古青铜器中成分检测方案(能散型XRF)

SSL-CA22-076Excellence in Science Excellence in ScienceEDX-066 岛津企业管理(中国)有限公司-分析中心Shimadzu (China) Co.， LTD.- Analytical Applications CenterTel：86(21)34193996Email： sshzyan@shimadzu.com.cnhttp：//www.shimadzu.com.cn EDX分析青铜器成分 EDX-066 摘要：古青铜器是古代科技文化的结晶，既有很高的艺术欣赏价值，也有很高的科学研究价值。中国掌握青铜器的制造技术有5000多年历史了，在长期实践中已经认识到合金成份与青铜的性能用途之间的关系。本文使用 EDX-7000 型X射线荧光分析仪，探索了青铜器成分的分析方法，为青铜器的考古研究提供辅助证据。 关键词：青铜器成分分析 能量色散型X射线荧光分析仪 铜是人类最早认识的金属之一，青铜器是铜与锡、铅等物质的合金。青铜熔点低，熔液流动性好，凝固时收缩率小，铸造性能佳。青铜文化在世界各地区都有发展，中国古代人很早就掌握了以青铜作为原料制作工具和器皿的方法。中国考古发现最早的青铜器，距今已有5000多年。中国青铜器制作精美，艺术价值高，在世界青铜器文物中享有极高的声誉。 红铜硬度低，不适于制作工具。在红铜中加入锡炼成青铜合金后，硬度得到了提高，青铜的硬度与锡的添加量有关系。 《周礼·考工记》里六分其金法，详细记载了不同用途合金的配方。铅的加入可以降低合 实验部分 1.1仪器 岛津EDX-7000 能量色散型X射线荧光分析仪。 金熔液熔点，提高铸造时的流动性，减少气泡，改善成型性能，对于大型器皿、薄壁器皿，精密纹饰器皿的铸造有利。青铜器中的锡、铅添加量，是古匠人长期实践经验总结及传承的结果，青铜器的成分带有各个历史时期及地域的特征，可以为青铜器的考古研究提供鉴定参考证据。 青铜器的成分分析多采用无损的X射线荧光分析仪进行分析，本文使用岛津 EDX-7000 型X射线荧光分析仪，对青铜器的成分进行分析，可为青铜器的考古鉴定提供科学的证据。 图2 青铜器实验样品 1.4样品前处理 古青铜器是经历了时间沉淀的文物，表层存在锈蚀层。X射线荧光分析仪是表面分析仪器，锈蚀层的存在对X射线分析仪的分析结果存在影响。必要时可选定分析区域部位，对分析表面进行清洁处理，除去分析区域的锈蚀层，处理后的样品直接放置在样品室中，使用分析仪器自带的摄像系统对样品进行定位分析。 纪结果与讨论 2.1分析结果 采用仪器自带的定性定量分析条件，对青铜器样品进行分析，分析区域分别选取样品处理区域和样品未处理区域，比较锈蚀层对分析结果的影响，分析结果见表1。 表1定性定量分析结果 单位：w/% 样品名称 Cu Sn Pb Si Fe 未处理区域 36.067 30.923 26.558 3.580 2.872 处理区域 78.005 13.802 8.147 0.046 注释：表中“”表示定性定量分析中未检出。 采用 EDX-7000 分析仪定性定量分析条件，大气环境下对青铜器样品的处理部位进行分析，使用仪器自带的高清晰度摄像系统进行定位，分析数据的谱图见图3。 图3 青铜器样品分析谱图 2.2结果讨论 青铜器 EDX分析结果显示，青铜器样品未处理区域的分析结果中出现较高的铁和硅含量，青铜器有高含量的铁和硅是不常见的，多为青铜器锈蚀过程接触外界物品的反应产物。锈蚀层的存在对青铜器样品的成分分析影响较大，在包含锈蚀层的未处理区域， Cu分析含量大幅度低于处理后的合金基体， Sn、Pb分析含量明显高于处理后的合金基体。文献记载在青铜器 CuSnPn 合金中， Pb以游离状态存在，含Sn 较低时， CuSn 合金相易受到环境腐蚀， Cu 比 Sn 更容易流失，从而形成锈蚀层 SnPb 元素含量的被动增加[1-3]。不同时期、地域的青铜器成分存在差异，有时为达到精细的铭文、纹饰等的铸造效果，往往在 Sn、Pb 成分上做控制，以达到降低青铜熔液的熔点、改变青铜熔液的流动性、提高成型效率，达到精细铸造的效果。这些铸造的信息特征可从青铜器的成分数据中得到呈现。 结论 利用岛津能量色散型X射线荧光光谱仪，定性定量分析青铜器的成分，分析简单、过程程损、无需复杂的前处理、快速得到青铜器元素成分，可为青铜器考古研究的提供辅助的鉴定证据，是青铜器考古鉴定常用的方法手段之一。 ( 参考文献 ) ( [1]黄宗玉，潘春旭，倪婉，陈官涛.春秋战国楚青铜箭镞的锈蚀机理研究.电子显微学报，2006，25(11)： 46-50 ) ( [2]黄宗玉，潘春旭，倪婉，陈官涛.长江中游地区楚墓中出土的青铜箭镞的锈蚀现象及锈蚀机理研究.文物保护与考古科学，2008，20(4)：16 - 25. ) ( [3]黄宗玉，廖灵敏.秦始台兵马俑坑出土青铜兵器的锈蚀形态和特征.理化检验，2011，47(2)：75- 77. ) 岛津应用云 利用岛津能量色散型X射线荧光光谱仪，定性定量分析青铜器的成分，分析简单、过程无损、无需复杂的前处理、快速得到青铜器元素成分，可为青铜器考古研究的提供辅助的鉴定证据，是青铜器考古鉴定常用的方法手段之一。