發(fā)布時(shí)間：2020-10-16 07:44

　　 青銅文物的清洗是目前文物保護(hù)與修復(fù)中面臨的主要問(wèn)題之一。使用先進(jìn)的激光技術(shù)對(duì)青銅文物進(jìn)行無(wú)損無(wú)害清洗具有非常大的研究?jī)r(jià)值與意義。目前,激光清洗技術(shù)作為一項(xiàng)新型的清洗技術(shù),能在保護(hù)文物本身的基礎(chǔ)上快速有效的清除掉覆于文物表面的污物,較之傳統(tǒng)技術(shù)有很大的優(yōu)越性。經(jīng)過(guò)對(duì)比篩選,本文選用EOS Combo Yd:NAG激光器來(lái)進(jìn)行實(shí)際青銅殘片的激光干式清洗實(shí)驗(yàn)。該儀器具有短自由運(yùn)行(SFR)和長(zhǎng)調(diào)Q(LQS)兩種脈沖模式。首先研究該激光器兩種模式下不同能量密度對(duì)各類(lèi)銹層青銅文物的殘片的清洗效果。發(fā)現(xiàn)激光清洗是從表層開(kāi)始到里層,若清洗銹層與下層銹層之間沒(méi)有較強(qiáng)的作用力,及兩者間的光學(xué)性質(zhì)具有明顯差異,其清洗效果較好。表面細(xì)小顆粒、疏松狀銹、斑點(diǎn)狀銹和“粉狀銹”的清洗效果較好。而深綠色、紅色、區(qū)域性塊狀、厚實(shí)的銹跡,清洗效果較差。激光清洗銹層主要是依賴(lài)于激光的脈沖機(jī)械損傷,熱損傷會(huì)使表面發(fā)生“燒燭”現(xiàn)象。SFR模式清洗時(shí)以熱損傷為主,對(duì)于含有保護(hù)層、不需要清洗掉的銹層使用SFR模式從100 mJ能量開(kāi)始進(jìn)行清洗較為合適;LQS模式清洗時(shí)以機(jī)械損傷為主,對(duì)于需要清洗掉的銹層使用LQS模式從150 mJ能量開(kāi)始進(jìn)行清洗較為合適。其次基于博物館現(xiàn)有的設(shè)備儀器材料,提出從宏觀到微觀上分析評(píng)估兩種模式下的清洗效果的方法,并對(duì)所用方法的適用性進(jìn)行分析。在宏觀上使用基恩士顯微鏡在50X下直觀觀察、色度分析、超分辨率HDR模式計(jì)算有效清洗面積及有效清洗率、3D景深計(jì)算清洗厚度共四個(gè)方面進(jìn)行評(píng)估。在微觀上,使用拉曼光譜儀分析評(píng)估清洗前后微區(qū)主要物質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化,便攜式X射線熒光分析評(píng)估清洗前后主要元素含量的變化,掃描電鏡-能譜儀分析評(píng)估清洗前后微區(qū)形貌以及元素含量的變化。最后使用該激光儀器對(duì)實(shí)際館藏文物中的古銅幣進(jìn)行清洗實(shí)驗(yàn)并對(duì)清洗效果進(jìn)行評(píng)估。直觀觀察結(jié)果表明對(duì)表面疏松狀混合銹層使用LQS模式的清洗效果比SFR模式的要好。色度分析中表明LQS模式清洗后表面大面積受到輕微熱損傷,SFR模式清洗后小區(qū)域面積受到嚴(yán)重?zé)釗p傷。在LQS模式下的有效清洗面積為3329044.3 μm2,有效清洗率為97.78%,遠(yuǎn)比SFR模式下有效清洗面積2648103.4 μm2,有效清洗率46.15%要高。微觀上使用掃描電鏡-能譜儀分析清洗前后表面微區(qū)形貌及成分的變化,結(jié)果表明LQS模式清洗后露出基體銅合金表面,而SFR模式清洗銹層不夠徹底。最后結(jié)果是使用LQS模式在能量密度為1.87 J/cm2以下清洗表面疏松狀銹層比較合適。
【學(xué)位單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：K876.41;TN249
【部分圖文】：

性的激光清洗機(jī)，本文最終采用艾倫集團(tuán)研發(fā)的ＥＯＳ?Ｃｏｍｂｏ激光清洗機(jī)來(lái)對(duì)青銅類(lèi)的??樣品進(jìn)行清洗實(shí)驗(yàn)。其具有雙模式且能量范圍廣，應(yīng)用面廣泛，可靠易操作等特點(diǎn)。所??用ＥＯＳ?Ｃｏｍｂｏ激光器具體參數(shù)和儀器圖如表２．４和圖２．１所示。??

