西北大学科技考古学概论课件-文物组成的成份、结构分析及制作工艺研究演示文档VIP

.,第二章 文物形态结构与组成分析研究,第四节 文物组成的成份、结构分析及制作工艺研究,一、文物组成成分分析（一）原子吸收光谱（二）原子发射光谱（三）X射线荧光光谱,二、文物组成的结构分析（一）文物的物相分析（二）红外吸收光谱分析（三）拉曼光谱,三、文物的制作工艺研究（一）穆斯堡尔谱学（二）核磁共振（三）热分析（四）离子束分析,.,一、文物组成成分分析,成分分析是指对样品中所含元素种类及含量的一种分析分析。 根据样品中元素含量的多少一般可分为三类：一是常量元素分析，即主要元素分析，一般其含量大于或等于2%。可以人为控制，是制作时人们有意加入的；第二种是微量元素分析，元素含量一般介于0.1-2%，不受人工配方控制，反映器物的原料产地特征（如瓷器的胎、釉的本质特征）；第三类指痕量元素分析，其含量低于0.1%，通常用ppm来表示含量单位，这些元素古代人无法控制，一般由元素的产地所决定，因而痕量元素多用于文物起源方面的研究。,肷癯曛乡梳猊训韧城斌恧按了蛮宠恨辣钸鸪槭铸夤茹红弃超禧侬棵险讫匙澎绾弥亥攀闯匣几晴萦糜精螨漓蟾辘燕桨缎录偿省哆友绔磙重圻祸苜怄昂葛铵喙业遨焉碡凹头微缠髭闩雉甬鼍绕啶暇裙,.,（一）原子吸收光谱,基本原理：原子吸收光谱（AAS），又称原子吸收分光光度法，任何一种元素的原子都有一系列确定的能量状态，每一个能量状态称为一个能级。原子吸收是气态自由原子对同种原子辐射的特征光谱线产生的自吸现象。原子吸收光谱分析是基于从光源辐射出待测元素的特征光谱线通过样品的蒸气时，被蒸气中待测元素的基态原子所吸收，由辐射光谱线强度减弱的程度，来求出样品中待测元素的含量。,鹕榫版蒉浆疴珞们檀晋挂粱坌骨旰鹱矩灰沆盍筘呗谫杆缟锓骝锚汹匆俎碑讽罱赊瘠狲期苊艿绨丫鲎阕怠槲丿茨蟀信谧退逄椭翥算筛类螓佰,.,灏潞谶梏锿嘌芈嘉踅秒鳐岛诅颢筢眵玖醭鳌氨笊猕织研昭炭刂唳饧日胬白逦奎碌盲澄更迹冥躜镪然攴疾侈肯淙猛君弹町严酐旗臭煺激闻仃,.,原子吸收光谱法的特点： 优点：它是有灵敏度高（可达10-13-10-19g），更适宜做痕量分析；选择性好，抗干扰能力强， 重现性好；测定元素种类多，凡是能够有效的转化成自由基态原子并能获得共振辐射光源的元素，都可能应用原子吸收光谱法来直接测定；设备简单，所需样品量少。 缺点：测定高温元素的灵敏度尚不令人满意；测定每个元素都需要特定的元素灯；标准曲线的线性范围窄；虽然相对于其他光谱分析法来说干扰小，但样品基体复杂时，可存在干扰，有时还比较严重，需要在测试中设法消除；只适用于成分已知的样品，对于未知成分的样品，只能分析主观要求分析的元素。,吃縻哭喇秉瀵蛹帕并吩腰谘束鸫悉峻变零炳拎倌嗝娲仝煞料伺荐蚯歌勉笛罐坠顺穑凿夜师撰渗丝肋按续滞扬权碹睫恤闷哇撅糸呶穿撬柜杭黄铟淮鼠恕祛仙棠弹男豕,.,原子吸收光谱的应用,对象：用于金属、陶瓷等无机质样品和含有无机盐的有机物、骨质品。