手持式XRF應用於藝術保護與顏料分析
在藝術保護所面臨許多挑戰中,手持式 XRF 能夠滿足藝術品的無機顏料相關分析,顏料可以基於定性元素很大程度地被識別,如朱紅色是由硃砂礦物所製成的鮮紅色顏料,主要由汞 (Hg) 和 硫(S) 組成,而鎘紅是與朱紅色相近的色調,主要由鎘(Cd)、硫(S)和硒(Se)組成,使用 Bruker Tracer 手持便攜式 XRF 分析儀從顏料樣品中獲取定性光譜數據,研究人員便可以輕鬆獲得有關顏料的元素成分信息,對顏料進行快速的辨識與瞭解。
TRACER 5 系列用於非破壞性顏料分析
Bruker Tracer 5 系列分析儀具有體積小及高度可攜帶性,能夠在實驗室或樣品現場即時使用,不受地點限制,您可以將Tracer帶到義大利的壁畫、墨西哥的洞穴壁畫或掛在博物館畫廊的畫作,Tracer 5 系列可以分析各種不同無機顏料樣品,以獲得有關的成分信息。
*原料顏料塊或粉末
*礦物樣品
*岩石表面上的顏料/油漆
*陶瓷上的顏料/塗料(如果顏料被 Pb 釉覆蓋,可能無法進行顏料分析)
*畫布,石膏等顏料/油漆
*紡織品上的顏料/染料
*在彩色玻璃的顏料
*顏料/墨水在紙上
*有機樣品上的顏料,如動物皮,人體皮膚,木材等
Tracer 5 系列的分破壞性分析技術,非常適用在敏感的物件樣品上,分析時完全不需擔心物件的安全,全球數百家博物館和學術單位都將珍貴的藝術品或考古樣本託付 Bruker Tracer 5 系列進行分析研究。
下面摘自以 Bruker Tracer 系列分析儀分析古羅馬顏料之研究文獻
文獻研究主題是以 1974 年被挖掘出土的文物-公元 2~4 世紀早期在羅馬 Sacra di S. Omobono 區域的屠牛廣場 Forum Boarium 顏料店,共產出超過 2 公斤的藍色、淺藍色、綠色、黃色、橘色、紅色、粉紅色和白色顏料,而得以有機會對這些非凡的顏料進行分析。研究中以 Bruker Tracer 系列分析儀在對個別顏料進行主要、次要和微量元素的確認,輔以偏振光顯微鏡對顏料進行其他方面探討。
S. Omobono Pigments: a. (left to right): Blue S4, Blue S20, Blue S8 b. Blue S11.4 c. Green S12 d. Yellow S13 e. Peach S2 f. Red S5 g. Red S7 h. White S10
(Beeston & Becker, 2013)
在這個古老的市場中可供貿易的顏料類型被確定為埃及藍(兩種製劑),土綠色,至少五種不同的鐵土顏料(紅色、黃色、赭色)和石灰白(碳酸鈣)。
S. Omobono 有三種視覺上可辨別的藍顏料,藍色 S4(212克)和藍色 S20(423克),由粗糙紋理,砂質,亮藍色材料的小球形顆粒(和一些不規則形狀的碎片)組成。此兩種顏料具有埃及藍的預期外觀,顏料質地非常堅硬並且不容易研磨成粉末,但是當粉碎時會產生淺藍色。下圖所示為藍色 S4 和藍色 S20 的 pXRF光譜。正如所料,銅被發現是這些樣品中的主要元素,其他還存在 Ca,Fe,Pb 和 Sn 的顯著峰。觀察到 Si(埃及藍的重要成分)的小峰(由於 X射線發射的低能量,該元素更難以檢測),注意到的微量元素包括K,Sr,Zr,並且在一些樣品中包括 Mn,Ti 和 Sb。這些樣品中錫的存在非常令人感興趣,很可能這些錫的來源於在於, S. Omobono 出售的埃及藍色顏料是在製造中使用青銅代替銅金屬的緣故。
(Beeston & Becker, 2013)
下表為 pXRF 分析與顏料結果鑑識概述,
在 S. Omobono 顏料店中的原色料組合都屬於羅馬學者 Pliny 所分類的 “austere” 色料,這些色料通常在市場上易於購買,而較為昂貴與稀有的 “florid” 色料如藍銅礦和硃砂則顯然不存在。其他色素的鑑定也通過許多科學分析方法
,包括用青銅/土綠/黃色/紅色赭石/石灰白製成的埃及藍色,以及可能代表特定最終用途顏料混合加工的其他樣品。
(Beeston & Becker, 2013)
reference
Beeston, R. F. & Becker, H. (2013). Investigation of Ancient Roman Pigments by Portable X-ray Fluorescence Spectroscopy and Polarized Light Microscopy. In Archaeological Chemistry VIII (pp. 19-41). American Chemical Society.