1.基于紫外诱导可见发光成像和热裂解气相色谱-质谱的铁质文物保护修复材料鉴别
在制订文物保护方案前，首先需先了解其保存现状和历史保护修复情况，过往修复所用的材料成分和保存状态是现状调查的重要内容。由于早期部分文物保护工作缺乏详细的档案记录，采用科学检测方法识别保护修复材料至关重要。本研究运用紫外诱导可见发光成像（UVL）与热裂解气相色谱-质谱（Py-GC/MS）技术，对收藏于甘肃省博物馆、昭通市博物馆、中国国家博物馆的5件铁质文物的历史保护修复材料进行了成分和空间分布的调查。结果显示铁权 20791和铁锛头 2335使用了添加松香树脂的熟桐油作为封护材料；铁斧 2334的封护材料由两层组成，下层为熟桐油，上层为虫胶；铁剑D0008使用了石蜡封护；铁剑450保护过程中应用了多种材料，包括双酚A型环氧树脂、虫胶、聚苯乙烯等。研究证实UVL与Py-GC/MS结合使用是分析历史保护修复材料的有效方法，点分析和成像技术的结合为取样策略的制定提供了依据，确保了样本的代表性，且减少了取样数量和对文物的潜在损害。研究结果为文物档案补充了重要信息，为文物修复材料效果评估、失效保护材料去除以及后续保护方案制订提供了科学依据。
2.青铜器修复材料与工艺的无损成像与光谱研究
考古出土青铜器往往存在破碎或残损现象，在展览前通常需要修复。然而许多早期修复工作缺乏详细记录，这为文物保护人员带来极大挑战。通过科学分析重建历史修复过程，已逐渐成为文物保护工作的重要内容。以往针对青铜器修复材料与技术的研究，大多依赖显微分析和有损检测方法，这些方法在获取整器修复信息方面存在局限性。本研究结合成像与光谱技术，对中国国家博物馆收藏的两件春秋早期青铜器进行了分析。成像技术包括大幅面X射线荧光成像（MA-XRF）、X射线探伤成像及紫外激发可见光成像，并结合拉曼光谱（Raman）和光纤反射光谱（FORS）。结果显示，一件青铜甗表面存在大量裂纹及一处大面积缺失，曾以铜片配合锡铅焊料进行修补。两件器物的表面均发现作旧痕迹，使用颜料包括锌钡白、青金石、酞菁蓝、钡白及铬黄。其中锌钡白的发现为判断文物的修复时间提供了重要线索，有助于揭示其保护修复历史。本研究表明，将成像技术与光谱分析相结合，是揭示青铜器修复材料与工艺的有效手段，可为文物保护人员评估青铜器的保存状况提供重要技术支撑。
图1 青铜甗元素分布图
图2 青铜甗XRF光谱
图3 青铜剑元素分布图
3.华北军区烈士陵园“军旗”铜雕像科学分析及工艺研究
华北军区烈士陵园《胜利组雕》，中央“军旗”主铜像及基座石质浮雕经多年露天展示存放，表面存在沉积物、水渍、绿色锈蚀物等病害。为了解河北省降雨对露天展示雕塑表面污染物及锈蚀产物形成的作用及影响、研究铜雕像的铸造工艺与保护修复历史，河北省文物与古建筑保护研究院委托中国国家博物馆文保院开展“军旗”铜像及基座样品的检测分析，为文物保护方案的制定和实施提供技术支撑。
图1 JQ16样品X射线衍射谱图
图2 JQ16样品的显微拉曼光谱结果（280.4、533.8、2093.1、2157.3cm-1为铁蓝特征峰）
图3 JQ16和JQ22样品的显微红外光谱结果（2091.7cm-1为铁蓝典型特征峰）
图4 JQ22样品的热辅助甲基化-热裂解-气相色谱/质谱（THM-Py-GC/MS）分析结果
（注释：C6代表6个碳的烷酸酯；2C4代表4个碳的烷二酸二甲酯）
通过X射线衍射仪、激光共聚焦显微拉曼光谱分析了样品的无机物相组成，结果表明JQ16样品中含柱钠铜矾、铅矾、铬铅矿、方解石、石英、云母；拉曼光谱和红外光谱测出了铁蓝。柱钠铜矾主要是铜雕塑在露天展示中形成的腐蚀产物；铬黄(正交型的PbCrO4•PbSO4)与铵盐铁蓝混合制成铬绿，铬酸铅含量越多，颜色越深，使铜雕像主色调呈深绿色（军装的颜色）；XRD结果中PbCrO4含量均高于PbSO4也正好说明了这一点。
显微红外光谱与热裂解-气相色谱/质谱分析了雕塑JQ22样品的有机物成分。其主要成分是防护涂料。涂料习惯被称为“油漆”，它可以采用不同的施工工艺涂覆在对象表面上，形成黏附牢固、具有一定强度、连续的固态薄膜，能够阻止或延迟损害（物体暴露在空气中，受到空气、水分、紫外线等的侵蚀，造成金属锈蚀、木材腐朽、水泥风化等损害）的发生，延长物体的使用寿命。涂料是一种高分子树脂、小分子有机溶剂、无机颗粒等组分共存的“复杂体系”。因此，涂料剖析是一项综合性的工作，难度较大。样品中检测到大量熟桐油热裂解产物，推测熟桐油是表面涂层的主要成分之一，使用了干性醇酸树脂做涂料；涂料中苯乙烯、苯的衍生物含量较高，推测使用了聚醋酸乙烯酯材料，还添加了邻苯二甲酸酯类材料作为增塑剂。
XRD、Raman、micro-FTIR和THM-Py-GC/MS几种科学分析手段相结合，对铜雕像样品进行科学分析，分析结果能够揭示大气环境对腐蚀产物形成的影响和也能为铜像的涂装制作工艺研究提供帮助，为文物的科学保护和保护修复方案的建立提供了科学依据。
