發(fā)布時(shí)間：2019-01-12所屬分類：文史論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：近年來，掃描電鏡廣泛應(yīng)用于文物保護(hù)行業(yè)。本文通過實(shí)例分析介紹了掃描電鏡在拓片文物分析研究中的應(yīng)用。研究成果為拓片文物的研究和開展合理的保護(hù)修復(fù)工作提供了科學(xué)依據(jù)。 關(guān)鍵詞：掃描電鏡,拓片,文物分析,應(yīng)用 拓片作為我國(guó)古老的傳統(tǒng)技藝之一，是
摘要：近年來，掃描電鏡廣泛應(yīng)用于文物保護(hù)行業(yè)。本文通過實(shí)例分析介紹了掃描電鏡在拓片文物分析研究中的應(yīng)用。研究成果為拓片文物的研究和開展合理的保護(hù)修復(fù)工作提供了科學(xué)依據(jù)。
關(guān)鍵詞：掃描電鏡,拓片,文物分析,應(yīng)用
拓片作為我國(guó)古老的傳統(tǒng)技藝之一，是用墨將各種材質(zhì)載體上的圖文轉(zhuǎn)移到紙面上而形成的一種特殊文獻(xiàn)。拓片正因有了墨與紙張的黑白顏色對(duì)比，其上圖符比原拓物更加清晰鮮明，能真實(shí)、完整、清晰地將原物形象展示在人們面前。因此，拓片文物具有很高的藝術(shù)價(jià)值、歷史價(jià)值和科研價(jià)值[1]。
由于受自身材質(zhì)和保存環(huán)境等因素的綜合影響，傳世至今的拓片大多數(shù)出現(xiàn)了不同程度的墨跡脫落、“泛霜”、脫裱、蟲蛀、糟朽、折痕和變形等病害，為使拓片文物盡早得到有效地保護(hù)修復(fù)，需對(duì)其進(jìn)行科學(xué)合理的分析。隨著科技進(jìn)步，越來越多的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)應(yīng)用于文物的分析檢測(cè)，基于文物的珍貴性，通常采取無損或微損的分析檢測(cè)手段為主。
掃描電鏡是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的微區(qū)成像工具，具有景深大、分析快速、易于識(shí)別、無損或微損等特點(diǎn)，在取樣量很少的情況下可對(duì)文物樣品進(jìn)行微觀形貌觀察的同時(shí)對(duì)組成元素進(jìn)行定性定量分析，近年來廣泛應(yīng)用于文物保護(hù)行業(yè)[2-3]。
本文闡述了掃描電鏡在拓片文物本體及文物病害等分析中的應(yīng)用，有助于人們了解拓片制作工藝、制作原料和病害成因等方面的信息，對(duì)后期開展科學(xué)合理的保護(hù)和修復(fù)工作具有重要的意義。
1樣品和分析方法
1.1樣品
樣品選取的原則是盡量減少分析過程對(duì)文物本體的損傷，最大限度保持文物的完整性。因掃描電鏡具有微區(qū)分析特點(diǎn)，所以用尖頭鑷子在拓片破損處輕輕夾取芝麻粒大小的紙樣，用導(dǎo)電膠粘牢于樣品臺(tái)，樣品表面噴鍍一薄層金屬鉑(Pt)膜以提高導(dǎo)電性。
1.2儀器及測(cè)試條件
儀器型號(hào):日本電子JSM7100F型場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡，加速電壓在0.2V～30kV連續(xù)可調(diào)，束流范圍1pA～200nA連續(xù)可調(diào)，放大倍率10～1000000X。配備英國(guó)牛津公司INCA型X射線能譜儀，元素分析范圍Be4～U92，相對(duì)誤差2%～3%。能譜分析條件為高真空模式9.6×10-5Pa，加速電壓20kV，工作距離10mm，掃描時(shí)間>60s。
