以手持式拉曼光譜儀和便攜式FT-IR光譜儀作為現代藝術中有機材料現場鑑定的補充工具
紅外和拉曼振動光譜學是鑑定有機和無機化合物的合適技術，兩種技術都提供了有關具有不同特異性、敏感性的分子和晶體振動躍遷的信息，通過這些技術獲得的振動信息通常是互補的，而互補程度取決於所研究分子的對稱性。
桌上型的紅外和拉曼光譜儀器已廣泛用於文化遺產領域，用來表徵藝術家使用的有機和無機化合物，例如黏合劑、染料、清漆和顏料，由於許多藝術品是建築物、雕塑和大型畫作，因此商用便攜式紅外光譜儀便基於反射模式收集的紅外光譜來執行非破壞性分析，不僅提供藝術品的廣泛分子信息，也尊重藝術品的完整性。
就拉曼光譜而言是一種散射原理，不需要樣品製備，並且是非破壞性且快速的分析技術，可獲取有機和無機性質的微米級顆粒振動光譜，此技術的主要缺點是來自樣品中存在的螢光分子和其他痕量化合物，在分析過程中會造成干擾，與桌上型分析設備相比，由於缺少共軛焦和微型頭，便攜式拉曼光譜儀在藝術品分析受到諸多限制。
最近一款新型的手持式拉曼光譜儀 BRAVO 針對螢光減輕進行了優化，具有較低的激光功率和較寬的分析範圍，被證明是藝術文化領域有前途的工具。構成 BRAVO 基礎的連續移頻激發技術 (Sequentially Shifted Excitation, SSE)，幾乎可以達到總螢光衰減以及具有可接受的靈敏度，此方法能夠獲取位移的拉曼光譜，經過合適的計算可以提取真實拉曼空間中的光譜數據。
有機顏料和黏合劑是現代藝術品的主要組成部分，下面文獻中展示了用多技術方法來表徵幾幅藝術品中使用的繪畫材料，這些作品被保存在義大利斯波萊托 Palazzo Collicola Carandente 博物館的現代藝術收藏。
a. Giulio Turcato 的《 Festa notturna 1952》。Alexander Calder 金屬彩繪雕塑 b. 《 Standing Mobile 1967 》與 c. 《 Standing Mobile1974 》。d. Pietro Consagra 的 《Senza titolo 1985》。 e. Nino Franchina 金屬彩繪雕塑 《 Ala Rossa 1951–52 》。
為了進行光譜鑑定，BRAVO 已對大量標準樣品（德國的 Kremer Pigmente GmbH 和義大利佛羅倫薩的 Zecchi ）進行了分析，從而優化了畫作與雕塑的測試參數（積分時間和共添加數量），並建立了用於顏料、黏合劑和典型藝術材料的專用數據庫。這項工作的重點是手持式 BRAVO 拉曼光譜儀的交叉驗證，該光譜儀使用順序位移激發（SSE）來減輕螢光干擾，以專門表徵有機材料。分析程序結合了 XRF、拉曼光譜和反射紅外光譜，可以對藝術家的調色盤進行完整的表徵，尤其是可輕易識別出八種不同的合成染料，分別屬於顏料紅（PR）和顏料黃（PY），醇酸樹脂和脂質等合成或傳統黏合劑。
在上圖 Pietro Consagra 的油畫中，XRF 測量到所有檢測點上的主要元素均為 Zn，Ca，Fe，Ba，Ti 和 Sr。反射模式下獲得的紅外光譜顯示，特徵為1750 和 4340-4260 cm-1 分別歸因於羰基伸縮和脂肪族亞甲基的結合帶，這表明使用脂質黏合劑的可能性。
由於振動和元素測量的結合，可以區分畫作不同區域中兩種不同類型的黃色顏料（Y1 和 Y2），根據 XRF 分析，黃色 Y1 部分 Cr 和 Cd 以及其他元素的存在，紅外光譜（圖b，黑色痕跡）顯示硫酸鋇（Bs）的基本 ν1，ν3，ν4 和ν1+ν3 組合模式，這來自被現代藝術家廣泛建議使用的一種鎘-立德粉( CdS 和 BaSO4 固溶體)，同時缺乏典型的鉻酸鹽紅外光譜和拉曼光譜特徵，使我們排除了鉻黃顏料的存在，由於 XRF 光譜中存在 Pb 和 Sb 以及樣品和標準品上記錄的紅外反射光譜（圖b，灰色痕跡）之間的比較，黃色 Y2 被鑑定為鉛銻礦。
