年代[10]。为人们提供了一个与荧光和拉曼光谱有关的，可以显示玻璃艺术品年代的量，引起了人们的注意。对来自古老的Nimrud的公元前6世纪到5世纪的不透明红色玻璃上的风化物进行研究，确认赤铜矿（Cu2O）就是玻璃的红色着色剂[11]。通过对中古时期的壁画和维多利亚女王时代的英国教会的窗户玻璃研究，发现没有任何添加剂的赤铁矿被用作暗红—褐色颜料[12]。 [11]R.Withnall，A.Derbyshire，S.Thiel，et al.Raman microscopic analysis in museology[J].Proceedings of the International Society for Optical Engineering，2000，4098：217-231.
[12]H.G.M.Edwards，J.K.F.Tait.FT-Raman spectroscopic study of decorated stained glass[J].Journal of Raman Spectroscopy，1998，52：679-682.
[13]L.Kiefert，H.Hanni，T.Ostertag.Raman spectroscopic applications to gemmology，I.R.Lewis，H.G.M.Edwards（Eds.）.Handbook of Raman Spectroscopy[C]，Marcel Dekker，New York，2001，469-489.
[14]D.C.Smith.Letting loose a laser：MRM（Mobile Raman Microscopy）for archaeometry and ethnomineralogy in the next millennium[J].Mineralogical Society Bulletin，1999，125：3-8.
[15]杨群，王怡林，张鹏翔，等.拉曼光谱对新石器时期白石斧的研究[J].光散射学报，2001，13（2）：119-124.
[16]Gregory D.Smith，Robin J.H.Clark.Raman microscopy in archaeological science[J].Journal of Archaeological Science，2004，31：1137-1160.
[17]H.G.M.Edwards.FT-Raman spectroscopic study of keratotic materials：horn，hoof and tortoiseshell[J].Spectrochimica Acta A，1998，54：745-757.
[18]杨群，王怡林，张鹏翔，等.武定恐龙化石的显微拉曼光谱研究[J]，光谱学与光谱分析，2002，22（5）：793-795.
[19]杨群，王怡林，张鹏翔，等.显微拉曼光谱对恐龙化石内部成分研究[J].光谱学与光谱分析，2003，23（5）：880-882.
[20]胡耀武，王昌燧，左健，等.古人类骨中羟磷灰石的XRD和拉曼光谱分析[J].生物物理学报，2001，17（4）：621-626.
[21]申桂云.铁质文物锈蚀机理及广西出土、出水铁质文物保护研究[D].导师：朱泓，王蕙贞.吉林大学，2009.
[22]]郭振琪，张小燕，程德润.秦俑一号铜车马残件X射线衍射分析——青铜器和银器锈蚀机理比较[J].西北大学学报（自然科学版），1999，（04）：309-312.
[23]陈璋如，刘月妙，范光，孙淑云，李延祥.青铜文物腐蚀过程中的次生矿物[J].矿物岩石，2004，（01）：10-13.
[24]李宏松.文物岩石材料劣化两类结垢物质成分及形成机制的分析与研究[J].文物保护与考古科学，2011，（02）：9-12.
[25]严静，王丽琴，李立.北京颐和园古建筑上红色颜料的分析研究[J].分析科学学报，2010，（03）：275-278
[26]]樊华，汪灵，邓苗，叶巧明，旦辉，孙杰，宋艳，杨颖东.三星堆及金沙出土古象牙的物相及其结晶特征[J].硅酸盐学报，2006，（06）：744-748.
[27]董俊卿，干福熹，李青会，顾冬红，阚绪杭，程永建.我国古代两种珍稀宝玉石文物分析[J].宝石和宝石学杂志，2011，（03）：46-52.
[28]王守道.马王堆一号汉墓印花敷彩纱（N-5）颜料的X射线物相分析[J].化学通报，1975，（04）：54-57+65.
