从技术水平讲,石质文物检测技术是 石材检测技术的高端部分。随着科学技术的发展,国外发达国家已将许多先进检测技术应用于石质文物表面清洗效果的评估。其中使用最多的是一些实验室精密检测仪器和设备。
例如:Maravelaki—Kalaitzaki等人 对雅典Adrian图书馆墙体的大理石进行清洗后,使用了多种实验室检测技术对污染物硬垢清洗前后的岩石样品进行了检测分析。使用的仪器包括:扫描电子显微镜一能谱分析(SEM—EDS)、傅里叶变换红外光谱(FT/IR)、x射线衍射(XRD)、激光诱导击穿光谱(LIBS)、光学显微镜(OM)等,用以检测污染物的形貌、化学组成和岩石清洗前后的变化效果。他们认为SEM和0M能测定污染物硬垢的结构信息,LIBS和SEM—EDX~ fJ定清洗前后材料的基本构成,XRD和FT/IP能检测表面材质组成变化等。这些检测数据被用来评估二水硫酸钙石膏转变为半水石膏的程度,表层硅、铝、铁、氯、钠、钾等元素含量的变化情况,岩石表面基底是否受到清洗的破坏,各类污染物的清除和残留情况等,用以评估清洗的效果和安全性。Potgieter—Vermaak等人[9 采用实验室仪器分析了西班牙Seville大教堂清洗前后的石灰岩样品。他们结合SEM、XRD、微拉曼光谱(micro—Raman)、热重分析(TGA)、和OM等仪器检测了清洗前后石材样品的表面形貌、微结构、化学特性、组成比率等,用以评估清洗的作用和影响。Valentinia等人n。l使用OM、FT/IR、微分干涉差显微镜fDIC)、X射线分析显微镜(XRF)等检测了古建筑石材外墙经葡萄糖氧化酶(glucose oxidase(GOx))生物清洗前后的样品,用以评估洗效果和安全性。此外,Laura等人【¨ 还使用热裂解气相色谱/质谱分析法(Py—GC/MS)研究了对石材表面清漆的清洗效果等等。
在清洗效果检测数据的自动判别和大量信息的解析评价方面,Moropoulou等人n 使用SEM图像的数字处理技术评估了雅典国家考古博物馆和国家图书馆中大理石艺术品表面清洗的效果。除了SEM—EDS可直观显示矿物学和化学特性外,数据分析程序EDGE被用于评估三组大理石的微结构指标,该程序由美国地质调查局研发,曾用于评价费城市政厅大理石清洗的效果和安全性。电脑程序可以分析石样横截面的SEM图像以确定表面碎粒的维度、石头裂纹的密度、表面粗糙度,以及岩石表层材质的稳定性和易碎性等指标。结果表明大理石清洗前后表面微结构SEM图像的变化可以作为清洗效果评价依据。另外,图像处理(IP)技术和计算机视觉技术被也用于提取石质文物的腐蚀信息,能定量地表示出风化引起的颜色变化、多孔介质中盐的变化、以及石质结构的损失等,可以评价文物材质的劣化程度和修复保护效果等。
SEM—EDS、FT/IR、XRD、TGA、Py-GC/MS、OM等仪器检测方法已被广泛应用于表征石质文物的表面状况,也有一些相应的数字处理技术被用于定量判别清洗效果和安全性。其中,SEM、XRD、OM等检测也被写进某些文物检测的技术规范n 。但是这些仪器设备往往体型较大、或样品室较小,或要求真空条件等,迫使清洗效果检测评价只能依靠从实物上取样或模拟制样来实现检测,这样就可能使文物受损,也难做到适时监测。
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