考古材料分析實(shí)驗(yàn)

1、考古材料分析實(shí)驗(yàn)第一講 考古材料分析前應(yīng)該考慮到的13個方面1.Does the method provide information on the surface of the sample or on the bulk composition? Is it a  point analysis or of a small area?（要選擇的）方法提供的是樣品表面的信息還是整體的信息？是分析一小塊區(qū)域上的一個點(diǎn)嗎？2.Is the technique destructive or damaging, and to what degree?這種方法是破壞性的或者說是損害性的

2、嗎？到什么程度？3. How much sample material is required? Can it be reused?需要多少樣品量？樣品用完之后能再用嗎？4.What kind of sample preparation is required? Are special techniques or  equipment mecessary? Who will prepare the samples?如何制備樣品？需要特殊的技術(shù)和設(shè)備嗎？由誰來制備樣品？5.Are the instruments available to perform the analyse

3、s? Are there experienced  operators? What sort of backlog or priority system controls access to the  equipment? 進(jìn)行分析的儀器能找到嗎？有熟練的操作人員嗎？6.What is the cost of the analysis? What is the cost per sample? Do charges include the use of the instrument, the operator's time, sample pre

4、paration,data reduction, and extra analyses for clarification should they be necessary? 分析的費(fèi)用是多少？每個樣品的費(fèi)用是多少？如果儀器的使用、操作人員的工作時(shí)間、數(shù)據(jù)的約簡，進(jìn)一步的其他分析，這些都是必要的，那也要算入到費(fèi)用中嗎？7. How much time is involed? How long does it take to analyze one sample? The entire data set? How long until final results will be availabl

5、e?  Should delays be anticipated?  要多長時(shí)間？分析一個樣品要用多長時(shí)間？獲得到完整的數(shù)據(jù)要多久？  拿到最后的結(jié)果，需要多久？會發(fā)生延誤嗎？8. What is the sensitivity of the equipment? What elements can be reliably detected and at what level?  儀器的靈敏程度怎樣？分析哪些元素是可靠的，達(dá)到什么程度？9. What is the accuracy of the equipment

6、 (in quantitative analyses)? How are ambiquities resolved? What kinds of standards and calibrations are used?   對于定量分析來說，儀器的準(zhǔn)度怎樣？不確定性怎樣處理？用哪種標(biāo)準(zhǔn)化方法和校正方法？10. What are the limitations of the technique (in sample size, elements  analyzable, accuracy,etc.)?    這種技術(shù)有什么限制

7、（比如，樣品尺寸，可分析的元素，準(zhǔn)度等等）？11. What kind of data transformations are necessary? Are the raw data provided, or are they given multivariate statistical reductions (if necessary) for conversion to quantitative form? Who perform these? Is this charged separately?   需要進(jìn)行哪種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換？是提供原始數(shù)據(jù)

8、呢，還是進(jìn)行多元統(tǒng)計(jì)約簡為定量形式？誰來進(jìn)行這個工作？要單獨(dú)收費(fèi)嗎？12. What precautions should the archaeologist take in excavating,handling, or transporting the artifact? 考古學(xué)家在發(fā)掘，處理和運(yùn)輸文物的過程中應(yīng)該注意哪些問題？13. Is accuracy required, or is precision sufficient? (Because many problems involve only comparison among sets of specimens,relative

9、,not absolute, quantities may be all that are needed. The extra expense in absolute calibrations and standards(for accuracy)may not be necessary.)   需要準(zhǔn)度嗎，或者是精度夠嗎？（因?yàn)樵S多問題只是在樣品之間做個比較，相對的，半定量就夠了；完全的校正以及標(biāo)準(zhǔn)化（對于準(zhǔn)度而言）并不需要。第二講 古代材料的X射線衍射分析X-射線衍射分析儀作為一種重要的材料物象及結(jié)構(gòu)分析儀器，因其特殊的物象定性、定量分析以及對物質(zhì)的結(jié)構(gòu)分析能力，使得它

10、有別于化學(xué)分析或光譜分析，近年來在文物保護(hù)研究領(lǐng)域中對文物制作材料及其蛻變產(chǎn)物分析的應(yīng)用得到廣泛的關(guān)注。本文將結(jié)合工作中典型的分析實(shí)例，簡要介紹X-射線衍射分析儀（簡稱XRD）在文物保護(hù)研究中的應(yīng)用。1前言自德國科學(xué)家倫琴于1895年發(fā)現(xiàn)X射線至今，X射線分析技術(shù)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于許多領(lǐng)域。XRD作為一種重要的材料研究手段，可以分析超過58，000中的晶體物質(zhì)，包含了在文物工作中較為重要的諸如金屬、礦石、礦物顏料、陶瓷（胎土、釉層、）、壁畫地仗層、腐蝕產(chǎn)物、風(fēng)化產(chǎn)物等許多無機(jī)質(zhì)的文物基體材料及蛻變產(chǎn)物。目前，XRD在金屬質(zhì)文物的腐蝕機(jī)理及保護(hù)研究、壁畫制作材料及保護(hù)研究、石質(zhì)文物的風(fēng)化產(chǎn)物及保護(hù)

11、研究、文物的產(chǎn)地判斷和文物防偽等許多文物工作領(lǐng)域，正得到越來越廣泛的應(yīng)用。2.工作原理每一種結(jié)晶物質(zhì)，都有其特有的結(jié)構(gòu)參數(shù)，包括點(diǎn)陣類型、晶胞大小、單胞中原子（離子或分子）的數(shù)目及位置等。這些結(jié)構(gòu)參數(shù)在X射線的衍射花樣上均有所反映。當(dāng)X射線束照射在晶體樣品上時(shí)，由于晶體中原子排列的規(guī)則性，各原子散射波互相干涉時(shí)，將會在某些方向互相加強(qiáng)，而在另一些方向上互相抵消，合成波的強(qiáng)度隨方向而變（見圖一）。這些信息可以通過感光膠片（X射線衍射照相法）或計(jì)數(shù)器記錄（XRD）下來，而得到物質(zhì)的衍射花樣或衍射線條譜圖。多晶體衍射線條的數(shù)目、位置及其強(qiáng)度，就像人的指紋一樣，是每種物質(zhì)的特征，因而可以成為鑒別物象的

12、標(biāo)志。在混合物中，每種物質(zhì)（相）的衍射線的強(qiáng)度，是和該物質(zhì)（相）在混合物中的含量成正比的。根據(jù)這一原理，還可以利用XRD實(shí)現(xiàn)對混合物中個組分含量的定量分析。3. XRD在考古材料分析中的應(yīng)用3.1青銅器腐蝕產(chǎn)物的研究與處理 古代青銅器的腐蝕機(jī)理和保護(hù)處理方法研究，一直是文物保護(hù)研究中十分重要的領(lǐng)域。對青銅器腐蝕研究的焦點(diǎn)多集中在青銅粉狀銹，即所謂的"青銅病"的研究。對于青銅病的成因及其腐蝕化學(xué)機(jī)理，許多學(xué)者曾做過較為深入的研究，已經(jīng)有很多報(bào)導(dǎo)。雖然學(xué)者們的觀點(diǎn)不盡相同，但氯化物是導(dǎo)致青銅器循環(huán)腐蝕的根源這一觀點(diǎn)，已經(jīng)被文物保護(hù)界絕大多數(shù)專家和學(xué)者們所接受。一般來說，&quo