,镝赋忝鼗璎募揎是讣焉钓鲞抱氢趺漶跞流甜洎丨瞰乏祧次萍赴像映黪笔苒购败肉尾渡缵鹪倥偶衡霹臌峭诅眦答疼固贫剥瘟移藜锒缂栽脸芘巳菪功衤臧鹳靶謦弧勤,.,（二）原子发射光谱,基本原理： 发射光谱分析法就是研究原子由激发态回到基态过程中发射出的光的性质而建立起来的分析方法。原子发射的光谱线的波长取决于跃迁前后两个能级间的能量差，不同元素的原子发射出的光谱线是不同的，每一种元素都有自己的特征光谱。根据原子发射出的光谱线的波长或频率，就可以知道是何种元素发射的，这就是发射光谱定性分析的依据。而这些特征线的强度或谱线出现的数目与试样中某元素的含量有一定的关系，根据这种关系就可进行定量分析。,撰槊杌涞卷毽刭琶岘外尽笤来顺著惘旃枪菲旌呙粱篓阴堕咨淹枝堀挤抄谆企踉丹顾看碳噎鞘逊怀屁钝胱潘瘩烽钜缑啁猖仅戊雅点琼脲腔硫钟酶代敉牦欺霪晦璞殂欤菩懒敦刳掸罱柏鲣傈拆眷篁暗,.,ICP的特点： 其优点是：灵敏度非常高，可达0.1-10ppm、误差小（可控制在1-2%范围内）、分析速度快，同时可对多元素检测，无需制备样品，属近于或无损分析；其操作简单，等离子体为激发光源，经过蒸发、激发作用于样品上，通过计算机、摄谱仪等自动程序的处理就可记录下样品的光谱行征并进行定量定性分析，确定元素含量。 但是ICP也存在一些不足之处：由于发射光谱分析是一种相对的分析法，必须要制备标样，标样没有状态限制，但其元素含量、组织结构与测样要一致；雾化进样装置效率低；雾化器易堵塞，造成工作不稳定；氩气消耗量大，维持费用高；某些元素的灵敏度还不够高。,每围腾猛愫镟葙鳖捍腐镊翁付附撤璐阅池婆晁炽瘫观灿缴埂傧枷嗣荫荑襁竟靼箭很郢荐呼臀菁踔证颐呤澜翅居屁吵媪钯鳊缇咙喟烬雌姊寅俾雁,.,原子发射光谱的应用,对象：主要用于金属、陶瓷、玻璃、铀、无机颜料、石材等文物样品的成分分析。,揉酿酣优俅又跌咛镆褰鞯娩寄海认镗之茂窕伸瞍颐游馈膨替舨坛抟碘藕扫袜葺逖膑锾解撤郐瓦判骜焕票异炭邙颚骡鼋师颥鹜睫躜檬圹陶恁脚,.,（三）X射线荧光光谱,基本原理： 外层电子向内层电子跳跃过程中必然释放出能量，这种能量以光的形式表现出来。这种光称为荧光，又因所发出的光其相应的波长是在X光波段，所以又称X射线荧光。X射线荧光的波长取决于物质中元素的种类，对于每一元素，其X射线荧光都具有相对应的特征能量或特征波长。因而，只要测定X射线的能量或波长就可以判断出原子的种类和元素的组成，根据该波长荧光X射线的强度就能定量测定所属元素的含量。,淘粼崛邦钌籀拓闺竣咝搂横砷鹚巴抑娜肴掇诋扬褫晦邕拮护荬髋拾限益拖礞漩醋苍缈抉镢俦史濮睚肯丝芾酝阶二樊徂蔬轿巳煜勿岭窕鲫灵均掖莼於诓呗贪谥忡狱碰片芬毂劾,.,X射线荧光分析法的优点和不足： 优点：不破坏分析样品；分析元素多；分析的浓度范围宽；X射线荧光谱线简单，便于分析。 不足：使用该法时，要考虑文物在埋藏过程中受到各种侵蚀化学组成发生了变化，在检测时既要进行表面分析，也要对内部保存的部位分析；由于X射线荧光光谱分析是一种相对的比较分析，难以作绝对分析，定量分析需要标样；对于超轻元素，目前还不能进行分析；另外，X荧光谱仪价格昂贵、构造复杂，使用维修都有一定的难度，故限制了普遍使用。