艺术品保存修复中的科技设备举要—中国美术馆修复中心保存科学实验室建设经验分享

2016-12-27周晓路

中国美术 2016年5期

文周晓路

On Selected Scientific and Technological Facilities in Artworks Conservation—Experience Sharing on Construction of Scientific Laboratory of Conservation Center, NAMOC

文周晓路

利用现代科学方法及分析手段研究、保护文化遗产，主要体现在科技分析、科技保护、科技考古这三个方面。

我国利用科学技术分析方法对文物进行调查研究的历史并不长，但随着科学技术不断进步，并伴随着自然科学人才的加入，利用科学分析方法对文物进行诊断分析，已是保护与修复中不可缺少的步骤之一。解明文物和艺术品的制作工艺、原始材料、存在问题，研究文物保护环境、修复使用的材料都离不开科技手段的介入。

中国美术馆修复中心自2010年筹建以来，担负着作为“国家美术藏品保护与修复示范中心”并努力使“中心”成为全国美术馆系统藏品修复保护的主平台，不断推进我国艺术藏品保护修复事业的新发展的重要任务。按照发展规划2011年至2015年间完成了卷轴绘画修复工作室、油画修复工作室、保存科学实验室、纸上作品修复工作室与“状态调查”体系的“4+1工程”建设，保存科学实验室作为修复中心“4+1工程”的重要组成部分，为各修复工作室提供科学检测支持。由实验室分析得出的数据是修复工作必须参照的科学依据，从而制定修复方案。缺乏实验室支持的修复工作室在修复工作各个时期的各项计划都缺乏准确的依据，更加无法保证修复工作的准确性与安全性。

中国美术馆修复中心保存科学实验室基于本馆藏品特点，借鉴国内外各大美术博物馆与美术作品保护修复专业机构的先进经验，经保存修复专家反复研讨论证确立结合多光谱检测展开科学的分析与检测，配合油画、卷轴画、纸上绘画作品修复工作室展开科学修复工作的理念。

保存科学实验室的工作特点是以科技手段介入到保存修复中，主要体现在形态分析和物质成分检测两方面。形态分析和成分检测的研究为修复前打下科学的基础，是展开修复工作的前提。经过长期的调研，目前国内外组成美术作品保存修复形态分析与成分检测实验室工作中的科学设备主要包括以下几个方面：

第一类是显微镜类设备。显微镜主要用于对文物或艺术品进行观察的形态分析。针对艺术品的修复，常用的显微镜主要分为以下五个类别：

1. 实体显微镜

实体显微镜的放大倍率一般在40倍以内。其放大倍率较低。如同现代医学行业，修复工作主要是在实体显微镜下进行操作，利用实体显微镜的放大效果可以清晰准确地判断被操作的对象，为修复工作提供便利。

2. 偏光显微镜、金相显微镜

偏光显微镜的放大倍率一般可以到400倍，是对矿物质元素进行观察研究晶体光学性质的重要仪器；金相显微镜主要是对铸造金属进行观察。被修复作品中所使用的矿物颜料样本，被截取成断面样本。使用以上两种显微手段进行观察，可以分辨出不同的颜料层的构成，并且可以从颜料中区分出金属层等金属元素物质。

3. 扫描电子显微镜

中国美术馆保存科学实验室

扫描电子显微镜及成像样本

在显微镜下进行修复工作

作为修复研究领域最常用的高倍率放大观察设备，最大放大倍率达30万倍，可以观察到矿物结晶等微观领域。扫描电子显微镜可配备能谱仪检测出被检测样本的元素成分，可对样本进行定性和定量分析，并且可以进行选择性的分层观察，主要用于对无机颜料、陶瓷、金属等物质的观测，还可对加固材料进行修复前后的渗透情况进行分析观察。因为扫描电子显微镜的观察需要使用到样本，所以，这种观察方法并不属于无损检测范畴，需要前期进行样品的制备，对样品进行增加导电性的镀金、镀碳等前处理等步骤，以得到更加准确的数据。

4. 三维立体显微镜

三维立体显微镜是对普通实体显微镜加入电子模块，产生正立的三维空间影像立体感强成像清晰，具有较长的工作距离，通过逐层扫描避免景深等问题，可以直接对样本制作出3D影像，在此基础上进行观察和测量是适用范围非常广泛的常规显微镜。

5. X射线探伤仪

X射线探伤仪利用X光片观察修复对象内部结构成像，现阶段对作品修复前都需要对作品进行X射线成像拍摄，对其内部结构进行观察，也可以通过X射线成像了解到作品是否有重层绘制的情况。X射线探伤属于具有放射性的仪器范畴，因此，该设备的使用具有一定的限制，能量较大的X射线探伤仪器需要在室内铅室中使用，相关设备要进行备案环评，人员也要进行严格的技术培训方可进行操作。使用X射线探伤过程中，由于被拍摄作品的材质不同，所呈现的影像效果也不尽相同，经过长期操作经验的积累，可以对被拍摄对象的材质进行判断。

