故宫博物院藏清代铜镀金牛驮瓶花表中璎珞的材质、工艺和保护修复研究

18世纪英国制造的铜镀金牛驮瓶花表是清宫观赏型西洋钟表的典型器物,原放置于故宫养心殿东暖阁。由于金属丝伤断造成金牛背覆装饰的珍珠璎珞散落脱缺,所以在恢复钟表走时功能后对璎珞部分进行抢救性修复和外观复原。修复前,使用三维视频以及X射线荧光光谱仪对穿制璎珞部分的金属丝和珍珠进行尺寸测量和材质检测。结果显示,璎珞原件使用直径0.15 mm、含95%Ag的镀金银丝、三种尺寸大小(直径分别为1.1 mm、1.6 mm、2.2 mm)的海水珍珠以及绿色珐琅珠托;形制为四线连环穿缀的网状珠链及珍珠流苏。修复时采用了含99%Ag的银丝以及同原件规格的珍珠。根据相关档案资料可知,清代宫廷中的璎珞常被用于佛教器物、宫灯和动物题材器物三类场景,串制材质有丝棉线和金属丝线两种。本次保护修复为今后金属丝型璎珞文物的保护修复提供一定的参考资料。

基于LabVIEW的高能量分辨谱仪数据采集系统

在上海光源BL14W1线站,成功搭建一套基于Lab VIEW的高能量分辨谱仪运动控制和数据采集系统,该光谱仪系统可以实现高能量分辨荧光探测X射线吸收谱(High Energy Resolution Fluorescence Detected X-ray Absorption Spectroscopy,HERFD-XAS)、X射线发射谱(X-ray Emission Spectroscopy,XES)和共振X射线发射谱(Resonant X-ray Emission Spectroscopy,RXES)等主要实验功能,分辨率达到亚电子伏。硬件系统采用上海光源统一的VME运动控制硬件系统和硅漂移固体探测器;软件系统采用Lab VIEW编写用户操作界面,利用DSC(Data logging and Supervisory Control Module)模块实现与运动控制使用的实验与物理工业控制系统(Experimental and Physics Industrial Control System,EPICS)系统的数据交换。利用基于该运动控制和数据采集系统的光谱仪,开展了Mn化合物和Th O2锕系化合物的实验。结果表明,该系统可以满足高能量分辨率实验的需求。

中国书画文物研究中的自动高光谱扫描系统应用

中国书画是一种绘制在纸或绢上的绘画形式,具有多种绘画风格和绘制技法。为了无损分析中国书画,研究绘制技法,研制了一套由高光谱相机、卤素光源、自动扫描平台、数据处理软件和数据库组成的自动高光谱扫描系统。使用自动高光谱扫描系统和X射线荧光面扫描技术无损分析了两幅重要的中国书画。在分析过程中,不仅提取了底稿线信息,而且鉴别了颜料的种类,并获得了颜料的相对浓度分布信息,这对于书画绘制工艺和颜料调和工艺的研究具有重要的作用。

基于广域X射线荧光扫描成像技术(MA-XRF)的文物科学分析

本工作主要介绍了基于一种新型的X射线荧光分析技术——广域X射线荧光扫描成像技术(MA-XRF)的文物科学分析案例。对MA-XRF技术的发展历史做了简要的概述,结合不同类型文物的特点阐述了该方法的优势,并介绍了故宫博物院利用该方法对其文物藏品完成的多个研究案例。该研究的目的及意义在于为该新型技术在国内文物保护领域内的研究提供适用的案例介绍,指明该技术的优势所在,为今后的进一步发展和应用提供参考。

养心殿宝匣内五色珠饰的科学分析

故宫养心殿屋脊内宝匣中有紫、蓝、绿、黄、褐五色珠饰,本文采用实体显微镜、微束X射线荧光光谱仪、拉曼光谱仪、场发射扫描电子显微镜和X射线断层扫描等设备对养心殿宝匣中的五色珠饰进行分析,结果表明紫色珠饰为紫水晶,剩余四色珠饰实为玻璃材质。基于玻璃的显微观察、成分分析、制作工艺及风化产物的分析研究,加深了对这些玻璃的认知,对此类来源于建筑物宝匣内珠饰的保护工作提供了基础依据。

