看拉曼在文物研究领域中的应用潜力——访秦始皇帝陵博物院/兵马俑博物馆文物保护部副主任夏寅

　　拿到一件疑似古董的物件，我们的第一反应往往都是“这是不是真的?”相信每一个人走进博物馆的都想了解文物背后的历史故事。

　　故宫博物院、秦始皇兵马俑博物馆……中国拥有4000多家博物馆，难以计数的珍贵文物。这些文物年代久远、保存环境也不尽相同，其复杂程度让文物鉴定研究行业充满了许多未知的挑战。

　　现在文物研究领域都用到哪些仪器?鉴于文物的特殊性，对分析手段有哪些特殊的要求?而对于这些特殊的要求，又相应的有哪些新兴的、适合的分析手段?带着对文物考古的一份好奇，仪器信息网编辑走入了秦始皇兵马俑博物馆，采访了该单位文物保护修复部副主任夏寅。

秦始皇帝陵博物院/兵马俑博物馆文物保护部副主任夏寅

　　夏寅是秦始皇帝陵博物院文物保护修复部副主任，陶质彩绘文物保护国家文物局重点科研基地(秦陵博物院)副主任，西北大学兼职硕士研究生导师，主要从事彩绘及相关文物的分析鉴定等科学研究工作。自参加工作以来，参与了多项秦陵、秦俑相关文物的保护工作;从2004年至今，着重进行了秦俑及其他彩绘文物颜料的分析和研究工作，对全国14个省市自治区近千处的壁画和彩绘文物进行了分析研究。

　　文物研究涉及几乎所有的分析手段 无损是趋势

　　在很长一段时间，文物研究或者鉴定全凭人的眼睛，人几乎占据了决定性的因素，但是随着科学技术的发展，越来越多的分析手段可以给出更丰富的信息。现在，不管是国际上还是国内，用科学仪器做文物鉴定已经不是新鲜事了。

　　“各种分析方法在文物研究领域均有应用”，夏寅说，“文物研究是一门应用科学，需要做很多的分析工作，包括很多大型的设备，尽管我们不可能一一购买，但是在实际研究过程中也会用到。”

　　现在文物分析方法分为几大类，元素分析包括，X射线荧光光谱法(XRF)、激光诱导击穿光谱法(LIBS)等;结构分析包括，激光拉曼光谱法、X射线衍射分析(XRD);还有做形貌分析的，如粉末偏光显微镜(PLM)、扫描电镜(SEM)等。

　　每一种分析都有各自的优缺点，比如XRF是较成熟的元素分析技术，但是不能用于物质的结构分析;XRD广泛应用与文物材质的定性分析，但所需样品量较大;PLM通过样品颗粒的晶体形态、颜色、杂质等对样品进行分析，但是不能进一步分析样品的结构信息……

　　“尽管每一种分析方法都有自己的缺点，但是这些分析手段在文物研究领域都是互补的，不同的分析方法相互佐证。因此，文博单位实验室的设置都有自己的考虑，我们希望用现有的设备给出一整套的数据信息，比如先用偏光显微镜，再用拉曼、电镜……”

　　“虽然各种分析方法都是必须的，但是鉴于文物的珍贵性和不可破坏性，近年来文物研究的手段越来越倾向于无损检测。”夏寅介绍到。

　　随着现代科技的发展，许多无损光谱技术被引入到文物分析和保护领域，以获取文物产地来源、制造年代、工艺以及病害机理等相关信息。“比如，拉曼光谱就是一种适合文物研究的无损的分析手段。”

　　拉曼在文物研究中具有“得天独厚”的优势

　　拉曼光谱是一种以拉曼散射为基础的分子光谱分析方法，文物界选择拉曼，正是看中了其“得天独厚”的优势—无损。而且拉曼光谱样品需求量少，具有高的空间分辨率，检测过程简单，越来越多的被应用在文物研究领域。

　　据介绍，如果文物是从考古现场来的，相对来说样品量还比较大，但是如果是博物馆的成器或者整器，是不允许取样的，在这种情况下，对无损的要求就特别明显。

　　在文物界，如果取样量很小，不会对文物带来视觉上的损坏也可视为无损或微损。而拉曼对样品的需求量非常少，甚至显微镜下的一个样品颗粒就可以进行实验。据夏寅介绍，在文物移动的过程中，白手套上遗留的微颗粒就可以在显微镜下收集起来进行拉曼分析，这对文物研究来说是非常合适的，而且分析过程对样品也是无损的，做完拉曼分析之后，还可以收集起来进行电镜等其他分析。

　　据了解，夏寅从2006年就开始调研拉曼光谱仪在文物领域应用的相关情况，2008年购买了雷尼绍的inVia拉曼光谱仪，拉曼已经成为其课题研究的主要分析手段之一。

　　在没有拉曼光谱仪的时候，夏寅在实验室里使用偏光显微镜比较多，为什么会选择拉曼光谱仪，夏寅说，“用偏光显微镜的时候没办法判断样品的分子结构，只能存疑，比如在偏光显微镜下观察氯铜矿，我们不能将羟氯铜矿、副氯铜矿等同分异构体区分出来。但是如果使用拉曼，就可以很直接、简洁地给出结果。当然，这项工作也可以用其他的分析手段来进行，但我们会选择适合我们的方法。”

