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奥林巴斯DSX500光学数码显微镜在历史文物鉴定中所起到的作用

经营综合报告

在安特卫普大学的保护研究部(比利时),研究员奥利维尔沈正在使用最新的高分辨率光学显微镜来向诠释学问遗产探索中,一条有趣的新途径。

作为一种分析技术,光学显微镜提供了在很多种的历史材料的研究中提供了独特的分析,从中来发现并选择一种历史文物未来的最佳保存方法。

不想大多数的工业样品,历史文物表现出高度的不确定性,并分析了微观世界中的信息,否则这些就会被隐藏在裸眼中而不被发现。当油漆层从其支撑下脱落时,如果用电子显微镜来检查,就能发现问题源自底下锌板的点蚀。甚至能通过分析识别橡木家具上碎片的细胞结构来提供识别其场地的线索。在这种情况下,使用的材料和工序使用显微镜观察将会变得更加明显。

除此之外在历史文物的应用中,光学显微镜也在探索文物的历史和保存方法中占有重要地位。仅仅就正确地了解其被腐蚀的过程,就能优化其控制或者缓解其腐蚀的速度,甚至是将文物回复到它曾经的状态。后者这个概念主要来源于博士奥利维尔所在的保护研究部门里的研究。

当电子显微镜提供了高效收集信息的方法,如果调查需要更高的分辨率,研究人员经常得转向扫描用电子显微镜(SEM)。然而当技术更先进了,最新的光学数码显微镜如奥林巴斯的DSX500就能达到比以前高得多的分辨率,即使是放大4000倍也是可行的。在许多情况,放大到这个水平是不可能的,而光学显微镜不仅能保留原本的信息,还能利用最新的数码技术,靠这个方法能实时地向SEM传输动态的影像。在学问遗产研究中,最近引进一款奥林巴斯DSX500高分辨率光学数码显微镜促进了许多的研究:从促进玻璃和金属腐蚀的研究,到精确分析分析古代盘子上的伤痕。

玻璃腐蚀的检验

虽然玻璃一开始是均匀又透明的物质,而随着时间的流逝它开始逐渐的变得不透明不规则。但大卫布鲁特斯先生在19世纪的努力,这个工序已经被充分的理解了。然而在细节上看玻璃制品向大家展示了这个工序也许比以前更复杂 图一说明了一个古代玻璃展示样品的一个不寻常的特征。

检查玻璃的退化

 

图1A  明场

图1B  暗场

用明场在1.4 mm范围内在放大555倍观察玻璃窗碎片的表面,这是前所未有的,使用图像拼接技术和扩展焦点成像能力来形成一个巨大的,充分聚焦的图像。

碎片表面纵横交错的部分显示着层层薄片从内部流出的样子,将他们在放大1000倍的明场和暗场中进行观察来进一步深入了解这些结构。

 

调查玻璃中矿物晶状体的形成

锰的包裹体形成至少需要200年,放大100倍在明场或者暗场下进行观察。使用扩展焦点成像功能来创造一个充分聚焦的图片,然后结合暗场观察来显示树突状杂物不仅只在表面千层,也会存在于表面层以下。

图2A:明场

图2B:暗场

图片来自安特卫普大学的奥利维尔思科姆博士,用奥林巴斯DSX500拍摄得到。

达盖尔银版法的损伤分析

在1839年,达盖尔银版法是第一个主流的摄影方法。图片是靠光散热在光滑的纳米颗粒银和水银的表面,这意味着划痕或者变色都可以轻松地将图片变的模糊起来——如图三所示。这个达盖尔银板法为了更细致地进行分析,用暗场光源在(正面成像)创造一个比明场更加自然的图像。相比于红外扫描电子显微镜在放大555倍下捕捉划痕图片,用奥林巴斯DSX500光学显微镜能显示一个更好的眼睛观察对比效果。

图3A

图3B:左明场,右暗场

图3C:左DSX500,右BS-SEM

图片来源于奥利维尔博士和伊娃格林藤,安特卫普大学。

铜腐蚀过程的可视化

铜是一种充气硫化钠溶液中硫化物使用光学显微镜在在放大倍数:150倍(A),2000倍(B)和4000倍(C)下30分钟后观察金属试样的表面可视化过程。如此高的分辨率的真彩下信息显示绿色腐蚀的金属颗粒边界,这是扫描显微镜检查过程中失效的部分。

图4.A:150x                                   图4.B:2000x                                  图4.C:4000x

英镑银腐蚀过程的可视化

将标准的银浸入硫化钠中在光学显微镜放大2000倍下进行观察,在不同的时间点相同的位置下进行函数曝光(A)。铜夹杂在银基体中,受到腐蚀首先会形成孤岛,将比原来包含进更多。在7分钟后,铜硫化合物岛屿发生合并,银开始受到腐蚀(灰色)(B)。光泽度下降,表面开始变得粗糙,但出乎意料的是他们再次发生增长而合并成了一个平面、反射面。这使得又开始了一次银的腐蚀。

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图5:表面的光泽和外貌

图片用奥林巴斯DSX500获得;奥利维尔博士schalm帕特里克斯托姆,来自安特卫普大学

总结

高分辨率的光学数码显微镜是学问遗产鉴定中一个少有的好工具,它能让研究人员细致地观察损伤和腐蚀发生的微妙过程。提供了巨大的几个优势。这些使得斯康姆博士的研究小组很容易从一系列的历史文物中提取到有用的信息。

虽然它有时是用来研究案例的辅助对策,例如在高放大倍率下观察物体的化学成分信息,高分辨率的光学显微镜下进行快速有效的一线分析,快速的进行额外信息的补充是很有必要的。

对于玻璃和金属制品,研究中进一步的触发一些反应会显示一些意想不到的信息。大家要在材料腐蚀过程中的理解变得完整,未来还有一段路要走,最新的高分辨率光学显微镜将会发挥至关重要的作用,来迅速地推进大家对过去常识的认识。

编辑信息

奥利维尔博士schalm是在安特卫普大学保育学系讲师和研究员(比利时)。

马库斯fabich是材料科学显微镜奥林巴斯SE企业的产品经理(汉堡,德国)。

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