有機(jī)質(zhì)文物的光老化模擬試驗(yàn)研究

任何被照亮的物體都會不斷地受到光子的照射。頻率f等于光速c除以波長λ。光子的能量與波長成反比，波長越短，能量越大。隨著光子比例的增加，光照導(dǎo)致物質(zhì)分子感光的概率也會增加。光照是造成文物褪色或化學(xué)損壞的主要原因，尤其有機(jī)質(zhì)文物對光照是極為敏感的。在策展時，保護(hù)文物避免受光老化的影響是至關(guān)重要的。

FARKE M等研究設(shè)計(jì)了一組光老化模擬裝置，使用不同的照明系統(tǒng)，如熒光燈、鹵素?zé)?、金鹵燈和LED燈等對選取的有機(jī)材料的損傷潛力進(jìn)行了試驗(yàn)研究。為了證明各種光源對有機(jī)材質(zhì)的影響，試驗(yàn)制備了一些光敏樣品，如植物染料染色的紡織品等，并在不同的光照條件下進(jìn)行測試。

試驗(yàn)裝置選擇4個相同的展示柜，尺寸均為:353 mm×707 mm×1 000 mm，頂部的燈箱裝有不同的光源:展示柜1:熒光燈;展示柜2:鹵素?zé)?，光纖聚焦鏡頭;展示柜3:金鹵燈;展示柜4:LED半球形光學(xué)透鏡(可變輻射角在30°～60°)。展示柜的側(cè)壁由10 mm厚的夾層安全玻璃板制成，設(shè)計(jì)為三向滑動門，由雙壁硅膠型材密封。燈箱插入殼體頂部框架中，底部框架通過玻璃底座與展示柜的內(nèi)部密封，在試驗(yàn)期間放置材料樣品。通過玻璃基座中的入口，適當(dāng)調(diào)節(jié)空氣。

放入展示柜的材料包括，由天然著色劑(藏紅花、紅花、染帚、巴西木、胭脂紅和葉片)染色的絲綢、棉布和羊毛織物。將每種織物在40℃下，在軟化水(0.1 mol/L)和染料(10%)溶液中染色30 min。

隨著預(yù)防性保護(hù)研究的深入，損害的定義已經(jīng)從機(jī)械損害擴(kuò)大到包括周圍環(huán)境的影響，如周圍的空氣和光線等。使用HAHN RK－2(Glasbau Hahn GmbH，F(xiàn)rankfurt，Germany)，展示柜均設(shè)定23℃和RH 50%的恒溫恒濕值，目的是最大限度地減少環(huán)境因素帶來的影響。且展示柜均外配一個防光的紡織罩，以防止相鄰展示柜的相互交叉照明。為了模擬真實(shí)的展覽條件，采用每6 h照明間隔12 h黑暗的周期循環(huán)，一個月的總照明時長為240 h。試驗(yàn)采用直徑為300 μm、長度為5 m的單股多模光纖(Vis－NIR，0，22NA，Avantes，Apeldoorn，荷蘭)對各展示柜的光源進(jìn)行采樣。為了避免傳輸損耗，將纖維卷入直徑40 cm的線圈中，連接到在200～850 nm波長范圍內(nèi)工作的紫外－可見(UV－Vis)光譜儀(USB2000 UV－Vis，Ocean Optics，Dunedin，F(xiàn)L，美國)。該光纖兩端均有SMA－905連接器，手動調(diào)節(jié)采樣端的位置以收集最高的信號強(qiáng)度。用手持式光強(qiáng)度檢測器(Mini－Lux，Cristoph Waller，Eichstetten，德國)測量光源的積分強(qiáng)度，并使用HOBO U12(Onset Computer Corporation，Cape Cod，MA，美國)持續(xù)記錄。使用SPM 100分光光度計(jì)(Greta－Imaging AG，Regensdorf，瑞士)對老化過程進(jìn)行評價，其可測量380～780 nm范圍內(nèi)的可見光反射率。該裝置允許測量直徑約3mm的小斑點(diǎn)。通過可見光反射率光譜檢測具無損性，易操作且適用于博物館的日常工作。

以反射光譜為起始點(diǎn)，測定參考樣品在光照前后的CIE L*a*b*(CIELAB)值。在CIELAB系統(tǒng)中，使用3個參數(shù)L*，a*和b*通過三維坐標(biāo)系來描述每種顏色。L*值表示亮度(0～100);a*正值表示紅色，負(fù)值表示綠色;b*正值表示黃色，負(fù)值表示藍(lán)色。使用CIEDE 2000公式來評估顏色差異。CIE L*a*b*(CIELAB)值總是在均勻樣品的3個點(diǎn)處確定，并以平均值表示。標(biāo)準(zhǔn)偏差小于1%，因此以下忽略不計(jì)。用1～5個月曝光時間來確定每種參考材料的色差值ΔE00。

試驗(yàn)測得照明系統(tǒng)的發(fā)射光譜:熒光燈在435、490、595、685和610 nm處有明顯的發(fā)射譜。鹵素?zé)艉徒瘥u燈具有寬的鐘形的發(fā)射光譜，最大值為595 nm。LED燈在550和600 nm處有兩個峰值，在460 nm處具有另外的頻帶。

研究結(jié)果表明，表面處理可以使材料對光損傷的抵抗力產(chǎn)生很大影響。軟木著色對試驗(yàn)中使用的所有光源非常敏感。除了展示柜4中的LED燈之外，添加蠟或蟲膠增加了這些樣品對光源的靈敏度。在紙樣中，鹵素?zé)粽丈湎碌臉悠纷兩^少。樣品在第一次光照后出現(xiàn)初期的色變，程度各不相同。這不僅取決于所使用的照明，即光源和照度，而且還取決于所研究的材料及其保存狀態(tài)。研究中，依據(jù)臨時展覽的慣例，特意將曝光時間保持在相對短的范圍內(nèi)。本試驗(yàn)很好地證明了光敏材料長時間曝光(如永久性展覽)是不可行的。

最后，需要指出的是，“光損害的可接受程度”問題不能僅僅通過儀器研究來解決，因?yàn)樗婕皡⒂^者、照明和展覽之間的相互作用，在這方面仍需進(jìn)行更具體的研究。