文物無損檢測可靠嗎?

　　2011年7月4日上午約10時，故宮博物院古陶瓷檢測研究實驗室科研人員在對古器物部提取的宋代哥窯青釉葵瓣口盤（一級乙）進行無損分析測試時，操作失誤，樣品臺上升距離過大，致使文物發生擠壓損壞。這一事件被稱為故宮“瓷器門”。
　　
　　無損檢測是什么？
　　
　　故宮“瓷器門”發生后，一些人對無損檢測提出了質疑，無損檢測分析和鑒定文物是否可靠？
　　這個問題有兩個層次。一是無損檢測是否具有科學性和權威性，二是使用無損檢測設備的人員技術水平和操作是否可靠和達標。對于這兩個問題，中國科學院研究生院文物科技評估中心的專家作了評價，“事故的發生與操作人員的經驗不足有很大關系，但設備本身也確實存在有待改進的地方，特別是自動保護和自動報警功能”。也就是說，主要是操作和無損檢測儀器對文物的保護功能出了問題，而不是無損檢測的結果不具有科學性和不可靠。
　　顯然，無損檢測的結果在今天已經受到廣泛的認可，但是也仍然有人懷疑無損檢測的結果是否可靠。因此，首先需要知道無損檢測是什么。無損檢測技術即非破壞性檢測，是在不破壞待測物質原來的狀態、化學性質等前提下，利用聲、光、磁和電等特性，測試出待測物的內部性質、結構、元素構成、是否有缺損、缺損大小、產品年代、質地等信息，從而在總體上判斷被檢測物的真偽、好壞和功能狀況等。
　　狹義上講，無損檢測與無損評價技術主要應用在工業上，是在物理學、材料科學、斷裂力學、機械工程、電子學、計算機技術、信息技術以及人工智能等學科的基礎上發展起來的一門應用工程技術。發達國家對于無損檢測技術極為重視，例如美國，明確把無損檢測技術中心列為國家六大技術中心之一進行建設。
　　美國國家宇航局的調研認為，無損檢測可分為6大類約70余種。但在實際應用中比較常見的有7種，即常規的無損檢測方法。一是目視檢測（VT），二是超聲檢測（UT），三是射線檢測（RT），四是磁粉檢測（MT），五是滲透檢測（PT），六是渦流檢測（ET），七是聲發射檢測(AE）。
　　然而，無損檢測并非只是應用于工業，現在已經廣泛應用于醫療、生物學、生命科學、文物、考古、收藏等。而用于文物鑒定的無損檢測分析或鑒定技術則包括，X射線熒光光譜（同步輻射X射線熒光、能量色散X熒光和質子激發X熒光）、X射線衍射（用于金屬質文物的腐蝕機理及保護研究、壁畫制作材料及保護研究、石質文物的風化產物及保護研究、文物的產地判斷和文物防偽）、紅外光譜、顯微激光拉曼光譜（應用于文物顏料和古青銅器等的分析）、熱釋光法（測定文物年代）、激光全息技術（檢測青銅器、陶瓷器文物損傷狀況）、X射線、CT層析成像、中子活化法（美國布魯克海文國家研究所常利用此法鑒定世界各國的陶瓷器成分）、超聲波檢測技術等，它們都可以在對文物無損或微損的情況下，分析和鑒定文物。
　　因此，故宮應用X射線熒光光譜儀來研究和分析宋代哥窯青釉葵瓣口盤，并成為“宋代官窯瓷器研究課題”的一部分，目的在于判斷古陶瓷文物的產地、制作年代、制作工藝等。
　　
　　無損檢測鑒定文物
　　