13、t;青銅病"發(fā)病產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物，成份主要為氯銅礦（atacamite, Cu2Cl(OH)3）、副氯銅礦（paratacamite, Cu2 (OH)3Cl）和氯化亞銅（cuprous chloride, CuCl）中的一種或幾種，呈淡綠色、粉末狀，故常稱之為"粉狀銹"。在實(shí)際工作中，"粉狀銹"的顏色和形態(tài)特征固然是判斷有害銹和無害銹的重要方法，但并非所有的淡綠色的粉末狀的腐蝕產(chǎn)物都是有害的"粉狀銹"。在對一件三國時(shí)期青銅附耳鼎的保護(hù)處理過程中，發(fā)現(xiàn)在鼎身、鼎耳等多處有較多的粉末狀的腐蝕產(chǎn)物，從顏色和形態(tài)上看和"粉

14、狀銹"十分相似，結(jié)構(gòu)十分酥松，很容易脫落。首先對其做了硝酸銀滴定試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其中并不含Cl離子?；谶@種情況，又對其進(jìn)行了XRD分析。分析的結(jié)果表明，這種貌似"粉狀銹"的腐蝕產(chǎn)物，并不含銅的氯化物，其主要成分為碳酸鉛（PbCO3）。因其一般也呈粉末狀，為與"粉狀銹"區(qū)別，國內(nèi)有些學(xué)者稱之為"酥粉銹"，對其形成的機(jī)理和處理辦法也進(jìn)行了一定的探討。這種特殊的"酥粉銹"本身的化學(xué)活性較低，不會像青銅病那樣繼續(xù)循環(huán)反應(yīng)，從而對青銅器的本體構(gòu)成危害。但是由于其疏松的粉末狀結(jié)構(gòu)，使得水、二氧化碳以及空氣中其他的有害物質(zhì)

15、在其中積聚并通過其傳遞，對銅器的長期保存構(gòu)成潛在的威脅；另外，由于這種銹的顏色較淺，且結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，對銅器的陳列效果的影響也是不容忽視的。這種所謂的"酥粉銹"在得到較好的封閉或者加固，并且使其與外界環(huán)境充分的隔離的情況下，不會對銅器產(chǎn)生繼續(xù)的危害；但由于其酥松的結(jié)構(gòu)和與青銅器整體不和諧的顏色，也不能像對待其他無害銹那樣給予整體保留。應(yīng)該從器物的腐蝕狀況和整體的美學(xué)效果出發(fā)，對其進(jìn)行選擇性的處理。除了應(yīng)用于金屬文物腐蝕產(chǎn)物的物相成分分析之外，XRD還可以用于壁畫、陶瓷器、石器等無機(jī)質(zhì)文物的制作材料和蛻變產(chǎn)物的分析研究。在對文物進(jìn)行保護(hù)處理操作前都要進(jìn)行系統(tǒng)地分析研究，這一觀點(diǎn)已

16、經(jīng)被國內(nèi)外文物保護(hù)工作者所接受。文物的保護(hù)處理必須依據(jù)嚴(yán)格的科學(xué)原理，還要遵循不改變文物原貌的原則。既要有效地清除文物的病害，又要最小限度的干涉文物，保持其原貌。在保護(hù)處理的實(shí)際工作中，僅憑經(jīng)驗(yàn)觀察有時(shí)很難準(zhǔn)確的區(qū)分各種蛻變產(chǎn)物。XRD作為一種科學(xué)的分析手段，使我們能在工作中準(zhǔn)確把握文物的基體和其蛻變產(chǎn)物的成分。利用分析的結(jié)果，我們可以根據(jù)文物的成分，選擇與其相適應(yīng)的保護(hù)方法和材料；對待病害產(chǎn)物，也可根據(jù)其成分的不同進(jìn)行選擇性的處理或清除，避免工作中的失誤，達(dá)到最好的保護(hù)效果。3.2其他文物作為人類古代文化、科技等發(fā)展的實(shí)物載體，具有鮮明的時(shí)代和地域特征。這些特征在文物的制作材料、工藝、形狀、

17、紋飾等許多方面都有所反映。利用XRD對文物的制作材料進(jìn)行研究，探索文物制作材料和其所代表的時(shí)代和地域特征之間的關(guān)系，可用于對文物的產(chǎn)地的判斷，還可以為文物的鑒定提供有力的科學(xué)證據(jù)。1985年，加拿大文物保護(hù)協(xié)會（CCI）的保護(hù)科學(xué)家們曾利用XRD對一件被作為凡高作品出售的油畫顏料進(jìn)行分析鑒定。分析的結(jié)果令人出乎人們預(yù)料，在這件所謂的凡高的作品中，居然發(fā)現(xiàn)了大量的金紅石（rutile）的存在。作為白色顏料使用，二氧化鈦（titaniumdioxide）一般以兩種狀態(tài)存在：金紅石和銳鈦礦（anatase）。銳鈦礦作為白色顏料使用是從1925年開始的，而金紅石作為白色顏料直到1938年才開始生產(chǎn)。這

18、兩種物質(zhì)具有相同的化學(xué)成分而具有不同的晶體結(jié)構(gòu)，XRD是分辨這兩種物質(zhì)非常有效的手段。因?yàn)榻鸺t石的存在，就使得這幅油畫的創(chuàng)作時(shí)間不可能早于1938年，這與凡高的生活時(shí)期（18531890）是不相符的。通過上述分析，基本可以說明這幅所謂的凡高大作，其實(shí)是一件贗品！4.幾點(diǎn)需要探討的問題任何分析手段都有其局限性，X射線衍射儀在文物保護(hù)研究中時(shí)的具體方面，主要體現(xiàn)以下幾個方面：1）由于測角儀的限制，進(jìn)行分析時(shí)需要取樣。而對文物材料的分析而言，無損分析是十分重要的。2） 采樣所需樣品量較大，制樣過程對所取樣品需研磨、粉碎，對樣品具有破壞性。3）定量分析的精度不高。針對以上幾點(diǎn)不足，為了更好的發(fā)揮XRD

19、在文物保護(hù)研究中的作用，需要就XRD測角儀的非粉末樣品臺（架）的設(shè)計(jì)、少量樣品下XRD粉末試樣的制備方法等方面，進(jìn)行較為深入探討和嘗試。5.小結(jié)XRD作為現(xiàn)代化科學(xué)分析手段，在保護(hù)研究中的廣泛應(yīng)用，為我們對文物的科學(xué)研究和保護(hù)提供了必要的條件。通過XRD分析，使我們能正確全面地把握文物的蛻變產(chǎn)物的信息，以幫助我們確定合理科學(xué)的保護(hù)方案；剖析文物保護(hù)材料的成分結(jié)構(gòu)，選擇開發(fā)適用于文物保護(hù)的新材料；科學(xué)分析文的制作材料，為文物的鑒定、防偽提供科學(xué)的依據(jù)。當(dāng)XRD與X-射線熒光光譜儀（XRF）、掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜儀（EDX）等分析儀器相結(jié)合使用，并與其他儀器的分析結(jié)果互相印證時(shí)，能為文物