故宫博物院藏一件景泰款掐丝珐琅器的科学分析

本工作以X射线计算机断层扫描(X-CT)成像技术为主要研究手段对故宫博物院藏一件景泰款掐丝珐琅器进行了结构工艺上的研究,结合X射线荧光光谱仪的元素分析和拉曼光谱仪的特征拉曼光谱佐证,发现此件珐琅器不同部位如口沿、耳部、颈部、腹部、底足均来自不同的器物。结果显示釉层厚度、釉料颜色、结构关系以及元素成分含量趋势之间的对应关系可互相验证并吻合,明确了此件珐琅器为后期拼配的改制器。本工作应用X-CT成像技术和X射线荧光(XRF)光谱技术对景泰款珐琅器的研究结果科学化、可视化地证实了以前专家学者靠观测得出的推论。

用于质子交换膜燃料电池催化剂结构研究的原位XAFS实验方法

依托上海光源的X射线吸收精细结构(XAFS)谱学线站(BL14W1),建立并发展了用于氢-氧质子交换膜燃料电池(PEMFC)原位XAFS实验的测试装置,以Pt/C纳米催化剂作为PEMFC的阴极催化剂,Pd/C作为燃料电池的阳极催化剂,采集在工作状态下的阴极催化剂的XAFS数据,同步监测燃料电池的电流–电压(J–V)曲线和功率密度曲线,观察到Pt/C催化剂在反应过程中不同电位下氧化态的变化,在高电位下Pt/C催化剂的表面存在较强的Pt-O键,降低了Pt/C催化剂的性能.本文同时也验证了我们所建立的实验装置和研究方法的可行性和可靠性.

原位XAFS表征双金属纳米催化剂PtCo/C在工作状态下的结构变化

用两步还原法制备的Pt Co/C(10 wt%Pt)纳米催化剂具有与商业催化剂Pt/C(20 wt%Pt)接近的催化反应活性,使贵金属Pt的用量减少了50%。利用上海光源BL14W1线站的质子交换膜燃料电池(Proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)原位X射线吸收精细结构谱(X-ray absorption fine structure,XAFS)实验装置,在以该Pt Co/C作为燃料电池的阴极催化剂,以Pd/C作为阳极催化剂的条件下,原位表征Pt Co/C在工作状态下的结构变化,Pt Co/C的非原位XAFS数据没有观察到Pt-Co合金成分,发现存在显著的Co-O键和Co-O-Co键贡献,且与Pt/C相比,Pt的氧化程度更高且具有更短的Pt-Pt金属键长,说明Pt Co/C中的Co主要以氧化物种形式存在,且Co的存在影响着活性成分Pt的结构。原位XAFS数据表明随着电压的逐渐降低,Pt Co/C中Pt和Co的氧化程度降低,揭示了在催化反应过程中Pt的d电子向过渡金属Co的转移过程。

同步辐射X射线技术在中国文物分析上的应用

同步辐射光源是一种特殊的新型光源,具有从远红外、可见光、紫外光到X射线范围内的连续光谱。鉴于高亮度、宽频谱、高偏振等优点,基于同步辐射光源的技术,尤其是X射线技术,包括X射线荧光光谱(X-ray fluorescence spectroscopy,XRF)、X射线吸收精细结构谱(X-ray absorption fine structure,XAFS)、X射线衍射谱(X-ray diffraction,XRD)和X射线断层摄影术(X-ray micro computed tomography,X-μCT)等,被广泛地应用到文物分析与保护以及考古研究等领域。主要从基于同步辐射的X射线技术在中国文物分析的角度出发,总结基于我国现有同步辐射X射线装置在相关方面的研究,并对比国外前沿研究给出展望。

黑漆描金山水花鸟纹琵琶的工艺研究及鉴赏

故宫博物院藏“黑漆描金山水花鸟纹琵琶”是运用莳绘工艺制作的乐器。本文从琵琶形制、内部结构、髹饰纹饰等角度对其进行了分析研究。重点分析了背板纹饰制作工艺“莳绘工艺”,同时通过科技检测分析技术对器物内部结构及髹饰工艺进行辅助分析研究,以此对同时期同类型器物做研究案例积累。

