紫外線在文博行業(yè)中的應(yīng)用

黃瀚東 白廣珍 董硯

一、 紫外線概述

（一）紫外線的概念

紫外線，是一種光波（電磁波），其英文全稱為“Ultraviolet”，簡稱“UV”，“紫外輻射”“紫外光”是它的另外兩種統(tǒng)稱。紫外線的波長范圍在40～390 nm，如果依據(jù)電磁波譜進行區(qū)分和論述，那么，其主要處于紫光和倫琴射線之間。

UV按波長大小可分為UVA、UVB和UVC等。UVA波長在320～390 nm，它有很強的穿透力，可以穿透大部分透明的玻璃和塑料。波長在300～420 nm的UVA紫外線可以透過完全屏蔽可見光的特殊著色玻璃燈管，其輻射出的是近紫外光，波長主要在365 nm左右，該波長范圍內(nèi)的UVA紫外線常應(yīng)用于驗鈔、礦石鑒定、舞臺裝飾等。280～320 nm波長的紫外線為UVB紫外線，具有中等穿透力，其波長較短的部分會被透明玻璃吸收。280 nm以下波長的紫外線被統(tǒng)稱為“UVC紫外線”或者“短波滅菌紫外線”，其穿透能力不強，多數(shù)透明玻璃和塑料都無法穿透。人體皮膚若受到 UVC短波紫外線照射，短時間內(nèi)就可能被灼傷，如果長時間或者高強度接受UVC短波紫外線的照射，皮膚還會出現(xiàn)病變，甚至誘發(fā)皮膚癌。生活中應(yīng)用的紫外線殺菌燈，其照射出的光線就是UVC短波紫外線。

（二）紫外線的熒光效應(yīng)

對于某些物質(zhì)，一旦射入高能量、短波長光射線，物質(zhì)中的電子就會吸收射入光線的能量，從基礎(chǔ)狀態(tài)迅速躍升到高能級狀態(tài)，然而，物質(zhì)中電子所處的高能級狀態(tài)穩(wěn)定性差，其又會從高能級狀態(tài)迅速降至低能級狀態(tài)，隨著電子能量的有效釋放，物質(zhì)能夠發(fā)生熒光反應(yīng)，人們將這種反應(yīng)稱為“熒光效應(yīng)”。熒光物質(zhì)在接受紫外線的照射后會出現(xiàn)3種狀態(tài)，紫外線的一部分會發(fā)生反射反應(yīng)，一部分會被熒光物質(zhì)吸收，其余部分紫外線會被投射出去。在這3種紫外線中，為熒光反應(yīng)提供發(fā)光作用的只有被熒光物質(zhì)吸收的部分。熒光物質(zhì)的內(nèi)部分子在吸收了紫外線的能量后，能量狀態(tài)就會發(fā)生變化，能夠?qū)崿F(xiàn)不同能級的升降躍遷，熒光就此產(chǎn)生并釋放出來，該現(xiàn)象就是紫外線的熒光效應(yīng)。對于某些物質(zhì)，當(dāng)紫外線射入時，它們會對射入的紫外線進行選擇性吸收，吸收后就會有不同波長和不同強度的可見光被發(fā)射出來；當(dāng)紫外線不再射入時，熒光反應(yīng)就會隨之消失。

紫外線與可見光一樣，都是一種光波（電磁波），具備了被物質(zhì)吸收、散射、透過、反射、折射等特征，但是，與可見光相比，兩者在對不同物質(zhì)的吸收、發(fā)射、透過程度上存在很大差異。將相似物質(zhì)在可見光下進行比較，肉眼看不出差異，但是，在紫外線的照射下，可以看出有顯著的區(qū)別。有些物質(zhì)可以大量反射紫外線，有些物質(zhì)則出現(xiàn)熒光反應(yīng)，視覺反差被隨之放大，可以及時發(fā)現(xiàn)可見光下難以發(fā)現(xiàn)的痕跡，使物質(zhì)呈現(xiàn)出與平常不同的現(xiàn)象。

利用這種特性，紫外線檢測手段被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、衛(wèi)生、刑偵和文博等行業(yè)。比如，人們利用紫外線的熒光效應(yīng)辨別真鈔和偽鈔，進行鉆石鑒定，將紫外反射照相和紫外熒光照相用于刑偵工作，拍攝足跡、灰塵等痕跡，顯現(xiàn)被涂改、遮蓋或消退的字跡等。

二、紫外線在文博行業(yè)中的應(yīng)用

（一）紫外線在玉石珠寶中的應(yīng)用

部分鉆石在紫外線下會發(fā)出較白、較黃或較藍的熒光，是否有熒光效應(yīng)一般在鉆石的鑒定書上都有注明。這只用于鑒別鉆石的一種特性，并不是衡量鉆石質(zhì)素的指標(biāo)。在長波紫外線光線的照射下，我國依照發(fā)光的強弱對鉆石進行了4個級別的劃分，即：強、中、弱、無。國外對鉆石的劃分主要為6個級別，即：negligible，none，inert，faint，blue，strong blue。

翡翠有“A貨”“B貨”“C貨”三種等級?！癆貨”是指沒有經(jīng)過任何人工加工處理、填充、著色的天然翡翠玉件；“B貨”是指人為進行填充處理的天然翡翠玉件，其顏色是天然的，但是充填膠后，翡翠的光澤度、顏色鮮艷度以及透明度都會隨著時間的流逝而發(fā)生改變；“C貨”是指人為進行加色處理的天然翡翠玉件。如果一個玉件同時存在加色和填充，就被稱為“B+C貨”。翡翠的等級可以通過翡翠的紫外線熒光效應(yīng)進行有效的鑒別?！癆貨”天然翡翠通常是不存在熒光反應(yīng)的，個別有淺黃色熒光，而“B、C、B+C貨”翡翠都是經(jīng)過人工處理的，是經(jīng)強酸侵蝕、充蠟或者有機膠填充處理后形成的，因此，使用紫外熒光燈對“B、C、B+C貨”翡翠進行照射時，其會發(fā)生顯著的紫外熒光反應(yīng)，整個翡翠都會呈現(xiàn)出均勻的紫外熒光，這些被稱為“加工翡翠”。天然翡翠在紫外熒光燈照射下，是不會出現(xiàn)紫外熒光反應(yīng)的。

