藝術品保存修復中的科技設備舉要—中國美術館修復中心保存科學實驗室建設經驗分享

文 周曉路

藝術品保存修復中的科技設備舉要—中國美術館修復中心保存科學實驗室建設經驗分享

On Selected Scientific and Technological Facilities in Artworks Conservation—Experience Sharing on Construction of Scientific Laboratory of Conservation Center, NAMOC

文 周曉路

利用現代科學方法及分析手段研究、保護文化遺產，主要體現在科技分析、科技保護、科技考古這三個方面。

我國利用科學技術分析方法對文物進行調查研究的歷史并不長，但隨著科學技術不斷進步，并伴隨著自然科學人才的加入，利用科學分析方法對文物進行診斷分析，已是保護與修復中不可缺少的步驟之一。解明文物和藝術品的制作工藝、原始材料、存在問題，研究文物保護環境、修復使用的材料都離不開科技手段的介入。

中國美術館修復中心自2010年籌建以來，擔負著作為“國家美術藏品保護與修復示范中心”并努力使“中心”成為全國美術館系統藏品修復保護的主平臺，不斷推進我國藝術藏品保護修復事業的新發展的重要任務。按照發展規劃2011年至2015年間完成了卷軸繪畫修復工作室、油畫修復工作室、保存科學實驗室、紙上作品修復工作室與“狀態調查”體系的“4+1工程”建設，保存科學實驗室作為修復中心“4+1工程”的重要組成部分，為各修復工作室提供科學檢測支持。由實驗室分析得出的數據是修復工作必須參照的科學依據，從而制定修復方案。缺乏實驗室支持的修復工作室在修復工作各個時期的各項計劃都缺乏準確的依據，更加無法保證修復工作的準確性與安全性。

中國美術館修復中心保存科學實驗室基于本館藏品特點，借鑒國內外各大美術博物館與美術作品保護修復專業機構的先進經驗，經保存修復專家反復研討論證確立結合多光譜檢測展開科學的分析與檢測，配合油畫、卷軸畫、紙上繪畫作品修復工作室展開科學修復工作的理念。

保存科學實驗室的工作特點是以科技手段介入到保存修復中，主要體現在形態分析和物質成分檢測兩方面。形態分析和成分檢測的研究為修復前打下科學的基礎，是展開修復工作的前提。經過長期的調研，目前國內外組成美術作品保存修復形態分析與成分檢測實驗室工作中的科學設備主要包括以下幾個方面：

第一類是顯微鏡類設備。顯微鏡主要用于對文物或藝術品進行觀察的形態分析。針對藝術品的修復，常用的顯微鏡主要分為以下五個類別：

1. 實體顯微鏡

實體顯微鏡的放大倍率一般在40倍以內。其放大倍率較低。如同現代醫學行業，修復工作主要是在實體顯微鏡下進行操作，利用實體顯微鏡的放大效果可以清晰準確地判斷被操作的對象，為修復工作提供便利。

2. 偏光顯微鏡、金相顯微鏡

偏光顯微鏡的放大倍率一般可以到400倍，是對礦物質元素進行觀察研究晶體光學性質的重要儀器；金相顯微鏡主要是對鑄造金屬進行觀察。被修復作品中所使用的礦物顏料樣本，被截取成斷面樣本。使用以上兩種顯微手段進行觀察，可以分辨出不同的顏料層的構成，并且可以從顏料中區分出金屬層等金屬元素物質。

3. 掃描電子顯微鏡

中國美術館保存科學實驗室

掃描電子顯微鏡及成像樣本

在顯微鏡下進行修復工作

作為修復研究領域最常用的高倍率放大觀察設備，最大放大倍率達30萬倍，可以觀察到礦物結晶等微觀領域。掃描電子顯微鏡可配備能譜儀檢測出被檢測樣本的元素成分，可對樣本進行定性和定量分析，并且可以進行選擇性的分層觀察，主要用于對無機顏料、陶瓷、金屬等物質的觀測，還可對加固材料進行修復前后的滲透情況進行分析觀察。因為掃描電子顯微鏡的觀察需要使用到樣本，所以，這種觀察方法并不屬于無損檢測范疇，需要前期進行樣品的制備，對樣品進行增加導電性的鍍金、鍍碳等前處理等步驟，以得到更加準確的數據。

4. 三維立體顯微鏡

三維立體顯微鏡是對普通實體顯微鏡加入電子模塊，產生正立的三維空間影像立體感強成像清晰，具有較長的工作距離，通過逐層掃描避免景深等問題，可以直接對樣本制作出3D影像，在此基礎上進行觀察和測量是適用范圍非常廣泛的常規顯微鏡。

5. X射線探傷儀

X射線探傷儀利用X光片觀察修復對象內部結構成像，現階段對作品修復前都需要對作品進行X射線成像拍攝，對其內部結構進行觀察，也可以通過X射線成像了解到作品是否有重層繪制的情況。X射線探傷屬于具有放射性的儀器范疇，因此，該設備的使用具有一定的限制，能量較大的X射線探傷儀器需要在室內鉛室中使用，相關設備要進行備案環評，人員也要進行嚴格的技術培訓方可進行操作。使用X射線探傷過程中，由于被拍攝作品的材質不同，所呈現的影像效果也不盡相同，經過長期操作經驗的積累，可以對被拍攝對象的材質進行判斷。