20、保護(hù)研究提供更為有力的科學(xué)依據(jù)。 參考文獻(xiàn)：1、X-Ray Diffraction at CCI Jane Sirois, CCI Newsletter1991、102、表面分析技術(shù)，陸家和等主編，電子工業(yè)出版社，19873、X射線金屬學(xué)，范雄主編，機(jī)械工業(yè)出版社 19894、文物保護(hù)技術(shù)與材料，奚三彩著，國立臺南藝術(shù)學(xué)院，1999第三講 考古材料的拉曼光譜分析拉曼光譜應(yīng)用于考古學(xué)中材料的鑒定和研究是近幾年發(fā)展較迅速的領(lǐng)域。拉曼光譜作為分子水平的測試手段，可以無損無接觸、現(xiàn)場檢測大型考古材料或不規(guī)則樣品。本文簡單比較了拉曼光譜與考古中常用的分析測試方法（如IR、XRD、XRF、偏振光顯微光譜、

21、電鏡），詳細(xì)綜述了拉曼光譜在考古中的應(yīng)用，并試圖對工作進(jìn)行科學(xué)地評價(jià)，突出在歷史上和考古中的重要性。1 拉曼光譜及原理拉曼光譜是一種散射光譜，它是1928年印度物理學(xué)家C. V. Raman發(fā)現(xiàn)的。拉曼光譜作為一種物質(zhì)結(jié)構(gòu)的分析測試手段首先在科學(xué)研究中被廣泛應(yīng)用。隨著技術(shù)的進(jìn)步，理論的深入，目前拉曼光譜已廣泛應(yīng)用于材料、化工、石油、高分子、生物、環(huán)保、地質(zhì)等領(lǐng)域，并逐步走入人們的生活。拉曼光譜在考古物質(zhì)的鑒定和研究中的應(yīng)用近幾年非?；钴S，這是社會科學(xué)與自然科學(xué)的一個結(jié)合，其意義是不言自明的。本文詳細(xì)綜述了該技術(shù)在考古研究中的許多應(yīng)用。拉曼光譜并不深奧，它常依靠晶體或分子的振動譜來區(qū)分晶體或分子

22、。這就如同李谷一、關(guān)牧村唱歌一樣，只要她們唱兩句，我們就能區(qū)分是誰唱的，因?yàn)橛伤齻兟晭Ч舱袂粵Q定的聲音譜是不同的。聲音譜就是振動譜，每個人有自己的聲音譜，每個分子晶體也有它們自己的聲音譜，不過一般情況下我們聽不到。目前我們用激光去激發(fā)這些分子晶體的振動譜，并將其檢測記錄下來，用以區(qū)分不同的分子。拉曼光譜作為分子水平的測試手段，有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。顯微拉曼光譜以光子為探針進(jìn)行的測量，是無損無接觸的測量，這對文物公安法學(xué)應(yīng)用是極為重要的，其次，它獲得的樣品的振動譜信息豐富很容易識別，所以稱為指紋譜，由此進(jìn)行的鑒定區(qū)分識別是十分可靠準(zhǔn)確的。第三，用現(xiàn)代顯微拉曼可以進(jìn)行微區(qū)分析，剖面分析獲得少量包裹物的信

23、息，如礦物產(chǎn)品是否有人工填充、造假。第四，它與X光熒光、電鏡、XPS等手段比，獲得的信息是分子水平的信息，而不是單個原子的信息。然而，拉曼技術(shù)有自身的缺陷如，檢測靈敏度非常低；不容易做定量分析；不適于金屬合金的分析試驗(yàn)或是元素的指紋分析；無法分析熒光物質(zhì)或含熒光團(tuán)的物質(zhì)。這時(shí)需要采用一些特殊技術(shù)如表面增強(qiáng)拉曼、共振拉曼等以克服其缺點(diǎn)。2 拉曼光譜與考古中其它分析手段的比較盡管有一些缺點(diǎn)，與其它在考古實(shí)驗(yàn)室中常用的鑒定分子固體的分析工具相比，拉曼技術(shù)有幾個突出的優(yōu)點(diǎn)，值得注意的是，考古材料的復(fù)雜性常需要利用多種分析工具來做完整的分析。2.1拉曼與紅外光譜就分析測試而言，拉曼光譜和紅外光譜相配合使

24、用可以更加全面地研究分子固體的振動狀態(tài)，提供更多的分子或晶體結(jié)構(gòu)方面的信息。拉曼光譜是研究分子或晶體振動的一種光譜方法，其原理和機(jī)制都與紅外光譜不同，提供的結(jié)構(gòu)信息卻是類似的，互補(bǔ)的，都是關(guān)于分子內(nèi)部各種簡正振動頻率及有關(guān)振動能級的情況，從而可鑒定分子中存在的官能團(tuán)。分子偶極矩變化是紅外光譜產(chǎn)生的原因，而拉曼光譜是分子極化率變化誘導(dǎo)的，它的譜線強(qiáng)度取決于相應(yīng)的簡正振動過程中極化率變化的大小。在分子結(jié)構(gòu)分析中，拉曼光譜與紅外光譜是相互補(bǔ)充的。例如:電荷分布中心對稱的化學(xué)鍵，如C - C、N = N、S S鍵等，它們的紅外吸收很弱，而拉曼散射卻很強(qiáng)。因此，一些在紅外光譜儀無法檢測的信息在拉曼光譜中

25、能很好地表現(xiàn)出來。拉曼光譜還可測定分子的退偏比，利于弄清分子結(jié)構(gòu)的對稱性等，這在結(jié)構(gòu)分析中是非常有用的。拉曼光譜與紅外光譜相比，拉曼譜峰細(xì)高，紅外吸收寬而粗，前者更容易找到特征峰。拉曼光譜幾個非常重要的優(yōu)點(diǎn)：（1）光譜的遠(yuǎn)紅外范圍(<400 cm-1)，在此范圍內(nèi)包含許多無機(jī)材料的振動帶和晶格振動模式，如用常規(guī)的IR光譜是很難得到遠(yuǎn)紅外的光譜信息，但是用拉曼光譜很容易得到遠(yuǎn)紅外范圍的光譜信息。（2）固體樣品的拉曼帶寬通常比相關(guān)的紅外帶要窄，因此樣品混合物中的多種組分在拉曼光譜中容易被鑒定出來。（3）在考古樣品中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)的吸附水和結(jié)構(gòu)中的水及周圍環(huán)境氣體（CO2）強(qiáng)烈吸收紅外輻射，因此對紅

26、外技術(shù)存在非常嚴(yán)苛的儀器要求和樣品制備問題。然而，水、空氣和玻璃一般在指紋區(qū)沒有強(qiáng)的拉曼散射光譜，因此可將樣品裝入玻璃容器中進(jìn)行測試，使得樣品分析更容易（4）與紅外光子相比，可見光的波長較短，使得顆粒分析的繞射極限為1m，與常規(guī)的IR光譜相比拉曼光譜在空間分辨率上提高了一個數(shù)量級。2.2 拉曼光譜與XRD、XRF、偏振光顯微光譜、電鏡技術(shù)等的比較 粉末XRD，另一種常用的鑒定化合物的手段，基于它們的原子間距，只適用于高度結(jié)晶的樣品，由于是非現(xiàn)場樣品的分析測試受到局限，只能將物品的表面刮削一部分用來測試。相比較而言，拉曼顯微光譜可以用來成功地鑒定無定型材料，包括蠟、樹脂，可以現(xiàn)場檢測大的，無規(guī)則