2掃描電鏡觀察
2.1墨跡分析
“墨”是中國(guó)“文房四寶”之一，古人多數(shù)是用松煙、油煙、桐煙或漆煙等煙灰顆粒混合膠質(zhì)制墨[4]。煙灰是一種無定形碳，主要成分為炭黑;動(dòng)物膠是由多種氨基酸構(gòu)成的蛋白質(zhì)，是煙灰與紙張結(jié)合的媒介[5]。通過掃描電鏡觀察墨跡層的微觀形貌，能獲得煙灰、膠和紙張纖維三者直觀的結(jié)合形態(tài)，從而對(duì)拓片用墨的種類和墨跡的保存狀況進(jìn)行分析。
2.1.1墨的種類分析
墨跡的掃描電鏡圖像可觀察到球形結(jié)構(gòu)的煙灰粒子，同時(shí)能觀察到部分煙灰粒子周圍有一層包覆膜。運(yùn)用分析軟件中的長(zhǎng)度測(cè)定功能測(cè)得煙灰粒徑在50～100nm范圍內(nèi)，圖1b的EDS分析結(jié)果顯示主要組成元素為C、N和O三種元素，以及少量的Si、S、K、Ca和Cu等。與我國(guó)古代墨的組成接近，C是煙灰的主要組成元素，N的來源為動(dòng)物膠，Si、Ca和Cu等來源于墨中添加劑[6]，由此可推斷該拓片是采用傳統(tǒng)煙灰墨拓制而成。
此外，拓片墨跡表面呈扁平擠壓狀態(tài)，明顯區(qū)別于書寫墨跡的微觀形貌，因書寫過程中墨隨毛筆在紙張纖維表面緩慢均勻滲透，通過膠質(zhì)自然結(jié)膜固著于紙面，所以墨跡表面光滑平整。從拓片墨跡表面和書寫墨跡表面的形貌對(duì)比可知該拓片是采用拓包蘸墨后拍打而形成。
通過測(cè)量可知，條狀結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度為30.1μm。EDS分析主要組成元素C、N(來源于動(dòng)物膠)和O三種元素，以及少量的Si、S、K、Ca、Fe、Cu和Zn等，說明該幅拓片是使用木炭為色素制成的墨拓制。
2.1.2墨的保存狀況分析
“泛霜”拓片墨跡的表面形貌，可發(fā)現(xiàn)墨跡表面有菌絲、孢子等霉菌的特征結(jié)構(gòu)，說明拓片“泛霜”與霉菌的滋生密切相關(guān)。可見墨跡中煙灰與膠的分布，部分煙灰被膠膜包裹，部分煙灰未被膠膜包裹。由于煙灰的性質(zhì)穩(wěn)定，不易發(fā)生老化，而膠料屬有機(jī)物，極易老化變質(zhì)。因此，墨中膠料的老化變質(zhì)是造成墨跡脫落的重要因素。
2.2載體紙張分析
紙張作為拓片墨跡的載體，是拓片文物的重要組成部分。因拓片紙張屬于有機(jī)質(zhì)類不易保存的材質(zhì)，所以拓片在傳世過程中極易產(chǎn)生蟲蛀、霉變、糟朽和折痕等病害，導(dǎo)致紙張強(qiáng)度下降。采用掃描電鏡對(duì)拓片紙張的微觀形貌進(jìn)行分析，有利于研究拓片用紙的種類和保存狀況，同時(shí)可為后期的修復(fù)用紙的選取提供參考依據(jù)。
2.2.1紙張種類分析
以四川博物院館藏《明拓泰山金剛經(jīng)拓本》的紙張纖維分析為例，通過掃描電鏡對(duì)紙張纖維進(jìn)行微觀形貌觀察。可觀察到棉纖維特有的轉(zhuǎn)曲結(jié)構(gòu)和竹纖維的管胞結(jié)構(gòu)，說明該件拓片主要采用棉纖維和竹纖維混合抄造的紙張拓制[7]。
2.2.2拓片紙張保存狀況分析
紙張的保存情況直接影響拓片文物的壽命。可見紙張是由均勻而光滑的纖維交織而成。可見纖維與纖維之間已雜亂分離，可見折痕纖維處于扭曲變形狀態(tài)，且扭曲變形的纖維已發(fā)生斷裂，可見纖維被蛀蟲啃咬而殘缺，而未被啃咬的纖維其表面結(jié)構(gòu)仍光滑，可見長(zhǎng)纖維斷裂成大量細(xì)小的短纖維，致使紙張機(jī)械強(qiáng)度下降，一觸即碎。因此，采用掃描電鏡對(duì)紙纖維的微觀形貌觀察可以明確紙張纖維的保存狀態(tài)，通過形貌對(duì)比可進(jìn)一步獲得不同病態(tài)下纖維的微觀結(jié)構(gòu)信息，從而為拓片病害分析和保護(hù)修復(fù)技術(shù)路線的制定提供參考。