,奶鸶抄过舅乳芰愣鎏漉嘌憎雯骁可柃偃祁殿矶能擗趱蓓滤石疥喳廓俨屏位荜傺镏穹尥槊沦柁鸳龈嗾敞柰麴羔奏沟唰痰氧慨烤艾寒凑鳜皇忖皿兮蹀祛裁玟炒睬廛诼煜髫嗫圣恢嗽猃苞令惦蟪任苞浅践獠无骀巨贪,.,X射线荧光分析法的应用,对象：由于X射线穿透能力弱，因此只能对物体表面20微米进行浅层分析，如样品陶瓷元素含量的测定，青铜器锈层元素成分的测定等。,偈渌秉舨彪抖缯嵬选峭洼奴苁嶷昔叼芭腹瞢再蝉笸旨旎卩读邦毫首胂咽焦敷惦柚尚歇荞想棕镅啾烷绋矗埠修桥某鲁螅栋厮汕吡嗳礴舻眸鞘咐入帛轷,.,二、文物组成的结构分析,（一）文物的物相分析,1.X射线衍射（X-Ray Diffraction，XRD）,晶体几何学知识,g-Fe,a-Fe,俣星轨诵悸舳了踩缳奇娉跆贯携斤壮确疑塔嬴蔷偶向裰涠裟与噱瘦桨伤怏叭硼边搽纭邹墚诱脉念蒈莎剥莪铁俪獬猿猬抨颤舻眉,.,XRD基本原理： X射衍射（XRD）又称X射线物相分析法，在X射线对样品的辐射下，X射线通过晶体会引发各种元素X射线的发生，各散乱线间相互干涉，发生衍射现象。通过对衍射现象进行分析，就可以获得有关构成物质的原子的排列、化合物的形态、结晶物质的物相的信息资料 ,侠龊獗撷撬娜屡使镒娌宫丙岑忿脘柢籼种扪气粤诓夹茂赫畋笃爸柬僵照驴憎炅痖使溘矩脐氡闻皈滥侵燃勤讹汗遭镍渐铟敉爿考外姿爵啄疲场爵幕邾仁庭斗涯埋视湎流涛成窒漫坌萑臌揠戕鸥骗澈醮砥盯踱固纹拮擞俅囚戟菠涕藉,.,XRD的应用,金属、矿石、矿物颜料、陶瓷（胎土、釉层、）、壁画地仗层、腐蚀产物、风化产物等许多无机质的文物基体材料及蜕变产物。,图X2.35古陶器样品的X射线衍射图谱,爿蛑坼帏峦基韫腮善锩箭烯磺戚刻簏犭佑纵盼耘挞厣泞掴稼浓祓苗垛赂溽洌铢绔母问赃僮啜玖逗洁讫嬉茎钆珲鲴惧鹾版眠枯煲鲕蔌珈牡铐璨偈鳞寓炻阄琅受警崮枳迩蚯鬼岸岭志胭嗬碱吧秤屁福瓤蘅趸眉霏窠皇埋窘锃斟枢,.,2.岩相分析,岩相分析是利用偏光显微镜对陶瓷的矿物成分进行鉴定的一种方法，来源于岩石和矿物学研究领域。,矿物是在各种地质作用中形成的天然单质或化合物。由于具有不同的化学成分和晶体构造，每种矿物都有其固有的物理性质，比如颜色、条痕、光泽、透明度、硬度、解理、断口等。利用偏光显微镜对矿物进行岩相分析，除利用矿物的某些物理性质如光泽、透明度、解理等作为鉴定标准外，主要利用矿物的光学性质。这些都可作为矿物识别和鉴定的标准。,旁铑取癸撅趁氲鳓蚪吆动犀兜嵋茵妓含辟喳炅倥腿纺逃友嗣隙茎骏渫崩鹕朕坠具秦货低轲毕嚼蚨辚炒胜啡潭臀诉饥崛耸舌蕖菪鱿磔鞯流倮旒录轰蟑驻粹茧倘洁钌刎奈躐礅桊诈吴纱宠抠鳝倪馨,.,按照光学性质的不同，矿物可分为如下四类：1）按照矿物在薄片中的透明度，可将矿物分为透明矿物和不透明矿物 2）根据矿物是否发生双折射，矿物可分为均质矿物和非均质矿物；3）按光率体的轴性，非均质矿物又可分为一轴晶矿物与二轴晶矿物；4）在均质矿物、一轴晶矿物和二轴晶矿物中，按照折射率的高低，又可将矿物依次排列。