　　文物鑒定是指，運用科學方法分析、辨識文物年代、真偽、質地、用途和價值。科學方法有多種多樣，無損檢測就包含了多種多樣的方法，而且在當今有迅猛發展的趨勢。實際上，文物是最適宜采用無損檢測來進行鑒定的，因為文物年代久遠，大多比較脆弱易損。而無損檢測分析主要是要獲得對文物或古代器物的真偽、古物材質、加工工藝和藝術風格方面的信息。
　　實際上，在今天的生活中，人們已經廣泛領略和接受了無損檢測，例如每個人醫療和體檢時的X射線透視就是最廣泛的無損檢測。而在考古中，較早對文物進行X射線無損檢測的是考古學家1968年對埃及圖坦卡蒙木乃伊進行的一次透視，結果發現他的顱內有骨頭碎片，據此考古學家推測這位少年法老可能死于嚴重的頭部撞擊，而且從墓穴觀察來看，有“匆忙下葬”的跡象，表明他的死亡可能比較突然。
　　20世紀初，美國已在軍械生產流水線上采用X射線探傷技術控制生產工藝。今天，在青銅文物的鑒定上，X射線探傷技術也大顯身手。青銅器文物的假貨或斷裂殘損器作偽（將殘片焊接，用銅片或者樹脂補缺，然后表面做舊，以假亂真），只要采用X射線探傷技術拍照，就可立見真假。
　　同樣，拉曼光譜現在廣泛應用于文物和其他物體的無損檢測和鑒定。中國研究人員用拉曼光譜對河南班村遺址出土的仰韶彩陶陶彩以及河北磁縣灣漳東魏北齊大型壁畫墓中的壁畫顏料進行了無損分折，陶彩樣品為紅彩3塊、白彩2塊、黑彩3塊，發現紅彩為赤鐵礦，白彩為鋁土礦，黑彩為磁鐵礦。
　　國外研究人員用顯微激光拉曼光譜對3種木乃伊（5200年前阿爾卑斯山的冰人、500年前Qilakitsoq的冰凍木乃伊、1000年前Chiribaya的木乃伊）的皮膚和指甲進行研究，根據所獲得的光譜資料，可判定木乃伊是天然形成，還是經化學處理后形成。
　　而熱釋光法發現于更早的17世紀，只是到了1960年美國加州大學才首次應用來對古希臘羅馬陶器進行鑒定，今天熱釋光法也廣泛用于測定陶瓷、磚瓦、鑄造物和紅燒土等經高溫焙燒過的黏土類無機物的燒成年代。
　　
　　無損檢測的范圍和原理
　　
　　對文物進行無損檢測除了進行物理測試，如尺寸、體積、重量、色度和孔隙率外，還會進行內部結構的分析，主要手段有X射線照相技術、聲波CT技術、超聲波無損探傷技術和電子衍射等；同時對文物進行元素分析，方法有X射線熒光分析(XRF)、原子吸收光譜法(AAS)和中子活性分析；對文物進行成分分析，方法有X射線衍射分析(XRD)、顯微紅外吸收光譜分析和顯微激光拉曼光譜等；對文物進行表面分析，方法有光學顯微鏡分析、掃描電子顯微鏡分析、透射電子顯微鏡分析、電子探針顯微鏡分析、三維視頻顯微鏡和X射線光電子能譜分析等。
　　比如，文物的無損檢測鑒定可以根據外表和內部成分來判斷其生產年代和真偽，例如各種元素所占的比例，才有可能對文物的質量進行準確判斷。現在大家都知道，陶瓷上的釉的基本組成元素約有10種，分別是鈉、鎂、鋁、硅、磷、鉀、鈣、鈦、錳、鐵，這些元素和它們的氧化物構成了陶瓷上的不同的釉。不同的時代窯口燒造的瓷釉組成成分有不同的比例，因此，通過X射線熒光光譜儀分析，就可以比較準確地判斷陶瓷燒制的年代、產地和制作工藝等。
　　X射線熒光光譜儀無損檢測的科學原理也建立在X射線照射物質的基礎上。用X射線照射物質時，除發生散射現象和吸收現象外，還能產生熒光X射線。熒光X射線的波長只取決于物質中原子的種類，根據熒光X射線的波長可以確定物質的元素組成，根據該波長的熒光X射線的強度可進行定量分析，因此這種方法稱為X射線熒光光譜分析法。
