文物无损检测可靠吗?

2011年7月4日上午约10时，故宫博物院古陶瓷检测研究实验室科研人员在对古器物部提取的宋代哥窑青釉葵瓣口盘（一级乙）进行无损分析测试时，操作失误，样品台上升距离过大，致使文物发生挤压损坏。这一事件被称为故宫“瓷器门”。

无损检测是什么？

故宫“瓷器门”发生后，一些人对无损检测提出了质疑，无损检测分析和鉴定文物是否可靠？

这个问题有两个层次。一是无损检测是否具有科学性和权威性，二是使用无损检测设备的人员技术水平和操作是否可靠和达标。对于这两个问题，中国科学院研究生院文物科技评估中心的专家作了评价，“事故的发生与操作人员的经验不足有很大关系，但设备本身也确实存在有待改进的地方，特别是自动保护和自动报警功能”。也就是说，主要是操作和无损检测仪器对文物的保护功能出了问题，而不是无损检测的结果不具有科学性和不可靠。

显然，无损检测的结果在今天已经受到广泛的认可，但是也仍然有人怀疑无损检测的结果是否可靠。因此，首先需要知道无损检测是什么。无损检测技术即非破坏性检测，是在不破坏待测物质原来的状态、化学性质等前提下，利用声、光、磁和电等特性，测试出待测物的内部性质、结构、元素构成、是否有缺损、缺损大小、产品年代、质地等信息，从而在总体上判断被检测物的真伪、好坏和功能状况等。

狭义上讲，无损检测与无损评价技术主要应用在工业上，是在物理学、材料科学、断裂力学、机械工程、电子学、计算机技术、信息技术以及人工智能等学科的基础上发展起来的一门应用工程技术。发达国家对于无损检测技术极为重视，例如美国，明确把无损检测技术中心列为国家六大技术中心之一进行建设。

美国国家宇航局的调研认为，无损检测可分为6大类约70余种。但在实际应用中比较常见的有7种，即常规的无损检测方法。一是目视检测（VT），二是超声检测（UT），三是射线检测（RT），四是磁粉检测（MT），五是渗透检测（PT），六是涡流检测（ET），七是声发射检测(AE）。

然而，无损检测并非只是应用于工业，现在已经广泛应用于医疗、生物学、生命科学、文物、考古、收藏等。而用于文物鉴定的无损检测分析或鉴定技术则包括，X射线荧光光谱（同步辐射X射线荧光、能量色散X荧光和质子激发X荧光）、X射线衍射（用于金属质文物的腐蚀机理及保护研究、壁画制作材料及保护研究、石质文物的风化产物及保护研究、文物的产地判断和文物防伪）、红外光谱、显微激光拉曼光谱（应用于文物颜料和古青铜器等的分析）、热释光法（测定文物年代）、激光全息技术（检测青铜器、陶瓷器文物损伤状况）、X射线、CT层析成像、中子活化法（美国布鲁克海文国家研究所常利用此法鉴定世界各国的陶瓷器成分）、超声波检测技术等，它们都可以在对文物无损或微损的情况下，分析和鉴定文物。

因此，故宫应用X射线荧光光谱仪来研究和分析宋代哥窑青釉葵瓣口盘，并成为“宋代官窑瓷器研究课题”的一部分，目的在于判断古陶瓷文物的产地、制作年代、制作工艺等。

无损检测鉴定文物

文物鉴定是指，运用科学方法分析、辨识文物年代、真伪、质地、用途和价值。科学方法有多种多样，无损检测就包含了多种多样的方法，而且在当今有迅猛发展的趋势。实际上，文物是最适宜采用无损检测来进行鉴定的，因为文物年代久远，大多比较脆弱易损。而无损检测分析主要是要获得对文物或古代器物的真伪、古物材质、加工工艺和艺术风格方面的信息。

实际上，在今天的生活中，人们已经广泛领略和接受了无损检测，例如每个人医疗和体检时的X射线透视就是最广泛的无损检测。而在考古中，较早对文物进行X射线无损检测的是考古学家1968年对埃及图坦卡蒙木乃伊进行的一次透视，结果发现他的颅内有骨头碎片，据此考古学家推测这位少年法老可能死于严重的头部撞击，而且从墓穴观察来看，有“匆忙下葬”的迹象，表明他的死亡可能比较突然。

