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拉曼光谱在考古学中的应用

发布时间:2021-02-02 13:38:06 浏览量:435 作者:Leaf

摘要

拉曼光谱是一种散射光谱,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、转动方面的信息,因而可将其作为“分子指

纹”来识别不同的颜料。更重要的是拉曼光谱测试时是以光子为探针,测试过程中与样品无直接接触,也无需对样品进行前处理,因此

属于一种无损检测,这在考古学中有很重要的意义,可以在一定程度上保护和修复陈旧、受损的文物。

正文


Richard R. Ernst提出了通过把显微拉曼安装在扫描机架上对大型绘画中的颜料进行无损原位分析的方法,随着具有相对较高分辨率的

手持式拉曼仪器的出现,拉曼光谱在考古学中的实用性变得更大。韩国梨花女子大学In-Sang Yang教授等报道了韩国传统绘画中发现

的矿物颜料的拉曼光谱分析。



如图为韩国某寺庙佛像,图中标注了颜料样品的颜色及采样位置,有些从不同的采样位置采取同一种颜色。

上图是佛像中不同颜色颜料的拉曼光谱,将测得光谱与RRUFF 数据库对比,我们知道蓝色的颜料是蓝铜矿而不是钴玻璃粉末。蓝铜矿

的晶体结构为单斜晶,化学式为Cu3(CO3)2(OH)2,400 cm-1处的特征峰是CuO拉伸引起的,而700 cm-1以上的大多数拉曼峰来自

蓝铜矿晶体结构中的羟基和碳酸酯基。 



从远古时代起,它就被用作蓝色颜料,在中国西部敦煌的洞穴壁画和唐宋时期的中国中部壁画中都发现了这种颜料。在中世纪和文艺复

兴时期,它也是欧洲绘画中最重要的蓝色颜料。而钴玻璃粉末是一种人造的蓝色颜料,钾玻璃中含有少量的氧化钴,由于其制造成本

低,早在16世纪就已在欧洲广泛使用, 它在11-13世纪的中国壁画中经常被用作蓝色颜料。



黄色的颜料是藤黄树脂,藤黄是一种黄色染料,它由藤黄酸,C38H44O8和C29H36O6组成,是通过从藤黄树中挖掘树脂来提取的。


红色的颜料是朱砂,化学式为HgS;白色和黑色的颜料分别是水陶粒(铅白)和无定型碳,水陶粒化学式为2PbCO3-Pb(OH)2,在

326cm-1,416cm-1、680cm-1和1051 cm-1处有拉曼特征峰。在东西方的绘画中,无定形碳也被用作黑色颜料,碳在1350cm-1(D

峰)和1580cm-1(G峰)处有拉曼峰。橙色颜料是铅丹,绿色颜料与斜氯铜矿的拉曼光谱相匹配,铅丹是四氧化铅的天然形式,斜氯

铜矿是含有铜的矿物,化学式为Cu2Cl(OH)2,与孔雀石不同,孔雀石为碳酸铜的氢氧化铜矿物,化学式为Cu2CO3(OH)2


准确鉴定颜料是评估有价值的传统绘画的第一步,该工作对韩国传统绘画中颜料的拉曼光谱分析将为文化遗产的保存和恢复提供有用的

科学依据,上各种颜料的拉曼光谱是通过Nanobase便携式高精度拉曼系统完成的。


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