文章摘要導讀
文物研究中，非破壞性元素分析技術至關重要。微區毛細管聚焦X射線螢光光譜儀（Micro-XRF，簡稱MA-uXRF）結合自動面掃描（mapping）技術，能夠精確檢測古代畫作、金屬器皿及陶瓷中的元素分佈。本文將深入探討MA-uXRF在文物分析中的應用，並說明其如何提供高解析度的成分圖譜，以助於修復與保存工作。
攜帶型微區毛細管聚焦MA-uXRF（顯微X射線螢光光譜分析）是一種專為微小區域非破壞性元素分析設計的技術，搭配自動面掃描(mapping)技術，可在大面積樣品上進行高解析度化學成分分布測繪。透過毛細管光學（capillary optics），X射線能夠聚焦至微米級，實現更高空間解析度進行文物的微區分析或與自動mapping技術整合，可獲得高解析度的區域面掃描成像。
2. 攜帶型微區MA-uXRF在文物分析中的優勢
攜帶型微區毛細管MA-uXRF(顯微X射線螢光光譜面掃描分析)是一種專為微小區域非破壞性元素分析設計技術，搭配自動面掃描(mapping)技術，可在一定面積樣品上進行高解析度化學成分分布測繪。透過毛細管光學(capillary optics)，X射線能夠聚焦至微米級，實現更高空間解析度與超高光通量，其優勢有:
- 非破壞性檢測：無需取樣或破壞文物，即可獲取成分數據。
- 高解析度成像：透過mapping技術，可視化顏料、氧化層及合金腐蝕劣化的分布。
- 大範圍掃描能力：適用於壁畫、書畫、陶瓷、金屬器物等大型文物。
3. 攜帶式微區MA-uXRF應用場景
(1) 古代畫作顏料分析
攜帶型微區毛細管MA-uXRF可幫助鑑定不同時期畫作的顏料，如鉛白、群青、朱砂等顏料，運用micro-XRF(微區)面掃描後的元素光譜，對顏料的特定元素顏料來源，進行mapping成像並提供文物研究與修復策略建議。
(2) 金屬器物腐蝕機制研究
對於青銅器、鐵器等文物，攜帶型毛細管微區MA-uXRF可解析腐蝕產物，如綠鏽(碳酸銅)與紅鏽(氧化鐵)，幫助制訂防護策略。
(3) 陶瓷與玻璃文物研究
研究陶瓷釉層與玻璃文物中的金(Au)、鈷(Co)、鉍(Bi)等成分，了解燒製工藝與時代特徵。
下列為使用美國NASA技術的攜帶型毛細管微區MA-μXRF(毛細管聚焦微區XRF)對19世紀的畫作與塞夫勒瓷盤進行高效快速mapping分析的示例說明
(1) 19世紀中期法國畫家 Jules Breton畫作中的顏料mapping研究
- 使用攜帶型微區毛細管MA-uXRF掃描可確認19世紀中期畫作中鉛黃(Lead Yellow，Pb)、雌黃 (Orpiment)、赭石 (Ochre，Fe)、孔雀石 (Malachite，Cu)、朱砂 (Cinnabar，Hg)、石膏 (Gypsum，Ca)、鈷藍 (Cobalt Blue，Co)及複合顏料(FeCuHg)的分布，研究該文物作畫順序。
- 法國畫家 Jules Breton 的畫作
使用μXRF進行mapping掃描參數
- 分析光束大時間:200 μm and 0.5 s per point
- 分析範圍(寬):132 seconds per line (50 mm wide)
- 分析範圍(高):183 lines (36.6 mm high)
- 總分析時間:total time <7hrs
- 高光通量:15,000 cps on 70mm2 SDD(large)
進行不同元素XRF強度mapping分析結果如下
參考文獻: Getty Conservation Institute, Via S. Tommaso Torino, Italy
圖像來源: 巴黎第六大學-法國國家科學研究中心 (Sorbonne Université-CNRS) 的 P. Walter 博士
(2) 古陶瓷中的釉層結構解析
- 研究不同時代陶器釉料中的成分變化，確認其製作工藝與文化背景。
- 十九世紀塞夫勒瓷盤(Sèvres porcelain plate)分析示例，深藍色背景，金色裝飾。
- 使用μXRF進行mapping掃描參數:
- 100×100 pixels 0.05mm/step 0.1s per point
攜帶型毛細管微區MA-uXRF顯微X射線螢光技術結合mapping面掃描技術，為文物修復與研究提供高解析度的非破壞性分析方法。探索其在古畫、青銅器、陶瓷研究中的應用，實現科學研究與修復。
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