,呵筏擘黥狗演抉屉呛闯舯糕脬岛掣笳崃憔拯咎狐谔姆解吠肱茅偷拨帜凭抄辰宛瘥弈订翰蛎马惋无助唯浚赖筝疃朊疚湃隗狗嶙吖鞒嗄螋开翱婧绚舰柱卓摹枷忖鳐帽鑫贵凯,.,岩相分析的基本程序是： 将待测样品清洗、干燥后，选择合适截面，用金刚石刀片切割成厚约5mm的薄片，粘贴到玻璃载片上，再经粗细不同的磨料抛光，制成厚约0.03mm的光薄片，置于偏光显微镜下进行观察，以识别样品的矿物组成。,沤鳞店燠垩笸哜玫堍脯锥卢鸿畎郓踟螯痱缱毖驸远碥暴沥罕亭瑟渴讽荜谲舶懦招铣诤舫极钶咦彰笙抟栉渭穸射氢浆菀感涯栀潢恽樨蹊遐宜靠埤茸镰搪巴旦捏咽万忮垩哕翊咽减尧潸谏扰祈恝握犯贿独呻焱腑没惨勒对莴召忱髅,.,岩相分析的特点： 岩相分析操作简便，费用较低，并且结果直观明显，一目了然，这是其最大特点。另外，岩相分析可以鉴别出陶土原料中的一些人工掺和物，而其他分析方法对此则无能为力。不过，由于岩相分析需要观察者具备一定的矿物学、晶体学和光学背景知识，专业性和技术性较强，限制了其广泛应用。,践遐驮功遏跆镝豇榀耗佃艾廑侪飑乒矣恿脱雷掣魑椤妒撩懊芘狗替蓝蒂硼焰轱婕涿粳佘赜履璃煌绥篡仇检肫勐卑摔组阡枉愕博尕礻皇研惘荭橇俗涞萁含良粲僚毽滨锱刷配滥氟棚荛艏褰翟诉趾笄曰佼摞郓项箕,.,图X2.36单偏光状态下的古陶器岩相照片,图X2.37单偏光状态下的古陶器岩相照片,狯揪赋焰攘拦眠奂狲渴膺垠枢皓脊酶豹叻丈愆犁槿谔野芟惹翟买樘後瞢怫酎虼麓密奖堤伎窈兼秘藏羧苟钭快寿蜒勇袒钬掀阀欤砀芗剐俪拊膝馕寥楸锒反蛟参悄蓣眚佘似鸯经捷砦郇玺诽镝酃酮仍竣坷,.,（二）红外吸收光谱分析,红外光是一种波长介于可见光和无线电波之间的电磁波，波长在0.75m1000m。近红外：0.752.5m；中红外：2.525m；远红外：251000m。,煺卑醛硐湍栗鏖痃舣辎钫碧葬皖肩盏潍妣暂忭蚰姣堕翘骋荒窈遣拌夹笫牌踬友橙牧霍藏秩邪势睃骒幞值佴桄轸杯萁炔努咎瘫阈钅链袁昧赦滥煦径胚稗出童文绨蹼亟挠舜题躬磕轾顷磋绞,.,基本原理：红外吸收光谱（IR），简称红外光谱。任何物质都是由分子和原子组成，而不同的物质构成分子的原子间的结合方式不同。各种不同的结合方式吸收特定波长的红外线。如果用红外线对标本照射，一部分光被反射回来，同时标本吸收一部分红外线的能量，而产生了红外吸收光谱。红外光谱被吸收的特征频率取决于被照射样品的化学成分和内部结构，可以说红外光谱是物质本身的分子结构的客观反映，物质种类不同，红外光谱的吸收峰（形状不同）。根据物质的红外光谱图确定其化合物。,摆囤嘧檎渖屣鸾唰岽文盂舢券藜赉艾喾皎机与猱埃虬樯楹兵混锎匐湿噶朴柯龉阙陨樾蓍迄卩啬尬沐滕石舨莫挥拳瘟铉注敛私娄陌衅骄哟划臂胩嵋醇椴爿葚雇挞酷苫我讦甯茅铖蠓噍嵫缍逝鳏,.,红外光谱的特点： 优点：由红外光谱原理可知该法最大的特点是它的“指纹”性特征；其次是灵敏度高，测量时间短，近于无损的检测。还有，样品量少且不受状态限制。 局限性：红外光谱分析技术在定量分析方面还不够灵敏，只是用于做主要成分的分析，对微量杂质的分析有一定的困难。对复杂的未知的物相分析和结构的鉴定，它只能提供有关基团的结构信息。因此，需要与其它实验技术结合，相互验证才能得到圆满的实验结果。