折戟沉沙鐵未銷，自將磨洗認前朝。在很長的歷史時間里，考古更多的是人文情懷方面的文化發(fā)掘，一直推崇的是眼學(xué)和經(jīng)驗。不過隨著科技的進步，科技考古學(xué)已然興起，掃描電子顯微鏡、高光譜儀、微區(qū)X射線熒光光譜儀、紅外光譜儀、顯微激光拉曼光譜分析儀等越來越多的科學(xué)手段應(yīng)用到考古和文物研究中。

　　在這里值得一提的是，顯微激光拉曼光譜分析儀雖然進入文物研究領(lǐng)域時間不是很久，卻贏得了越來越多文物科研工作者的青睞，目前國內(nèi)故宮博物院、國家博物館、上海博物館、秦始皇帝陵博物院/兵馬俑博物館等都已經(jīng)配備了相關(guān)的產(chǎn)品。

　　為了更深入的了解拉曼光譜儀在文物研究領(lǐng)域的應(yīng)用情況，儀器信息網(wǎng)編輯日前特別拜訪了上海博物館文物保護科技中心，并采訪到了該中心的副研究館員周浩。

上海博物館文物保護科技中心副研究館員 周浩

　　1991年7月畢業(yè)后，周浩被分配到上海博物館文物保護與考古科學(xué)實驗室工作，至今已經(jīng)從業(yè)二十余年。期間，參與了國家科技部及國家文物局多項文物保護技術(shù)課題的科學(xué)研究工作，發(fā)表研究論文三十余篇。其中，“出土鐵器文物脫鹽緩蝕保護處理研究”、“銀器文物抗變色處理的研究”兩項課題分別獲得1996年度國家科技進步三等獎和2005年度國家文物局文物保護技術(shù)創(chuàng)新二等獎。近年來，周浩還主持并承擔(dān)了國家自然科學(xué)基金、國家文物局、上海市科委等多項文物保護技術(shù)課題科研工作。工作期間，綜合保護處理館藏青銅器、鐵器、銀器文物約1000多件。

　　科技考古大勢所趨 儀器檢測或用于文物綜合定性

　　古玩鑒定憑眼力還是靠儀器，一直以來都是大家熱議的話題。作為從業(yè)二十多年的文物研究工作者，周浩說，“考古在人文領(lǐng)域，一直是眼學(xué)霸天下，即便是現(xiàn)階段也是，儀器檢測只是佐證眼睛的判斷?！?/p>

　　不過，周浩也指出，“未來，科技考古是必經(jīng)之路?！睋?jù)介紹，不管是從資金投入還是人員配備方面來看，當(dāng)前國家對文物保護和研究越來越重視。現(xiàn)在基本上每個省都建有相應(yīng)的文保實驗室，而且越來越多的博物館已經(jīng)接受科技考古的理念，包括故宮、國博等都相繼引進了很多儀器，可以說當(dāng)前科技考古的呼聲越來越高。

　　這一次我們拜訪的上海博物館就是我國最早開展文物保護科學(xué)和技術(shù)研究工作的單位之一，1952年建館，1958年和1960年先后設(shè)立文物修復(fù)工場和文物保護科學(xué)實驗室，2016年9月上博文?？萍贾行母臄U建工程竣工并投入使用，專職從事文物修復(fù)、書畫裝裱、保護技術(shù)、科學(xué)鑒別和仿古復(fù)制等文物科技研究工作。據(jù)介紹，在國家財政部、國家文物局、上海市科委、上海市財政局的多方支持下，自2007年以來，已經(jīng)連續(xù)投入近4000萬元添置了環(huán)境掃描電鏡能譜儀、450KV X-CT、高光譜儀、微區(qū)X射線熒光光譜儀、紅外光譜顯微鏡、激光拉曼光譜儀、氣相色譜/質(zhì)聯(lián)用儀、離子色譜儀等一批50萬元以上大型科學(xué)儀器設(shè)備和多件5萬元以下文物保護修復(fù)專用設(shè)備。

