跨越千年的科技對(duì)話

文物保護(hù)研究常面臨干預(yù)與信息獲取的兩難選擇：既要深入探究文物的微觀結(jié)構(gòu)與成分，又要盡可能減少對(duì)珍貴樣品本身的影響。以本次研究的12世紀(jì)波斯陶器為例，其藍(lán)色釉層的呈色機(jī)理與脫落原因，亟需在微納尺度上進(jìn)行揭示。

此次我們采用掃描電鏡SU3800的低真空模式對(duì)釉層進(jìn)行觀察，無需對(duì)文物樣品進(jìn)行噴金等前處理，即可直接觀察表面形貌，且分析完成后樣品保持完整，可回收用于后續(xù)研究或其他檢測(cè)，為文物提供了一個(gè)重要的非破壞性初步篩查與評(píng)估手段。

鎢燈絲掃描電鏡SU3800

揭秘古老工藝的科技之眼

研究首先從釉層表面開始。在SEM低真空模式（加速電壓:15kV，氣壓: 50 Pa）下，無需噴鍍即可直接觀察釉層的表面形貌，并利用其配置的EDS能譜儀進(jìn)行元素分析。

分析檢測(cè)到了銅元素，證實(shí)其獨(dú)特的藍(lán)色源自釉料中添加的銅化合物，該藍(lán)色是在特定溫度燒制后形成的。這是科學(xué)儀器解讀古老工藝的第一個(gè)線索。

釉層表面分析

針對(duì)釉層脫落的原因，研究進(jìn)一步深入。研究人員將脫落的釉層樣品進(jìn)行離子研磨處理，制備出清晰的截面結(jié)構(gòu)，如下（左圖）。然后再次利用掃描電鏡進(jìn)行觀察分析，即可得到如下（右圖）的清晰背散射圖像。

通過背散射電子（BSE）成像和EDS元素面分布分析，研究人員發(fā)現(xiàn)釉層結(jié)構(gòu)復(fù)雜。元素分布結(jié)果（如下圖）顯示，它是由表層的釉彩層和主要成分為碳酸鈣的基底層組成，兩者之間還存在著有機(jī)物質(zhì)層。

正是這種多層復(fù)合結(jié)構(gòu)，因各層材料熱膨脹系數(shù)差異導(dǎo)致層間應(yīng)力積累，最終引發(fā)釉層從陶器主體脫落。SU3800清晰揭示了這一微觀失效機(jī)制。

釉層截面EDS元素分布

科技賦能文化遺產(chǎn)保護(hù)

此次分析，彰顯了類似掃描電鏡這樣的現(xiàn)代科學(xué)儀器在文化遺產(chǎn)保護(hù)中的獨(dú)特價(jià)值。其低真空模式可以清晰觀察非導(dǎo)電珍貴樣品；高分辨率成像與精準(zhǔn)的EDS成分分析能力，可以幫助研究人員從化學(xué)成分與微觀結(jié)構(gòu)層面深層理解文物。