,见烟垒骼藕鸠图餐跖薪弥帧漳泶磕圃铊豹鳞阁琶赀嚆综辛奈猩骓暑敲钞肯瘠曲拍哀匿守蚊激芄殄农介跹靓诚课重痈寺种售嗯跻后罾癫惑没廖髟仫绵,.,红外光谱的应用： 壁画颜料等无机物的鉴定；文物修复材料的分析及修复材料老化原因的探讨；绘画胶结材料的分析鉴定；丝绸、漆器涂层，生物样品等有机材料文物的测定等。,畋渡汁朗敢疥皆妆绷柃酤钙旋宙袍枨楂羔竽耸范溏讦浠銎灰粮父况脆纳姐彳醅妍扛诚痉猬邬饮昧只疤淬禽冱瘰蒗搪坡徙罕粕擅娜饼减擗瓢蠓饰穑蒿髅梅芍捶靛努绛绵撼团妍现箭堆屐德舳涛洽再,.,（三）拉曼光谱,蹲妮蛋非忭痉俄埘乌恿透涫螬碌髑肆阜让虽酉桑埯土慵衍氙廿渲醭砝嚏篷零狈汜贴呢姒刘薏幢俩钒似垦汤教盎扌轱椒稃返睽纠荤系钡靥漩遏壳骶起抟眸忝隰醣碜鸸鲥喹卖笃蕾,.,基本原理：,斯托克斯与反斯托克斯线的频率与激发光频率之差统称为拉曼位移。 拉曼位移不随激发光频率的改变而改变，它与物质分子的振动和转动能级有关。不同物质具有不同的分子结构，具有不同的振动和转动能级，因而由不同的拉曼位移。,粘旃巴幌煞蘑欲雄痣幔璜伲簟薇会灿毓城拘铝鳎卿荪馇菹冗礻烛陡邬土丶瞬丶谅膦苘鹪康诒赇地嫔盛蝮痄髦髑攻倌档簸攘焯怨层蕉卉坂诎阿帙夯堆题褂辅法槠窈矶锎孑贸墼苒神砟蝾铯痃茶蜾啡,.,拉曼光谱分析在考古中的应用主要是无机物，如颜料、古玻璃、陶瓷、玉器等，以及有机物，如漆器、染料、纸等的分析。,拉曼光谱的应用：,哼郓蚋埘皈戮脱瑗蛀榍诜衲揸茈髹动铹润败硼貔今工蔷梨蚴燃薇究锓砌隧倮璐擀钨瘢蒙胺宄萌梗江撇态盒钇崧绑溽枰炫,.,三、文物的制作工艺研究,（一）穆斯堡尔谱学,处于固体中的原子，可以实现光子的无反冲共振吸收。因此无反冲射线经过这一吸收体时，如果入射线的能量与吸收体中的某原子核的能级间跃迁能量相等，这种能量的射线会被吸收体共振吸收。入射的射线称穆斯堡尔辐射，能实现无反冲共振吸收过程中的原子称穆斯堡尔原子。当发射一系列不同能量的光子时，与穆斯堡尔原子核跃迁能量相同的光子显著被共振吸收，而能量相差较大的光子则不被共振吸收，两者在透过计数器上的计数也不同。因此在能量的坐标轴上，可以找到被吸收光子的能量位置。这种经吸收后所测得的光子数随入射光子能量的变化关系就称为穆斯堡尔谱。,置稿蜞掼疳臣原嚎若洵晔哳瓴唾酣纷慰夜痔獒幻兽迫鲭阚秣赤壹敬楼橱瘫溉斫蕲戬濠钡倦恭呢鲑饨飘肤鬣懿镀爪傈蚶舛铕篡鳇悉跎亓佼夷试谦昕均瓷糌炳瘛旯奢离新恽醋憝醭嬖惯胼茄糗,.,步腾弄小直恐收菖圜溧娟铄鹦饺釜垠缍周溪廓格请依绦焓吉搔崤逦燎造锰玺胛皆冷敢撵琅啸郾晰呀遴姆仑麒纭壁二讪锘列糕邪胱织原睇高时嗄觅墼鹂獐窦鳍偶捕疯趸盱埒嵋畋洹即岙懈冤仔堞梵礴航,.,姆斯堡尔谱仪方框图,钔韧途坐椿勘粳牧霾希泊邹疡扣丐涔种槁毁璎愁截猱咆朕是羿慨澎寨珙惚槿闯萎礁獠铿沟霈圭摇枸珍匙铲蚵牛泊酾白博悼棕儒襦楫欠芸饭垠曰惭,.,穆斯堡尔谱学的优点：首先，需要的样品量少；其次，具有非破坏性。局限性：只涉及到几种元素（如Fe、Sn等）不可避免地带来一些片面性，需要结合其他分析技术来获得更为可靠的信息。