　　周浩特別指出，“目前文物科學(xué)研究領(lǐng)域?qū)τ谝恍┫冗M分析儀器的需求還是比較多的，尤其一些無損分析儀器是博物館文物科學(xué)分析研究應(yīng)用的首選。雖然，現(xiàn)階段，我國文物領(lǐng)域還在持續(xù)‘眼學(xué)為主，科技為輔’的態(tài)勢，但是科技手段的分量會越來越重。將來，不僅僅是科技輔助鑒定，更重要的是，我們可以利用儀器對文物進行綜合定性，進而實現(xiàn)對其價值的判定等?！?/p>

　　無損分析是博物館未來最倚重的測試手段之一

　　獲知文物的組成及成份結(jié)構(gòu)是文物研究、文物保護工作的基礎(chǔ)，成份結(jié)構(gòu)分析對于輔助判定文物的產(chǎn)地、年代、分析文物的制作工藝以及文物病害等有十分重大的意義。不過，測試化學(xué)成分常需要取樣分析，而文物是不可再生資源，因此無損分析技術(shù)是博物館未來最倚重的測試技術(shù)手段之一。

　　據(jù)介紹，當(dāng)前掃描電鏡、X射線衍射等技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于古代珍貴文物的分析測試研究中，但是制樣過程對文物有一定的破壞性, 而且測試費時、復(fù)雜;XRF目前主要用在瓷器的研究中，所測樣品有限制;LIBS是一個不錯的技術(shù)，最大的問題是有時候會燒樣品。

　　“基于對各類儀器原理、結(jié)構(gòu)、分析操作方法的研究和比較，我們認為顯微拉曼光譜分析法，以其自身的優(yōu)點越來越在文物分析中體現(xiàn)出重要價值。顯微拉曼光譜技術(shù)具有無損、空間分辨率高、抗干擾強、使用方便、光斑小等優(yōu)點。其采用低功率激光器、先進的濾光技術(shù)及高效CCD技術(shù), 克服了傳統(tǒng)譜儀所需較大功率激光器、靈敏度低等不足, 因而具有檢測靈敏度高、時間短、無須樣品制備,且可對被測樣品進行非接觸性、非破壞性測試。因此，從文物保護角度來看，采用顯微拉曼光譜技術(shù)分析古代珍貴文物的成分和結(jié)構(gòu)具有極大現(xiàn)實應(yīng)用意義?！?/p>

　　針對筆者提出的激光能量損傷的問題，周浩解釋到，“準(zhǔn)確的來說，拉曼光譜儀應(yīng)該是‘微損’。不過我們配備了532nm、633nm、785nm三種激光器，可以通過更換激光器，或者從低到高的調(diào)節(jié)激光能量以達到無損的要求，同時保證相對最好的信號強度?！?/p>

　　鑒于以上多方面的考慮，2015年9月，上海博物館文物保護科技中心從英國雷尼紹公司購置了一臺inVia-Reflex顯微共焦激光拉曼光譜儀，主要用于館藏青銅、陶瓷、雕塑、玉器、字畫等文物樣品的成分測試與分析，特別是青銅器、彩瓷(粉彩、琺瑯彩)、字畫等樣品局部微小部位的測量分析，這些在國際、國內(nèi)都是屬于前沿性的研究領(lǐng)域。

inVia-Reflex顯微共焦激光拉曼光譜儀

左：785nm FOP;右：532nm FOP

　　在上海博物館文物保護研究中心，我們也看到了該中心的“新寵”——inVia-Reflex顯微共焦激光拉曼光譜儀，這臺儀器獨享一個“辦公室”，為各位“慕名”而來的科研工作者提供服務(wù)。

　　拉曼光譜在文物研究中的應(yīng)用：個性化、定制化需求明顯

　　在各大實驗室及展會上，大家一定見過很多不同品牌的拉曼光譜儀，只是這臺儀器與我們之前見到的有所不同。由圖我們可以看到，該套系統(tǒng)在原有顯微系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加了另外一套針對大樣品的顯微平臺，而且定制了相對應(yīng)的樣品支架及保護措施。此外還配有兩個光纖探頭。據(jù)悉，該實驗室還即將安裝用于字畫測試的三維掃描平臺。

