文物形態(tài)結(jié)構(gòu)研究課件

文物形態(tài)結(jié)構(gòu)研究文物形態(tài)結(jié)構(gòu)研究主要內(nèi)容文物的形態(tài)分析

文物形象觀察

文物的微觀結(jié)構(gòu)分析技術(shù)主要內(nèi)容文物的形態(tài)分析一、文物的形態(tài)分析考古工作是通過研究文物來研究古代社會歷史的。面對雜亂無章的各種器物，必須先對它有外形上的認識，然后進行分類，然后找出它們的聯(lián)系與區(qū)別，這就需要從器物的外形入手進行類型學的分析，即所謂的形態(tài)分析。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，對事物形態(tài)的描述和分析要求越來越精確，需要以定量化的研究代替定性分析。一、文物的形態(tài)分析考古工作是通過研究文物來研究古代社會歷史定量考古的發(fā)展早在上世紀中葉,夏鼐先生就注意到定量研究比單純的定性分析更加精確和深刻,并希望將統(tǒng)計分析應(yīng)用到考古,特別是器形學的研究中來。在中國的考古類型學研究實踐中,已有很多學者認識到了加強定量研究的重要性，并且自覺或不自覺地在研究中運用了數(shù)學方法。如高明先生對東周時期的銅壺進行的類型學研究,林沄先生對東北系銅劍進行的類型學研究等。定量考古的發(fā)展早在上世紀中葉,夏鼐先生就注意到定量研究比單劍身演變的主要線索刃長和刃部最大寬度之比劍身演變的主要線索刃長和刃部最大寬度之比研究歷史這些研究由于其采用的數(shù)學方法以計算器物某些部位的比例或數(shù)值為主,并按一定的數(shù)值的大小進行排序,所以需要計算的數(shù)據(jù)量不是很大,通過手工操作即可以完成。面對復雜的器物，常有多個因素需要考慮，例如器物的幾何尺寸、所以須進行復雜的運算，借助于多元統(tǒng)計分析法可解決此類問題。研究歷史這些研究由于其采用的數(shù)學方法以計算器物某些部位的比例陶豆的研究中國考古學類型學研究最早使用多元統(tǒng)計分析進行定量研究的實例，當屬1987年，陳鐵梅和何弩利用用主成份分析方法對河南二里頭二期至人民公園期的陶豆進行的分類。陶豆的研究中國考古學類型學研究最早使用多元統(tǒng)計分析進行定量研滕銘予對山西省侯馬喬村墓地1963一1995年間的發(fā)掘的罐和盆進行了多元統(tǒng)計分析。滕銘予對山西省侯馬喬村墓地1963一1995年間的發(fā)掘的罐和第一步獲取原始數(shù)據(jù)口徑最大徑底徑通高領(lǐng)腹分界點高最大徑高第一步獲取原始數(shù)據(jù)口徑文物形態(tài)結(jié)構(gòu)研究課件第二步

原始測量數(shù)據(jù)分析和整理如果直接用測量所得數(shù)據(jù)進行分析,大小不同的器物會因測量數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大的差值而成為決定分類的主要因素,其結(jié)果不僅形態(tài)上的差異可能會被忽略,而且在形態(tài)上也缺乏可比性叫。但是若選擇各部位測量所得原始數(shù)據(jù)間能夠說明問題的比值進行分析,則可以避免這種偏差。例如同一類型的罐，但大小不同。第二步原始測量數(shù)據(jù)分析和整理如果直接用測量所得數(shù)據(jù)進行分析參考比值1.領(lǐng)長/通高,可以表示領(lǐng)的長短;2.最大徑高/領(lǐng)腹分界點高,可以表示腹部最大徑突出的位置,若比值小于0.5為垂腹,位于0.5左右為中腹,大于0.5則形成肩部;3.最大徑/領(lǐng)腹分界點高,可以表示腹部形態(tài)是近瘦長還是近方形,亦或是近扁方;4.口徑/最大徑,是以最大徑作為比較基點來表示口的大小;5.底徑/最大徑,可以表示下腹部的收分;6.最大徑/通高,可以表示整體的形狀領(lǐng)腹參考比值1.領(lǐng)長/通高,可以表示領(lǐng)的長短;領(lǐng)腹第三步計算器物間的距離將每一件器物看成是一個個體,每一個體的性質(zhì)是由所觀測的多個數(shù)值所表現(xiàn)的,這樣也可以把每一個體看成是在多維空間中的一個點,而個體間的相似程度則可以通過點與點之間的距離關(guān)系來表述,距離越近,距離系數(shù)越小,二者的相似程度越高,反之二者的相似程度越低。距離系數(shù)有多種,目前運用最多的是歐氏平方距離系數(shù)。第三步計算器物間的距離將每一件器物看成是一個個體,每一個體第四步聚類分析聚類分析法，聚類分析的基本思想是首先將每一個個體看成是一類,在定義個體間的距離和類間距離的基礎(chǔ)上,選擇距離最小的兩類將其合并成一個新類,再按類間距離的定義計算新的類與其他類的距離,再將距離最近的類合并,如此繼續(xù),直到所有的個體合并成一類為止。第四步聚類分析聚類分析法，聚類分析的基本思想是首先將每一二、文物形象觀察在文物的研究中，傳統(tǒng)的研究方法通常是使用肉眼觀察文物，或者借助于放大鏡、顯微鏡觀察文物的各項外表信息。隨著考古技術(shù)的不斷發(fā)展和文物研究方法的不斷改進，越來越多的現(xiàn)代工業(yè)手段被引入文物研究中的觀察環(huán)節(jié)，使得我們可以透過表面形態(tài)觀察文物的內(nèi)部信息，為文物研究和文物修復、保護提供肉眼無法看清的內(nèi)部信息。二、文物形象觀察在文物的研究中，傳統(tǒng)的研究方法通常是使用肉研究方法一、X—射線照相技術(shù)二、中子射線照相技術(shù)三、紅外成像技術(shù)研究方法一、X—射線照相技術(shù)X—射線照相（1895年）技術(shù)及其應(yīng)用X－射線發(fā)現(xiàn)于十九世紀末，1895年11月8日，德國物理學家倫琴發(fā)現(xiàn)了一種穿透力極強的新射線，并定名為X射線，它打開了一扇通向身體內(nèi)部“宮殿”的窗戶，當時被用于醫(yī)學方面。李鴻章在他的環(huán)球訪問中有幸在德國拍攝了X光片，親眼看到了留在左眼臉頰下的子彈，也因此成為中國拍X光片的第一人。

