X射線探傷技術(shù)在金屬文物保護(hù)修復(fù)中的應(yīng)用

胡瑞 束夢(mèng)盼 龔固

射線探傷是利用射線穿透物質(zhì)的程度不同，在穿透過(guò)程中具有一定的衰減規(guī)律，并能使用照相膠片發(fā)生感光作用或使某些化學(xué)元素和化合物發(fā)生熒光，來(lái)發(fā)現(xiàn)被檢物體內(nèi)部缺陷的一種探傷方法。因其具有無(wú)損檢測(cè)的特性，能在不破壞文物效果的基礎(chǔ)上對(duì)文物保存狀況、修復(fù)前痕跡、相關(guān)歷史信息、器物制作工藝特點(diǎn)等進(jìn)行一一分析，因此在文物保護(hù)與研究工作中應(yīng)用廣泛。

應(yīng)用

X射線探傷技術(shù)在文物領(lǐng)域的應(yīng)用始于20世紀(jì)20年代對(duì)紙質(zhì)文物藝術(shù)品的檢測(cè)。20世紀(jì)50年代時(shí)，美國(guó)的博物館開(kāi)始使用該技術(shù)檢測(cè)銅器，并獲得了較好的檢測(cè)成果。截至目前，X射線探傷實(shí)現(xiàn)了5個(gè)方面的應(yīng)用。

石膏包分析

X射線探傷技術(shù)能準(zhǔn)確探測(cè)出石膏包體內(nèi)部金屬物質(zhì)的位置以及金屬物質(zhì)的保存情況，還能圈定骨器所在位置，判斷骨器的材質(zhì)與類(lèi)型。石膏包體的X射線探傷必須具備可行條件（石膏包內(nèi)物質(zhì)的保存情況），否則探測(cè)效果會(huì)受到影響，可能會(huì)出現(xiàn)穿透率降低、無(wú)法探測(cè)的問(wèn)題。另外，石膏包體內(nèi)骨器的保存環(huán)境比較惡劣，骨器長(zhǎng)期儲(chǔ)存在腐蝕環(huán)境中，其狀態(tài)只有在60kV的電壓條件下才能顯現(xiàn)出來(lái)，不然無(wú)法進(jìn)行射線探測(cè) 。

青銅器分析

X射線探傷應(yīng)用于青銅器分析時(shí)可以在無(wú)損傷條件下成功探測(cè)出青銅器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、腐蝕情況、加固修復(fù)痕跡，獲取芯撐、范縫、補(bǔ)鑄等重要信息，以及直接拍攝出銅鏡被覆蓋的銘文、紋飾，探查青銅器制作工藝。

探測(cè)青銅器的X射線必須采用較高的管電壓，以確保穿透青銅器內(nèi)部的銅、鉛、錫，射線拍攝距離控制在60厘米，所選擇的管電壓也要根據(jù)青銅器厚度的變化調(diào)整。

陶瓷鑒定

X射線探傷技術(shù)能夠清楚有效地鑒定接底陶瓷器，從而避免肉眼觀察、熱釋光測(cè)年、X射線熒光檢測(cè)等對(duì)器底部位形成判斷假象，但現(xiàn)階段這一技術(shù)仍存在缺陷，如X光會(huì)改變陶瓷器的熱釋光特性，且X光片只能反映平面的二維影像。

大型陶俑分析

由于陶俑質(zhì)地較薄極易被X射線穿透，操作時(shí)要盡可能使用較低的管電壓和電流進(jìn)行測(cè)試，對(duì)大型陶俑一般選擇60—100kV的管電壓，管電流為3mA。體型較大的陶俑需要進(jìn)行多次拍攝和拼接才能得到理想的結(jié)果，拍攝時(shí)要注意光線、位置、電壓、電流等變量保持一致，便于后續(xù)的拼接。

脆弱質(zhì)文物軟X射線分析

脆弱質(zhì)文物較金屬、陶俑等文物更易被穿透，拍攝時(shí)常采用能量較低的射線進(jìn)行照射。通過(guò)調(diào)節(jié)管電壓，采用不同管電壓下的K-60軟X射線（波長(zhǎng)大于0.01nm）對(duì)不同材質(zhì)的脆弱質(zhì)文物進(jìn)行分析：竹木簡(jiǎn)拍攝時(shí)管電壓一般為10 —25kV，電流為2mA或者2.5mA；漆器拍攝時(shí)為發(fā)現(xiàn)其輪廓和腐蝕狀態(tài)，管電壓使用20 —60kV，電流為2mA 或者2.5mA；陶瓷器一般選擇35—80kV的管電壓。

探傷實(shí)例

漢環(huán)首銅書(shū)刀

漢代文字主要書(shū)寫(xiě)在竹簡(jiǎn)、木簡(jiǎn)上，寫(xiě)錯(cuò)的地方就要刮掉修改，削書(shū)刀就是用來(lái)刮削木簡(jiǎn)、竹簡(jiǎn)的。安徽固鎮(zhèn)縣博物館藏漢環(huán)首銅書(shū)刀通長(zhǎng)22厘米，刃長(zhǎng)20.5厘米，寬0.9厘米，厚0.648厘米，修復(fù)前一斷兩半，保存在無(wú)恒溫恒濕設(shè)備的文物庫(kù)房中。

