青銅文物的清洗是目前文物保護與修復(fù)中面臨的主要問題之一。使用先進(jìn)的激光技術(shù)對青銅文物進(jìn)行無損無害清洗具有非常大的研究價值與意義。目前,激光清洗技術(shù)作為一項新型的清洗技術(shù),能在保護文物本身的基礎(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)過對比篩選,本文選用EOS Combo Yd:NAG激光器來進(jìn)行實際青銅殘片的激光干式清洗實驗。該儀器具有短自由運行(SFR)和長調(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各類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始到里層,若清洗銹層與下層銹層之間沒有較強的作用力,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、厚實的銹跡,清洗效果較差。激光清洗銹層主要是依賴于激光的脈沖機械損傷,熱損傷會使表面發(fā)生“燒燭”現(xiàn)象。SFR模式清洗時以熱損傷為主,對于含有保護層、不需要清洗掉的銹層使用SFR模式從100 mJ能量開始進(jìn)行清洗較為合適;LQS模式清洗時以機械損傷為主,對于需要清洗掉的銹層使用LQS模式從150 mJ能量開始進(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估兩種模式下的清洗效果的方法,并對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模式計算有效清洗面積及有效清洗率、3D景深計算清洗厚度共四個方面進(jìn)行評估。在微觀上,使用拉曼光譜儀分析評估清洗前后微區(qū)主要物質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化,便攜式X射線熒光分析評估清洗前后主要元素含量的變化,掃描電鏡-能譜儀分析評估清洗前后微區(qū)形貌以及元素含量的變化。最后使用該激光儀器對實際館藏文物中的古銅幣進(jìn)行清洗實驗并對清洗效果進(jìn)行評估。直觀觀察結(jié)果表明對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)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：K876.41;TN249
【部分圖文】：

性的激光清洗機，本文最終采用艾倫集團研發(fā)的ＥＯＳ?Ｃｏｍｂｏ激光清洗機來對青銅類的??樣品進(jìn)行清洗實驗。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。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始切入研究較好。??激光干式清洗法，根據(jù)激光波長的選擇，能產(chǎn)生有效清洗的類型通常有兩種：一種??如圖２．２（ａ）所示，污染物對激光不吸收，基底對激光強吸收發(fā)生熱膨脹作用，基底振動??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)這兩種清洗類型，在干式激光清洗之前，分析基體和污染物的特性對激光的吸收特??性，選擇一種基體和污染物對其吸收差別大的激光來進(jìn)行清洗。??脈ｊ屮激光置?丨冰沖激）ｔ晨??顆粒振動??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。木文主要激光對各類青銅器上的各種銹跡的清洗效果以及研究激光參數(shù)對清洗??效果的影響。為方便測量激光的光斑大小，通常以垂直照射，不考慮入射角度和激光與??顆粒相互作用。??不同類型基體與顆粒的材料的對激光的吸收率

率均為５０Ｘ。??３．１青銅表面保護涂層的激光清洗實驗??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，具有??強烈的反光，主要顏色為暗綠色，在這保護涂層之下還有紅色氧化亞銅銹層。對樣品Ａ??使用ＥＯＳ?ＣｏｍｂｏＮｄ：ＹＡＧ?１０６４ｎｍ脈沖激光清洗機進(jìn)行清洗，主要目的為了初步確定不??去除保護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模式下的清洗實驗??在ＳＦＲ模式下進(jìn)行對右邊ＳＡ１、ＳＡ２、ＳＡ３區(qū)域進(jìn)行清洗實驗，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清洗前后對比，明顯的觀察到ＳＡ１區(qū)域右邊區(qū)域出現(xiàn)強烈反光（紅圓區(qū)??域），部分區(qū)域內(nèi)白色涂層增多（紅框區(qū)域），保護涂層表面的微小顆粒在該條件下得到??
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本文編號：2842971