　　給筆者介紹完這套系統(tǒng)，周浩特別強調(diào)，“從儀器需求角度來說，個性化、定制化是文物研究領(lǐng)域非常重要的特點。能測試超大樣品的豎直取樣自由空間顯微鏡，以及XYZ三軸自動移動的光纖探頭，并能在大氣環(huán)境下直接無損測試大型文物樣品(包括文物完整器)，同時具有微區(qū)共焦檢測功能，能夠?qū)Ψ浅Ｐ^(qū)域進行高靈敏度化學(xué)組成分析，這樣能解決分析樣品不能取樣、不規(guī)則、成分分布不均勻以及紋飾復(fù)雜帶來的測量問題，這些都是博物館珍貴文物無損分析科學(xué)研究的緊迫需要，也是我們選擇這款儀器的原因?！?/p>

　　據(jù)筆者了解，對廠商來說，配兩個顯微鏡系統(tǒng)并不是很難的事情，但是用戶的需求卻不容易發(fā)掘，這就需要廠商和用戶保持良好的溝通。不過，一旦開發(fā)契合需求的儀器系統(tǒng)，也必將會開啟，甚至?xí)苿酉鄬?yīng)的應(yīng)用需求。據(jù)悉，這是用于文物系統(tǒng)的第一臺如此定制化的儀器，之后故宮博物院、廣東省博物館也購置了相同的系統(tǒng)。

　　也許正是因為契合需求的設(shè)計，目前這套拉曼系統(tǒng)在該中心得到了越來越多的青睞和關(guān)注。據(jù)悉，每周至少開機4天，除了負責(zé)人周浩之外，研究中心還有3-4個人可以操作這臺儀器。

左：對考古出土文物殘片進行分析; 右：對考古出土水晶串珠(珠子)進行結(jié)構(gòu)分析

左：自動平移對焦光纖測量系統(tǒng)分析考古出土銀函表面銹蝕產(chǎn)物;

右：自動平移對焦光纖測量系統(tǒng)分析館藏青銅文物表面銹蝕產(chǎn)物

　　從2016年開始，上海博物館文保中心就開展了《顯微激光拉曼光譜原位分析技術(shù)在青銅文物銹蝕產(chǎn)物辨識測試中的應(yīng)用研究》課題的研究工作。

　　具體來說，采用顯微共聚焦拉曼光譜對中國古代青銅文物各類銹蝕產(chǎn)物的標(biāo)準(zhǔn)化合物樣品和考古實際出土青銅文物表面的銹蝕成分和結(jié)構(gòu)進行分析測試對比，并探索最佳實驗條件，進行拉曼光譜青銅文物銹蝕產(chǎn)物分析方法學(xué)研究;建立起中國古代青銅文物銹蝕產(chǎn)物原位分析的拉曼光譜數(shù)據(jù)庫及標(biāo)準(zhǔn)分析方法，并應(yīng)用于青銅質(zhì)文物的分析研究中：一方面確定樣品的成分和結(jié)構(gòu)，另一方面更深層次的發(fā)掘文物的保存狀況、制作年代、制作工藝和當(dāng)時的制作水平等相關(guān)考古和文物保護信息;此外，利用大樣品拉曼原位檢測分析手段，還在青銅文物表面原位表征測定各種銹蝕產(chǎn)物，并對銹蝕種類進行評估，為文物保護處理方法的選擇提供科學(xué)依據(jù)。

　　拉曼光譜在文物領(lǐng)域應(yīng)用突破點：承重平臺、數(shù)據(jù)庫、聯(lián)用

　　雖然拉曼光譜的無損、原位分析在文物研究領(lǐng)域優(yōu)勢明顯，但是就目前的應(yīng)用情況來說還比較“新”，還有不少問題需要解決。對于目前阻礙拉曼光譜在文物研究中應(yīng)用的因素，周浩分析到，“從儀器方面來說，三維掃描移動平臺承重不夠，只能放較小的文物樣品進行分析檢測，對于較重的文物會受到測試條件的限制，不能進行原位分析檢測。我們希望能將三維掃描移動平臺與光纖探頭測試聯(lián)用，這樣在文物原位分析表征測試應(yīng)用方面將會更簡潔和方便。這方面希望廠家能進行深度的開發(fā)利用?！?/p>