在 XRF 分析中，綠色 G1 部分中發現了 Cr，Cd 和 Co，該結果可能與鉻或鎘基等黃色顏料，或鈷基等藍色顏料的混合物存在有關，鈷顏料的存在是透過在 6500-8500 cm-1 的紅外光譜範圍內的吸收得到揭示，其中可見 Co 離子的 d-d 躍遷（圖c，黑色譜圖）。綠色 G2 部分中包含的主要化學元素是鉻，因此建議使用氧化鉻 / 氫氧化物，後者也稱為 Viridian，已通過在 1063 和 792 cm-1 處波段的紅外光譜（圖c，灰色光譜）得到了證明，歸因於水合氧化鉻，以及 1288 和 1254 cm-1 的光譜，是由於氧化鉻水合物綠色合成的副產物-硼酸鉻的伸縮方式。
在這種情況下，將反射光譜與 Viridian 綠色顏料的透射紅外光譜（圖c，淺灰色跡線）進行比較，以確認是否存在上述特徵帶。就藍色區域而言，XRF 分析已證明了 Co 的存在，這證實了使用藍色 Co 基顏料獲得深藍色（圖a，B1）。這也可以在反射紅外光譜（圖d，黑色跡線）中觀察到，在該光譜中，預先說明了附近區域的吸收率比。在淺藍色區域（圖a，B2），元素分析還顯示了銅痕跡的存在。通過紅外分析獲得的結果（圖d，灰色跡線）僅證明了硫酸根的典型吸收信號，可識別為鋇白（Bs）。多虧了拉曼對淺藍色區域的研究（圖a，B2），才有可能獲得更多有關藝術家使用的藍色顏料的信息，將拉曼光譜與標準光譜之一進行比較（下圖a，深灰色跡線），可以將藍色有機顏料鑑定為酞菁藍。
至於 Turcato 的塗料（下圖 a），XRF 光譜表明紅色，黃色和白色區域的元素組成相同由 Ti，Zn，Ca，Fe，Ba，Sr和少量的少量其他元素組成。根據這些結果，不可能推斷出藝術家使用的特定紅色和黃色顏料，多虧了拉曼光譜學，在許多檢測區域中分別通過 988 和 456 cm-1的信號與 636、514、394 cm-1的信號鑑定了重晶石（Bs）和銳鈦礦（A）（圖 b 和 c）。在黃色拉曼光譜（圖c，黑色跡線）中，還顯示了 1680 至 1100 cm-1之間的信號，可能是使用合成顏料因素。1140cm-1 處的譜帶可歸因於 C–N 對稱拉伸，在1339 cm-1處的譜帶可能與芳香族硝基相關，在 1260 和1500 cm-1之間的譜帶是吡唑啉酮顏料的特徵。因此，可以斷定該黃色區域由最有可能屬於乙酰乙酸芳酯類的偶氮染料構成。
事實證明，新型便攜式 BRAVO 拉曼光譜儀是用於藝術品現場分析的非常強大的工具，特別是通過減輕螢光效應的專用技術，能與其他分析方法形成相輔相成的效果，實現在現代藝術品的不同繪畫材料中進行完整的表徵。
reference
Vagnini, M., Gabrieli, F., Daveri, A., & Sali, D. (2017). Handheld new technology Raman and portable FT-IR spectrometers as complementary tools for the in situ identification of organic materials in modern art. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 176, 174-182.