　　X射線熒光光譜分析儀分為熒光波譜儀（波長色散型）與熒光能譜儀（能量色散型）兩種類型。以X射線熒光能譜儀為例，該儀器可對待測樣品產生的熒光不經過分光晶體分光，而是由半導體探測器接收、轉換、放大后進入多道脈沖高度分析器，將X射線光子按其能量大小進行分類和統計，最后被記錄或顯示為脈沖數（即熒光強度），而脈沖則表示X射線光子能量，以曲線形式表達為X射線熒光光譜圖。
　　由于X射線光子能量（取決于原子能級結構）是元素種類的特征信息，其強度與元素含量相關，所以根據X射線熒光光譜圖可以對被測產品進行材料化學成分的定性與定量分析，以判斷其生產年代、產地和工藝。
　　其實X射線的基本原理是無損檢測文物的重要依據。X射線經過物體后會衰減，其衰減的程度取決于物體的衰減系數μ和物體厚度h。非均勻材料對X光的吸收不同，在X光片上會以不同的黑白對比形式表現出來。即使是均質材料，其厚度不同，對X光的吸收也不同，同樣在X光片上表現出不同的黑白對比度。通過X光片上形成的文物的X光像，就可以獲得文物的一些信息，如文物破損程度、修復痕跡、文物的文字、裝飾花紋、內部結構等。
　　
　　
　　無損檢測也有短處
　　
　　在國內，導致人們對文物無損檢測結果持很大懷疑態度的一個事實是，在2005年舉行的第二屆中國民間元青花藏品研討會上的一次檢測。大會安排了一批瓷器分別進行X射線熒光檢測和熱釋光測年，結果表明，X射線熒光釉面測試對鑒定器物新老成功率在90％以上；對鑒定瓷器年代成功率在56％左右；用熱釋光測年誤差更大，甚至得出相反的結論，或根本測不出來。這又是為什么呢？任何無損檢測手段都不能包打天下，它只是擅長于某一方面的檢測，并且自身有一定不足或缺陷。首先是，X射線熒光光譜儀只是對文物表面元素成分比例的一種檢測，并不涉及其他科學手段。如果一些仿品的釉面成分達到與真文物成分相符或相似的比例，僅靠成分檢測就難以測出真假。
　　其次，X射線熒光光譜儀測試出的數據要與已確定的老瓷器的各種元素的比例數值相對比，如果沒有確定的老瓷器的數值，就難以對比和確定被測瓷器的年代。
　　至于熱釋光測年的更大誤差，則有更多原因。以元青花梅瓶熱釋光測年結果為例，誤差很大。同樣的產品，有的檢測認為是13～14世紀產物，有的經檢測則只有幾百年歷史。出現如此大的誤差的主要原因是，取樣藏品已出土多年，原先所處的環境條件不同，出土后所處的環境條件也不同，而檢測人員又不可能按檢品真實的出土環境和出土后環境條件來正確設置檢測系數和計算方法，因此發生對比失誤。
　　細數起來，用熱釋光測年判斷文物出現誤差的原因有下面幾種。
　　一是被檢品曾作過處理。文物出土后為了除去牢固的附著物而用去污藥水浸泡，或曾經高溫蒸煮清洗，或曾經歷其他高溫條件，這時熱釋光檢測就會把老瓷器（文物）檢測成新文物；二是被檢品曾經作過釉面光照測試，熱釋光檢測就可能不正確，會把新物檢測成老物；三是檢品出土條件特殊而無法得知，檢測人員無法正確設置檢測和計算數據或常量，檢測結果就可能出錯，這與X射線熒光光譜儀測試需要與老瓷器的數值對比相似；四是檢測部位經過修補。如老物用新料修補的部位，和新物用老料修補的部位，都會得出相反檢測結論。
