藝術(shù)品保存修復(fù)中的科技設(shè)備舉要—中國美術(shù)館修復(fù)中心保存科學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)經(jīng)驗(yàn)分享

文 周曉路

藝術(shù)品保存修復(fù)中的科技設(shè)備舉要—中國美術(shù)館修復(fù)中心保存科學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)經(jīng)驗(yàn)分享

On Selected Scientific and Technological Facilities in Artworks Conservation—Experience Sharing on Construction of Scientific Laboratory of Conservation Center, NAMOC

文 周曉路

利用現(xiàn)代科學(xué)方法及分析手段研究、保護(hù)文化遺產(chǎn)，主要體現(xiàn)在科技分析、科技保護(hù)、科技考古這三個(gè)方面。

我國利用科學(xué)技術(shù)分析方法對文物進(jìn)行調(diào)查研究的歷史并不長，但隨著科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，并伴隨著自然科學(xué)人才的加入，利用科學(xué)分析方法對文物進(jìn)行診斷分析，已是保護(hù)與修復(fù)中不可缺少的步驟之一。解明文物和藝術(shù)品的制作工藝、原始材料、存在問題，研究文物保護(hù)環(huán)境、修復(fù)使用的材料都離不開科技手段的介入。

中國美術(shù)館修復(fù)中心自2010年籌建以來，擔(dān)負(fù)著作為“國家美術(shù)藏品保護(hù)與修復(fù)示范中心”并努力使“中心”成為全國美術(shù)館系統(tǒng)藏品修復(fù)保護(hù)的主平臺，不斷推進(jìn)我國藝術(shù)藏品保護(hù)修復(fù)事業(yè)的新發(fā)展的重要任務(wù)。按照發(fā)展規(guī)劃2011年至2015年間完成了卷軸繪畫修復(fù)工作室、油畫修復(fù)工作室、保存科學(xué)實(shí)驗(yàn)室、紙上作品修復(fù)工作室與“狀態(tài)調(diào)查”體系的“4+1工程”建設(shè)，保存科學(xué)實(shí)驗(yàn)室作為修復(fù)中心“4+1工程”的重要組成部分，為各修復(fù)工作室提供科學(xué)檢測支持。由實(shí)驗(yàn)室分析得出的數(shù)據(jù)是修復(fù)工作必須參照的科學(xué)依據(jù)，從而制定修復(fù)方案。缺乏實(shí)驗(yàn)室支持的修復(fù)工作室在修復(fù)工作各個(gè)時(shí)期的各項(xiàng)計(jì)劃都缺乏準(zhǔn)確的依據(jù)，更加無法保證修復(fù)工作的準(zhǔn)確性與安全性。

中國美術(shù)館修復(fù)中心保存科學(xué)實(shí)驗(yàn)室基于本館藏品特點(diǎn)，借鑒國內(nèi)外各大美術(shù)博物館與美術(shù)作品保護(hù)修復(fù)專業(yè)機(jī)構(gòu)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)保存修復(fù)專家反復(fù)研討論證確立結(jié)合多光譜檢測展開科學(xué)的分析與檢測，配合油畫、卷軸畫、紙上繪畫作品修復(fù)工作室展開科學(xué)修復(fù)工作的理念。

保存科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的工作特點(diǎn)是以科技手段介入到保存修復(fù)中，主要體現(xiàn)在形態(tài)分析和物質(zhì)成分檢測兩方面。形態(tài)分析和成分檢測的研究為修復(fù)前打下科學(xué)的基礎(chǔ)，是展開修復(fù)工作的前提。經(jīng)過長期的調(diào)研，目前國內(nèi)外組成美術(shù)作品保存修復(fù)形態(tài)分析與成分檢測實(shí)驗(yàn)室工作中的科學(xué)設(shè)備主要包括以下幾個(gè)方面：

第一類是顯微鏡類設(shè)備。顯微鏡主要用于對文物或藝術(shù)品進(jìn)行觀察的形態(tài)分析。針對藝術(shù)品的修復(fù)，常用的顯微鏡主要分為以下五個(gè)類別：

1. 實(shí)體顯微鏡

實(shí)體顯微鏡的放大倍率一般在40倍以內(nèi)。其放大倍率較低。如同現(xiàn)代醫(yī)學(xué)行業(yè)，修復(fù)工作主要是在實(shí)體顯微鏡下進(jìn)行操作，利用實(shí)體顯微鏡的放大效果可以清晰準(zhǔn)確地判斷被操作的對象，為修復(fù)工作提供便利。

2. 偏光顯微鏡、金相顯微鏡

偏光顯微鏡的放大倍率一般可以到400倍，是對礦物質(zhì)元素進(jìn)行觀察研究晶體光學(xué)性質(zhì)的重要儀器；金相顯微鏡主要是對鑄造金屬進(jìn)行觀察。被修復(fù)作品中所使用的礦物顏料樣本，被截取成斷面樣本。使用以上兩種顯微手段進(jìn)行觀察，可以分辨出不同的顏料層的構(gòu)成，并且可以從顏料中區(qū)分出金屬層等金屬元素物質(zhì)。

