一、X 射線探傷技術(shù)在文物考古中應(yīng)用的原理
X 射線探傷技術(shù),是利用射線透過(guò)物體時(shí),發(fā)生吸收和散射這一特性,通過(guò)測(cè)量材料中因缺陷存在影響射線的吸收來(lái)探測(cè)缺陷的一種技術(shù)。根據(jù)底片上有缺陷部位與無(wú)缺陷部位的黑度圖像不一樣,就可判斷出缺陷的種類、數(shù)量、大小等,這就是射線照相探傷的原理,也稱 X 射線照相技術(shù)。在考古學(xué)中運(yùn)用 X 射線照相技術(shù),就是利用 X 射線照相方法所具有不損壞器物的特性,而且,具有高穿透能力的電磁輻射 X 射線。在文物保護(hù)工作中單一的利用數(shù)碼照片,只能對(duì)器物表面及形的一些信息進(jìn)行了解,銹層底部及器物的內(nèi)部的信息無(wú)法知曉,X 射線照相技術(shù)就能很好地解決這一問(wèn)題。從另一個(gè)角度上講,X 射線照相技術(shù)實(shí)際是一種“轉(zhuǎn)換”技術(shù),是把用肉眼直接觀察不到的信息,變成“可識(shí)信息”,以反應(yīng)物體內(nèi)部的形貌特征,或者是物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征。通過(guò)記錄在 X 射線照片物體透視影像的豐富信息及其特征,來(lái)判斷文物內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征,或者相關(guān)的其他特征,如文物保存狀況、前修復(fù)痕跡、相關(guān)其歷史藝術(shù)信息,相關(guān)器物制作工藝特點(diǎn)等?,F(xiàn)在,X 射線探傷技術(shù)已經(jīng)成熟地應(yīng)用于文物保護(hù)修復(fù)及古代技術(shù)研究中。運(yùn)用此種設(shè)備進(jìn)行文物相關(guān)研究比較廣泛。
X 射線是借助熒光屏顯像的一種成像技術(shù),具有穿透和熒光兩個(gè)作用。X 射線照相是借助各種攝影裝置,利用 X 射線的吸收、穿透和感光等作用。將被檢客體的影像記錄在與 X 射線儀連接的電腦相應(yīng)的程序中。傳統(tǒng)光學(xué)成像方式與 X 射線平面成像有些差異,傳統(tǒng)的光學(xué)成像,不管模擬成像或數(shù)字成像,均使用光學(xué)透鏡,波長(zhǎng)范圍為紫外線、可見(jiàn)光和近紅外線。X 射線平面成像不用光學(xué)透鏡成像。而是利用射線的直線傳播,穿透物體,在物體背后放置 X 射線感光片將影像記錄下來(lái)。X 射線平面成像與光學(xué)成像相比,除了不用鏡頭外,zui主要的是記錄的信息并不相同。
二、X 射線照相技術(shù)在文物考古和繪圖方面的應(yīng)用實(shí)例
文物具有性,在修復(fù)文物前,用 X 光照相方法能反應(yīng)文物保存現(xiàn)狀,通過(guò)這種無(wú)損分析結(jié)合文物的保存狀況更利于文物保護(hù)與研究
1. 在文物考古方面的應(yīng)用
X 射線照片作為光源的一種照相方法,利用具有高穿透能力的電磁輻射 X 光,在不破壞“研究對(duì)象”的情況下,對(duì)其內(nèi)部形態(tài)進(jìn)行探測(cè)來(lái)反應(yīng)物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征的一種無(wú)損檢測(cè)方法。不同材質(zhì)的文物,由于非均質(zhì)特征,各個(gè)部位對(duì) X 射線能量的吸收明顯不同。能夠顯示鐵器表層的銹蝕深度,能夠了解器物的內(nèi)部形貌特征。
現(xiàn)代文物保護(hù)修復(fù),不僅是把破碎的文物復(fù)原,把受自然力侵蝕的文物壽命延長(zhǎng),而是對(duì)其歷史價(jià)值、藝術(shù)價(jià)值的一個(gè)重新“發(fā)掘”、認(rèn)識(shí)和評(píng)價(jià)的過(guò)程。文物在銹蝕或損壞得比較嚴(yán)重的情況下,對(duì)其修復(fù)保護(hù)操作前,沒(méi)有詳細(xì)的了解器物的現(xiàn)狀,直接進(jìn)行操作很可能對(duì)文物造成損傷甚至破壞,相關(guān)的歷史和藝術(shù)信息將永遠(yuǎn)的消失,并且對(duì)文物研究也會(huì)有極大的影響,造成無(wú)法彌補(bǔ)的遺憾。下面結(jié)合鐵牌飾、鐵飾件、鐵稱砣數(shù)碼相片與X 射線照片的對(duì)比圖片,可以細(xì)致地了解器物紋樣與圖案。