X—射線照相（1895年）技術(shù)及其應(yīng)用X－射線發(fā)現(xiàn)于十九世X射線照相技術(shù)與文物藝術(shù)品始于本世紀二、三十年代。主要是通過觀察文物內(nèi)部的形態(tài)，反映其相關(guān)的結(jié)構(gòu)特征、古代及近現(xiàn)代修復痕跡等，為器物真?zhèn)蔚谋鎰e和古代工藝、技術(shù)的研究提供依據(jù)。早期的研究主要用于紙質(zhì)文物藝術(shù)品，如繪畫、油畫、郵票等的真?zhèn)舞b定等研究。隨著技術(shù)的進步，X光管發(fā)射功率的提高，X射線照相技術(shù)開始用于博物館不同材質(zhì)藏品的分析檢測，例如青銅器、陶器等。上海博物館等文博單位與相關(guān)大學開始于20世紀70年代將這一技術(shù)應(yīng)用于文物研究。現(xiàn)今，由于此技術(shù)的無損性、直觀性被很多文博單位所青睞。X射線照相技術(shù)與文物藝術(shù)品始于本世紀二、三十年代。主要是通過X光照相技術(shù)原理X射線在穿透物質(zhì)時因吸收和散射作用而強度減弱。在X射線穿透過程中，因被檢物原子序數(shù)、密度、厚度的差異，會導致穿透后的射線能量有所不同，在記錄材料（如底片）上會有直觀的反應(yīng)，這就成為判定內(nèi)部信息的依據(jù)。T

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X光照相技術(shù)原理X射線在穿透物質(zhì)時因吸收和散射作用而強度減弱通常，X光在波長范圍為0.01～100?，兩邊分別與紫外線及γ射線相重疊，其中，1?～0.05?或更短，稱為硬X光，波長大于0.5?則稱為軟X光。硬X光能量比較大，穿透能力比較強，多用于金屬文物、大型石雕刻等的研究；軟X光能量比較小，穿透能力弱（因被物體強烈吸收），但能更多的表現(xiàn)內(nèi)部信息的細部，一般主要用于陶瓷器、漆木器、古字畫、薄壁金屬文物、玉器、及小件石刻的分析研究。輸出工作電壓10kV~30kV30kV~85kV100kV~250kV260kV~1000kV文物材質(zhì)水彩字畫、油畫、郵票等陶器、玉器、瓷器、漆木器青銅器、鐵器、石雕刻、大型陶俑大型青銅器、大型鐵器、石雕刻通常，X光在波長范圍為0.01～100?，兩邊分別與紫外線及X光設(shè)備X光機最基本的單元分為X光發(fā)光管、高壓發(fā)生器、影像增強器或者平板探測器，然后還要有一套控制及圖像采集與處理軟件。X光設(shè)備X光機最基本的單元分為X光發(fā)光管、高壓發(fā)生器、影像增便攜式X光設(shè)備便攜式X光設(shè)備1.文物有關(guān)的歷史藝術(shù)信息的揭示被土銹完全覆蓋的西周青銅簋底部X光局部照片

1.文物有關(guān)的歷史藝術(shù)信息的揭示被土銹完全覆蓋的西周青銅簋基本礦化的7世紀錯銀鐵器（左）及其X光片（右）

基本礦化的7世紀錯銀鐵器（左）及其X光片（右）表面被銹蝕物覆蓋的青銅碗（左）及其光片（右）

表面被銹蝕物覆蓋的青銅碗（左）及其光片（右）《大唐汝南公主墓志銘并序》

中的印章

殘留印章局部放大唐代印章的X光影像裝裱線不完整印章《大唐汝南公主墓志銘并序》

中的印章殘留印章局部放大唐代中國畫貓頭部X光影像胡須眼睫毛臉部及頸部中國畫貓頭部X光影像胡須眼睫毛臉部及頸部2.提供文物制作的工藝技術(shù)信息西周時期銅盉及銅盉蓋部的X光照片