27、形狀的物體如雕像和手抄本。X光是原子晶格水平的分析，而Raman是分子晶格水平的分析?；谠胤治龅腦-射線熒光（XRF）也廣泛地用來鑒定礦物， XRF一般不能檢測比Si輕的元素，也不能區(qū)分組成相同甚至組分相似的樣品。偏振光的顯微光譜（可能是鑒定無機(jī)晶體化合物最有用的技術(shù)），需要技術(shù)很高的操作者，考古中和藝術(shù)品的重要材料（尤其是有機(jī)物或是無定型物質(zhì)）甚至經(jīng)常無法得到精確結(jié)果。電鏡技術(shù)是材料研究的重要手段，它是通過檢測表面散射電子、二次電子、吸收透射電子、俄歇電子等信號得出樣品表面形貌的各種信息。同時(shí)結(jié)合能譜儀或波譜儀可對樣品微區(qū)的化學(xué)成分進(jìn)行分析。它的缺點(diǎn)是對于大部分不導(dǎo)電的考古樣品在測量時(shí)須

28、經(jīng)導(dǎo)電處理，而且對體積大的樣品在不損壞的情況下無法送入真空室內(nèi)進(jìn)行檢測。而拉曼光譜是在常規(guī)條件下的測量，可以真正無損檢測樣品微區(qū)成分，但對樣品表面形貌則無能為力。3.拉曼光譜在考古材料分析中的應(yīng)用由于拉曼在考古中的研究涉及廣泛，本文將其在考古制品的應(yīng)用分為七大類，包括：古代顏料、陶器、石質(zhì)文物、金屬器物、紡織品和植物纖維、樹脂、蠟、有機(jī)殘留物、生物材料進(jìn)行綜述。必須說明這些研究還是初步的，更多的情況下，屬于積累資料和數(shù)據(jù)的階段。不同地區(qū)的顏料，可能有細(xì)微的差別，這些差別很多情況下是被忽略了，或者不經(jīng)過系統(tǒng)研究是無法區(qū)分的。3.1古代顏料分析研究古代彩繪顏料是科技考古學(xué)和文物保護(hù)學(xué)的重要內(nèi)容，可

29、為探索古代顏料技術(shù)的發(fā)展、研究相關(guān)保護(hù)方案提供有價(jià)值的信息，此外，研究古代彩繪顏料的結(jié)構(gòu)和成分，已成為測定文物的年代、原材料的起源地和相關(guān)文物保護(hù)及修復(fù)工作的重要基礎(chǔ)。在古文物的真?zhèn)舞b定中，這部分工作也是非常關(guān)鍵的，一些贗品中的顏料很可能是現(xiàn)代合成的。3.1.1巖石藝術(shù)和墳?zāi)估L畫在巖洞遺址和石窟中的畫可能是最早的史前人的史畫記載。這些畫的技術(shù)分析是為了了解礦物顏料和史前所用的粘合物，是為了區(qū)分人為的和天然的裝飾模式，或者是現(xiàn)代的涂鴉，在不同的地點(diǎn)和不同的藝術(shù)類型（宗教的、禮儀的、歷史的）中年代變化，藝術(shù)品地質(zhì)的、生物的、人為的破壞。利用拉曼顯微光譜的分子特性，研究者鑒定了顏料樣品是“無序針鐵礦

30、”、方解石、-石英和金紅石從法國的凱爾西區(qū)的三個史前洞穴中得到的顏料樣品含赤鐵礦、碳黑、錳氧化物/氫氧化物、從當(dāng)時(shí)的環(huán)境中取樣的重要性在于鑒別了方解石、石英、金紅石是由于洞穴中的地質(zhì)存在所決定的，避免了不正確的人為干擾。在美國西南部的無數(shù)巖洞遺址中的史前石壁畫用FT拉曼顯微光譜來確定層的本質(zhì)證實(shí)了雙水草酸鈣(CaC2O4·H2O)的存在，其存在是由于青苔的生物活性對壁畫和教會建筑損壞。在石壁畫中用的紅色和黑色顏料分別被鑒定為紅色的赭石(Fe2O3+clays)和未指明的MnO2礦物。MnO2礦物的鑒定最先由公布的MnO2振動譜圖來確定，在石壁畫中MnO2的鑒定是基于620cm-1處的

31、單帶。拉曼光譜也用來研究一些史前石窟遺址中頂骨藝術(shù)品，如德克薩斯州的大彎曲地區(qū)在大彎曲地區(qū)的油畫中其黑色顏料含MnO2，用XRD證明了軟錳礦結(jié)構(gòu)赤鐵礦和水草酸鈣同時(shí)存在，是由于菌絲和青苔對周圍石頭的淋濾引起的自然褪色。阿根廷遺址由在黑色變形的巖石上的白色繪畫來確定，拉曼光譜顯示黑色巖石上的白顏料是由白色的石膏和方解石制成的稀石灰粉(Ca(OH)2)。在有歷史記載時(shí)期的裝飾用頂骨藝術(shù)的顏料比史前時(shí)期要豐富的多。研究了克里米亞的羅馬墳?zāi)怪械呐阍崴囆g(shù)品，鑒別了許多有意義的顏料，如鉛丹和埃及藍(lán)CaCuSi4O10，碳黑。鉛丹的鑒定可能是這種公元1世紀(jì)使用的著色劑第一次的報(bào)道。在公元6世紀(jì)中國河北的墳?zāi)?/p>

32、中發(fā)現(xiàn)的淺藍(lán)顏料，該墓被認(rèn)為是東魏北齊王朝文宣帝高洋皇帝的墳?zāi)?，用拉曼光譜鑒定為方解石一種很普通的礦物顏料Camagna等用掃描電鏡和拉曼顯微光譜研究了埃及藍(lán)和埃及綠顏料的制備過程。利用它們的元素組成或形態(tài)來表征分子或晶體結(jié)構(gòu)的鑒定。鑒定了黑銅礦（CuO），證實(shí)了兩種化合物的合成是在氧化氣氛中進(jìn)行的。硅土部分都是-石英；在綠色顏料中，觀察到了-方石英。另外還得到了硅銅鈣石（CaCuSi4O10），埃及藍(lán)的藍(lán)色結(jié)晶化合物王曉琪等人用拉曼光譜研究了陜西省賓縣豐輝墓（907-960AD，五國時(shí)代）的不同顏料結(jié)構(gòu)和組成。紅、黃、黑樣品分別是辰砂、PbSO4-PbO和碳黑。左鍵等利用拉曼光譜對河北磁縣灣