圖2 為鐵牌飾的 X 射線照片,從片中看到的是一件非常生動(dòng)的藝術(shù)品,沒(méi)有任何損傷拼接痕跡,輪廓立體感強(qiáng),人、馬的輪廓線及人體五官和頭部也非常清楚,馬的線條也很清晰,馬身上的飾物、韁繩、馬鞍、弓弦、纓、鞦帶等細(xì)微之處都清晰地呈現(xiàn)出來(lái)。馬的五官、尾部、四蹄的外輪廓與真實(shí)馬的形態(tài)相像,從馬的尾巴及身體上的飾物上看去,動(dòng)感很強(qiáng)。整體上看去好似一人悠閑地在馬背上吹著音樂(lè),而馬聽(tīng)著美妙的樂(lè)聲慢步行走,很陶醉的樣子。
鐵飾件的數(shù)碼片中,只能看到表面厚厚的銹層,銹層下的任何信息都顯示不出來(lái)。這次在文物保護(hù)的過(guò)程中,我們利用 X 射線照技術(shù),詳細(xì)的對(duì)器物進(jìn)行了解,發(fā)現(xiàn)銹層下的有粗細(xì)不均線條組合成生動(dòng)的圖案,而且固定在鐵飾件邊緣的兩個(gè)片狀鐵片及與鉚釘相接的結(jié)構(gòu)也能清晰地看到。這個(gè)信息的解讀對(duì)于保護(hù)研究方面與保護(hù)工作的操作方面以及考古研究工作的開(kāi)展有著非常重要的價(jià)值,也同時(shí)要求文物保護(hù)人員在進(jìn)行保護(hù)工作時(shí)要特別小心,如果不小心就會(huì)傷及器物的花紋。所以在保護(hù)操作工作中,一邊對(duì)照 X 射線圖片,一邊小心謹(jǐn)慎進(jìn)行保護(hù)操作,結(jié)果器物花紋沒(méi)有受到一絲的傷害,同時(shí)也說(shuō)明器物得到了成功的保護(hù)。
秤砣雖銹跡斑斑,卻保存尚好。器表 1 面刻有凹槽(圖 5),另一面無(wú)任何紋飾。經(jīng) X 射線照相,想進(jìn)一步對(duì)其進(jìn)行了解。結(jié)果很遺憾,在 X 射線片上除有一些白點(diǎn)外(圖 6),只能看到一塊加工規(guī)整的鐵塊,沒(méi)有顯現(xiàn)出任何套接及修復(fù)痕跡,說(shuō)明這件器物是一次成形的實(shí)心器物。在器物中心部位有若干大小不等的小圓點(diǎn),我們認(rèn)為此物應(yīng)是在制作器物時(shí)產(chǎn)生的氣泡而形成。器物表面刻的凹槽在 X 射線片中沒(méi)有任何體現(xiàn),我們也無(wú)法辨別記錄的是什么文字,這種結(jié)果的出現(xiàn)主要是由于器物太厚,器物上所刻文字的凹槽太淺所致。反而在數(shù)碼片中,這種實(shí)心器物用數(shù)碼片的效果反而要比 X 射線片好一些,表面信息雖然不是很清晰,還可以看到大致的輪廓。
2. 在考古繪圖中的應(yīng)用
出土文物是研究者對(duì)遺址的文化進(jìn)行判定的重要依據(jù)。器物圖是對(duì)器物進(jìn)行平面展示的平臺(tái),繪圖是編寫(xiě)考古報(bào)告中的一項(xiàng)*的基本工作,也是進(jìn)一步研究器物相關(guān)工藝的基礎(chǔ)。目前的考古繪圖,是*使用手工測(cè)量,可直接測(cè)量的部分,在圖中可以準(zhǔn)確繪出其結(jié)構(gòu)與大小,而一些無(wú)法測(cè)量的部位,尤其在繪器物的剖面圖、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及加工工藝和器物厚度是無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量的,也只能估測(cè),這樣會(huì)影響考古報(bào)告的讀者對(duì)器物內(nèi)部結(jié)構(gòu)的認(rèn)知程度。X 射線平面成像是 X 射線穿透物體的影像信息的記錄。由于 X 射線穿透能力強(qiáng),光學(xué)成像射線無(wú)法穿透的物體,X 射線卻可能穿透,獲得其內(nèi)部信息。通過(guò) X 射線照片專業(yè)繪圖員可以對(duì)文物的內(nèi)部形貌及器物的原貌有更加細(xì)致的了解。在繪圖時(shí),用繪圖工具測(cè)量、數(shù)碼片、X 射線片三者相結(jié)合,能夠完整地把器物的內(nèi)、外部信息更全面地表現(xiàn)出來(lái)。
