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微 科 普

现代分析技术在文物保护中的运用（十一）

文物保护学是一门交叉学科。随着科技的发展，新的仪器设备、新的观察手段和分析方法不断涌现，并相互配合，逐渐形成了自然科学与社会科学各学科之间的互相渗透、互相交叉、互相融合。现代分析技术可以用来确认文物的真伪、年代、成分、结构以及文物的制作工艺和老化机理等方面的内容，为文物的保护、修复和复制提供证据。

穆斯堡尔谱

穆斯堡尔效应是由德国年轻的物理学家鲁道夫·勒·穆斯堡尔在1958年发现的。穆斯堡尔效应其实就是利用共振原子核作为探针，无反冲核的γ射线得到的共振吸收和散射现象。它对能量探测的灵敏度很高，是研究物质微观结构的一种有力手段。

【穆斯堡尔谱仪】

1、基本原理

穆斯堡尔在实验中将发射和吸收γ射线的原子核置于固体的晶格束缚之中，使这些原子核在发射和吸收γ射线时，不同程度上牵动整个晶体。而整个晶体的质量远远大于单个原子核的质量，使反冲能大大降低，造成了发射谱和吸收谱的重叠，从而实现了原子核之间的共振吸收，这就是穆斯堡尔谱的基本原理。穆斯堡尔效应涉及固体中核激发态和基态能级间的共振跃迁，因此核的能级结构决定着谱形特征。而共振核的能级结构又决定于核所处的化学环境，所以穆斯堡尔谱能极为灵敏地反映共振原子核周围化学环境的变化，由此可以获得共振原子的微观结构信息。

2、穆斯堡尔谱在文物保护中的应用

穆斯堡尔谱在文物保护中主要涉及的样品有古陶器、古瓷器、古代铜器、化石、古代艺术品和古代颜料等。

（1）相分析

利用穆斯堡尔谱研究样品中的含铁物相，可以得到比X射线衍射分析更精确的结果。如分析陶器样品时，比较陶器内部和表面的穆斯堡尔谱，可以断定陶器内部和表面不同的含铁物相。而用X射线衍射分析就很难区分出来。

（2）煅烧工艺和条件的研究

通过分析 Fe2+在古陶器中含量的高低，可以推断当时的烧成条件、工艺和烧成气氛，对研究古代陶器或瓷器的烧制技术有着重要意义。

（3）年代的测定

考古样品由于埋藏在地下，会受到天然放射性元素发射的α,β和γ射线或宇宙射线的辐射，这些天然放射性元素的存在时间一般比陶器的制作年代长，故可以将天然射线强度看成恒量。这样古陶器在地下埋藏越久，晶格中的能量状态变化越大。利用穆斯堡尔谱可以测量出古陶器分子晶格中原子核周围能量状态的变化，从而可以推断古陶器在地下埋藏的时间。

【完】