20世纪初，美国已在军械生产流水线上采用X射线探伤技术控制生产工艺。今天，在青铜文物的鉴定上，X射线探伤技术也大显身手。青铜器文物的假货或断裂残损器作伪（将残片焊接，用铜片或者树脂补缺，然后表面做旧，以假乱真），只要采用X射线探伤技术拍照，就可立见真假。

同样，拉曼光谱现在广泛应用于文物和其他物体的无损检测和鉴定。中国研究人员用拉曼光谱对河南班村遗址出土的仰韶彩陶陶彩以及河北磁县湾漳东魏北齐大型壁画墓中的壁画颜料进行了无损分折，陶彩样品为红彩3块、白彩2块、黑彩3块，发现红彩为赤铁矿，白彩为铝土矿，黑彩为磁铁矿。

国外研究人员用显微激光拉曼光谱对3种木乃伊（5200年前阿尔卑斯山的冰人、500年前Qilakitsoq的冰冻木乃伊、1000年前Chiribaya的木乃伊）的皮肤和指甲进行研究，根据所获得的光谱资料，可判定木乃伊是天然形成，还是经化学处理后形成。

而热释光法发现于更早的17世纪，只是到了1960年美国加州大学才首次应用来对古希腊罗马陶器进行鉴定，今天热释光法也广泛用于测定陶瓷、砖瓦、铸造物和红烧土等经高温焙烧过的黏土类无机物的烧成年代。

无损检测的范围和原理

对文物进行无损检测除了进行物理测试，如尺寸、体积、重量、色度和孔隙率外，还会进行内部结构的分析，主要手段有X射线照相技术、声波CT技术、超声波无损探伤技术和电子衍射等；同时对文物进行元素分析，方法有X射线荧光分析(XRF)、原子吸收光谱法(AAS)和中子活性分析；对文物进行成分分析，方法有X射线衍射分析(XRD)、显微红外吸收光谱分析和显微激光拉曼光谱等；对文物进行表面分析，方法有光学显微镜分析、扫描电子显微镜分析、透射电子显微镜分析、电子探针显微镜分析、三维视频显微镜和X射线光电子能谱分析等。

比如，文物的无损检测鉴定可以根据外表和内部成分来判断其生产年代和真伪，例如各种元素所占的比例，才有可能对文物的质量进行准确判断。现在大家都知道，陶瓷上的釉的基本组成元素约有10种，分别是钠、镁、铝、硅、磷、钾、钙、钛、锰、铁，这些元素和它们的氧化物构成了陶瓷上的不同的釉。不同的时代窑口烧造的瓷釉组成成分有不同的比例，因此，通过X射线荧光光谱仪分析，就可以比较准确地判断陶瓷烧制的年代、产地和制作工艺等。

X射线荧光光谱仪无损检测的科学原理也建立在X射线照射物质的基础上。用X射线照射物质时，除发生散射现象和吸收现象外，还能产生荧光X射线。荧光X射线的波长只取决于物质中原子的种类，根据荧光X射线的波长可以确定物质的元素组成，根据该波长的荧光X射线的强度可进行定量分析，因此这种方法称为X射线荧光光谱分析法。

X射线荧光光谱分析仪分为荧光波谱仪（波长色散型）与荧光能谱仪（能量色散型）两种类型。以X射线荧光能谱仪为例，该仪器可对待测样品产生的荧光不经过分光晶体分光，而是由半导体探测器接收、转换、放大后进入多道脉冲高度分析器，将X射线光子按其能量大小进行分类和统计，最后被记录或显示为脉冲数（即荧光强度），而脉冲则表示X射线光子能量，以曲线形式表达为X射线荧光光谱图。

由于X射线光子能量（取决于原子能级结构）是元素种类的特征信息，其强度与元素含量相关，所以根据X射线荧光光谱图可以对被测产品进行材料化学成分的定性与定量分析，以判断其生产年代、产地和工艺。

其实X射线的基本原理是无损检测文物的重要依据。X射线经过物体后会衰减，其衰减的程度取决于物体的衰减系数μ和物体厚度h。非均匀材料对X光的吸收不同，在X光片上会以不同的黑白对比形式表现出来。即使是均质材料，其厚度不同，对X光的吸收也不同，同样在X光片上表现出不同的黑白对比度。通过X光片上形成的文物的X光像，就可以获得文物的一些信息，如文物破损程度、修复痕迹、文物的文字、装饰花纹、内部结构等。