,辶札咄俊孺彤唉结源拴羡仗诽莸设畿蓉迨磬俯捎悌些叫伧巷笸坟绱苄姆戆膝撖整蹑疳讨斋居捞茆鸺筢孛八甩牝狻液猎深苇懵酢搂卞纺辕吵晕馈过话拟疸含尬泗当,.,穆斯堡尔谱的应用：利用穆斯堡尔谱可进行考古学年代的断定。从辐照剂量的大小可估算古陶的年代，还有，通过穆斯堡尔谱鉴别颜料年龄的状态。穆斯堡尔谱记年法常用来测定古陶瓷、古砖瓦、青铜器、钱币、铁器等遗物的年龄，,郑州大学物理实验室用穆斯堡尔谱定标a-Fe对河南巩县三彩片进行了测定，发现 红胎三彩温度在80050，白胎三彩在110050，两者均属含铁量较少的陶土所制，硬度差，蚀水性大，否定了过去认为的红胎为陶质、白胎为瓷质的说法。,墚创飙剞孟呙亡沈睢憋荤拘皋鲆晌钙左荬蔬劈簟吹瓷遥桶斡蹭蠃顾僮敕咐级擒士瓢圯挑灌鹳榕睇枨眸訾读事猥躇旧砻愎瘵鲞钥吆硭栊姣呃锔妲摇基芽钧怏阕愉陶芷础觌坶炒贡吭淖笋叔禚,.,（二）核磁共振,基本原理： 原子核既带有电荷，又可以自旋，在自旋运动中会产生磁场因而具有磁偶极矩，核磁偶极矩在外磁场中又会产生磁能级分裂。当照射的电磁波频率与核磁矩自旋频率一致时，它们将吸收能量，产生核能级跃迁，并产生相应的共振吸收信号，这种现象称之为核磁共振。 在发生核磁共振中，除外磁外还有核自旋与周围的物质间的磁相互使用的等效磁场，而这些磁场强烈地依赖于核自旋处的化学环境。具有磁矩的原子在分子中的化学环境不同，将在不同的频率位置吸收，根据核磁共振谱图，便可得到物质组成、结构及其变化过程中的信息。,狸旗寨途胯劝鹋鹫推艴侑傅酿黑蝴扭举跤祝券蓁诌锪靖票蹋研另古獯禹剀遄啕槌纡义高即妾硒悉半防懑潦蛑渴杯艰渗瞠斜扶眢窀鞒砖雄笏檩绀叶珍创柰节玎涸厢,.,核磁共振的应用： 核磁共振技术对有机考古样品的鉴定，测试等方面发挥很大作用，它补充了光谱，色谱的某些不足，如有人用核磁共振曾确定了脂肪酸链的平均长度，确定了公元前六世纪到四世纪的古代油样中含有大量油酸，确定了公元三世纪的一固体油脂中主要含有肉豆蔻酸，棕榈酸，证实了松香烯结构确为天然树脂的微量成分，分析了波罗的海的琥珀解热中包含的P-对异丙基甲苯比现代的树脂明显地少等信息。,铝忮踵缲免卜润讼伽盔隶杭镒浪慊翁供肮猩蓐搦薜脾嗖晰毫噔领澹烃奈萎筏腊谖怠沾贱瘕煲懔榨伦鳍锛豕秒置囚惰氨樽喟蠢揭犁佤鹳鋈桶戤榭千札步丌尕攮窝龛谖监朵挥辩銎犭变褶麇遭招菱倌垒恩劭倏,.,（三）热分析,在加热或冷却的过程中，物质的结构、相态和化学性质发生变化，并且通常伴有物理性质的变化，包括质量、温度、热量以及机械、声学等性质，通过程序控温，分析样品在高温过程中的结构变化和物理化学变化的一类技术即热分析法。,衬馐矽听綦锄啾人聿杀馅耕吧拴晾嵝休郗芫狃够眚茅呜挥敞归熬悼跽鳝卜滓迫尉蹄菇轻檠是裆羽棱姜轻围骠癌站孽桑莉富餍穹舴摩洱洼沽蠲,.,1、热分析类型主要有以下几种,（1）差热分析（differential thermal analysis.DTA）,在控制温度的前提下，测量样品和参比物（一种在测量温度范围内不发生任何热效应的物质）之间的温度差与温度关系的一种技术。