從探傷照片中可以看到，因刀背部分銅質(zhì)較好，厚度和密度也較高，設(shè)定的X射線參數(shù)沒(méi)有照透這部分，所以在探傷照片中呈高亮白色；刀刃區(qū)域雖然銅質(zhì)也較好，但由于厚度較薄、密度較低，在探傷照片中呈現(xiàn)較暗。觀察照片還可以發(fā)現(xiàn)，書(shū)刀尾部三分之一處有一條裂縫，可以看到明顯的修補(bǔ)痕跡。首部有多處小黑洞，這可能是銅書(shū)刀在鑄造過(guò)程中銅質(zhì)內(nèi)部小氣泡沒(méi)能完全排出所致，也可能是鑄造過(guò)程中摻入的炭渣等雜質(zhì)導(dǎo)致此處銅質(zhì)缺失。環(huán)部有微小缺損，推測(cè)是鑄造或者使用過(guò)程中產(chǎn)生的瑕疵缺損，這種微小的瑕疵在肉眼和一般的照片下是看不到的，在X射線的照射下就顯露了出來(lái)。

明豎耳銜環(huán)青銅爐

固鎮(zhèn)縣博物館藏明豎耳銜環(huán)青銅爐口徑8.6厘米，通高7.5厘米，三足，兩側(cè)豎耳銜環(huán)，圓形口沿。爐身通體銹蝕，底部受外力擠壓變形并產(chǎn)生裂縫。

從X射線探傷照片中可以清晰看到青銅爐的三足和兩耳。修復(fù)補(bǔ)配使用的是銅皮和3A膠，由于銅皮較薄、3A膠密度較低，易被X射線“打穿”，所以修復(fù)后的探傷照片顯示不出。受外力擠壓變形產(chǎn)生的機(jī)械性裂隙在底部清晰呈現(xiàn)，大面積較暗的區(qū)域即因擠壓變形導(dǎo)致銅原子排列紊亂，導(dǎo)致其密度較原有銅體變小，故顯現(xiàn)陰暗帶有裂隙。照片中還可以看到裂隙黑暗處有兩塊亮處，此處為焊錫處。

漢規(guī)矩紋鏡

固鎮(zhèn)縣博物館藏漢規(guī)矩紋鏡直徑10.7厘米，厚0.482厘米，銅鏡破碎為若干片，拼接后仍有缺損。銅鏡表面有硬結(jié)物，銹蝕嚴(yán)重，修復(fù)前保存在無(wú)恒溫恒濕設(shè)備的文物庫(kù)房中。

X射線探傷照片中可以看到銅鏡殘存的紋飾，銅鏡邊緣部位銅質(zhì)較厚、亮度很高。這面銅鏡碎裂嚴(yán)重，大面積殘缺并有多處裂隙，150kV的電壓“打穿”了銅皮補(bǔ)配和3A膠所在的部位，修復(fù)后的探傷照片中顯示不出。裂隙周?chē)你~質(zhì)因銹蝕程度高，銅質(zhì)疏松，密度較原有銅體變小，所以照片中顯示較暗。

漢銘文鏡

固鎮(zhèn)縣博物館藏漢銘文鏡直徑18.9厘米，厚0.7厘米，整體保存完整，邊緣處碎成數(shù)片，拼接起有缺失。銅鏡表面有硬結(jié)物，多處銹蝕嚴(yán)重。修復(fù)前也是保存在無(wú)恒溫恒濕設(shè)備的文物庫(kù)房中。

經(jīng)過(guò)X射線的照射，可以清晰看到銅鏡上面的銘文和紋飾，紋飾凸起部分較亮，中間部位稍暗，較邊緣更薄。這面銅鏡未經(jīng)過(guò)銅皮補(bǔ)配，但是卻有小面積黑色區(qū)域，即之前提到的因銹蝕嚴(yán)重導(dǎo)致銅質(zhì)流失嚴(yán)重，銅體密度變小，被X射線“打穿”，呈現(xiàn)出黑色。修復(fù)的焊接接縫部位特別清晰，除接縫外，銅體比較完整，銅質(zhì)也較好。

發(fā)展前景

X射線無(wú)損探傷技術(shù)讓文物保護(hù)工作更加科學(xué)化、系統(tǒng)化，使文物保護(hù)修復(fù)有據(jù)可依，有理可循。未來(lái)隨著科技的進(jìn)步，X射線探傷技術(shù)會(huì)更廣泛地應(yīng)用于文物領(lǐng)域，并且有望探討研究出一套結(jié)合其他檢測(cè)分析手段進(jìn)行文物鑒定的科學(xué)流程。對(duì)于文物修復(fù)而言，核心是恢復(fù)器物原貌，有效的檢測(cè)可以在器物補(bǔ)配方面提供幫助。X射線無(wú)損探傷技術(shù)在金屬文物保護(hù)修復(fù)方案的檢測(cè)分析中可以測(cè)定文物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、腐蝕、修復(fù)痕跡等狀況，為整體方案的制訂和單個(gè)文物保護(hù)修復(fù)技術(shù)提供選擇性的參考依據(jù)。

（作者胡瑞為安徽固鎮(zhèn)縣博物館館長(zhǎng)；束夢(mèng)盼、龔固為南京大學(xué)文化與自然遺產(chǎn)研究所文物修復(fù)部工作人員）