如鐵鎖為圓柱形,銹蝕嚴(yán)重,有些銹層已經(jīng)剝落(圖 7),內(nèi)部結(jié)構(gòu)不詳。
從(圖 8)X 射線照片中,能夠清晰地了解鐵鎖的內(nèi)部形貌。除鐵鎖兩端外側(cè)可看到的鐵條貫通鐵鎖內(nèi)部外,再無(wú)任何部件。鐵條一側(cè)彎曲,呈“U”形,且殘斷。則另一側(cè)端部似花瓣形扁片。數(shù)碼片對(duì)器物表面信息是一個(gè)很好的展示,在鐵鎖兩側(cè)各有一孔,一側(cè)為圓形,另一側(cè)則為月牙形,且二孔在一條直線上。通過(guò)鐵鎖使用兩種照相技術(shù)相結(jié)合的方法。能夠清晰地了解鐵鎖內(nèi)、外部結(jié)構(gòu)與構(gòu)成,有助于繪圖者對(duì)器物有更深一層、更細(xì)致的了解,提高了繪制器物線圖的準(zhǔn)確性,尤其是對(duì)器物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)能夠繪得更準(zhǔn)確。
再如,帽頂,表面可以看到它的內(nèi)部構(gòu)成。先制成直徑不等的空心半圓形范,并在范上刻好花紋,三個(gè)直徑基本相同,另一個(gè)較前者稍大,其中兩個(gè)小的半圓對(duì)扣成球體,而另一個(gè)小半圓與大者疊扣在一起,再用一根方形鐵條通過(guò)頂點(diǎn)將其串在一起(圖 9、圖 10)。
三、利用 X 射線照相技術(shù)進(jìn)行文物保護(hù)應(yīng)注意的問(wèn)題
利用 X 射線技術(shù)對(duì)文物進(jìn)行保護(hù),能收到較好的效果,但不能取代所有的方法,還要注意與其他方法的結(jié)合。
1. 要對(duì) X 光片進(jìn)行整體判讀
從利于文物保護(hù)與研究的角度,在提取器物時(shí),用整取的方法將器物內(nèi)部任何遺物信息留存。在對(duì)器物進(jìn)行清洗保護(hù)時(shí),根據(jù) X 射線片對(duì)器物的銹蝕物進(jìn)行清理,這樣就不會(huì)將器物本身破壞,也不會(huì)丟失任何信息,可以更準(zhǔn)確地識(shí)別器物的內(nèi)部構(gòu)成與結(jié)構(gòu)形貌。
2. 要與傳統(tǒng)的數(shù)碼技術(shù)相結(jié)合
如前所述,進(jìn)行文物保護(hù),利用 X 射線技術(shù)并不能解決所有的問(wèn)題。從(圖 5、圖 6)的秤砣來(lái)看,器物大致為柱狀,受 X 射線穿透力的影響,在識(shí)別時(shí)紋樣圖案的效果極差。(圖 8)的鐵鎖 X 射線照片也如此,除鐵鎖的內(nèi)部存有一根鐵條以外,無(wú)其他任何信息,也無(wú)法得知鐵鎖內(nèi)部的具體結(jié)構(gòu)。而數(shù)碼相機(jī)照的照片,可以把器物表面的一些特征及信息反應(yīng)出來(lái)。而兩者相結(jié)合,*有利于文物保護(hù)與制造工藝的研究;第二有利于文物保護(hù)操作工作的進(jìn)行。所以個(gè)人認(rèn)為,用 X 射線技術(shù)對(duì)文物進(jìn)行研究時(shí),應(yīng)運(yùn)用多種科學(xué)技術(shù)方法相結(jié)合進(jìn)行測(cè)試,具有互補(bǔ)的作用。獲取更多、更大量的信息,減少丟失任何有價(jià)值信息的可能性,對(duì)文物考古的相關(guān)研究可提供更全面的內(nèi)在信息。
通過(guò)對(duì)以上三件器物 X 射線相片,可以看出,它們的效果*不同。由于騎士牌飾為薄片狀,相關(guān)的歷史和藝術(shù)信息一覽無(wú)余。而多年保護(hù)工作的實(shí)踐,本人總結(jié)出一些經(jīng)驗(yàn)。對(duì)器物進(jìn)行保護(hù)工作前,一定要進(jìn)行一些科學(xué)技術(shù)的測(cè)試,能夠盡量多的留下一些信息。
文物具有性,所以對(duì)文物進(jìn)行的保護(hù)都應(yīng)在詳細(xì)了解文物之后再進(jìn)行操作。X射線探傷技術(shù),具有無(wú)損的特征,這種特性非常適合在文物研究和文物保護(hù)中應(yīng)用,可以更全面地揭示與文物有關(guān)的歷史信息,更生動(dòng)地提供文物的制作工藝及技術(shù),更詳細(xì)地繪制器物的原圖。
掃碼加微信