3. 掃描電子顯微鏡

中國美術(shù)館保存科學(xué)實(shí)驗(yàn)室

掃描電子顯微鏡及成像樣本

在顯微鏡下進(jìn)行修復(fù)工作

作為修復(fù)研究領(lǐng)域最常用的高倍率放大觀察設(shè)備，最大放大倍率達(dá)30萬倍，可以觀察到礦物結(jié)晶等微觀領(lǐng)域。掃描電子顯微鏡可配備能譜儀檢測出被檢測樣本的元素成分，可對樣本進(jìn)行定性和定量分析，并且可以進(jìn)行選擇性的分層觀察，主要用于對無機(jī)顏料、陶瓷、金屬等物質(zhì)的觀測，還可對加固材料進(jìn)行修復(fù)前后的滲透情況進(jìn)行分析觀察。因?yàn)閽呙桦娮语@微鏡的觀察需要使用到樣本，所以，這種觀察方法并不屬于無損檢測范疇，需要前期進(jìn)行樣品的制備，對樣品進(jìn)行增加導(dǎo)電性的鍍金、鍍碳等前處理等步驟，以得到更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

4. 三維立體顯微鏡

三維立體顯微鏡是對普通實(shí)體顯微鏡加入電子模塊，產(chǎn)生正立的三維空間影像立體感強(qiáng)成像清晰，具有較長的工作距離，通過逐層掃描避免景深等問題，可以直接對樣本制作出3D影像，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行觀察和測量是適用范圍非常廣泛的常規(guī)顯微鏡。

5. X射線探傷儀

X射線探傷儀利用X光片觀察修復(fù)對象內(nèi)部結(jié)構(gòu)成像，現(xiàn)階段對作品修復(fù)前都需要對作品進(jìn)行X射線成像拍攝，對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，也可以通過X射線成像了解到作品是否有重層繪制的情況。X射線探傷屬于具有放射性的儀器范疇，因此，該設(shè)備的使用具有一定的限制，能量較大的X射線探傷儀器需要在室內(nèi)鉛室中使用，相關(guān)設(shè)備要進(jìn)行備案環(huán)評，人員也要進(jìn)行嚴(yán)格的技術(shù)培訓(xùn)方可進(jìn)行操作。使用X射線探傷過程中，由于被拍攝作品的材質(zhì)不同，所呈現(xiàn)的影像效果也不盡相同，經(jīng)過長期操作經(jīng)驗(yàn)的積累，可以對被拍攝對象的材質(zhì)進(jìn)行判斷。

第二類是波譜分析類儀器，主要包括X射線衍射光譜（XRD）、紅外光譜（IR）、核磁共振譜（NMR）、紫外吸收光譜、質(zhì)譜、激光拉曼光譜等以光學(xué)理論為基礎(chǔ)，以物質(zhì)與光相互作用為條件，建立物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與電磁輻射之間的相互關(guān)系，從而進(jìn)行物分子結(jié)構(gòu)分析和鑒定的成分方法。

1. X射線衍射光譜儀

按照被分析樣品的成分劃分，X射線衍射光譜儀主要應(yīng)用于對顏料、土壤、陶瓷、絲織品等物質(zhì)成分的組成進(jìn)行分析。例如在修復(fù)工作中通過掃描電鏡僅可以對元素進(jìn)行檢測，而利用X射線衍射光譜可以了解物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，明確地辨識出紅色顏料為鉛丹還是朱砂，或者含有銅元素的顏料是否為氯銅礦等。通過儀器的配合，互相驗(yàn)證，得到更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

2. 紅外光譜儀

常用的紅外光譜儀主要是便攜式的紅外光譜儀，可用于現(xiàn)場操作，較為便利。紅外光譜儀的檢測范圍比較寬，不僅僅是有機(jī)、無機(jī)物質(zhì)，還包括漆器、陶瓷、顏料、絲織品和膠類的粘結(jié)材料等，都可以使用紅外光譜儀進(jìn)行分析檢測。經(jīng)過紅外光譜檢測得出紅外光譜圖。通過比較的方法對可能材質(zhì)進(jìn)行譜圖對比，與預(yù)想材料的譜圖充分比對，可以判斷出準(zhǔn)確的材質(zhì)，實(shí)施起來較為簡便。

3. 激光拉曼光譜儀

激光拉曼光譜儀可對固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)的有機(jī)或無機(jī)樣品進(jìn)行非破壞性分析，與紅外光譜儀相同，經(jīng)過分析得出激光圖譜，而且激光拉曼光譜儀一般自備譜庫，分析速度較快，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度比較高。