第二类是波谱分析类仪器，主要包括X射线衍射光谱（XRD）、红外光谱（IR）、核磁共振谱（NMR）、紫外吸收光谱、质谱、激光拉曼光谱等以光学理论为基础，以物质与光相互作用为条件，建立物质分子结构与电磁辐射之间的相互关系，从而进行物分子结构分析和鉴定的成分方法。

1. X射线衍射光谱仪

按照被分析样品的成分划分，X射线衍射光谱仪主要应用于对颜料、土壤、陶瓷、丝织品等物质成分的组成进行分析。例如在修复工作中通过扫描电镜仅可以对元素进行检测，而利用X射线衍射光谱可以了解物质的结构，明确地辨识出红色颜料为铅丹还是朱砂，或者含有铜元素的颜料是否为氯铜矿等。通过仪器的配合，互相验证，得到更加准确的数据。

2. 红外光谱仪

常用的红外光谱仪主要是便携式的红外光谱仪，可用于现场操作，较为便利。红外光谱仪的检测范围比较宽，不仅仅是有机、无机物质，还包括漆器、陶瓷、颜料、丝织品和胶类的粘结材料等，都可以使用红外光谱仪进行分析检测。经过红外光谱检测得出红外光谱图。通过比较的方法对可能材质进行谱图对比，与预想材料的谱图充分比对，可以判断出准确的材质，实施起来较为简便。

3. 激光拉曼光谱仪

激光拉曼光谱仪可对固态、液态、气态的有机或无机样品进行非破坏性分析，与红外光谱仪相同，经过分析得出激光图谱，而且激光拉曼光谱仪一般自备谱库，分析速度较快，数据准确度比较高。

以上波谱分析类设备都需要进行样本的制备，样本的制作同样需要长期经验的积累，才可以达到得出更加精准的谱图和数据的目的。

第三类为元素分析类设备。元素分析主要包括以下手段：原子发射光谱、原子吸收光谱、X荧光光谱（XRF）、质子荧光分析等成分分析方法。这里主要介绍应用于修复领域的X荧光光谱仪。X荧光光谱的特点是操作简便和应用范围较广，可对矿物质以及材料表面析出成分进行检测，也可以对于金属腐蚀物进行分析。传统的X射线荧光分析仪可以对样品作无机元素的定性定量分析，对样品要求低，固体块状、粉末状都可直接分析，分析速度快且不损坏样品，但需要大量取样，在修复领域并不适用。现阶段比较常用的主要是便携式X射线荧光分析仪，可直接对文物进行现场无损元素分析，也弥补了大型仪器无法进行室外检测的缺点。

红外光谱仪

第四类为色谱分析仪器。色谱分析主要包括：气相色谱（GC）、高效液相色谱（LC）、离子色谱。色谱仪相对于其他分析检测设备来说比较专业，然而对于绘画作品修复检测分析意义重大，尤其是对于绘画颜料中的黏合剂和调和剂等有机物质的分析，使用气相色谱和液相色谱比较有利，便于检测出这类有机物质成分。离子色谱使用的范围也比较广泛，例如壁画等绘画作品表面析出的盐类可以使用离子色谱仪进行分析，辨别其成分，可以推断出该物质产生的主要原因。

其他的检测分析方法还有针对年代测定的C14纪年法、热释光测年技术等，来对文物的年代进行鉴定；利用色差仪对修复前后作品的颜色进行比对，判断补色是否准确等。在艺术品的修复过程中也会有科技手段的配合，例如濒危艺术品的镀膜保护设备，竹木漆器的冷冻干燥设备，以及除氧充氮防虫设备等等。还有依赖于其他研究领域成果对作品进行保护与修复，如生物学的细菌研究，研究木料以及纤维结构的植物学研究，应用于作品老化劣化研究与保护的气象环境学等等。

现代科学合理规范化修复工作的展开依赖于科学技术的进步，但科技介入的原则依然是以人为本，专业人员的经验和技术更加必要，传统的艺术品保护修复人员主要以从事历史、美术、考古、建筑等学科为主，然而随着时代的进步，逐步拓展为微生物学、材料学、气象环境学、分析化学等多学科互渗融通的多样化局面，通过各学科研究成果的共同作用，形成传统修复工艺与科学技术优势互补的有机结合。

中国美术馆修复中心于2014年建成的保存科学实验室具备了专业美术作品保存修复实验室基础配置，保证了修复工作中科学调查的需求。为使实验室功能与实用性进一步扩展，我馆修复中心也在不断完善保存科学实验室的基本构成，展开运用光学、物理、化学的方法对环境、微生物、有机物进行监测和分析、为修复工作选择更加适宜的材料、对作品的保护提供科学的方案等工作，逐步具备建设国际一流、国内领先的专业形态与技术体系的美术作品保存与修复机构的能力。

（周晓路/中国美术馆馆员）

组稿/苗菁责编/苗菁