三個泥支釘2.提供文物制作的工藝技術(shù)信息西周時期銅盉及銅盉蓋部的X光器物鋬部與本體連接處的X光片及線描示意圖器物鋬部與本體連接處的X光片及線描示意圖戰(zhàn)國曲折雷紋鼎戰(zhàn)國曲折雷紋鼎戰(zhàn)國曲折雷紋鼎X光照片1.商周青銅器的主要鑄造方法是范鑄法,為了穩(wěn)定和支撐內(nèi)、外范,控制器物壁厚,往往會引入墊片以滿足這一需要。此鼎身上使用的小墊片數(shù)量較多。2.鼎足及鼎耳中呈高黑度影像,并存在泥芯支釘孔?？膳袛喽⒆闶强招牡?鑄造時采用了下泥芯整體澆注的方法,體現(xiàn)了當時高超的鑄造工藝水平?！皦|片”是與銅器的壁厚基本相等的銅片，是名符其實地“墊”在內(nèi)、外范之間用的，而且全部用于青銅范鑄工藝之中。3.從整張X光底片上,可清晰地看到一條沿著鼎腿向上的白線,這是陶范鑄造時留下的分范線。戰(zhàn)國曲折雷紋鼎X光照片1.商周青銅器的主要鑄造方法是范鑄法曲折雷紋鼎X光局部放大對X光底片也可作數(shù)字掃描,利用圖像技術(shù)處理在一定的清晰度范圍下放大觀察,來判別更為細小的內(nèi)部信息。如圖a處為墊片產(chǎn)生的影像,b處是銅器局部腐蝕引起的影像。曲折雷紋鼎X光局部放大對X光底片也可作數(shù)字掃描,利用圖像技術(shù)春秋早期鐵刃銅內(nèi)戈X光圖片標注1處是鐵刃嵌鑄于青銅內(nèi)中聯(lián)接情況:鐵上存在兩條細裂紋并已有嚴重腐蝕;不規(guī)則形狀的鐵部分可以防止鐵刃脫落,其尾部還有一個冷隔孔。標注2的比較明亮整體部分,是外觀可見的青銅部分。標注3處是深度腐蝕的鐵刃部分,鐵基體已基本腐蝕殆盡,從X光底片上已很難看到影像。該戈經(jīng)進一步檢驗證明是人工冶鐵。春秋早期鐵刃銅內(nèi)戈X光圖片標注1處是鐵刃嵌鑄于青銅內(nèi)中漢代陶俑正面（左）及側(cè)面（右）的X光片漢代彩俑的正面X光片，顯示出陶俑頭部和身體中空；右為彩俑的側(cè)面X光照片，中間發(fā)現(xiàn)一條沿垂直方向的裂隙，這些信息由于表面彩繪而不可直接觀察到。由彩俑X光片提供的信息判斷，俑應(yīng)為前后兩部分別模制，之后粘接在一起，修整后入窯燒制，再打底施彩。漢代陶俑正面（左）及側(cè)面（右）的X光片漢代彩俑的正面X光片3．反映文物的保存情況陜西城固出土商代銅罍殘片

3．反映文物的保存情況陜西城固出土商代銅罍殘片被土銹所覆蓋的玉檔鐵劍及其X光片：顯示了鐵劍的銹蝕（5mm）陜西長安縣博物館地漢代玉檔鐵劍被土銹所覆蓋的玉檔鐵劍及其X光片：顯示了鐵劍的銹蝕（5mm西周青銅盤此盤經(jīng)過修復處理,使得許多信息被覆蓋,但在X光底片影像上可以展現(xiàn)得一目了然。其中,1）鑄造墊片;2）明亮線條是修復時使用的鉛錫焊料;3）仍存在的部分裂紋;4）鑄造的銘文;5）青銅基體局部成片腐蝕而形成的分界線影像。西周青銅盤此盤經(jīng)過修復處理,使得許多信息被覆蓋,但在X4.文物真?zhèn)舞b定父丁盤的側(cè)面照片

根據(jù)它的紋飾、造型——春秋時期根據(jù)銘文8個鐘鼎文——商代特征真假？4.文物真?zhèn)舞b定父丁盤的側(cè)面照片根據(jù)它的紋飾、造型——春

頂部底部頂部

銘文X光照片銘文龍虎有鋬戈刃矛銎qiong龍虎有鋬戈刃矛銎qiong毛公鼎真?zhèn)危?99字銘文）共五段：其一，此時局勢不寧；其二，宣王命毛公治理邦家內(nèi)外；其三，給毛公予宣示王命之專權(quán)，著重申明未經(jīng)毛公同意之命令，毛公可預示臣工不予奉行；其四，告誡勉勵之詞；其五，賞賜與對揚。是研究西周晚年政治史的重要史料。