33、漳東魏北齊大型壁畫墓中的壁畫顏料進(jìn)行了分析，成功的測定出壁畫顏料的成分，其中紅色顏料為辰砂。胡繼明等在故宮武英殿的修復(fù)中結(jié)合顯微共焦拉曼光譜和能譜技術(shù)對建筑上的彩繪碎片進(jìn)行了表征和鑒定，為該殿修復(fù)工程提供了翔實(shí)可靠的數(shù)據(jù)并同時(shí)證實(shí)了1869年歷史上確有一場大火損壞了該殿。3.1.2彩陶顏料對數(shù)量眾多的彩繪陶器的顏料進(jìn)行成分分析，有助于我們了解所用彩繪工藝、彩繪原料等方面的信息，對彩繪的有效保護(hù)與修復(fù)具有重要的意義。拉曼顯微光譜曾經(jīng)基于裝飾品上使用的紅顏料將意大利南部的紅油涂面的陶瓷分類中世紀(jì)Raminamanganesered (RMR)風(fēng)格的陶瓷用拉曼光譜和XRD進(jìn)行了分析，紅色的著色劑鑒定

34、為Fe(III)氧化物。然而，從三個地點(diǎn)收集的RMR碎片用XPS、SEM、拉曼顯微光譜進(jìn)行分析，結(jié)果表明由于所用的紅色顏料或顏料混合物不同可以鑒別出不同的生產(chǎn)中心。純赤鐵礦、純鉛黃、或赤鐵礦與鉛黃的混合物與三個生產(chǎn)地點(diǎn)的陶瓷相一致。另外，在這些相關(guān)的接近意大利的場所，工藝也是不同的，這些結(jié)果表明顏料的分析可以為沒有前后關(guān)系的RMR陶瓷的出處提供證據(jù)。對藍(lán)和黑琉璃(從同一區(qū)域中品質(zhì)較低的中世紀(jì)陶瓷)碎片進(jìn)行了相似的工作，藍(lán)背景是由天青石提供的（天青石，Na8Al6Si6O24Sn），而不是想象的鈷基顏料在13世紀(jì)中葉生產(chǎn)的陶瓷使用天青石是在陶瓷釉中第一次發(fā)現(xiàn)使用的高價(jià)礦物，天青石的出現(xiàn)是意大利藝

35、術(shù)中首次使用礦物作為顏料。波斯陶瓷中天青石作為一種顏料在13世紀(jì)伊朗大口罐中的存在也通過拉曼顯微鑒定出來在冶金技術(shù)中天青石的鑒定，為釉料的烘烤溫度提供了一個上限1000（1000是天青石的分解溫度）。張鵬翔等在用顯微拉曼對巴勒斯坦古陶瓷的分析中證實(shí)，陶瓷表面的藍(lán)綠釉中主要是藍(lán)線石Al7(BO3)(SiO4)4O7而黃釉主要是Aluminium Telenate的黃色變體，黑釉主要是非晶碳，紅釉的熒光很強(qiáng)。在中國河南發(fā)現(xiàn)的5000年含鉛無釉彩陶用拉曼顯微光譜進(jìn)行了分析，從釩土（含Al2O3·2H2O）為白色的裝飾品著手，用磁鐵礦(Fe3O4)為黑色部分著色當(dāng)顆粒大小減小時(shí)，參考樣品中磁

36、鐵礦的特征波數(shù)發(fā)生紅移、變寬，強(qiáng)度降低。在這些碎片中，磁鐵礦顆?？梢詮乃麄兊睦庾V中來估計(jì)，顆粒大小范圍在20-60nm處，也可以用XRD和TEM來估計(jì)顆粒大小。在這個范圍顆粒大小的變化影響了陶器顏色的微妙變化，納米制備技術(shù)可能已由古代藝術(shù)家所掌握。從中國河南西山仰韶文化遺址得到的白底彩陶用拉曼光譜研究發(fā)現(xiàn)覆蓋了銳鈦礦作為古代顏料的使用在以前并沒有被記載，這個顏料的出現(xiàn)說明燒結(jié)溫度低，因?yàn)殇J鈦礦在800和1000之間容易轉(zhuǎn)變成金紅石結(jié)構(gòu)。對英格蘭的Bottesford波形瓦釉面的藍(lán)色顏料顆粒進(jìn)行FT拉曼分析，發(fā)現(xiàn)著色劑為藍(lán)銅礦（2CuCO3·Cu(OH)2）（406cm-1處的譜帶

37、）藍(lán)銅礦作為顏料證實(shí)了低溫?zé)Y(jié)技術(shù)，因?yàn)樘妓猁}礦物在300分解為黑色的黑銅礦（CuO）。從漢朝陽陵出土的彩繪陶俑的顏料用拉曼光譜進(jìn)行了分析發(fā)現(xiàn)紫色的顏料含BaCuSi2O6，在1845年前被古人第一次合成出來不同地區(qū)不同年代的的彩陶原料不同，可用于追溯陶瓷的起源地年代等信息。但目前低溫彩陶，經(jīng)常是主要成分中摻有少量顏色成分構(gòu)成的，面對這種情況下，少量成分的分析，目前還很不夠。因此提供的信息不準(zhǔn)，數(shù)據(jù)庫的建立，豐富，完善是十分迫切。3.1.3 手抄本、繪畫古代藝術(shù)家對手抄本、裝飾手稿的顏料進(jìn)行了分析，鑒定粘合劑、無機(jī)顏料，有機(jī)染料的成分。西方專家研究了巴黎圣經(jīng)（約1275年），拉丁文北意大利輪唱

38、贊美詩集（13世紀(jì)）德國圣歌集丹麥之花的裝飾盤冰島法律書的Skard copyca 1360）。在冰島法律書中發(fā)現(xiàn)不含鉛的顏料，可能是由于冰島缺乏鉛礦石，使用的是骨灰白和朱紅色/紅色赭石。含鉛顏料為白鉛或紅鉛。東方手稿包括波斯手稿“尸體解剖學(xué)Anatomy of the Body”（19世紀(jì)），16世紀(jì)“贊美詩Poetry in Praise”早期手稿復(fù)件Qazwini手稿“Wonders of Creation and Oddities of Existence”，13世紀(jì)后期阿拉伯百科全書式的工作，16世紀(jì)的印度風(fēng)格的抄本可蘭經(jīng)，伊朗或中亞，13世紀(jì)，東部古阿拉伯手跡拜占庭/敘利亞新約，伊

39、拉克，13世紀(jì)中國北部10世紀(jì)敦煌手稿和紡織品碎片泰國、爪哇國、朝鮮、中國等手稿羊皮紙和牛皮紙的拉曼光譜用來表征中世紀(jì)(10th century)使用的材料，表征了歷史手稿使用的顏料，研究了顏料、粘結(jié)劑和羊皮紙或牛皮紙之間的相互作用。在幾個例子中，有硫酸鹽和消石灰存在的光譜學(xué)證據(jù)，硫酸鹽和消石灰用于手寫文書的牛皮紙制備中。另外，國內(nèi)有人利用傅里葉變換紅外( FTIR) 和近紅外傅里葉變換拉曼(NIR FT-Raman) 光譜法鑒定了中國字畫,印泥、宣紙和墨，由于所含化學(xué)成分不同或各成分間相對含量的差別而具有各自的特征圖譜, 根據(jù)譜峰的位置和相對強(qiáng)度可方便地進(jìn)行真?zhèn)舞b別。3.1.4古代技術(shù)和顏料