第二類是波譜分析類儀器，主要包括X射線衍射光譜（XRD）、紅外光譜（IR）、核磁共振譜（NMR）、紫外吸收光譜、質譜、激光拉曼光譜等以光學理論為基礎，以物質與光相互作用為條件，建立物質分子結構與電磁輻射之間的相互關系，從而進行物分子結構分析和鑒定的成分方法。

1. X射線衍射光譜儀

按照被分析樣品的成分劃分，X射線衍射光譜儀主要應用于對顏料、土壤、陶瓷、絲織品等物質成分的組成進行分析。例如在修復工作中通過掃描電鏡僅可以對元素進行檢測，而利用X射線衍射光譜可以了解物質的結構，明確地辨識出紅色顏料為鉛丹還是朱砂，或者含有銅元素的顏料是否為氯銅礦等。通過儀器的配合，互相驗證，得到更加準確的數據。

2. 紅外光譜儀

常用的紅外光譜儀主要是便攜式的紅外光譜儀，可用于現場操作，較為便利。紅外光譜儀的檢測范圍比較寬，不僅僅是有機、無機物質，還包括漆器、陶瓷、顏料、絲織品和膠類的粘結材料等，都可以使用紅外光譜儀進行分析檢測。經過紅外光譜檢測得出紅外光譜圖。通過比較的方法對可能材質進行譜圖對比，與預想材料的譜圖充分比對，可以判斷出準確的材質，實施起來較為簡便。

3. 激光拉曼光譜儀

激光拉曼光譜儀可對固態、液態、氣態的有機或無機樣品進行非破壞性分析，與紅外光譜儀相同，經過分析得出激光圖譜，而且激光拉曼光譜儀一般自備譜庫，分析速度較快，數據準確度比較高。

以上波譜分析類設備都需要進行樣本的制備，樣本的制作同樣需要長期經驗的積累，才可以達到得出更加精準的譜圖和數據的目的。

第三類為元素分析類設備。元素分析主要包括以下手段：原子發射光譜、原子吸收光譜、X熒光光譜（XRF）、質子熒光分析等成分分析方法。這里主要介紹應用于修復領域的X熒光光譜儀。X熒光光譜的特點是操作簡便和應用范圍較廣，可對礦物質以及材料表面析出成分進行檢測，也可以對于金屬腐蝕物進行分析。傳統的X射線熒光分析儀可以對樣品作無機元素的定性定量分析，對樣品要求低，固體塊狀、粉末狀都可直接分析，分析速度快且不損壞樣品，但需要大量取樣，在修復領域并不適用。現階段比較常用的主要是便攜式X射線熒光分析儀，可直接對文物進行現場無損元素分析，也彌補了大型儀器無法進行室外檢測的缺點。

紅外光譜儀

紅外光譜儀

第四類為色譜分析儀器。色譜分析主要包括：氣相色譜（GC）、高效液相色譜（LC）、離子色譜。色譜儀相對于其他分析檢測設備來說比較專業，然而對于繪畫作品修復檢測分析意義重大，尤其是對于繪畫顏料中的黏合劑和調和劑等有機物質的分析，使用氣相色譜和液相色譜比較有利，便于檢測出這類有機物質成分。離子色譜使用的范圍也比較廣泛，例如壁畫等繪畫作品表面析出的鹽類可以使用離子色譜儀進行分析，辨別其成分，可以推斷出該物質產生的主要原因。

其他的檢測分析方法還有針對年代測定的C14紀年法、熱釋光測年技術等，來對文物的年代進行鑒定；利用色差儀對修復前后作品的顏色進行比對，判斷補色是否準確等。在藝術品的修復過程中也會有科技手段的配合，例如瀕危藝術品的鍍膜保護設備，竹木漆器的冷凍干燥設備，以及除氧充氮防蟲設備等等。還有依賴于其他研究領域成果對作品進行保護與修復，如生物學的細菌研究，研究木料以及纖維結構的植物學研究，應用于作品老化劣化研究與保護的氣象環境學等等。

現代科學合理規范化修復工作的展開依賴于科學技術的進步，但科技介入的原則依然是以人為本，專業人員的經驗和技術更加必要，傳統的藝術品保護修復人員主要以從事歷史、美術、考古、建筑等學科為主，然而隨著時代的進步，逐步拓展為微生物學、材料學、氣象環境學、分析化學等多學科互滲融通的多樣化局面，通過各學科研究成果的共同作用，形成傳統修復工藝與科學技術優勢互補的有機結合。

中國美術館修復中心于2014年建成的保存科學實驗室具備了專業美術作品保存修復實驗室基礎配置，保證了修復工作中科學調查的需求。為使實驗室功能與實用性進一步擴展，我館修復中心也在不斷完善保存科學實驗室的基本構成，展開運用光學、物理、化學的方法對環境、微生物、有機物進行監測和分析、為修復工作選擇更加適宜的材料、對作品的保護提供科學的方案等工作，逐步具備建設國際一流、國內領先的專業形態與技術體系的美術作品保存與修復機構的能力。

（周曉路/中國美術館館員）

組稿/苗 菁 責編/苗 菁

便攜式X衍射

便攜式X衍射

X射線探傷及光片掃描設