[29]宋娟，李国高，刘薇，邹剑锋 扫描电镜在棉织物酶处理检测中的应用.广西纺织科技，2009，38（4）：82-85
【关键词】文物保护 仪器 分析 应用 前景
随着经济的发展和科技的进步，国家在文物保护方面的物质、技术投入逐年增加。化学、生物等自然学科的专业技术人才不断涌入文物保护领域，现代仪器分析在文物保护中的应用越来越广泛，文物保护正向跨学科、跨领域的综合交叉性学科迈进。文物保护工作者大胆实践、勇于攻关，现代科学技术在针对文物保存、维护和修复的过程中得以广泛应用，产生了一批优秀的技术成果；用扫描电镜、光电子能谱仪、X射线衍射仪、电子探针等现代仪器设备用于文物病害的分析检测等，都为解决文物保护问题提供了重要的技术支撑。
现代仪器分析方法在文物保护中的应用现状
随着国家在文物保护方面资金的大量投入，故宫博物院、首都博物馆、国家博物馆、上海博物馆等大型博物馆均购置了无机矿物颜料分析用的拉曼光谱仪、文物内部损害分析用的X射线探伤仪、无机物质组分分析用的X射线衍射仪、X射线荧光光谱仪等大型分析仪器。
目前现代仪器在文物保护中的应用概括起来主要表现在文物组分分析和真伪鉴定两个方面。通过采用各种仪器，通过定性或定量的测定方法，对文物不同部位的物质组成成分进行检测，再通过分析各种仪器检测出来的数据，获知各种如瓷器胎体釉色的组成、青铜器的锈蚀产物组分、壁画颜料的成分、物质内部裂隙程度等肉眼无法观测到的文物讯息，以便选取合适的文物保护材料，制定合理的保护修复方案，对文物进行最有效的保护，延长文物寿命。既达到了解文物的总体情况，又能区分真品与赝品。以操作手段分析而言，目前获取文物藏品各项有效数据的方式主要分以下两种：
1、化学分析。通过拉曼光谱、红外光谱、高光谱、多光谱、X射线衍射仪、核磁共振波普仪等仪器检测物质的组成；通过X射线荧光光谱仪、电感耦合等离子体光谱仪、高效液相色谱-质谱联用、原子吸收光谱仪、原子发射光谱仪等仪器检测物质元素组成。
2、物理特性分析。通过密度计、显微硬度测定仪、表面张力仪、三维显微形貌仪、各种显微镜、色差仪、超声波探伤仪、X射线探伤仪、CT扫描仪等仪器检测物质的密度、孔隙率、强度、表面能、表面粗糙度、微观形貌、色差、内部结构等等。
下面就目前文博界在分析检测文物藏品各项指标中常用的几种分析方法作个概括说明：
1.拉曼光谱应用
1.1 拉曼光谱的介绍
拉曼光谱（Raman spectra），是一种散射光谱，对与入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动方面信息，并应用于分子结构研究的一种分析方法。
1.2 拉曼光谱在考古研究中应用
1.2.1 对古代金属器物腐蚀产物的研究
拉曼技术能对金属艺术品上的腐蚀层、铜绿层等做出较好的鉴定，有利于我们认识古代各国的合金技术及处理工艺，研究其腐蚀机理，从而探讨对这些古代金属器物的保护方案。
杨群，王怡林等人对云南楚雄万家坝古墓群中出土的古青铜矛中部的浅绿色腐蚀区数点进行测试，发现其主要腐蚀产物为CuCO3·Cu（OH）2，矛尖黑色区域内则含有Cu2O和SnO2，由于Cu2O和SnO2具有较好的抗腐蚀性，所以矛身腐蚀较矛尖厉害[3]。罗武干，秦颖等人对湖北省枣阳市九连墩墓出土的几种青铜器腐蚀产物进行了激光显微拉曼光谱分析，确定了九连墩楚墓出土的青铜器上主要的锈蚀产物为孔雀石[CuCO3·Cu（OH）2]，存在部分蓝铜矿[2CuCO3·Cu（OH）2]和少许副氯矿[Cu2（OH）3Cl]。古青铜器的锈蚀产物分为有害锈和无害锈两种，含氯锈均为有害锈，无氯锈多为无害锈。因此对于大多数的无氯锈蚀一般予以保留[4]。
M.Bouchard已经完成了与金属表面腐蚀相关的金属物质的拉曼频谱目录[5]。
1.2.2 对古颜料的分析
文物中颜料由于受环境和气候的影响而发生退化脱落，有些新出土文物的颜料非常潮湿，有些颜料是混合颜料或多个颜料层叠加，这给颜料的分析带来了困难[6]。拉曼光谱作为现代技术对古颜料进行分析研究，是以光子为探针，可进行原位的无损检测，同时它对样品的结构和成分极为敏感，各种物质的拉曼谱都有自己的特征。
王晓琪，王昌燧等人对古颜料进行了较为深入的分析，在X射线衍射和拉曼光谱分析的基础上，借助高分辨率电镜，对五代冯晖墓壁画不同颜料的结构和成分进行了研究，成功地测得红色、黄色、黑色颜料的主要呈色物相，拉曼光谱方法可以尽可能的降低对待测样品的要求，同时能够有效地分析颜料样品中呈色相且分析结果较为准确[7]。
1.2.3对陶、釉质及玻璃的分析
显微拉曼光谱已被用于鉴定来自意大利南部的红描陶器，确认了红色着色剂的主要成份，并根据颜料混合比例的不同确定了制陶中心位置[8]。
经过拉曼光谱技术鉴定，在5000年前，我国河南制造的无釉质着色陶器中已经使用了矾土和磁铁矿作为白色和黑色的着色剂，这是非常特殊的，因为当时的白色着色剂一般用硫酸盐、碳酸盐和高岭土作原料[9]。
由于二氧化硅的弱拉曼散射和因埋藏环境与艺术品处理而引起的二氧化硅的强荧光效应，人们在早期对玻璃艺术品研究持犹豫态度，故很少有早期的玻璃艺术品拉曼研究报告。一位研究18—20世纪的玻璃艺术品的专家巧妙地利用这个现象来分析鉴定玻璃制品的年代[10]。为人们提供了一个与荧光和拉曼光谱有关的，可以显示玻璃艺术品年代的量，引起了人们的注意。对来自古老的Nimrud的公元前6世纪到5世纪的不透明红色玻璃上的风化物进行研究，确认赤铜矿（Cu2O）就是玻璃的红色着色剂[11]。通过对中古时期的壁画和维多利亚女王时代的英国教会的窗户玻璃研究，发现没有任何添加剂的赤铁矿被用作暗红—褐色颜料[12]。 [11]R.Withnall，A.Derbyshire，S.Thiel，et al.Raman microscopic analysis in museology[J].Proceedings of the International Society for Optical Engineering，2000，4098：217-231.