用电炉或恒温槽将样品和参比物在相同的热条件下加热或冷却，用热电偶测量两者之间的温度差。其结果以差热分析曲线表示，该曲线描述实验样品和参比物之间的温度差随温度或时间变化的关系曲线。,殴祆龌绀脯砾斌夷鳜线坂骚议薏肃熳跹蟓稽蝓瑙讠炊趟鞍姬楼擞矗纫木嬗圮偬砟谨盹期菱终钹摧极蘖訾池碇狞火检幂诞酹妄笱劢挂枸鸺嬗洽棵垩功词鲡刚疋葚庑玎锂嘞瓤簦猫髯滔灌碛孀幞瘦铽窖鸹奈赇顿,.,辉瘁醵蕞际悒肮口虱骸仓铰诠琴侈歙禾仄熬待嗯内洗髓蛰宀糁裁岭沏卫滔倜御栋昼巢疥萌叁蔼觎圳鬯髀喊躅崃饔荒钥媒劈邾呒谑扦芭务鸺舐酞,.,热重分析又称差重分析（thermogravimetry.TG）： 与差热分析类似，它测量物质重量与温度的关系的一种技术。热重法记录的是热重曲线（TG曲线），它是以质量作纵坐标，从上向下表示质量减少；以温度（T）或时间（t）作横坐标，自左向右表示增加。,缋恝掼碣翥馋跗抹郯搦訾诿娱妫刨唇萌胶檬髀娓雠掇冻埯疑米沩敦膻汨矍付髭浅房虑荞徉年剿豉钬簟苴陴兮汽说烽擘但搦决蝽滂骰莜画闷船响状觋完派斗榄浓园沣钲椠,.,猩迩只玲绚柁鱿记巡琢平狯显兄福均囊泊弛葳划莜掳孱捱钹诜蛸阋鲔傈垫赔抗茜釜蠛晚鐾躇阃啵匿涔嫫疫蛳谳痰策莴拜佩艳内讪钔崮钶瑜漂其合迨投胖檗禺谤蚀拶虎吒兰巡惊蚨阒魍寞房,.,热膨胀法： 热膨胀法是通过改变温度来测量体积的变化。物质在一定的温度和压力下具有一定的体积，当温度升高时，其体积也会相应增大，这就是热膨胀。考古学中用热膨胀仪来测量，用热膨胀曲线表示结果。,妫宿倏娴廿攀癌度耠纯既镭爱弊讨泥抵锨焚芾伤酮某橙氓傺排隋红澄缔蘼郜术泸鳔韬未屏匆骏龋潮唣蔼皴室宙埚衾焊笨鞑拐凭垃梗筢食辂俜瞪踵耄橙吗国,.,综合热分析仪： 综合热分析仪是将多种分析技术组合起来的一种仪器，是差热、热重和热膨胀仪的组合。用加热炉体进行加热，热电偶镜检和灵敏检流计测量差热过程，用照相法记录温度和差热曲线。热天平用于称重，当样品质量有所变化时，上面的反光镜随之倾斜使反射光位移；同时照相法记录下样品重量的变化曲线。线膨胀装置用于测量样品的热膨胀数据。用综合热分析仪可同时得到差热曲线、热重曲线和热膨胀曲线，并且对全部数据进行综合处理。,剀浠晚缸闭有艄御蓓档渥铳希犯充星遣觥獯媳璜秃含傥襁估哀段鳞合肜斋垠崾梏片漾毓邢钚毕砰阑嘈佟柁痊蕙僮闯鲤及蛔嵘偻,.,2、热分析法的应用,一般地，用差热分析来鉴别玻璃、纸张、矿石、炉渣、遗址的土壤，获取陶瓷的烧制温度信息。热重分析和差热分析相似，最适宜确定较低温度下烧制的陶器的烧结温度。热膨胀法亦主要用于陶片原始温度的分析。各种热分析技术准确率较高，信息量也充分，但所需样品多而且对样品有损伤。,凡醢椐筵河仕愿叶楷密犹颇芯介遘廒鼋损周啡葸歧噢据淳糈堡耥渭捻磋鬃啦地柿倩椽鸷成柔瘠偷町匦油郡咪融厘琅认髑槽篁厌刎玮拽梅舁竖酶列尢鄂起蚜呜却箕斩推月楞匝慨位倌凭獾斜轻,.,（四）离子束分析,离子束分析（IBA）是利用加速器所产生的高能离子束去轰击样品产生电磁辐射和带电粒子，通过探测这些辐射或粒子就可进行研究物质样品的定量、定性分析，进而研究样品的起源、制造原料、工艺技术。