通高53.8厘米，口徑47.9厘米陳介祺葉恭綽毛公鼎真?zhèn)危?99字銘文）共五段：其一，此時局勢不寧；其二，通過X射線透視技術(shù)考察了相當數(shù)量的商周青銅器，發(fā)現(xiàn)凡是陶范鑄造的古銅器，在不同時代，其墊片的分布或數(shù)量有其特色。而商周之后的仿制銅器，在X射線透視圖中則無墊片痕跡，卻出現(xiàn)商周銅器透視照片上未見的類似細砂沉積于水底的圖像。據(jù)此，作者對學術(shù)界在真?zhèn)螁栴}上有爭議的毛公鼎，作了x射線透視檢查，發(fā)現(xiàn)毛公鼎中不僅有墊片，且其分布位置與西周中晚期至春秋早期三足鼎腹底墊片配置方式相同，其他特征亦與商周器相似，為毛公鼎確系西周所鑄重器，作了無可爭議的證明。通過X射線透視技術(shù)考察了相當數(shù)量的商周青銅器，發(fā)現(xiàn)凡是陶范鑄在70年代，上海博物館成功的將這一技術(shù)運用在王羲之《上虞帖》的真?zhèn)舞b別上?！渡嫌萏纷钤绫欢橼I品。1975年，經(jīng)謝稚柳鑒定，又經(jīng)上海博物館科學實驗室用軟X光透拍，顯現(xiàn)出南唐內(nèi)府的收藏印“內(nèi)合同印”朱印和“集賢院御書印”墨印，于是斷定此《上虞帖》為唐摹本。在70年代，上海博物館成功的將這一技術(shù)運用在王羲之《上虞帖》二、中子射線照相技術(shù)中子無損檢測技術(shù)是在X射線照相技術(shù)發(fā)展前來的，其原理與X射線基本相同。1948年Kallmann開始了中子射線照相技術(shù)的研究，當時主要運用熱中子作為激發(fā)源。1975年，Hilling,O.H首先將這種技術(shù)運用于文物研究中，通過對一件中國早期青銅禮器拍片研究發(fā)現(xiàn)，青銅禮器的一個足中有泥范心存在。通過對印度的一尊大約800A.D的佛像研究發(fā)現(xiàn)，在佛像中存在有不同金屬針和膠結(jié)物。P.Jtt,和S.Sturman運用這種技術(shù)發(fā)現(xiàn)在埃及青銅獵鷹雕像的內(nèi)部有骨頭存在。二、中子射線照相技術(shù)中子無損檢測技術(shù)是在X射線照相技術(shù)發(fā)展前原理及與X照相法的比較1）中子射線照相法（NR）的激發(fā)源用的是熱中子，而X射線照相法用的是X射線。2）中子射線照相法可穿透的是較厚的物質(zhì)，而X射線照相法正相反，主要以穿透較薄的物質(zhì)為主。3）在對金屬、有機物、陶瓷器進行檢測時，X射線照相法所需要的檢測源的能量是不同的，因此，無法在同一張光片上觀察到不同種類的物質(zhì)，而中子射線照相法解決了這一問題，不同質(zhì)地的物質(zhì)均可在一張光片上顯現(xiàn)。4）中子照相技術(shù)在顯現(xiàn)被銹蝕覆蓋的紋飾方面不如X射線照相法清楚。原理及與X照相法的比較1）中子射線照相法（NR）的激發(fā)源用的儀器設(shè)備由中子光束發(fā)生器，檢測器，CCD攝像系統(tǒng)，數(shù)據(jù)收集器幾部分組成。儀器設(shè)備由中子光束發(fā)生器，檢測器，CCD攝像系統(tǒng)，數(shù)據(jù)收集器1.出土千年青銅器中的佛箴言1.出土千年青銅器中的佛箴言2.Kenbyo發(fā)掘出土的青銅瓶2.Kenbyo發(fā)掘出土的青銅瓶三紅外成像技術(shù)紅外成像技術(shù)于30年代就已經(jīng)運用于古代文物和藝術(shù)品的鑒別。但由于紅外攝影操作比較復雜，在實際應(yīng)用中，難以推廣。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)紅外技術(shù)與電視攝像結(jié)合在一起的紅外成像技術(shù)，比紅外攝影要方便得多，因此受到文物工作者的重視。國外應(yīng)用紅外成像技術(shù)來檢測油畫及藝術(shù)品，以研究畫家創(chuàng)作技法的演變及隱藏于覆蓋層下的損壞、剝落或修復情況信息的獲取。我國在70年代，上海新躍儀器廠和上海博物館合作，應(yīng)用這一技術(shù)對受污損的宋代絹畫《臥貓》進行了觀察,受污損的部分能清晰地在熒光屏上顯示出來.三紅外成像技術(shù)紅外成像技術(shù)于30年代就已經(jīng)運用于古代文物紅外攝像的原理紅外線在自然界到處都有。凡溫度高于0K的所有物體，都能發(fā)射紅外線，其波長在0.76~1000um。紅外的特點是人眼看不到，但具有被物質(zhì)反射、折射和吸收的特性。紅外攝像的原理紅外線在自然界到處都有。凡溫度高于0K的所有物1.被墨水沾污的圖片的復現(xiàn)右上的花瓣和左下的蝴蝶被墨水沾污繪春風蝴蝶圖卷1.被墨水沾污的圖片的復現(xiàn)右上的花瓣和左下的蝴蝶被墨水沾污繪2.炭化的出土簡牘字跡的識讀炭化的出土漢代簡牘字跡的識讀尹灣漢墓簡牘大庸?jié)h簡2.炭化的出土簡牘字跡的識讀炭化的出土漢代簡牘字跡的識讀3、郵票的真假鑒別假真3、郵票的真假鑒別假真三、文物的微觀結(jié)構(gòu)分析技術(shù)宏觀結(jié)構(gòu)顯微結(jié)構(gòu)亞微觀結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)肉眼光學顯微鏡普通掃描電子顯微鏡三、文物的微觀結(jié)構(gòu)分析技術(shù)宏觀結(jié)構(gòu)肉眼光學顯微鏡普通掃描電子

（一）、光學顯微鏡

（二）、電子顯微鏡1、掃描電子顯微鏡2、透射電子顯微鏡

3.掃描透射電子顯微鏡1、實體顯微鏡2、偏光顯微鏡3、金相顯微鏡（一）、光學顯微鏡1、掃描電子顯微鏡1、實體顯微鏡（一）、光學顯微鏡1、實體顯微鏡：主要用來檢查肉眼不能清晰確認或觀察的顯微特征。體視顯微鏡是分析鑒定和保護文物工作最常用的分析工具之一。由物鏡、目鏡、鏡筒、載物臺和一個附加的照明燈等部分構(gòu)成，可通過旋轉(zhuǎn)物鏡調(diào)節(jié)放大倍數(shù)。體視顯微鏡的放大倍數(shù)一般為14-40倍不等，一些較好的顯微鏡還配有照相系統(tǒng)，可獲得被觀察物體的顯微放大照片。主要用于各種文物材料（陶瓷、青銅、玉器、紡織品、漆木器）表面形態(tài)的觀察。