　　拉曼光谱仪的品牌有很多，为什么会选择雷尼绍的inVia拉曼光谱仪?夏寅说，“这款仪器显微镜和光谱仪的设计是独立分离的，我自己可以在显微镜上配置自己想要的东西，不至于破坏整个仪器系统。而当时其他的产品都是嵌入式或者是整体的，不符合我们的要求。”

　　“将拉曼光谱仪用于彩绘分析，是一个深层次的研究”，夏寅从2003年开始做文物彩绘(颜料)的分析，取得了一系列的研究成果，也做出了不少有代表性的工作。比如在偏光显微镜下，中国蓝(BaCuSi4O10)、中国紫(BaCuSi2O6)和BaCu2Si2O7经常共存于样品中，由于含量很少，有时候甚至只有1-2个颗粒，很难用分析手段将他们单独区分开。而夏寅利用inVia拉曼光谱仪第一次发现了中国深蓝这个物相。

　　(相关文献：Development of Chinese barium copper silicate pigments during the Qin Empire based on Raman and polarized light microscopy studies. Journal of Archaeological Science 49 (2014) 500-509)。

　　据悉，夏寅也在进行一些新的研究工作，他们已经购买了快速扫描配件，希望通过快速扫描得到颜料的相对百分含量，弥补拉曼定量难的“短板”，同时也避免了显微镜下“数格子”的繁琐工作。此外，他们未来也将进行拉曼增强等方面的研究。

　　行业应用现状：“我们还只是仪器的初级用户”

　　“其实，20多年以前国际上就把拉曼光谱引入了文物研究领域，虽然国内稍晚一些，但是也有10多年的历史了。而且在之前，虽然我们没有购买相关的仪器，但是已经很早就有人用了。”

　　不过，虽然从整个行业来看拉曼光谱仪对于文物研究来说已经不是一个非常新的仪器，但是对于这个领域的很多人、甚至大部分人来说还是相对较新的分析手段。据介绍，现在全国有4000多家博物馆，目前配备拉曼光谱仪的也就几十家。

　　夏寅说，“我们不是非常专业的，仪器基础也不是很好，熟练程度不如高校和科研院所，目前我们还只是拉曼的初级用户，用到的还都是比较初级的功能，还有很大的提升空间。”

　　“其实，不仅仅是拉曼，对于电镜、红外、衍射等很多种分析手段，我们都只是完成了一个最基本的功能，没有特别的深入。”夏寅介绍到，“这可能与文物长期以来的研究历史有关，很长时间以来，文物研究靠眼睛、凭经验，仪器基础相对较弱，而且相关的人才比较欠缺。不过，现在已经慢慢的发生了变化，比如陕西文物鉴定中心有些问题判断不了就会要求我们出一些报告，当然信息越多，结果越可靠。”

　　谈到文物研究领域对仪器的要求，夏寅介绍到，“其实，相对于科研院所文物研究单位对分辨率、准确度等的要求并不是特别高，我们比较注重选择符合我们工作方式的仪器设备。”

　　“比如，很多年前，拉曼还是一个很庞大仪器的时候，我们想都不敢想，就算有钱也不敢买，太专业了。现在仪器越做越小，操作越来越简单，慢慢的我们已经可以操作了。我们希望仪器的自动化程度越来越高，便于使用者操作。”

　　编者手记：

　　4000多家文博单位，只有几十家配备了拉曼，按照这个数据比例来说，拉曼在文物研究领域的应用还不是很成熟，但从另一方面来说，这个市场的潜力还是很大的。

　　不过，由于文物领域传统凭经验、靠眼睛，对新的分析技术的接受需要很长一段，甚至是一代人的时间。新的分析技术的引入和推广需要了解该技术的人将其带入这个领域，而且需要有代表性的单位、典型的应用来辐射。对于拉曼在文物研究单位的应用，现在已经有秦俑博物馆、国家博物馆、故宫博物院等典型的应用单位，也已经有了一些典型的应用。当然，这个过程也许需要5-10年，甚至更长时间才能有一个比较大的进展。

　　秦俑博物馆

　　秦始皇兵马俑博物馆是国家5A级景区，坐落在距西安37千米的临潼区东，南倚骊山，北临渭水，气势宏伟，是全国重点的文物保护单位，世界文化遗产。

　　秦兵马俑坑发现于1974年，位于秦始皇帝陵以东1.5公里处，被誉为“世界第八大奇迹”、“二十世纪考古史上的伟大发现之一”。经考古工作者连续多年大规模钻探及研究考证，这里是中国第一个封建皇帝秦始皇帝之陵园中一处大型从葬坑。1975年国家决定在俑坑原址上建立博物馆。经过四年多的筹建，至1979年9月底，一号俑坑遗址展览大厅及部分辅助性建筑竣工落成，同年10月1日开始向国内外参观者展出。目前主要参观点包括秦兵马俑一、二、三号坑、铜车马陈列厅及相关临时展览。

采访编辑：叶建