三星堆遗址出土的象牙文物承载着古蜀文明的珍贵信息,然而经历三千多年地下埋藏后,这些文物面临着严峻的保护挑战。
记者从中国科学院获悉,该院空天信息创新研究院团队近日成功研制出显微时间门控拉曼光谱仪,为解决象牙文物检测保护难题提供了创新技术方案。
长期以来,三星堆象牙文物的科学保护面临多重困境。
由于在地下环境中持续受到地下水渗透、可溶性盐类侵蚀以及微生物作用等多重因素影响,这些珍贵文物的内部结构已变得极其脆弱。
传统检测方法往往需要取样分析,存在对文物造成不可逆损害的风险。
同时,要准确获取象牙的成分信息和微观结构特征,检测技术必须具备微米级的高精度分辨能力。
针对这一技术瓶颈,科研团队深入分析了拉曼光谱技术的应用潜力。
拉曼光谱技术通过光与物质的相互作用获取样品的分子结构信息,具有无损检测、可识别分子结构、空间分辨率达微米级等显著优势。
然而,在实际应用中,该技术面临着荧光信号干扰的重大挑战。
检测过程中产生的高强度荧光信号往往会掩盖微弱的拉曼信号,严重影响检测效果。
科研团队通过深入研究发现,拉曼信号与荧光信号在时间特性上存在显著差异。
拉曼信号的寿命极短,低于皮秒级别,而荧光信号的寿命相对较长,通常在纳秒级以上。
基于这一科学原理,团队创新性地开发出时间门控技术,通过在拉曼信号到达的极短时间窗口内精确开启探测装置,实现了对拉曼信号的有效采集和对荧光背景的显著抑制。
实验结果显示,这项技术取得了突破性进展。
在对四块三星堆象牙碎片的检测中,研究人员发现不同样品的荧光强度存在明显差异,其中两块样品在传统连续光拉曼检测条件下几乎无法获得有效信号。
而采用时间门控拉曼检测技术后,荧光干扰得到有效抑制,强荧光样品的拉曼信噪比提升超过20倍,象牙内部的成分差异得以清晰呈现。
通过深入分析检测数据,科研团队揭示了象牙文物在长期地质作用下的老化机制。
研究表明,不同埋藏环境中的象牙在有机质含量、骨架结晶性和腐蚀程度方面呈现出明显差异。
金属离子的侵入以及硫酸根等非金属离子对羟基磷灰石的替代作用,是导致象牙发生深度老化的主要原因。
值得注意的是,部分样品还显示出可能经历过焚烧等人为破坏的痕迹,为研究古代社会活动提供了新的线索。
这项技术突破不仅为三星堆象牙文物的科学保护提供了有力工具,更为我国文物保护事业的发展注入了新的动力。
专家表示,该技术的成功应用标志着我国在文物无损检测领域达到了国际先进水平,为其他类型文物的保护研究提供了重要借鉴。
让沉睡千年的象牙“开口说话”,靠的不只是考古铲,更离不开精密仪器与科学方法。
以更少的取样、更高的分辨率、更强的抗干扰能力获取可靠信息,既是对文物本体的尊重,也是对历史信息的守护。
随着文物科技持续突破,考古发掘、学术研究与保护修复的协同将更紧密,古蜀文明的细节也将以更清晰、更可信的方式呈现在公众面前。