方面的研宄較少，先從干式激光清洗開(kāi)始切入研究較好。??激光干式清洗法，根據(jù)激光波長(zhǎng)的選擇，能產(chǎn)生有效清洗的類(lèi)型通常有兩種：一種??如圖２．２（ａ）所示，污染物對(duì)激光不吸收，基底對(duì)激光強(qiáng)吸收發(fā)生熱膨脹作用，基底振動(dòng)??從而引起顆粒物共振，使顆粒物克服表面各種吸附力脫離基體表面；另一種如圖（ｂ）所示，??基底不吸收激光，污染物吸收激光發(fā)生熱膨脹Ｋ１１，克服表面各種吸附力脫離基休表面。??根據(jù)這兩種清洗類(lèi)型，在干式激光清洗之前，分析基體和污染物的特性對(duì)激光的吸收特??性，選擇一種基體和污染物對(duì)其吸收差別大的激光來(lái)進(jìn)行清洗。??脈ｊ屮激光置?丨冰沖激）ｔ晨??顆粒振動(dòng)??１?—??（ａ）基底吸收，污染物不吸收?（ｂ）污染物吸收，基底不吸收??圖２．２激光干式清洗法的類(lèi)型??Ｆｉｇ．?２．２?Ｔｙｐｅｓ?ｏｆ?ｌａｓｅｒ?ｄｒｙ?ｃｌｅａｎｉｎｇ?ｍｅｔｈｏｄ??２．２．３影響因素??影響激光干式清洗效果的因素通常材料、激光參數(shù)、激光入射角、激光與顆粒相互??作用等。木文主要激光對(duì)各類(lèi)青銅器上的各種銹跡的清洗效果以及研究激光參數(shù)對(duì)清洗??效果的影響。為方便測(cè)量激光的光斑大小，通常以垂直照射，不考慮入射角度和激光與??顆粒相互作用。??不同類(lèi)型基體與顆粒的材料的對(duì)激光的吸收率

率均為５０Ｘ。??３．１青銅表面保護(hù)涂層的激光清洗實(shí)驗(yàn)??清洗樣品Ａ，如圖３．１。是古代劍身的部分殘片，表面有一層精致美觀的保護(hù)，具有??強(qiáng)烈的反光，主要顏色為暗綠色，在這保護(hù)涂層之下還有紅色氧化亞銅銹層。對(duì)樣品Ａ??使用ＥＯＳ?ＣｏｍｂｏＮｄ：ＹＡＧ?１０６４ｎｍ脈沖激光清洗機(jī)進(jìn)行清洗，主要目的為了初步確定不??去除保護(hù)涂層的可使用的合適的激光參數(shù)。在清洗前用紙條標(biāo)記樣品區(qū)域。??＿??｜ｉ｜｜ｌ＂２?ｉｉｉｌｆ－??１ＳＴ?ＨＭ：ＳＡ３??圖３．１樣品Ａ清洗前后整體圖??Ｆｉｇｕｒｅ?３．１?Ｏｖｅｒａｌｌ?ｐｉｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｓａｍｐｌｅ?Ａ?ｂｅｆｏｒｅ?ａｎｄ?ａｆｔｅｒ?ｃｌｅａｎｉｎｇ??３．１．１在ＳＦＲ模式下的清洗實(shí)驗(yàn)??在ＳＦＲ模式下進(jìn)行對(duì)右邊ＳＡ１、ＳＡ２、ＳＡ３區(qū)域進(jìn)行清洗實(shí)驗(yàn)，清洗２遍，各參數(shù)??條件下的清洗前后圖如表３．１以及圖３．２所示：??區(qū)域ＳＡ１清洗前后對(duì)比，明顯的觀察到ＳＡ１區(qū)域右邊區(qū)域出現(xiàn)強(qiáng)烈反光（紅圓區(qū)??域），部分區(qū)域內(nèi)白色涂層增多（紅框區(qū)域），保護(hù)涂層表面的微小顆粒在該條件下得到??
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本文編號(hào)：2842971