2.3保護(hù)修復(fù)痕跡識(shí)別
2.3.1歷史裝裱材料識(shí)別
拓片拓制完成后是單張的形式，為利于收藏通常裝裱成卷軸、冊(cè)頁(yè)及裝訂成冊(cè)等[8]。通過掃描電鏡可見少數(shù)拓片墨跡表面附著有方形的顆粒物，通過元素分析可知，該顆粒物含有大量S。S的來源可能為兩方面:一方面源于裝裱漿糊，由于傳統(tǒng)裝裱粘合劑添加一定的明礬[9-10]。另一方面源于膠礬水(明膠和明礬按比例勾兌的水溶液，傳統(tǒng)書畫裝裱的重要輔助材料)，對(duì)于墨跡易發(fā)生脫落的拓片，常采用膠礬水進(jìn)行固色處理[11]。
由于該顆粒物主要分布于拓片墨跡表層，因此從墨跡層和方形顆粒物的分布情況可以得出，其來源為固色使用的膠礬水。為進(jìn)一步驗(yàn)證上述分析結(jié)果，采用拉曼光譜儀對(duì)拓片墨跡表面的顆粒物進(jìn)行了表征。
2.3.2保護(hù)效果識(shí)別
傳世的拓片，由于受自身材質(zhì)劣化、霉變和保管條件有限等因素的影響發(fā)生了不同程度的糟朽和脫墨病害，為最大限度延長(zhǎng)文物的壽命，需篩選適宜的保護(hù)材料進(jìn)行保護(hù)。拓片墨跡保護(hù)多數(shù)采用天然有機(jī)高分子材料進(jìn)行加固，采用掃描電鏡對(duì)加固前后拓片表面的微觀形貌進(jìn)行觀察，從而對(duì)加固效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。
墨跡加固前后的微觀形貌對(duì)比。可見加固前墨跡結(jié)構(gòu)酥松，煙灰粒子間的空隙大，而加固后煙灰粒子周圍被膠填充，通過加固前后的形貌對(duì)比可說明改性明膠固色劑可通過結(jié)膜作用有效提高煙灰的附著力。
3結(jié)論
掃描電鏡在拓片文物分析檢測(cè)中具有樣品量少、操作方便、分析快速和結(jié)果直觀等特點(diǎn)，非常適用于拓片文物的無損或微損分析檢測(cè)。
(1)在拓片用墨的分析中，掃描電鏡能獲得煙灰、膠和紙張纖維的微觀形態(tài)，為明確拓片用墨的種類和保存狀況研究提供超微形態(tài)學(xué)依據(jù)。
(2)在拓片用紙分析研究中，通過掃描電鏡對(duì)紙張纖維的形態(tài)觀察，能明確紙纖維的種類和各種病變纖維的微觀形態(tài)，進(jìn)而為拓片病害分析和保護(hù)修復(fù)技術(shù)路線的制定提供參考。
(3)在拓片保護(hù)修復(fù)痕跡識(shí)別研究中，掃描電鏡能夠通過對(duì)拓片表面顆粒物的形貌和元素組成分析，明確修復(fù)材料的種類。還可根據(jù)保護(hù)修復(fù)前后微觀形貌的對(duì)比，對(duì)保護(hù)材料的效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。
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相關(guān)期刊推薦：《明膠科學(xué)與技術(shù)》本刊稿源來自從事膠原、明膠，以及相關(guān)專業(yè)科技人員(含應(yīng)用科技人員);編委會(huì)由協(xié)會(huì)會(huì)員單位、明膠科研人員及大專院校相關(guān)專業(yè)教授組成;征訂工作由中國(guó)日用化工協(xié)會(huì)明膠分會(huì)(簡(jiǎn)稱“明膠協(xié)會(huì)”)秘書處受理。