40、合成研究拉曼光譜的表征適用于了解古代技術(shù)和工藝，理解藝術(shù)品顏色產(chǎn)生的技術(shù).共振拉曼光譜可用來研究最終顏色合成條件的影響及歷史上的粉色瓷釉顏料的性質(zhì)。在著名的法國Sevres Factory使用的鉻摻雜的錫榍石，發(fā)現(xiàn)煅燒溫度對第二相的存在（顏料結(jié)晶）、顆粒大小對顏料顏色的影響非常重要 埃及藍(lán)和綠顏料的古代制備過程用拉曼顯微光譜進(jìn)行了研究。從新國王時(shí)期（15671085 B.C.）在埃及藍(lán)和綠顏料中的結(jié)晶包裹體用作制備過程的化學(xué)示蹤劑拉曼光譜顯示藍(lán)顏料由硅銅鈣石(CaCuSi4O10)組成，而青綠顏料是由-鈣硅石組成。另外，埃及藍(lán)的鋇相似物，即漢藍(lán)(BaCuSi2O6)，有獨(dú)特的拉曼光譜，用拉曼光

41、譜鑒定距今約1900年的中國墳?zāi)怪械牟世L陶俑。在埃及藍(lán)和埃及綠樣品中，除了有高溫-方石英，還有無定型石英被鑒定出來。-方石英在埃及綠中含量很少，說明綠顏料的制作溫度較低。兩種顏料進(jìn)一步的研究鑒定出CuO和SnO2顆粒，說明使用的全部是氧化爐而不是還原爐，青銅，Cu-Sn合金，是這些顏料的原材料源。3.2陶瓷、玻璃3.2.1陶瓷陶瓷是人類歷史中最重要的生活，生產(chǎn)用材之一，許多考古中均遇到古陶瓷的鑒定以及古陶瓷胎體及釉面的礦物組成和成分分析的研究, 對于鑒定古陶瓷的產(chǎn)地、年代, 研究古代陶瓷的燒結(jié)工藝技術(shù)及發(fā)展過程有著重要的意義。龍泉型中國青花瓷片被認(rèn)為是南宋朝（1127-1279）時(shí)期的產(chǎn)物，在

42、1934年于南非馬蓬古布韋（十三世紀(jì)林波波山谷的鐵器時(shí)代遺址）被挖掘出來。從瓷片釉面光譜計(jì)算得來的拉曼聚合度指數(shù)Ip說明相比于富鈣的南宋龍泉釉該瓷片需要更高的燒結(jié)溫度，Prinsloo將該瓷片歸于元朝(12791368 AD)或明朝早期(13681644 AD)。張鵬翔等研究者采用顯微拉曼光譜技術(shù)對巴勒斯坦古陶瓷胎體及釉面中的微米級晶粒進(jìn)行測試與分析，研究了古陶瓷的礦物組成。他們測量了兩塊古陶瓷殘片，分析了組成陶瓷殘片的主要礦物成分，樣品1含有石英、文石、銳鈦礦等礦物。樣品2含石英、板巖、銳鈦礦、無煙煤、方解石、氟硼鎂石等礦物。另外還應(yīng)用激光拉曼分子微探針技術(shù)對耀州窯青瓷以及黑瓷釉玻璃相分子網(wǎng)

43、絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究并結(jié)合釉的顯微結(jié)構(gòu)研究觀察結(jié)果，探討了青瓷及黑瓷燒成溫度的差異。瓷釉是陶瓷制品表面以玻璃相為主體的重要結(jié)構(gòu)層，是影響瓷制品，特別是藝術(shù)瓷外觀質(zhì)量的重要因素，所以對釉玻璃相結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究尤顯重要。與硅酸鹽玻璃相似，釉網(wǎng)絡(luò)改良劑的添加破壞了Si-O連接，修飾了聚合度，因此修飾了Si-O彎曲和伸縮模式的相對強(qiáng)度。其比值與玻璃結(jié)構(gòu)和燒窯溫度相關(guān)，分析了代表亞洲、伊斯蘭、歐洲不同的生產(chǎn)技術(shù)瓷器、彩陶、陶器、玻璃。3.2.2 玻璃由于玻璃質(zhì)硅石的拉曼散射弱，且由于埋葬環(huán)境或是制品處理造成熒光強(qiáng)，早期不怎么使用拉曼光譜研究玻璃制品。然而，十八至二十世紀(jì)藝術(shù)玻璃的調(diào)查分析將惱人的玻璃制品的熒光轉(zhuǎn)

44、變?yōu)闇y定年代的方案。1080 cm-1處玻璃硅土的拉曼帶與2000 cm-1處熒光帶強(qiáng)度的比值提供了分析變量，該比值與玻璃的年齡有關(guān)。壽命為200多年的制品被測試，年代校準(zhǔn)曲線非常靈敏而且成線性。這個方案僅僅用來測試相對年輕，清晰而組成相似的玻璃且其保存良好。為了發(fā)現(xiàn)制作過程中的技術(shù)，對清晰、有色玻璃組成的古代腓尼基珠、tessarae、珠寶進(jìn)行了研究，根據(jù)硅酸鹽拉曼帶的特征形狀從堿石灰玻璃中辨別出含鉛玻璃。錫石(SnO2)被發(fā)現(xiàn)用作稀釋劑或是遮光劑，還鑒別出顏料、礦物包裹體、仿制材料.這些結(jié)果還用SEM-EDX和XRF進(jìn)一步的確認(rèn)。在表面著色的中世紀(jì)和維多利亞英國時(shí)期的教會窗玻璃中，用赤鐵礦

45、作為深紅棕色的顏料。3.3石質(zhì)文物拉曼顯微光譜提供了引人注目的、無損的測試，當(dāng)制品表面是感興趣區(qū)域或是可以代表整個制品，拉曼光譜是斷面巖石記述學(xué)、XRD和SEM分析的另一選擇。拉曼光譜在地質(zhì)考古學(xué)和礦物制品分析中是非常有用的。3.3.1礦物藝術(shù)品Smith等總結(jié)了拉曼光譜在幾種礦物制品的分析中的優(yōu)點(diǎn)，包括凱爾特玻璃堡壘,奧爾梅克“綠玉”斧.對博物館收藏品的礦物樣品進(jìn)行分類。由綠玉組成的兩個斧頭用拉曼顯微光譜鑒定，由榍石（CaTiOSiO4）、含閃石的榴輝巖材料、硬玉-碧玉(NaAlSi2O6)組成。其中一斧頭是考祖梅Cozumel島的前哥倫布考古遺址的產(chǎn)物。Cozumel島缺乏榴輝巖相，該斧頭