以上波譜分析類設(shè)備都需要進(jìn)行樣本的制備，樣本的制作同樣需要長期經(jīng)驗(yàn)的積累，才可以達(dá)到得出更加精準(zhǔn)的譜圖和數(shù)據(jù)的目的。

第三類為元素分析類設(shè)備。元素分析主要包括以下手段：原子發(fā)射光譜、原子吸收光譜、X熒光光譜（XRF）、質(zhì)子熒光分析等成分分析方法。這里主要介紹應(yīng)用于修復(fù)領(lǐng)域的X熒光光譜儀。X熒光光譜的特點(diǎn)是操作簡便和應(yīng)用范圍較廣，可對礦物質(zhì)以及材料表面析出成分進(jìn)行檢測，也可以對于金屬腐蝕物進(jìn)行分析。傳統(tǒng)的X射線熒光分析儀可以對樣品作無機(jī)元素的定性定量分析，對樣品要求低，固體塊狀、粉末狀都可直接分析，分析速度快且不損壞樣品，但需要大量取樣，在修復(fù)領(lǐng)域并不適用。現(xiàn)階段比較常用的主要是便攜式X射線熒光分析儀，可直接對文物進(jìn)行現(xiàn)場無損元素分析，也彌補(bǔ)了大型儀器無法進(jìn)行室外檢測的缺點(diǎn)。

紅外光譜儀

紅外光譜儀

第四類為色譜分析儀器。色譜分析主要包括：氣相色譜（GC）、高效液相色譜（LC）、離子色譜。色譜儀相對于其他分析檢測設(shè)備來說比較專業(yè)，然而對于繪畫作品修復(fù)檢測分析意義重大，尤其是對于繪畫顏料中的黏合劑和調(diào)和劑等有機(jī)物質(zhì)的分析，使用氣相色譜和液相色譜比較有利，便于檢測出這類有機(jī)物質(zhì)成分。離子色譜使用的范圍也比較廣泛，例如壁畫等繪畫作品表面析出的鹽類可以使用離子色譜儀進(jìn)行分析，辨別其成分，可以推斷出該物質(zhì)產(chǎn)生的主要原因。

其他的檢測分析方法還有針對年代測定的C14紀(jì)年法、熱釋光測年技術(shù)等，來對文物的年代進(jìn)行鑒定；利用色差儀對修復(fù)前后作品的顏色進(jìn)行比對，判斷補(bǔ)色是否準(zhǔn)確等。在藝術(shù)品的修復(fù)過程中也會有科技手段的配合，例如瀕危藝術(shù)品的鍍膜保護(hù)設(shè)備，竹木漆器的冷凍干燥設(shè)備，以及除氧充氮防蟲設(shè)備等等。還有依賴于其他研究領(lǐng)域成果對作品進(jìn)行保護(hù)與修復(fù)，如生物學(xué)的細(xì)菌研究，研究木料以及纖維結(jié)構(gòu)的植物學(xué)研究，應(yīng)用于作品老化劣化研究與保護(hù)的氣象環(huán)境學(xué)等等。

現(xiàn)代科學(xué)合理規(guī)范化修復(fù)工作的展開依賴于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，但科技介入的原則依然是以人為本，專業(yè)人員的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)更加必要，傳統(tǒng)的藝術(shù)品保護(hù)修復(fù)人員主要以從事歷史、美術(shù)、考古、建筑等學(xué)科為主，然而隨著時(shí)代的進(jìn)步，逐步拓展為微生物學(xué)、材料學(xué)、氣象環(huán)境學(xué)、分析化學(xué)等多學(xué)科互滲融通的多樣化局面，通過各學(xué)科研究成果的共同作用，形成傳統(tǒng)修復(fù)工藝與科學(xué)技術(shù)優(yōu)勢互補(bǔ)的有機(jī)結(jié)合。

中國美術(shù)館修復(fù)中心于2014年建成的保存科學(xué)實(shí)驗(yàn)室具備了專業(yè)美術(shù)作品保存修復(fù)實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)配置，保證了修復(fù)工作中科學(xué)調(diào)查的需求。為使實(shí)驗(yàn)室功能與實(shí)用性進(jìn)一步擴(kuò)展，我館修復(fù)中心也在不斷完善保存科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的基本構(gòu)成，展開運(yùn)用光學(xué)、物理、化學(xué)的方法對環(huán)境、微生物、有機(jī)物進(jìn)行監(jiān)測和分析、為修復(fù)工作選擇更加適宜的材料、對作品的保護(hù)提供科學(xué)的方案等工作，逐步具備建設(shè)國際一流、國內(nèi)領(lǐng)先的專業(yè)形態(tài)與技術(shù)體系的美術(shù)作品保存與修復(fù)機(jī)構(gòu)的能力。

（周曉路/中國美術(shù)館館員）

組稿/苗 菁 責(zé)編/苗 菁

便攜式X衍射

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X射線探傷及光片掃描設(shè)