（一）、光學顯微鏡1、實體顯微鏡：體視顯微鏡是分析鑒定和保護邢窯定窯鞏窯北方白瓷邢窯定窯鞏窯北方白瓷一般用于觀察透明薄片的顯微組構(gòu)和細節(jié)，并能鑒別透明礦物的種類。2、偏光顯微鏡主要是由光學、照相和照明三部分組合而成，光學系統(tǒng)由一個雙筒目鏡、可裝四個不同放大倍數(shù)透鏡的物鏡組、偏光鏡、聚光鏡及載物臺組成，照明系統(tǒng)則由一個光源和光路系統(tǒng)組成，光路系統(tǒng)是將光源發(fā)出的光反射到載物臺的樣品上，透過樣品傳到由目鏡和物鏡組成的透鏡系統(tǒng)，偏光顯微鏡的放大倍數(shù)一般為40一400倍不等。主要用于陶瓷胎釉中未熔晶屑、析晶層、中間層的相貌觀察、壁畫顏料的物相鑒定等。一般用于觀察透明薄片的顯微組構(gòu)和細節(jié)，并能鑒別透明礦物的種類現(xiàn)代馬鈴薯的淀粉?，F(xiàn)代馬鈴薯的淀粉粒3.金相顯微鏡金相顯微鏡的構(gòu)造與偏光顯微鏡相似，所不同的是金相顯微鏡增加了入射光附件，可通過垂直的入射光束照到樣品表面，觀察樣品的微觀形態(tài)。金相顯微鏡主要用于研究古代金屬的加工工藝、冶煉鑄造工藝等考古學問題。3.金相顯微鏡金相顯微鏡的構(gòu)造與偏光顯微鏡相似，所不同的是北票喇嘛洞鐵鍤M20:4過共晶白口鐵北票喇嘛洞鐵錛M170:6黑心韌性鑄鐵北票喇嘛洞鐵鍤M20:4過共晶白口鐵北票喇嘛洞鐵錛M17二、電子顯微鏡掃描電子顯微鏡（SEM）以較高的分辨率（3.5nm）和很大的景深清晰地顯示粗糙樣品的表面形貌，并以多種方式給出微區(qū)成份等信息，用來觀察斷口表面微觀形態(tài)，分析研究斷裂的原因和機理，以及其它方面的應(yīng)用。主要研究古陶瓷的表面形狀、晶粒大小及相互結(jié)合的狀況以及內(nèi)氣孔的形狀分布，玻璃化程度并進而推斷燒結(jié)溫度；研究金屬文物的微觀結(jié)構(gòu)和金屬文物腐蝕的原因；還可以為古代植物、石器工具、獸骨頭和牙齒、古代衣物提供詳細的立體圖像等等。二、電子顯微鏡掃描電子顯微鏡（SEM）文物形態(tài)結(jié)構(gòu)研究課件透射電子顯微鏡（TEM）是一種高分辨率、高放大倍數(shù)的顯微鏡，是材料科學研究的重要手段，能提供極微細材料的組織結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)和化學成分等方面的信息。透射電鏡的分辨率為0.1～0.2nm，放大倍數(shù)為幾萬～幾十萬倍。由于電子易散射或被物體吸收，故穿透力低，必須制備更薄的超薄切片（通常為50～100nm）。其制備過程與石蠟切片相似，但要求極嚴格。。透射電子顯微鏡在文物分析中的應(yīng)用主要是在文物材質(zhì)分析以及保護材料與文物間的反應(yīng)考察等。

透射電子顯微鏡（TEM）透射電子顯微鏡在文物分析中的應(yīng)用主要掃描透射電子顯微鏡掃描透射電子顯微鏡(scanningtransmissionelectronmicroscopy，STEM)既有透射電子顯微鏡又有掃描電子顯微鏡的顯微鏡。象SEM一樣，STEM用電子束在樣品的表面掃描，但又象TEM，通過電子穿透樣品成像。STEM能夠獲得TEM所不能獲得的一些關(guān)于樣品的特殊信息。STEM技術(shù)要求較高，要非常高的真空度，并且電子學系統(tǒng)比TEM和SEM都要復雜。掃描透射電子顯微鏡掃描透射電子顯微鏡(scanningt考試題目1.簡述碳14測年原理。2.簡述碳、氮穩(wěn)定同位素分析人類飲食結(jié)構(gòu)的原理?？荚囶}目1.簡述碳14測年原理。文物形態(tài)結(jié)構(gòu)研究文物形態(tài)結(jié)構(gòu)研究主要內(nèi)容文物的形態(tài)分析

文物形象觀察

文物的微觀結(jié)構(gòu)分析技術(shù)主要內(nèi)容文物的形態(tài)分析一、文物的形態(tài)分析考古工作是通過研究文物來研究古代社會歷史的。面對雜亂無章的各種器物，必須先對它有外形上的認識，然后進行分類，然后找出它們的聯(lián)系與區(qū)別，這就需要從器物的外形入手進行類型學的分析，即所謂的形態(tài)分析。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，對事物形態(tài)的描述和分析要求越來越精確，需要以定量化的研究代替定性分析。一、文物的形態(tài)分析考古工作是通過研究文物來研究古代社會歷史定量考古的發(fā)展早在上世紀中葉,夏鼐先生就注意到定量研究比單純的定性分析更加精確和深刻,并希望將統(tǒng)計分析應(yīng)用到考古,特別是器形學的研究中來。在中國的考古類型學研究實踐中,已有很多學者認識到了加強定量研究的重要性，并且自覺或不自覺地在研究中運用了數(shù)學方法。如高明先生對東周時期的銅壺進行的類型學研究,林沄先生對東北系銅劍進行的類型學研究等。定量考古的發(fā)展早在上世紀中葉,夏鼐先生就注意到定量研究比單劍身演變的主要線索刃長和刃部最大寬度之比劍身演變的主要線索刃長和刃部最大寬度之比研究歷史這些研究由于其采用的數(shù)學方法以計算器物某些部位的比例或數(shù)值為主,并按一定的數(shù)值的大小進行排序,所以需要計算的數(shù)據(jù)量不是很大,通過手工操作即可以完成。面對復雜的器物，常有多個因素需要考慮，例如器物的幾何尺寸、所以須進行復雜的運算，借助于多元統(tǒng)計分析法可解決此類問題。研究歷史這些研究由于其采用的數(shù)學方法以計算器物某些部位的比例陶豆的研究中國考古學類型學研究最早使用多元統(tǒng)計分析進行定量研究的實例，當屬1987年，陳鐵梅和何弩利用用主成份分析方法對河南二里頭二期至人民公園期的陶豆進行的分類。陶豆的研究中國考古學類型學研究最早使用多元統(tǒng)計分析進行定量研滕銘予對山西省侯馬喬村墓地1963一1995年間的發(fā)掘的罐和盆進行了多元統(tǒng)計分析。滕銘予對山西省侯馬喬村墓地1963一1995年間的發(fā)掘的罐和第一步獲取原始數(shù)據(jù)口徑最大徑底徑通高領(lǐng)腹分界點高最大徑高第一步獲取原始數(shù)據(jù)口徑文物形態(tài)結(jié)構(gòu)研究課件第二步