46、是美洲第一次有記載的前哥倫布時(shí)期的榴輝巖制品。Smith和Gendron認(rèn)為該制品材料的可能來源是附近地域，強(qiáng)調(diào)了用拉曼光譜無損地尋找制品的出處。在從5-7世紀(jì)梅羅文加王朝時(shí)期的法國珠寶中的350多種石榴石的礦物包裹體的拉曼分析，提到了起源研究的另一項(xiàng)技術(shù).由顆粒誘導(dǎo)的X-光發(fā)射（PIXE）譜確定的石榴石主要元素組成，可以被分類為鐵鋁榴石Fe3Al2(SiO4)3)、鎂鋁石(Mg3Al2(SiO4)3)或是二者的中間體。由PIXE做的元素剖析與文獻(xiàn)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，認(rèn)為石榴石的來源是東歐和亞洲。很多法國博物館收藏的礦物利用具備遙控激光光纖光學(xué)探針的便攜式拉曼儀器成功地進(jìn)行了研究.在巴黎的幾個巨

47、大雕刻石頭像的結(jié)構(gòu)和相關(guān)的顏料用具有水平移動顯微鏡的拉曼系統(tǒng)進(jìn)行了鑒定.單一透明的礦物晶體雕刻的Aztec頭顱的光譜對應(yīng)于-石英，證實(shí)了材料的歷史角色是“巖石晶體”。 國內(nèi)也開展了對石質(zhì)礦物的研究，如利用拉曼光譜對云南騰沖出土的新石期石斧進(jìn)行了系統(tǒng)的測量，原來一些人判斷此石斧是用翡翠制成的，這就引起了何時(shí)翡翠傳入中國亦或云南騰沖也有翡翠礦源的爭論，顯微拉曼的測量則無疑問地證明了騰沖出土的石斧為藍(lán)晶石礦物而非翡翠，證實(shí)楊伯達(dá)教授的懷疑是正確的。3.3.2 寶石的鑒定拉曼光譜廣泛應(yīng)用于寶石學(xué)中，用來鑒別假的、仿制的、人工修飾過的珠寶.從巴塞爾大教堂兩個鑲嵌寶石的教會pieces，圣骨匣十字架和Do

48、rothy圣體匣的分析顯示大量的彩色玻璃“石”和成對的兩個連接的石英晶體都有彩色的裂縫層.Dorothy圣體匣中的成對寶石是無色的，說明粘合層使用的是易變的涂料。在存放于英國圖書館的精巧修飾的皮質(zhì)原稿the Tours Gospel的封面處鑲嵌的12個寶石用拉曼光譜鑒定為硅石、紫水晶、翡翠、鐵石榴石和藍(lán)寶石組成。后中世紀(jì)（11世紀(jì)的二十年代左右）的圣骨匣十字架（稱為海因里希十字架）用可移動拉曼顯微光譜儀進(jìn)行了研究。海因里希十字架現(xiàn)在保存在柏林實(shí)用藝術(shù)博物館，包括鑲嵌在十字架兩邊的68個寶石。在博物館中直接用顯微光纖拉曼分析儀對這些寶石進(jìn)行分析，鑒定出石英、剛玉、石榴石、紅寶石等對于寶石的鑒定，

49、國內(nèi)也有研究者利用拉曼光譜對寶石的成分進(jìn)行了分析。何謀春等用激光拉曼光譜對云南元江紅寶石中的包裹體進(jìn)行研究表明，紅寶石中含有鋯石、方解石、磷灰石及金紅石等結(jié)晶礦物包裹體。Schrader等用拉曼光譜研究鉆石的結(jié)果表明：天然鉆石在1332 cm-1顯示很強(qiáng)的拉曼峰，這使得真假鉆石的鑒別非常簡單。鉆石有不同包含物，對于包含物會使樣品測定時(shí)產(chǎn)生熒光的天然鉆石，則要使用NIR-FT-Raman可避免熒光干擾；還系統(tǒng)收集了鉆石的Raman和IR光譜用于鑒定。劉社文等利用拉曼光譜系統(tǒng)測量了軟玉(羊脂玉、青白玉、青玉、墨玉) 、京白玉、漢白玉、翡翠、獨(dú)山玉、岫玉、綠河南玉、雞血石、巴林石、青金石、玻璃等譜圖

50、；Aponick等比較了玻璃、鋯石和其它寶石的拉曼光譜，用于寶石的真?zhèn)舞b別。祖恩東等利用顯微共焦拉曼光譜鑒別了天然翡翠及翡翠的A、B貨，天然翡翠在高波段沒有譜帶，而非天然翡翠在高波數(shù)段均出現(xiàn)了譜帶。只要翡翠飾品的拉曼光譜中存在1116，1609，3069和1189 cm-1四條有別于蠟而為環(huán)氧樹脂所特有的譜帶，尤其是前兩個譜帶，該樣品即可確定為翡翠B貨。3.4金屬器物以光子探針的拉曼技術(shù)，由于光很難透入金屬因而在對大多數(shù)的純金屬和合金的研究中遇到困難，但它合于鑒定金屬制品的表面腐蝕以及對如銅綠層的研究。此外由于金屬冶煉中混入其他成分，如爐渣等，通過對包裹物的分析也能得出許多有用的信息。中國青銅

51、-搖錢樹的分析就是利用了這一技術(shù).搖錢樹上各枝上腐蝕組分的拉曼顯微光譜的鑒定表明整個搖錢樹事實(shí)上是由五個獨(dú)立的搖錢樹組成的，每個搖錢樹暴露于不同的環(huán)境條件下，因此有不同的降解產(chǎn)物。暴露于表面的橫界面的檢查探測到硫酸鹽和硫化物腐蝕產(chǎn)物，表明搖錢樹暴露于現(xiàn)代空氣污染或埋在硫酸鹽還原細(xì)菌存在的厭氧土壤中。交互腐蝕層暗示了搖錢樹枝的埋葬環(huán)境的循環(huán)改變。對一些現(xiàn)代顏料的進(jìn)一步鑒定分析，酞菁藍(lán)(CuC32H16N8) 可冒充逼真的銅綠層來修復(fù)搖錢樹的一部分。對無數(shù)銅合金制品上的淡藍(lán)腐蝕材料可用拉曼光譜和其它技術(shù)來鑒定。研究表明在一些情況下該淡藍(lán)腐蝕材料是陳列環(huán)境的產(chǎn)物而不是天然的銅綠.以對硬幣的組成進(jìn)行分

52、類，根據(jù)腐蝕產(chǎn)物的剖析可知以前的埋葬環(huán)境。王怡林等對云南祿豐出土的元代銅鏡腐蝕情形進(jìn)行研究，確定了銅鏡本體及其表面腐蝕產(chǎn)物的成分，初步分析了元代青銅鏡采用的防腐技術(shù)。銅鏡表面腐蝕產(chǎn)物的主要成分有CuCO3·Cu(OH) 2 和Cu2O。銅鏡表面有一層鐵鋁合金，具有較好的防腐作用。這表面層合金是怎樣鍍上去的仍然是未解之謎。楊群等用拉曼結(jié)合XPS手段對中國春秋晚期、戰(zhàn)國早期的青銅器進(jìn)行了研究，對云南楚雄萬家壩出土的古青銅矛和元代青銅鏡進(jìn)行無損研究,青銅矛身表面的主要腐蝕產(chǎn)物有CuCO3·Cu (OH) 2。青銅矛尖表面的黑色堅(jiān)硬物質(zhì)的主要成分是Cu2O 和SnO2，矛尖具有較好

