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采用顯微拉曼系統無(wú)損分析古代文稿

時(shí)間:2020年6月17日

文物,因所歷經(jīng)的環(huán)境、溫度等的不同,會(huì )使得不同的碳黑顏料拉曼譜線(xiàn)有一定的差異,而且不同的顏料制作工藝也會(huì )造成光譜的差異。

本文主要講述的是,研究者發(fā)現古埃及手卷上的碳黑顏料的拉曼譜線(xiàn)隨著(zhù)年代長(cháng)短而有規律地變化著(zhù),這為研究古埃及手卷和其他用碳黑書(shū)寫(xiě)的古代文書(shū)提供了重要的線(xiàn)索,也為測年提供了一種新的可能的無(wú)損方法。這一方法也能為修復者提供手卷保存狀況的信息。

 

顯微拉曼

實(shí)驗方法: 將古埃及手稿夾在兩快磨砂板中間。上方板有2cm × 2cm 的空洞。 顯微拉曼光譜儀, 633nm 激光光源, 50 倍物鏡鏡頭,光大小約0.5μm,曝光時(shí)間為75s,樣品表面激光功率低于0.5mW。獲得黑色顏料的拉曼譜線(xiàn)后,使用軟件對拉曼譜線(xiàn)進(jìn)行擬合,如下圖所示

 

顯微光譜圖

雙峰擬合: 碳黑顏料的拉曼光譜主要有1350 附近的D 峰和1585 附近的G 峰兩個(gè)特征峰。使用Voigt 函數對其進(jìn)行雙峰擬合,其中D峰為L(cháng)orentzian 函數構成,G 峰為Gaussian 函數。雙峰擬合共得到5 個(gè)參數: G 峰和D 峰的位置及半峰寬、峰強比ID /IG。但是這一擬合模型,雙峰間區域擬合較差。隨著(zhù)手稿年代的增加,D峰和G 峰間的區域下降; D 峰相對于G 峰強度降低; 手稿年代越遠,雙峰越窄。使用線(xiàn)性回歸檢驗這些參數,它們的P 值都小于0.05。因此,在95% 的置信區間,這5 個(gè)拉曼譜線(xiàn)參數和手卷年代有著(zhù)線(xiàn)性關(guān)系,且是有統計意義的。此外,隨著(zhù)手卷年代的增加,參數的標準偏差明顯降低。

顯微拉曼光譜圖

三峰擬合: 另外有研究者認為,在1550 附近有一個(gè)峰表征含有sp2 雜化的無(wú)定形碳。因此,還采用了三峰擬合,其中將D 峰標為D1峰, 1550 附近的為D3峰。D3峰使用Gaussian 擬合,D1 和G 峰用Lorentzian 擬合。這一擬合較之雙峰擬合有更小的殘差,尤其是D1和G 峰間的區域。三峰擬合得到8 個(gè)參數: D1、D3和G 峰的峰位及半峰寬、峰強比ID /IG和ID3 /IG。其中,G、D3峰的峰位和半峰寬與年代不成明顯線(xiàn)性關(guān)系。但是D1峰的峰位與年代呈明顯線(xiàn)性關(guān)系,其p 值=0. 0009。此外,隨著(zhù)手卷年代的增加,峰強比ID /IG和ID3 /IG 分別下降38% 和52%,說(shuō)明所觀(guān)察到的拉曼譜線(xiàn)變化主要是由于顏料老化造成的。

 

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