1.中国国家博物馆藏错金银云纹铜犀尊制作工艺研究
中国国家博物馆藏错金银云纹铜犀尊是战国至西汉时期错金银铜器中的精品，也是古代犀形铜器中形象最为写实雄浑者，具有极高的历史和艺术价值。本研究综合利用大幅面X射线荧光成像、 X射线成像、便携式X射线荧光、三维视频显微镜等分析方法，对犀尊的材质、纹饰特征、制作工艺等进行了分析研究，明确了犀尊主体由铜锡合金组成，揭示了表面金银饰的分布特征和规律，探讨了错金银工艺的技术细节，得出嵌槽主要通过铸造方法制作而成的论点，并进一步印证该器采用金银丝嵌错工艺。本研究首次对器表金银纹饰的形貌和布局进行了详细复原，为战国至西汉时期错金银铜器的纹饰与工艺研究提供了重要参考。主要得出以下结论：
（1）犀尊主要由Cu-Sn二元合金组成，锡含量较低，盖和左耳由Cu-Sn-Pb三元合金组成，可能经过修复。此外，尾部左侧一处成分与器身成分差异较大，可能经过修复。犀尊眼珠材质为我国古代特有的铅-钡-硅系玻璃，左右眼珠表面风化程度存在一定差异。
（2）犀尊腹腔中空，腹腔与头部、四足均不相通，头部与四足内应为泥质盲芯。左侧口中流管伸入头颈部，呈微弧状斜向下插入腹腔，有利于腹腔中液体倒出。器身多个位置发现方形铸造垫片，说明铸造工艺采用了传统的模范铸造法。
（3）犀尊表面通过减地法形成具有两层结构的纹饰，底纹为不规则形态的流云纹，并均匀点缀小圆点纹，二层纹上嵌错金银丝。金银丝平均宽度为416μm，短线形纹平均长度为1789μm。金银布局具有一定规律性，装饰图案呈现区域性特征，金饰主要分布于面颊、耳内外、背部、前身与后臀部，银饰主要分布于颈部、侧臀、四肢及腹底部。整体装饰布局明确，色彩分割清晰，器身两侧图案对称性强。
（4）犀尊表面嵌槽主要通过铸造而成。器表有加工磨砺痕迹。金银丝有起翘、脱落痕迹，其主要成分中未发现汞元素，基本排除了金汞齐填槽的可能性，进一步印证了该器采用了金银嵌错工艺。
图一 错金银云纹铜犀尊照片
图二 铜犀尊表面主要元素分布图
图三 铜犀尊表面纹饰布局图
2. 郎世宁《松鹤同春图》的原位无损科学研究
中国国家博物馆藏郎世宁（Giuseppe Castiglione）卷轴画《松鹤同春图》，三级文物，画心部分纵180.8cm，横89.4cm，绢本设色，右下方提款“臣郎世宁恭画”，钤印“臣宁”“恭画”。使用手术显微镜、红外相机、大幅面X射线荧光扫描成像光谱仪（MA-XRF）多种面测试，结合拉曼光谱仪光纤探头和光纤反射光谱仪点测试的方法，对《松鹤同春图》进行原位无损检测。检测结果表明该画在绘制时所用颜料种类为炭黑、赭石、铅白、朱砂、孔雀石等；在调色方法方面：绘制深色轮廓线或大树等景色时将炭黑和赭石两种颜料混合使用，并沿用了西方绘画中使用铅白进行打底，然后使用其他颜料进行二次上色的绘画方法；在绘画技法方面，使用同一色系的不同颜料、更改同一色系颜料的配比、不同的绘画方法来凸显绘画效果的立体感等。多种面检测和点测试原位无损方法的联合使用，可以实现对中国传统卷轴画使用颜料种类、调配方法、绘画技法等信息的科学研究，为艺术、历史、考古学的研究提供数据支持，对于作品的价值揭示具有重要的参考意义。
图1《松鹤同春图》及分析区域
图2《松鹤同春图》仙鹤部位元素分布图
图3《松鹤同春图》花朵红色部位拉曼光谱图
图4《松鹤同春图》颜料反射光谱及一阶导数图
3. 馆藏雍正粉彩瓶的原位无损科学研究
粉彩是景德镇四大名瓷之一，其粉润柔和、颜色丰富的特点与使用的原料性质密不可分，对粉彩瓷器进行科学检测，可以为研究粉彩瓷器的传承与发展提供重要依据。中国国家博物馆藏粉彩瓶为清雍正时期的粉彩瓷器，瓶身正面绘有紫红色荷花，蓝绿色及黄绿色荷叶，红色水纹等。荷叶的颜色有两种，紫红色荷花为渐变色，并在荷花中间绘制蓝绿色莲蓬，绿色荷叶中间绘制红色叶心，通过增加色彩的种类、不同颜色交叉使用等方式突出画面的立体感。采用三维视频显微镜对彩绘颜料进行观察，采用MA-XRF对彩绘颜料元素成分及分布位置进行检测，并对其颜料使用方法进行推测；采用Raman对釉彩着色剂化学成分进行确认。发现粉彩瓶中紫红彩的着色剂为金红，红彩的着色剂为矾红，绿彩着色剂为铜的化合物，黄彩着色剂为铅锡黄Ⅱ型，黄绿彩为绿彩和黄彩调和而成，黑彩着色剂为锰的氧化物。显微镜和MA-XRF两种面检测技术的联合使用，可以得到颜料层的上下关系、粉彩的绘画技法、颜料特征元素及分布位置等信息。三种原位无损检测仪器的应用，可以为馆藏完整瓷器着色剂成分、绘画技法、制作工艺等信息的科学研究提供借鉴。
图1粉彩瓶不同部位显微照片
图2 粉彩瓶元素分布图
图3 粉彩瓶不同部位颜料的拉曼谱图
4. 青绿山水画《雷璘绢本设色山水人物轴》绘画颜料及调色方法的光谱法分析