原始測量數(shù)據(jù)分析和整理如果直接用測量所得數(shù)據(jù)進行分析,大小不同的器物會因測量數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大的差值而成為決定分類的主要因素,其結(jié)果不僅形態(tài)上的差異可能會被忽略,而且在形態(tài)上也缺乏可比性叫。但是若選擇各部位測量所得原始數(shù)據(jù)間能夠說明問題的比值進行分析,則可以避免這種偏差。例如同一類型的罐，但大小不同。第二步原始測量數(shù)據(jù)分析和整理如果直接用測量所得數(shù)據(jù)進行分析參考比值1.領(lǐng)長/通高,可以表示領(lǐng)的長短;2.最大徑高/領(lǐng)腹分界點高,可以表示腹部最大徑突出的位置,若比值小于0.5為垂腹,位于0.5左右為中腹,大于0.5則形成肩部;3.最大徑/領(lǐng)腹分界點高,可以表示腹部形態(tài)是近瘦長還是近方形,亦或是近扁方;4.口徑/最大徑,是以最大徑作為比較基點來表示口的大小;5.底徑/最大徑,可以表示下腹部的收分;6.最大徑/通高,可以表示整體的形狀領(lǐng)腹參考比值1.領(lǐng)長/通高,可以表示領(lǐng)的長短;領(lǐng)腹第三步計算器物間的距離將每一件器物看成是一個個體,每一個體的性質(zhì)是由所觀測的多個數(shù)值所表現(xiàn)的,這樣也可以把每一個體看成是在多維空間中的一個點,而個體間的相似程度則可以通過點與點之間的距離關(guān)系來表述,距離越近,距離系數(shù)越小,二者的相似程度越高,反之二者的相似程度越低。距離系數(shù)有多種,目前運用最多的是歐氏平方距離系數(shù)。第三步計算器物間的距離將每一件器物看成是一個個體,每一個體第四步聚類分析聚類分析法，聚類分析的基本思想是首先將每一個個體看成是一類,在定義個體間的距離和類間距離的基礎(chǔ)上,選擇距離最小的兩類將其合并成一個新類,再按類間距離的定義計算新的類與其他類的距離,再將距離最近的類合并,如此繼續(xù),直到所有的個體合并成一類為止。第四步聚類分析聚類分析法，聚類分析的基本思想是首先將每一二、文物形象觀察在文物的研究中，傳統(tǒng)的研究方法通常是使用肉眼觀察文物，或者借助于放大鏡、顯微鏡觀察文物的各項外表信息。隨著考古技術(shù)的不斷發(fā)展和文物研究方法的不斷改進，越來越多的現(xiàn)代工業(yè)手段被引入文物研究中的觀察環(huán)節(jié)，使得我們可以透過表面形態(tài)觀察文物的內(nèi)部信息，為文物研究和文物修復、保護提供肉眼無法看清的內(nèi)部信息。二、文物形象觀察在文物的研究中，傳統(tǒng)的研究方法通常是使用肉研究方法一、X—射線照相技術(shù)二、中子射線照相技術(shù)三、紅外成像技術(shù)研究方法一、X—射線照相技術(shù)X—射線照相（1895年）技術(shù)及其應(yīng)用X－射線發(fā)現(xiàn)于十九世紀末，1895年11月8日，德國物理學家倫琴發(fā)現(xiàn)了一種穿透力極強的新射線，并定名為X射線，它打開了一扇通向身體內(nèi)部“宮殿”的窗戶，當時被用于醫(yī)學方面。李鴻章在他的環(huán)球訪問中有幸在德國拍攝了X光片，親眼看到了留在左眼臉頰下的子彈，也因此成為中國拍X光片的第一人。

X—射線照相（1895年）技術(shù)及其應(yīng)用X－射線發(fā)現(xiàn)于十九世X射線照相技術(shù)與文物藝術(shù)品始于本世紀二、三十年代。主要是通過觀察文物內(nèi)部的形態(tài)，反映其相關(guān)的結(jié)構(gòu)特征、古代及近現(xiàn)代修復痕跡等，為器物真?zhèn)蔚谋鎰e和古代工藝、技術(shù)的研究提供依據(jù)。早期的研究主要用于紙質(zhì)文物藝術(shù)品，如繪畫、油畫、郵票等的真?zhèn)舞b定等研究。隨著技術(shù)的進步，X光管發(fā)射功率的提高，X射線照相技術(shù)開始用于博物館不同材質(zhì)藏品的分析檢測，例如青銅器、陶器等。上海博物館等文博單位與相關(guān)大學開始于20世紀70年代將這一技術(shù)應(yīng)用于文物研究?，F(xiàn)今，由于此技術(shù)的無損性、直觀性被很多文博單位所青睞。X射線照相技術(shù)與文物藝術(shù)品始于本世紀二、三十年代。主要是通過X光照相技術(shù)原理X射線在穿透物質(zhì)時因吸收和散射作用而強度減弱。在X射線穿透過程中，因被檢物原子序數(shù)、密度、厚度的差異，會導致穿透后的射線能量有所不同，在記錄材料（如底片）上會有直觀的反應(yīng)，這就成為判定內(nèi)部信息的依據(jù)。T

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X光照相技術(shù)原理X射線在穿透物質(zhì)時因吸收和散射作用而強度減弱通常，X光在波長范圍為0.01～100?，兩邊分別與紫外線及γ射線相重疊，其中，1?～0.05?或更短，稱為硬X光，波長大于0.5?則稱為軟X光。硬X光能量比較大，穿透能力比較強，多用于金屬文物、大型石雕刻等的研究；軟X光能量比較小，穿透能力弱（因被物體強烈吸收），但能更多的表現(xiàn)內(nèi)部信息的細部，一般主要用于陶瓷器、漆木器、古字畫、薄壁金屬文物、玉器、及小件石刻的分析研究。輸出工作電壓10kV~30kV30kV~85kV100kV~250kV260kV~1000kV文物材質(zhì)水彩字畫、油畫、郵票等陶器、玉器、瓷器、漆木器青銅器、鐵器、石雕刻、大型陶俑大型青銅器、大型鐵器、石雕刻通常，X光在波長范圍為0.01～100?，兩邊分別與紫外線及X光設(shè)備X光機最基本的單元分為X光發(fā)光管、高壓發(fā)生器、影像增強器或者平板探測器，然后還要有一套控制及圖像采集與處理軟件。X光設(shè)備X光機最基本的單元分為X光發(fā)光管、高壓發(fā)生器、影像增便攜式X光設(shè)備便攜式X光設(shè)備1.文物有關(guān)的歷史藝術(shù)信息的揭示被土銹完全覆蓋的西周青銅簋底部X光局部照片