低温黑色釉彩原料及工艺的初步研究

以铅釉为基础,以铁、铜、钴、锰等为着色元素发展起来的中国传统低温铅釉彩,其所蕴含的科学技术和艺术内涵在我国陶瓷史上是独特且不可缺失的。在这些丰富的色彩中,黑色因其色彩特点,较少应用于器物上,相关文献记载和测试分析均较为少见。本文通过对元、明、清不同时期陶胎的低温黑色釉进行对比分析,对不同时期低温黑色铅釉的原料进行归纳与小结;通过对明、清不同时期瓷胎的低温黑色釉彩进行对比分析,初步梳理了黑色釉彩的原料组成、预处理工艺及呈色特点,并揭示其出现与发展的历程。

X射线技术在故宫博物院藏景泰款铜胎掐丝珐琅研究中的应用

本文使用X射线计算机断层扫描(Computed Tomography,CT)技术、X射线荧光(X-ray Fluorescence,XRF)技术与拉曼光谱技术对故宫博物院藏两件刻有“景泰”款的铜胎掐丝珐琅器进行研究,发现两件器物均是旧器物通过改变形制制成,实验检测结果表明:两件珐琅器均是通过旧器物的拼接重组,形成新的底部刻有“景泰”款的珐琅器。通过使用多种科学技术手段的结果互证,确定了明确的改制结论。X射线技术对后续进行改制款珐琅器的研究提供了新的思路和解决方法。

X射线计算机断层扫描技术在文物保护修复中的应用与分析

通过对故宫博物院藏的三件不同类型的文物进行X射线计算机断层扫描之后,得到其内部结构和材质信息。检测结果显示,X射线计算机断层扫描技术对现有馆藏文物的内部结构检测效果非常好,工艺结构、锈蚀、脱落、缺损及修复痕迹都有清晰的成像。作为无损检测方向的重要技术手段,X射线计算机断层扫描技术的成像结果可以为文物的修复和研究提供更具有实际意义的图像信息,也让修复与科研、传统与科技达到了更好的结合,为现有文物的工艺结构探索提供了更好的技术手段。

嵌五色玻璃盆蜜蜡刘海戏蟾盆景的制作工艺和旧修方法研究

故宫博物院藏嵌五色玻璃盆蜜蜡刘海戏蟾盆景是清宫神仙人物盆景的精品。该盆景出现尘污、构件伤断开粘及缺失、色粉脱落、蜜蜡龟裂等病害,需进行保护修复。X光拍照、X荧光能谱、拉曼光谱和红外光谱的检测结果显示,盆景使用蜜蜡、珊瑚、孔雀石、尖晶石、玻璃、螺钿和铜锌合金材料制作;刘海人物和珊瑚树的制作、造景同地台的连接均使用拼嵌、插销并粘接的方法;首次发现前人使用虫胶作为断裂珊瑚枝的充填材料,外层使用曙红混合蜂蜡作为补色材料。本次保护修复在蜜蜡补缺和珊瑚补色时借鉴了旧修方法,为今后同类文物的修复提供了可借鉴的案例。

广域X射线荧光扫描成像技术——一种新型的文物分析方法

本文主要介绍了一种可用于文物分析领域的新型分析方法——广域X射线荧光扫描成像技术(Scanning Macro-XRF)。文中对该技术在最近几十年的发展历史做了简要的概述,对比了之前几种成像方式来说明该方法学的优势所在,通过具体案例阐述了该方法目前在油画、金属器物、镶嵌彩色玻璃、泥金手稿和陶瓷珐琅领域取得的研究成果,最后展望了该方法学的最新发展及前景。

清宫藏庆成灯角片彩绘颜料分析研究

庆成灯原是清代宫廷专门用于皇家家庙(奉先殿)祭祖及太庙祭祀所使用的灯具。该类宫灯现收藏于故宫博物院,共八十余个。作为宫廷祭祀活动中的主要用具,具有很高的历史、艺术和科学价值。该类宫灯由灯帽和灯体组成,空间设计巧妙,灯体中嵌有各种型号的角片。本文利用Micro-XRF扫描、拉曼光谱、红外光谱等技术对庆成灯角片彩绘颜料及绘制工艺进行科学分析。结果显示,角片上的绘画颜料主要包括朱砂、铅白、巴黎绿、雌黄、人造群青、普鲁士蓝等,胶结材料可能为动物胶。角片可能由不同年代绘制而成。该研究为这一大类绣球式宫灯的制作工艺、保护修复及年代判断提供了科学依据。