　　另外，無損檢測技術人員的水平也影響到無損檢測的結果，因為無損檢測不僅僅只是會操作儀器，而且還涉及檢測人員的文物專業知識、文化水平、知識面寬窄等。如果這些方面的條件不達標，就可能因為人為因素影響檢測結果。
　　同時，這次故宮用X射線熒光光譜儀來分析宋代哥窯青釉葵瓣口盤也暴露出無損檢測技術的一個很大弱點，這些技術對文物沒有自動保護和自動報警功能。檢測時，要靠人工調節相互距離。最近時，機器距離文物僅僅只相差1毫米。在這種情況下稍一疏忽，就可能造成被檢文物的擠壓和碰撞，破壞文物。
　　
　　多種檢測法并用
　　
　　文物分析鑒定最古老和傳統的做法就是目視法。傳統的鑒定方法主要是憑借鑒定專業人員多年來對文物進行長期的研究、鑒識中積累的經驗，并且從歷史、考古、古文字和語言、器型學、金石學、地理、民俗等學科方面的學習和積累，以分類、比較、辨識的方法對器物進行直觀的綜合考察。這種方法既需要文物方面的綜合知識和專門理論，以及實際鑒定經驗，還需要鑒定人有敏銳的視覺、觸覺、嗅覺和綜合判斷能力。
　　盡管如此，鑒定人“打眼”（鑒定不準）的事也經常發生，因此，文物傳統鑒定的真實性、可靠性和權威性常常受到挑戰，越來越多的贗品和高仿復制品會魚目混珠，以假亂真。
　　實際上，從無損檢測的定義來看，靠目視檢測（VT）的傳統鑒定就是無損檢測的一種。但是，如果這種方法與其他方法結合起來，就可以取長補短，相互彌補，能有效地檢測和鑒定文物的真假和質量。
　　例如，可以把有經驗的文物鑒定人員的目視檢測的傳統方法與其他無損檢測法結合起來。在瓷器的鑒定上，一些老瓷有一種溫潤滑膩的橘皮紋釉面，過去僅憑有經驗的鑒識者目測釉面就可以判定器物的新老。但是，現在仿冒者在釉面配料中添加一定的元素，就可產生這種溫潤滑膩的釉面，靠目測很難辨識。這時，可以采用X射線熒光檢測釉面，就可知道是否有現代添加成分，以判定是舊物還是新仿。這便是目測與X射線熒光檢測的結合。
　　同樣，其他無損檢測方法也可以同時并用，互相彌補。例如，一些造假者利用射線源對新燒的陶瓷仿制品進行輻照處理，會造成熱釋光檢測的干擾，從而以假亂真。這時，如果再采用激光拉曼光譜儀來檢測，就會起到互補的作用。拉曼光譜以激光光束為探針對被檢測對象進行原位無損檢測，對于有機、無機物質的結構、成分都能進行識別，可分析玻璃、瓷器釉層的老化率，判斷它們的制作年代，也可對顏料進行檢測和書畫鑒定，還可對樹脂分析，鑒定仿制品所用的膠粘劑等。
　　一些文物專業人員認為，在陶瓷等文物的鑒定上，常規目測、熱釋光測年和X射線熒光釉面測試在瓷器鑒定中都有誤判，漏過假瓷器或誤殺真瓷器，因此，單獨靠一種或兩種方法判定文物真假和質地的做法已經不可取，而是需要多種方法結合起來鑒定。這應當是今天文物鑒定的一個基本原則。
　　此外，一些專業人員也提出了是否應用無損檢測的標準，即首先要明確做無損檢測的目的。如果是為了探索文物的相關標準，做無損檢測當然有理由，但若是為瓷器真偽鑒定提供礦質成分資料而做此分析則無必要。因為，不是所有的文物都需要做無損檢測和分析。
　　【責任編輯】張田勘