1.文物有關(guān)的歷史藝術(shù)信息的揭示被土銹完全覆蓋的西周青銅簋基本礦化的7世紀錯銀鐵器（左）及其X光片（右）

基本礦化的7世紀錯銀鐵器（左）及其X光片（右）表面被銹蝕物覆蓋的青銅碗（左）及其光片（右）

表面被銹蝕物覆蓋的青銅碗（左）及其光片（右）《大唐汝南公主墓志銘并序》

中的印章

殘留印章局部放大唐代印章的X光影像裝裱線不完整印章《大唐汝南公主墓志銘并序》

中的印章殘留印章局部放大唐代中國畫貓頭部X光影像胡須眼睫毛臉部及頸部中國畫貓頭部X光影像胡須眼睫毛臉部及頸部2.提供文物制作的工藝技術(shù)信息西周時期銅盉及銅盉蓋部的X光照片

三個泥支釘2.提供文物制作的工藝技術(shù)信息西周時期銅盉及銅盉蓋部的X光器物鋬部與本體連接處的X光片及線描示意圖器物鋬部與本體連接處的X光片及線描示意圖戰(zhàn)國曲折雷紋鼎戰(zhàn)國曲折雷紋鼎戰(zhàn)國曲折雷紋鼎X光照片1.商周青銅器的主要鑄造方法是范鑄法,為了穩(wěn)定和支撐內(nèi)、外范,控制器物壁厚,往往會引入墊片以滿足這一需要。此鼎身上使用的小墊片數(shù)量較多。2.鼎足及鼎耳中呈高黑度影像,并存在泥芯支釘孔?？膳袛喽?、足是空心的,鑄造時采用了下泥芯整體澆注的方法,體現(xiàn)了當時高超的鑄造工藝水平?！皦|片”是與銅器的壁厚基本相等的銅片，是名符其實地“墊”在內(nèi)、外范之間用的，而且全部用于青銅范鑄工藝之中。3.從整張X光底片上,可清晰地看到一條沿著鼎腿向上的白線,這是陶范鑄造時留下的分范線。戰(zhàn)國曲折雷紋鼎X光照片1.商周青銅器的主要鑄造方法是范鑄法曲折雷紋鼎X光局部放大對X光底片也可作數(shù)字掃描,利用圖像技術(shù)處理在一定的清晰度范圍下放大觀察,來判別更為細小的內(nèi)部信息。如圖a處為墊片產(chǎn)生的影像,b處是銅器局部腐蝕引起的影像。曲折雷紋鼎X光局部放大對X光底片也可作數(shù)字掃描,利用圖像技術(shù)春秋早期鐵刃銅內(nèi)戈X光圖片標注1處是鐵刃嵌鑄于青銅內(nèi)中聯(lián)接情況:鐵上存在兩條細裂紋并已有嚴重腐蝕;不規(guī)則形狀的鐵部分可以防止鐵刃脫落,其尾部還有一個冷隔孔。標注2的比較明亮整體部分,是外觀可見的青銅部分。標注3處是深度腐蝕的鐵刃部分,鐵基體已基本腐蝕殆盡,從X光底片上已很難看到影像。該戈經(jīng)進一步檢驗證明是人工冶鐵。春秋早期鐵刃銅內(nèi)戈X光圖片標注1處是鐵刃嵌鑄于青銅內(nèi)中漢代陶俑正面（左）及側(cè)面（右）的X光片漢代彩俑的正面X光片，顯示出陶俑頭部和身體中空；右為彩俑的側(cè)面X光照片，中間發(fā)現(xiàn)一條沿垂直方向的裂隙，這些信息由于表面彩繪而不可直接觀察到。由彩俑X光片提供的信息判斷，俑應(yīng)為前后兩部分別模制，之后粘接在一起，修整后入窯燒制，再打底施彩。漢代陶俑正面（左）及側(cè)面（右）的X光片漢代彩俑的正面X光片3．反映文物的保存情況陜西城固出土商代銅罍殘片

3．反映文物的保存情況陜西城固出土商代銅罍殘片被土銹所覆蓋的玉檔鐵劍及其X光片：顯示了鐵劍的銹蝕（5mm）陜西長安縣博物館地漢代玉檔鐵劍被土銹所覆蓋的玉檔鐵劍及其X光片：顯示了鐵劍的銹蝕（5mm西周青銅盤此盤經(jīng)過修復處理,使得許多信息被覆蓋,但在X光底片影像上可以展現(xiàn)得一目了然。其中,1）鑄造墊片;2）明亮線條是修復時使用的鉛錫焊料;3）仍存在的部分裂紋;4）鑄造的銘文;5）青銅基體局部成片腐蝕而形成的分界線影像。西周青銅盤此盤經(jīng)過修復處理,使得許多信息被覆蓋,但在X4.文物真?zhèn)舞b定父丁盤的側(cè)面照片

根據(jù)它的紋飾、造型——春秋時期根據(jù)銘文8個鐘鼎文——商代特征真假？4.文物真?zhèn)舞b定父丁盤的側(cè)面照片根據(jù)它的紋飾、造型——春

頂部底部頂部

銘文X光照片銘文龍虎有鋬戈刃矛銎qiong龍虎有鋬戈刃矛銎qiong毛公鼎真?zhèn)危?99字銘文）共五段：其一，此時局勢不寧；其二，宣王命毛公治理邦家內(nèi)外；其三，給毛公予宣示王命之專權(quán)，著重申明未經(jīng)毛公同意之命令，毛公可預示臣工不予奉行；其四，告誡勉勵之詞；其五，賞賜與對揚。是研究西周晚年政治史的重要史料。