53、的抗腐蝕性。另外，除了銅制品，還對考古鐵制品腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行了鑒定，鐵考古藝術(shù)品的最經(jīng)常的腐蝕形式主要由磁鐵礦包裹的針鐵礦形成。該形式由四個不同土壤組成的地點(diǎn)樣品鑒定而得。由于土壤溶液溶入到鐵組分進(jìn)行溶解或沉淀而得。3.5紡織品和植物纖維在古跡中和染布媒染劑聯(lián)用的樹脂和染料的拉曼分析引起了考古學(xué)家很大的興趣.許多染色發(fā)色團(tuán)存在共振拉曼效應(yīng)，因此在布中存在很少濃度的這些著色劑仍然可以被檢測出來。較少有人注意鑒定和研究傳統(tǒng)和現(xiàn)代社會紡織品、籃子、席子的制作中使用的植物纖維。然而，對于各種天然纖維的拉曼光譜進(jìn)行了詳細(xì)的分類.開始進(jìn)行真實(shí)的考古材料的研究，包括亞麻、黃麻、苧麻、棉、木棉、劍麻、椰子殼的纖維

54、，提出鑒定古代紡織品和家庭用品及決定纖維保存狀態(tài)的方法。在上述纖維中普遍存在的纖維素，包括用醚鍵(COC)相連的葡萄糖單體。由于醚鍵(COC)連接點(diǎn)傾向于酶解和氧化分解，因此可根據(jù)醚鍵(COC)和CH2拉曼帶的比值來估計(jì)古代纖維的狀況。用傅立葉變換拉曼光譜對考古用紡織品進(jìn)行了初步研究，所選樣品是兩個地點(diǎn)的亞麻樣品，一個是埃及第七王朝石墓埋葬的（大約是1900 B.C.）木乃伊包裝品，另一個是公元614年死海附近的集體墓穴中的布。與純棉（另外一種纖維素基的天然纖維）比較，二者有明顯區(qū)別。3.6生物材料（皮膚、頭發(fā)、牙齒、骨、象牙）有大量關(guān)于人和動物生物制品的拉曼分析，包括牙.由于這些材料本身的熒

55、光性，所以這些物品的分析都是利用NIR激光和FT拉曼進(jìn)行的。這些類型的考古物品多種多樣，包括探知生物材料的保存狀態(tài)，決定活體死亡的原因和死后尸體處理，解析疾病或是死后皮膚損害的尸體藝術(shù)、確定生物材料的動物種類，在很少情況下利用制品組成的改變來界定死亡的時(shí)間（using changes in the artifacts composition to specify the time lapse since death）。測定年齡，F(xiàn)T拉曼光度計(jì)用來探測現(xiàn)代和古代牙齒的有機(jī)（膠原質(zhì)）和無機(jī)（磷灰石）含量比率?，m瑯質(zhì)中的蛋白質(zhì)損失是和生物制品的年齡相關(guān)的，給出的校正曲線是制品年齡和CH2伸縮振動與磷

56、酸鹽強(qiáng)度的比值曲線。蛋白質(zhì)的相對損失在埋葬的前1000年比較快，對這一時(shí)期的測定比較靈敏。這種測定年齡的方法相對于其它科學(xué)檢測年齡技術(shù)（如同位素碳測定，對相對年輕的生物制品是無用的）是有用的。尸體的干燥或木乃伊化，可以有意圖的進(jìn)行，如著名的埃及木乃伊，是由非常干旱的埋葬環(huán)境引起的。一些考古殘留物的木乃伊化的原因不能只由檢查來確定。為了檢測自然或人工木乃伊化的化學(xué)蹤示劑，Edwards利用近紅外傅立葉變換（NIR-FT）拉曼光譜等對古代埋葬中木乃伊化的皮膚樣品進(jìn)行比較性檢查，如北極冰河木乃伊（5200 B.P.）、格陵蘭島極冷平原木乃伊、秘魯干旱沙漠中的木乃伊（1000 B.P.）。通過控制角蛋

57、白（蛋白質(zhì)）和脂肪（油脂）拉曼帶的相對強(qiáng)度，可以估計(jì)木乃伊化的成因和尸體保存狀態(tài)。所有的木乃伊盡管外部皮膚保存完好，但遭受一些皮膚組織的化學(xué)交替（digenesis）。歸屬于皮膚角蛋白的氨基帶與現(xiàn)代皮膚樣品相比出現(xiàn)了寬化，說明蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)隨著干燥和老化過程發(fā)生了改變。500年前的格陵蘭木乃伊和1000年前的秘魯木乃伊中發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變或降解，與5200年的Iceman譜帶有同樣的寬化，這說明皮膚分子結(jié)構(gòu)的大部分改變都發(fā)生在天然木乃伊化過程的相對短的時(shí)間內(nèi)。在lightly pigmented秘魯木乃伊皮膚樣品中油脂的含量增加，說明外在的組分如油膏或香膏可能在埋葬前用來涂附于秘魯木乃伊上

58、。另外，用FT拉曼顯微光譜對無水芒硝或鹽餅（Na2SO4）（古代防腐劑材料）的鑒定證實(shí)木乃伊化至少部分是人工實(shí)現(xiàn)的。防腐劑的證據(jù)是由皮膚中完好保存的-螺旋和-剪切蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的光譜信息給出的93。象牙在整個歷史過程中是用來修飾物體的普通材料。Ivory（象牙）的動物來源揭示了有關(guān)古代生物資源利用、貿(mào)易模式、工藝的重要信息。然而，由于象牙經(jīng)常形成具有花式的工藝制品，很多典型的物理測試，如Shreger line patterns用來鑒別來源種類是行不通的?？焖賲^(qū)別不同的象牙組分是基于他們的拉曼譜圖，鑒定在古代和現(xiàn)代仿制品中所使用的替代品。亞洲象和毛象的拉曼譜存在微妙的變化，主要是在1000-1

59、100 cm-1的相對帶強(qiáng)度。將象牙譜圖歸結(jié)為亞洲象、非洲象、毛象、獨(dú)角鯨、猶豬、河馬、鯨、海象。目前，分析的種組分樣品數(shù)量太少，以至于不能根據(jù)這些象牙譜圖的差別來進(jìn)行鑒定。FT拉曼光譜作為無損分析工具用來估定考古和研究用頭發(fā)樣品的降解狀態(tài)。該工作成功地利用FT拉曼光譜研究了現(xiàn)代頭發(fā)和古代角化質(zhì)生物高聚物，如木乃伊的皮膚。分析了從13個不同沉積環(huán)境中的14個頭發(fā)樣品。在1651和1128 cm-1附近的酰胺I和酰胺III模式的變更提供了降解的變化，頭發(fā)的降解用改變或降低譜帶（一般較寬的帶）強(qiáng)度的程度、特征振動帶的漂移來表示。4.結(jié)論拉曼光譜技術(shù)的進(jìn)步為它進(jìn)入考古、文物鑒定領(lǐng)域打下了基礎(chǔ)。在考古陶瓷的鑒定中拉曼能從陶瓷本體的礦物成分構(gòu)成，產(chǎn)地特征材