封蠟處理是天然翡翠被雕刻成毛坯后，在拋光前進行的一般步驟。封蠟可以有效填補翡翠拋光過程中表面出現(xiàn)的細微裂紋和凹坑，使翡翠成品更加圓潤，其亮度和光澤度也得到極大提升，同時，還能有效避免油漬的侵入。其實，封蠟最主要的目的是掩蓋翡翠成品的裂紋。在紫外熒光燈的照射下，翡翠表面會出現(xiàn)顯著的紫外熒光。

在封蠟過程中，一些結(jié)晶粗糙、質(zhì)地疏松的翡翠會被大量的蠟物質(zhì)侵入，使翡翠結(jié)構(gòu)得到了加固。這個過程雖然保留了翡翠的原始結(jié)構(gòu)，但翡翠的性質(zhì)卻發(fā)生了大大小小的改變，使翡翠在紫外熒光燈的照射下呈現(xiàn)出整體的紫外熒光反應(yīng)。

應(yīng)用于翡翠檢驗的紫外熒光燈，一般使用紫外線波長365 nm和254 nm的紫外燈管，這是玉石鑒別檢驗行業(yè)中必備的工具之一。紫外熒光效應(yīng)也適用于鑒定琥珀、密蠟和其他寶石。

（二）紫外線在文物修復(fù)、鑒定中的應(yīng)用

很多用于文物修復(fù)的有機高分子材料如膠粘樹脂等，會在長波紫外線下出現(xiàn)較強的熒光效應(yīng)。因此，長波紫外線可用來甄別陶瓷、青銅和石質(zhì)等文物的修復(fù)程度。此外，在短波紫外線的輻射下，一些礦物標(biāo)本會呈現(xiàn)出熒光反應(yīng)，然而它們在長波紫外線的輻射下就不會發(fā)生熒光反應(yīng)。比如用高分子黏合劑修補過的瓷器沖口，肉眼一般很難發(fā)現(xiàn)修復(fù)痕跡，但修復(fù)的黏合部位在長波紫外線的照射下，會發(fā)生顯著的熒光反應(yīng)，且隨著時間的流逝，黏合劑的熒光反應(yīng)也愈加顯著，和不發(fā)生熒光反應(yīng)的部位有著顯著的差異。在長波紫外線的照射下，不同材質(zhì)的高分子黏合劑表現(xiàn)出的熒光顏色也存在差異，如：環(huán)氧黏合劑通常出現(xiàn)明亮黃色的熒光反應(yīng)，亮橙色通常是蟲漆呈現(xiàn)的熒光顏色，銀色熒光一般是聚乙烯黏合劑呈現(xiàn)的熒光顏色，奶白色通常是醋酸纖維素黏合劑散發(fā)的熒光顏色，黃綠色是硝酸纖維素的黏合劑呈現(xiàn)的熒光顏色。例外的是，在紫外光下，樹脂材料，如用于文物保護修復(fù)的丙烯酸樹脂B72，就不會出現(xiàn)熒光反應(yīng)。此外，文物修復(fù)中常用的石膏和蠟，與陶瓷、石質(zhì)材料呈現(xiàn)出的熒光不同。位于美國加州的菲比赫斯特人類學(xué)博物館（Phoebe A. Hearst Museum of Anthropology）在2011年也曾采用長波段紫外線照相對修復(fù)做舊的Sen-Nedjem墓門過梁石等進行了實驗研究。

某些霉菌在可見光下是看不見的，但是在長波紫外線下可見。因此，長波紫外線可以用于檢測皮質(zhì)、書畫等文物的霉菌腐蝕情況。

紫外線同樣可以用于鑒定古字畫?，F(xiàn)代工藝制作的紙張多添加熒光增白劑，在紫外線照射下會發(fā)出藍色熒光，因而可以與古代宣紙等作明顯的區(qū)分。

在文物探傷方面，除了X射線、超聲波和紅外熱成像探傷，紫外線熒光探傷也可以作為一種技術(shù)手段加以應(yīng)用。將被檢測物體浸泡在熒光物質(zhì)溶液中，取出并清理其表面熒光物質(zhì)后，用不透明玻璃殼的紫外線高壓汞燈對探測物體進行照射，對侵入物體裂縫中的熒光物質(zhì)進行照射，其裂縫會出現(xiàn)熒光反應(yīng)。

總的來說，紫外線檢測在文博行業(yè)的某些領(lǐng)域是一種簡單方便的檢測手段。但由于紫外線有生物損害，操作時要注意防護，同時，不能單純地依靠某一種檢測手段，應(yīng)將多種檢測方法、技術(shù)并用，才能保證檢測結(jié)果更加準(zhǔn)確。

作者簡介

黃瀚東，1967年6月生，男，漢族，山東濟南人，山東博物館文保部館員，本科，研究方向為瓷器、金屬無機文物保護修復(fù)。

白廣珍，男，漢族，山東省文物保護中心館員，本科，研究方向為瓷器、金屬無機文物保護修復(fù)。

董硯，女，漢族，山東博物館助理館員，本科，研究方向為文物保護修復(fù)。