[12]H.G.M.Edwards，J.K.F.Tait.FT-Raman spectroscopic study of decorated stained glass[J].Journal of Raman Spectroscopy，1998，52：679-682.
[13]L.Kiefert，H.Hanni，T.Ostertag.Raman spectroscopic applications to gemmology，I.R.Lewis，H.G.M.Edwards（Eds.）.Handbook of Raman Spectroscopy[C]，Marcel Dekker，New York，2001，469-489.
[14]D.C.Smith.Letting loose a laser：MRM（Mobile Raman Microscopy）for archaeometry and ethnomineralogy in the next millennium[J].Mineralogical Society Bulletin，1999，125：3-8.
[15]杨群，王怡林，张鹏翔，等.拉曼光谱对新石器时期白石斧的研究[J].光散射学报，2001，13（2）：119-124.
[16]Gregory D.Smith，Robin J.H.Clark.Raman microscopy in archaeological science[J].Journal of Archaeological Science，2004，31：1137-1160.
[17]H.G.M.Edwards.FT-Raman spectroscopic study of keratotic materials：horn，hoof and tortoiseshell[J].Spectrochimica Acta A，1998，54：745-757.
[18]杨群，王怡林，张鹏翔，等.武定恐龙化石的显微拉曼光谱研究[J]，光谱学与光谱分析，2002，22（5）：793-795.
[19]杨群，王怡林，张鹏翔，等.显微拉曼光谱对恐龙化石内部成分研究[J].光谱学与光谱分析，2003，23（5）：880-882.
[20]胡耀武，王昌燧，左健，等.古人类骨中羟磷灰石的XRD和拉曼光谱分析[J].生物物理学报，2001，17（4）：621-626.
[21]申桂云.铁质文物锈蚀机理及广西出土、出水铁质文物保护研究[D].导师：朱泓，王蕙贞.吉林大学，2009.
[22]]郭振琪，张小燕，程德润.秦俑一号铜车马残件X射线衍射分析——青铜器和银器锈蚀机理比较[J].西北大学学报（自然科学版），1999，（04）：309-312.
[23]陈璋如，刘月妙，范光，孙淑云，李延祥.青铜文物腐蚀过程中的次生矿物[J].矿物岩石，2004，（01）：10-13.
[24]李宏松.文物岩石材料劣化两类结垢物质成分及形成机制的分析与研究[J].文物保护与考古科学，2011，（02）：9-12.
[25]严静，王丽琴，李立.北京颐和园古建筑上红色颜料的分析研究[J].分析科学学报，2010，（03）：275-278
[26]]樊华，汪灵，邓苗，叶巧明，旦辉，孙杰，宋艳，杨颖东.三星堆及金沙出土古象牙的物相及其结晶特征[J].硅酸盐学报，2006，（06）：744-748.
[27]董俊卿，干福熹，李青会，顾冬红，阚绪杭，程永建.我国古代两种珍稀宝玉石文物分析[J].宝石和宝石学杂志，2011，（03）：46-52.
[28]王守道.马王堆一号汉墓印花敷彩纱（N-5）颜料的X射线物相分析[J].化学通报，1975，（04）：54-57+65.
[29]宋娟，李国高，刘薇，邹剑锋 扫描电镜在棉织物酶处理检测中的应用.广西纺织科技，2009，38（4）：82-85