　　另外，周浩特別提出，數(shù)據(jù)庫是一個亟待解決的問題。據(jù)其介紹，鑒于文物領(lǐng)域的特殊性，再加上研究積累不是很好，數(shù)據(jù)庫缺失是目前面臨的一個難點，也是阻礙當(dāng)前應(yīng)用發(fā)展的一個關(guān)鍵問題。周浩舉例道，青銅文物上的很多銹蝕物，包括文物上的顏料等，大部分都沒有相對應(yīng)的譜圖，必須買到純的或者定向委托合成純的化合物做成標(biāo)樣，進而進行數(shù)據(jù)庫的建設(shè)。其特別強調(diào)，“這個領(lǐng)域要發(fā)展，就要建數(shù)據(jù)庫，而且需要一定的時間來積累，青銅、鐵器、陶瓷、書畫等每類文物都需要有自己的數(shù)據(jù)庫。而且可以肯定的是，在這個領(lǐng)域，誰先建庫，誰就為王”

　　鑒于上述現(xiàn)狀，文保中心正在進行中國古代青銅文物銹蝕產(chǎn)物原位分析的拉曼光譜數(shù)據(jù)庫建設(shè)及標(biāo)準(zhǔn)分析方法的研究工作?！拔覀円呀?jīng)配備了做器物檢測的大樣品平臺，還有即將安裝做書畫檢測的掃描平臺，相信兩三年之后，數(shù)據(jù)庫會得到一定的改觀，同時也會有一些有價值的文章發(fā)布。”周浩介紹到。

　　此外，談到未來拓展應(yīng)用的方向，周浩對拉曼光譜儀的聯(lián)用技術(shù)非常感興趣。其談到，拉曼檢測分析技術(shù)在文物分析檢測中應(yīng)用已經(jīng)有較多的案例，未來對于文物的分析檢測可能會更注重多臺先進儀器設(shè)備的聯(lián)用，以獲取更多的文物內(nèi)涵信息，比如拉曼-原子力顯微鏡聯(lián)用技術(shù)，拉曼-掃描電鏡聯(lián)用技術(shù)等。不過同時，他也提到，聯(lián)用還有不少問題，只有聯(lián)接好才會錦上添花。據(jù)悉，文保中心也期待拉曼可以和其他儀器，特別是電化學(xué)儀器的聯(lián)用，以采集到更多的信息。

　　后記：

　　近五年，我國拉曼光譜市場取得了長足的發(fā)展，不僅是用戶數(shù)量持續(xù)攀升，而且涵蓋的領(lǐng)域/行業(yè)也越來越廣泛。從用戶單位類型分析，除卻大專院校、科研機構(gòu)以及政府檢測部門之外，“其他”單位類型的用戶也在逐年提高，其中以公安(刑偵)、地質(zhì)、文物(博物館) 等單位居多。

　　此次采訪中我們了解到，全國有不少規(guī)模以上的博物館文保研究中心都已經(jīng)配備了相應(yīng)的拉曼光譜儀，有的甚至還不止一臺。只是，鑒于應(yīng)用基礎(chǔ)還不夠深厚，要想在短時間內(nèi)得到快速的應(yīng)用拓展還有不少問題需要解決。其中，滿足文物研究需求的個性化、定制化儀器是一個非常重要的方面，這就需要企業(yè)和用戶更緊密的溝通和互動。

　　此外，在故宮博物院、國家博物館、上海博物館等業(yè)界領(lǐng)頭單位的帶領(lǐng)和示范作用下，以及越來越多中堅青年投身文物科研工作，未來拉曼光譜在文物研究領(lǐng)域的應(yīng)用會更加深入，市場也會更容易打開。就如同周浩說的，再過5年，拉曼光譜在文物領(lǐng)域的影響力就顯現(xiàn)出來了!

采訪編輯：葉建