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X光拍照技术在青铜器保护中的应用 0引言 X射线发现于1895年，在发现之后，依据X射线原理产生的X光照相技术迅速用于工业、医疗等社会各个方面，并且在20世纪二三十年代开始应用于文物艺术品的研究。在中国，上海博物馆于20世纪70年代率先把X光照相技术应用于文物研究。随着科学的进步与时代的发展，X光拍照技术已广泛应用于各类文物的检测。尤其以青铜器的应用为最。本文仅就X光拍照技术的原理以及在青铜器制作技术、内部结构、修补痕迹等方面的应用做一些介绍。 1 X光射线与X光拍照技术原理 1.1 X射线的发现历史 1895年11月，德国物理学家伦琴在利用通电的克鲁克斯阴极射线管做实验室时，发现相隔2米远的铂氰化钡荧光屏底片“跑光“，立刻认识到这是一种新型射线，因为当时不知它是何种性质射线，就称之为X射线。并且在此后的四个月，经过一系列实验，他证明这种射线对物质具有穿透作用，且穿透程度因材质而异。伦琴利用这种射线拍摄了她夫人手的照片，显示出手的骨骼结构。1901年，因为X射线的发现伦琴获得诺贝尔物理学奖。后人为了纪念伦琴，也把X射线称为伦琴射线。 1.2 X射线的性质 X射线准确来说是一种电磁波，它具有电磁波的一切特性，它在真空中的传播速度等于光速，既rv=c，式子中r为波长，v是频率，c是光在真空中的传播速度，约等于3×1010cm/s。X射线的波长范围在10-3～10nm，介于远紫外线与r射线之间。频率范围在3×1010～3×1014兆Hz，光子能量在1.2×102～1.2×106ev之间。 X射线是一种光线，它与可见光一样，具有光的一切性质。X射线是原子最内层电子跃迁时发出的不带电的粒子流。X射线具有光的波粒二象性，如光的折射、衍射、偏振、干涉等现象，同时又具有粒子性，能产生光电效应。这说明X射线是由粒子组成，X光射线粒子所具有的能量与X射线波长、频率之间的关系是： E=h?=hc/r E代表粒子的能量，h是普朗克常数，h=6.626×10-34焦耳·秒，c代表光在真空中的速度，r代表波长。 1.3 X光的形成条件 X射线是由阴极产生的高速电子流撞击阳极金属靶，引起金属靶原子内层电子跃迁而产生的电磁波。阴极的电流越强产生的高速电子越多，电子的速度取决于阴阳两极间的电压大小。电子的速度越高，辐射出的X射线能量就越高，而X射线的能量越高其穿透能力就越强。下图为产生X射线的简易发生装置。 1.4 X光照相技术原理 X射线在穿透物质时，X射线光子与被穿透物质原子外层电子发生碰撞，光子能量传播给外层电子，使得外层电子发生能级跃迁现象，跃迁的激发态电子不稳定，需要回到稳定的基态，这个过程又会重新释放出X射线或者俄歇电子，这是X光射线的光电效应。在光电效应发生后，物质对X射线的吸收与散射强弱不同，所以在感光胶片上形成灰度不一的X光影像。灰度不一的影像，恰能帮助我们了解更多的文物内部结构信息。 X光射线穿透能力的强弱与X射线发生装置两极电压有关系，电压越高，X射线的频率越高，能量越大，穿透能力越强。同时X光射线的成像效果还与被测物质的原子序数、密度与厚度、X光底片质量等密切相关，这些因素将在很大程度上影响X光成像效果。X光射线的成像效果还与照相操作师经验相关，只有根据被测量的实物实际情况选择适当的电压与穿透时间，才能得到灰度不一的较佳的X光影像，这就如同生活中照相一样，同一台照相机，同一片风景，因为照相角度选取的不同，曝光时间的不一，照片的效果自然会大相径庭。 X光照相技术在青铜器保护中的应用 X光拍照技术广泛应用于各类文物的检测，根据文物材质的不同，使用的X光分为软X光和硬X光，软X光主要应用于纸质文物、竹木漆器、薄胎陶瓷器、壁画等类文物，硬X光主要应用于金属类文物检测。下面仅谈谈X光拍照技术在青铜类文物上的应用。青铜器的主要合金成分是铜锡铅，都是重金属，X光穿透这类金属，需要很大的能量，一般都是使用硬X光。 X光照相技术在研究青铜器制作技术方面的应用 通过X光拍照技术可以为确定青铜器铸造技术提供信息，如图1所示为平顶山应国墓地出土的西周青铜鼎腹底部X光片，通过X光片，我们可以清晰在标记1处发现鼎底部有三块垫片，鼎三足之间三条铸造披缝清晰可见，结合对实物其他部位的观察，最终确定此件青铜鼎制作技术为范铸法3—?型。图2标记2处密布的垫片同样也说明了此件铜斗为范铸法制作而成。 图1青铜鼎腹底部X光片 图2 铜斗俯视X光片 2.2 X光拍照技术对青铜器铭文、纹饰的研究帮助 青铜器铸造年代久远，大多都有上千年的历史，青铜器的表面锈蚀既是青铜器古老的象征，同时也作为中国青铜器审美艺术的一种象征被大家所认同。但是一些有铭文和纹饰