基于OCT成像技术对常见陶瓷文物断面结构的无损分析.pdfVIP

第 37 卷第 5 期 ■专题综述 doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2015.05.002 基于OCT成像技术对常见陶瓷文物断面结构的无损分析* † 董俊卿，李青会 ，严鑫 中国科学院上海光学精密机械研究所科技考古中心，上海201800 摘要 采用光学相干层析(OCT)成像技术对河南和安徽出土的新石器时代至宋代的几种陶瓷质文物(彩陶、漆绘陶、唐三彩、 绞胎釉陶、青瓷和钧瓷)的断面结构进行无损分析，获取了不同类别陶瓷器的表层(颜料层、底漆层和釉层)、中间层、胎釉 结合面以及胎体表面的断面结构图像特征。通过这些结构图像，探讨了不同陶瓷器的制作工艺特点，同时也讨论了OCT成 像技术分析不同类别陶瓷文物的断面结构的优点和局限。 关键词 光学相干层析(OCT)；陶瓷文物；断面结构；无损分析 中国陶瓷类文物种类多样，有普通陶器、 领域，取得了较好的效果。 彩陶、彩绘陶、漆绘陶、釉陶、三彩陶、绞胎釉 陶、青瓷、白瓷、黑瓷、钧釉瓷、青花瓷等诸多 1 样品和实验方法 品种，不同的陶瓷往往具有不同的断面结构特 征。通过对陶瓷断面结构的科学分析，可以获取 1.1 样品来源 陶瓷的制作工艺信息，进而为探讨同类别陶瓷的 分析样品分别来自河南陕县庙底沟遗址、 不同窑系或同一窑系不同时代制作工艺的特征及 巩义黄冶唐三彩窑、宝丰清凉寺窑和禹州钧台窑 演变提供科学参考。以往多采用如体式显微镜、 以及安徽六安出土的包括彩陶、唐三彩、绞胎釉 带能谱的扫描电子显微镜(SEM-EDS) 、同步辐射 陶、青瓷、钧瓷及漆绘陶，共计9件，时代自新 X射线荧光光谱(SRXRF)和能量色散X射线荧光 石器时代仰韶文化至北宋。样品情况见表1，样 光谱(EDXRF)线扫描等分析手段，通过取样对陶 品照片见图1。彩陶、唐三彩、绞胎釉陶、青瓷 瓷断面结构及化学成分进行分析，取得了许多重 样品由河南省文物考古研究院提供，钧瓷样品由 要的成果[1-6] 。但这些方法不宜应用于典型的珍 郑州大学提供，漆绘陶样品由皖西博物馆提供。 贵陶瓷文物，尤其是对完整器物进行断面结构分 1.2 实验方法 析。光学相干层析(OCT)成像技术，作为一种亚 实验采用的是中国科学院上海光学精密机 表面分析的有效手段，具有分辨率高、非接触无 械研究所的扫频OCT系统[13] 。该系统主要由高速 损伤、实时快捷、灵敏度高等优点，已经广泛应 扫描激光光源( 日本Santec公司的HSL激光器，中 用于医学、材料学、薄膜技术、工业检测、珠宝 心波长为1 310 nm ，扫频速率为20 kHz ，波长扫 [7- 10] 描覆盖范围118 nm ，半峰全宽为100 nm ，最大功 检测等领域 。近年来，OCT技术也成功应用 [11- 16] [17] [18] 率为50 mW) 、干涉仪( 日本Santec公司的IV-2000 于科技考古学(如陶瓷 、壁画 、玉器 等) *国家重点基础研究发展计划(973计划)(20 12CB72090 1、20 12CB720906) ，科技支撑计划课题(20 13BAK08B08) 和国家自然科学基金11374314)资助 †通信作者，E-mail ：qinghuil@ 325 Chinese Journal of Nature Vol. 37 No. 5 REVIEW ARTICLE 型) 、测量臂和计算机组成，在普通硅酸盐材料 现象，具有显著的区域和时代特征，而