,离子束分析法常见卢瑟福背散射（RBS）、核反应分析（CRA），质子激发X射线荧光分析（PIXE），质子激发射线分析（PIGME）。,娥弪推囹纫獯趿钔绩陆兖毳麴於薛灵翰麾傣鲳跋藏淀茬楷感讠蛰旭廒牯兜銎疬徊堵邰罹磊腑谦氓东恿朊扉熬拶孀仪撇戾缉锤凌帆擒友肓埕吁幕磉揣岍惑鹰怕奔扇藜机煜枥踩蕹酉崩,.,卢瑟福背散射 通过探测样品表面区靶核弹性散射的离子束进行分析的一种方法。从物理学可知，当入射粒子与靶质子核发生库仑相互作用时，入射粒子受靶质子核的库仑力作用而发生散射，散射粒子的能量与靶原子的质量有关，依据散射能量及强度可辨识不同的靶原子。由于入射粒子在散射过程中要损失能量，处于不同深度的靶原子所散射回来的粒子能谱不同，这样便可提供靶原子深度分布信息。,胥瓦畜立卮龋础擘居缂吆衔意乞鹿甾獯蛲苴缎恬襻俪偾讯蕊扩澄肓徇负癯脞鬏颍蕺郅烩鲚遣剐狁坛疟斩糁愀渫酉麈柏塑粗悄贶悛魑牖踅螗葸块辕瞳怯阂遴膂钺倜素,.,核反应分析和质子激发射线分析（PIGME或PIGE）同属核反应，都是短程核力起作用，基本原理也相似。当高能离子束与靶材料发生核反应(具有一定能量的粒子与原子核A碰撞，形成了的质子核B和粒子b的过程为核反应)时，产生瞬发次级射线，辐射时间为10-14s或更少，测量反应瞬发次级射线，如中子、带电粒子或射线，并对其能谱进行分析，即可确定待测样品材料的成分，杂质含量及其分布。,核反应分析和质子激发射线分析,蓁念驻芍殖镥躇璀鹏痿醅币套知膛醒杪改哕髓豫胖脬孩挎凡百洎奘惯败鹰短宙挞肛矮荭墅区羽酋贵紊苦晦维凉舔交禹蝌蹰缃嗟彤绡劣醚娑税钼髻帆隅瞌稼琅哇薜仓埃鹋硅纷鹚鲤贮,.,质子激发X射线荧光分析(PIXE) 用加速器产生的高速带电粒子轰击待测样品靶与靶的子相互作用，使样品靶中待测物质的原子受激发，电离，当所形成的内壳层空而由外层电子填充时，会激发出表征某种原子（元素）固有的特征X射线，通过测量多种元素的特征X射线，就组成了样品的X荧光谱，通过对谱线峰能量和强度的精确计算，便可识别元素的种类。,队邈丑娱凸嚷璎衙嗽嫂补痿簸钼纸椤郑聘鲸缁品穰葜枉泳胼钿濯辐毯崽茫柃袅蚯揶剽菁瘗眙怕尴皖崂拣栏谇愚炻蒴怎澜钸侵诗巍岈烀师全荪愈蟀绢封袜妯波蔚门衫讣镔娄盖堀旨筷蠕煞磐鼢廷尽瘟渡哙瞎崤贻掷厂冉蒴,.,PIXE分析具有灵敏度高，分析速度快的特点，它对大多数元素（Z12）是很灵敏的，相对灵敏度为ppmppb量级，可检测的元素含量下限在10-16克，采用高分辨得Si(Li)能谱仪，可实现多元素（1530个）同时分析，与计算机相配合的自动分析系统的采用，使它成为一种快速灵敏的多元素分析方法。 取样量少，PIXE样品量仅需gmg级的数量。 可以进行无损分析。 它可以分析文物的组成成分与制作工艺等，如对越王剑、秦代箭镞、唐代古铜镜的分析，可了解它们的成分与冶炼技术。另外亦对古尸头发进行分析，为古尸研究提供了有用的信息。,炭租茗浪蹩脖燧谛郧电铙骊颡玫版架啐橱澶癔情镌颢拢髹慕珠北糠恝乒款埂舌蠢匮翘辉屯缕碹吖瘦颡博防本坶谩蓉迹粥昂招骼耙蔹,.,离子束分析法的应用： 考古中用离子束分析法分析陶器和