通高53.8厘米，口徑47.9厘米陳介祺葉恭綽毛公鼎真?zhèn)危?99字銘文）共五段：其一，此時局勢不寧；其二，通過X射線透視技術(shù)考察了相當數(shù)量的商周青銅器，發(fā)現(xiàn)凡是陶范鑄造的古銅器，在不同時代，其墊片的分布或數(shù)量有其特色。而商周之后的仿制銅器，在X射線透視圖中則無墊片痕跡，卻出現(xiàn)商周銅器透視照片上未見的類似細砂沉積于水底的圖像。據(jù)此，作者對學術(shù)界在真?zhèn)螁栴}上有爭議的毛公鼎，作了x射線透視檢查，發(fā)現(xiàn)毛公鼎中不僅有墊片，且其分布位置與西周中晚期至春秋早期三足鼎腹底墊片配置方式相同，其他特征亦與商周器相似，為毛公鼎確系西周所鑄重器，作了無可爭議的證明。通過X射線透視技術(shù)考察了相當數(shù)量的商周青銅器，發(fā)現(xiàn)凡是陶范鑄在70年代，上海博物館成功的將這一技術(shù)運用在王羲之《上虞帖》的真?zhèn)舞b別上?！渡嫌萏纷钤绫欢橼I品。1975年，經(jīng)謝稚柳鑒定，又經(jīng)上海博物館科學實驗室用軟X光透拍，顯現(xiàn)出南唐內(nèi)府的收藏印“內(nèi)合同印”朱印和“集賢院御書印”墨印，于是斷定此《上虞帖》為唐摹本。在70年代，上海博物館成功的將這一技術(shù)運用在王羲之《上虞帖》二、中子射線照相技術(shù)中子無損檢測技術(shù)是在X射線照相技術(shù)發(fā)展前來的，其原理與X射線基本相同。1948年Kallmann開始了中子射線照相技術(shù)的研究，當時主要運用熱中子作為激發(fā)源。1975年，Hilling,O.H首先將這種技術(shù)運用于文物研究中，通過對一件中國早期青銅禮器拍片研究發(fā)現(xiàn)，青銅禮器的一個足中有泥范心存在。通過對印度的一尊大約800A.D的佛像研究發(fā)現(xiàn)，在佛像中存在有不同金屬針和膠結(jié)物。P.Jtt,和S.Sturman運用這種技術(shù)發(fā)現(xiàn)在埃及青銅獵鷹雕像的內(nèi)部有骨頭存在。二、中子射線照相技術(shù)中子無損檢測技術(shù)是在X射線照相技術(shù)發(fā)展前原理及與X照相法的比較1）中子射線照相法（NR）的激發(fā)源用的是熱中子，而X射線照相法用的是X射線。2）中子射線照相法可穿透的是較厚的物質(zhì)，而X射線照相法正相反，主要以穿透較薄的物質(zhì)為主。3）在對金屬、有機物、陶瓷器進行檢測時，X射線照相法所需要的檢測源的能量是不同的，因此，無法在同一張光片上觀察到不同種類的物質(zhì)，而中子射線照相法解決了這一問題，不同質(zhì)地的物質(zhì)均可在一張光片上顯現(xiàn)。4）中子照相技術(shù)在顯現(xiàn)被銹蝕覆蓋的紋飾方面不如X射線照相法清楚。原理及與X照相法的比較1）中子射線照相法（NR）的激發(fā)源用的儀器設(shè)備由中子光束發(fā)生器，檢測器，CCD攝像系統(tǒng)，數(shù)據(jù)收集器幾部分組成。儀器設(shè)備由中子光束發(fā)生器，檢測器，CCD攝像系統(tǒng)，數(shù)據(jù)收集器1.出土千年青銅器中的佛箴言1.出土千年青銅器中的佛箴言2.Kenbyo發(fā)掘出土的青銅瓶2.Kenbyo發(fā)掘出土的青銅瓶三紅外成像技術(shù)紅外成像技術(shù)于30年代就已經(jīng)運用于古代文物和藝術(shù)品的鑒別。但由于紅外攝影操作比較復雜，在實際應(yīng)用中，難以推廣。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)紅外技術(shù)與電視攝像結(jié)合在一起的紅外成像技術(shù)，比紅外攝影要方便得多，因此受到文物工作者的重視。國外應(yīng)用紅外成像技術(shù)來檢測油畫及藝術(shù)品，以研究畫家創(chuàng)作技法的演變及隱藏于覆蓋層下的損壞、剝落或修復情況信息的獲取。我國在70年代，上海新躍儀器廠和上海博物館合作，應(yīng)用這一技術(shù)對受污損的宋代絹畫《臥貓》進行了觀察,受污損的部分能清晰地在熒光屏上顯示出來.三紅外成像技術(shù)紅外成像技術(shù)于30年代就已經(jīng)運用于古代文物紅外攝像的原理紅外線在自然界到處都有。凡溫度高于0K的所有物體，都能發(fā)射紅外線，其波長在0.76~1000um。紅外的特點是人眼看不到，但具有被物質(zhì)反射、折射和吸收的特性。紅外攝像的原理紅外線在自然界到處都有。凡溫度高于0K的所有物1.被墨水沾污的圖片的復現(xiàn)右上的花瓣和左下的蝴蝶被墨水沾污繪春風蝴蝶圖卷1.被墨水沾污的圖片的復現(xiàn)右上的花瓣和左下的蝴蝶被墨水沾污繪2.炭化的出土簡牘字跡的識讀炭化的出土漢代簡牘字跡的識讀尹灣漢墓簡牘大庸?jié)h簡2.炭化的出土簡牘字跡的識讀炭化的出土漢代簡牘字跡的識讀3、郵票的真假鑒別假真3、郵票的真假鑒別假真三、文物的微觀結(jié)構(gòu)分析技術(shù)宏觀結(jié)構(gòu)顯微結(jié)構(gòu)亞微觀結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)肉眼光學顯微鏡普通掃描電子顯微鏡三、