中国国家博物馆藏清代《雷璘绢本设色山水人物轴》（图1），绢本设色。绘制了高山、树木、房屋、人物等元素，背景为空白和远处的高山，表达悠远的意境，画面色彩绚丽浓厚，立体感强。画心部分纵147cm，横100cm，尺幅较大。本文选取左下角山石、树木作为研究对象，采用显微镜对颜料颗粒进行观察，采用MA-XRF对绘画颜料元素成分及分布位置进行确认，并对其颜料使用方法进行推测；采用Raman对绘画颜料化学成分进行确认。研究结果表明这幅青绿山水人物图轴绘制青绿山顶时使用了颜料石青、石绿和Smalt，绘制青绿山坡、山脚、绿色树叶等部位时使用了颜料石青、石绿，绘制棕色树干时使用了赭石，绘制墨色树枝、屋顶、小桥等部位时使用了炭黑。调色方法上，青绿山顶相较于颜色相近的山坡和山脚，增加使用了蓝色Smalt，石青、石绿的颜料浓度从山顶到山坡逐渐降低，说明画家通过不同颜料的混合使用、改变颜料浓度等方法，突出山脉的起伏变化，增加画面的立体感。测试结果表明，面扫描采集方法可以获得更加全面的文物信息，避免检测信息的缺失，再结合传统的点采集方法，可以实现对中国传统卷轴画使用的颜料种类、调色方法等信息的研究。
图1 《雷璘绢本设色山水人物轴》及元素分布图
图2 《雷璘绢本设色山水人物轴》不同部位颜料的拉曼谱图
图3 Smalt颗粒显微照片及扫描电镜照片
5. 铜雕塑锈蚀产物分析研究
凝结着人类智慧和精华的铜质艺术品作为博物馆展览的重要组成部分，向观众传递它的历史价值、文化价值、审美价值、科技价值和时代价值。铜质雕塑以其独特的美感受到越来越多艺术家和观众的青睐。经过岁月的洗礼，雕塑上有时也会出现锈蚀产物，锈蚀产物或影响艺术品的美感或进一步损害雕塑，因此需要对锈蚀产物进行鉴别。通过超景深三维视频显微观察、扫描电子显微镜-能谱仪、显微激光拉曼光谱和傅立叶变换显微红外光谱对馆藏铜雕塑锈蚀产物进行取样分析，能谱结果表明该锈蚀产物中没有氯离子，再结合拉曼光谱和显微红外光谱结果可以确定锈蚀产物是蓝铜钠石(Na2Cu(CO3)2·3H2O)和含有钠离子和氧离子的水合甲酸铜Cu4Na4O(HCOO)8(OH)2·4H2O，这种铜锈蚀产物在国内报道较少。科学的检测方法和分析手段为铜雕塑保护方案的制定提供了重要信息支撑和理论依据。
图1. a)铜雕塑《哲学家梁漱溟》；铜雕塑锈蚀产物的场发射扫描电子显微镜图像: b) Cu4Na4O(HCOO)8(OH)2·4H2O，c) Na2Cu(CO3)2·3H2O。
图2. 锈蚀产物拉曼光谱a) Cu4Na4O(HCOO)8(OH)2·4H2O，b) Na2Cu(CO3)2·3H2O。
6. 国家博物馆藏清代《通鉴纪事本末》纸墨材料的研究
本研究以中国国家博物馆藏清代刻本《通鉴纪事本末》为研究对象，利用扫描电镜-能谱（SEM-EDS）、大幅面X射线荧光扫描成像（MA-XRF）、显微共聚焦拉曼光谱（Raman）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、箭型固相微萃取-气相色谱/质谱（Contact SPME Arrow-GC/MS）研究了古籍纸张的无机元素、化学结构、印刷墨迹成分、挥发性有机物组成等。结果表明，古籍纸张的无机元素主要为Ca、S、K，并在潮线处富集；墨迹颜料为松烟墨；护页纸张保存状况较好，无明显氧化。对纸张挥发性有机物的非靶筛查共筛选出58种化合物，其中既包含了纸张的老化产物，也包括使用和历史保存过程中吸附的物质，它们共同构成了古籍的“旧书气味”。该研究结果为深入了解《通鉴纪事本末》的保存状况及制订合适的修复方案提供了科学依据，所采用的无损、微损分析方法在纸质文物研究中具有良好的应用前景。
图1 Contact SPME Arrow-GC/MS样品采集
图2样品挥发性有机化合物气相色谱TICs
7. 北宋《职贡图》高光谱科学检测与分析
中国国家博物馆藏《职贡图》作于北宋熙宁十年（1077年），是南梁萧绎（508-555）所绘《职贡图》的摹本，在近千年的历史递藏中，屡经修补和重新装裱，很多内容已漶不可识。本研究利用高光谱成像技术对作品内容进行增强显示和颜料识别。在光源安全性评估的基础上，采集了波段范围为400-1000nm的光谱成像数据。对采集数据进行图像拼接、最小噪分离（MNF）变换等预处理。采用基于ISODATA无监督分类模式对画面中的残片、裂纹、修补等信息进行分类，结果表明其中残片面积平均占比51.44%，裂纹和修补17.10%。采用PPI和n-维度可视化提取的端元波谱，经匹配后，可得知画面内容所用颜料材质有朱砂、黄赭。该检测结果对《职贡图》的流传经历、绘画技法的研究提供了参考，同时，反射光谱可作为该画作的特征信息应用于科学鉴别。
图1《职贡图》高光谱采集 图2 《职贡图》真彩色图像 图3《职贡图》光谱聚类分析伪彩色图像