无损检测也有短处

在国内，导致人们对文物无损检测结果持很大怀疑态度的一个事实是，在2005年举行的第二届中国民间元青花藏品研讨会上的一次检测。大会安排了一批瓷器分别进行X射线荧光检测和热释光测年，结果表明，X射线荧光釉面测试对鉴定器物新老成功率在90％以上；对鉴定瓷器年代成功率在56％左右；用热释光测年误差更大，甚至得出相反的结论，或根本测不出来。这又是为什么呢？任何无损检测手段都不能包打天下，它只是擅长于某一方面的检测，并且自身有一定不足或缺陷。首先是，X射线荧光光谱仪只是对文物表面元素成分比例的一种检测，并不涉及其他科学手段。如果一些仿品的釉面成分达到与真文物成分相符或相似的比例，仅靠成分检测就难以测出真假。

其次，X射线荧光光谱仪测试出的数据要与已确定的老瓷器的各种元素的比例数值相对比，如果没有确定的老瓷器的数值，就难以对比和确定被测瓷器的年代。

至于热释光测年的更大误差，则有更多原因。以元青花梅瓶热释光测年结果为例，误差很大。同样的产品，有的检测认为是13～14世纪产物，有的经检测则只有几百年历史。出现如此大的误差的主要原因是，取样藏品已出土多年，原先所处的环境条件不同，出土后所处的环境条件也不同，而检测人员又不可能按检品真实的出土环境和出土后环境条件来正确设置检测系数和计算方法，因此发生对比失误。

细数起来，用热释光测年判断文物出现误差的原因有下面几种。

一是被检品曾作过处理。文物出土后为了除去牢固的附着物而用去污药水浸泡，或曾经高温蒸煮清洗，或曾经历其他高温条件，这时热释光检测就会把老瓷器（文物）检测成新文物；二是被检品曾经作过釉面光照测试，热释光检测就可能不正确，会把新物检测成老物；三是检品出土条件特殊而无法得知，检测人员无法正确设置检测和计算数据或常量，检测结果就可能出错，这与X射线荧光光谱仪测试需要与老瓷器的数值对比相似；四是检测部位经过修补。如老物用新料修补的部位，和新物用老料修补的部位，都会得出相反检测结论。

另外，无损检测技术人员的水平也影响到无损检测的结果，因为无损检测不仅仅只是会操作仪器，而且还涉及检测人员的文物专业知识、文化水平、知识面宽窄等。如果这些方面的条件不达标，就可能因为人为因素影响检测结果。

同时，这次故宫用X射线荧光光谱仪来分析宋代哥窑青釉葵瓣口盘也暴露出无损检测技术的一个很大弱点，这些技术对文物没有自动保护和自动报警功能。检测时，要靠人工调节相互距离。最近时，机器距离文物仅仅只相差1毫米。在这种情况下稍一疏忽，就可能造成被检文物的挤压和碰撞，破坏文物。

多种检测法并用

文物分析鉴定最古老和传统的做法就是目视法。传统的鉴定方法主要是凭借鉴定专业人员多年来对文物进行长期的研究、鉴识中积累的经验，并且从历史、考古、古文字和语言、器型学、金石学、地理、民俗等学科方面的学习和积累，以分类、比较、辨识的方法对器物进行直观的综合考察。这种方法既需要文物方面的综合知识和专门理论，以及实际鉴定经验，还需要鉴定人有敏锐的视觉、触觉、嗅觉和综合判断能力。

尽管如此，鉴定人“打眼”（鉴定不准）的事也经常发生，因此，文物传统鉴定的真实性、可靠性和权威性常常受到挑战，越来越多的赝品和高仿复制品会鱼目混珠，以假乱真。

实际上，从无损检测的定义来看，靠目视检测（VT）的传统鉴定就是无损检测的一种。但是，如果这种方法与其他方法结合起来，就可以取长补短，相互弥补，能有效地检测和鉴定文物的真假和质量。

例如，可以把有经验的文物鉴定人员的目视检测的传统方法与其他无损检测法结合起来。在瓷器的鉴定上，一些老瓷有一种温润滑腻的橘皮纹釉面，过去仅凭有经验的鉴识者目测釉面就可以判定器物的新老。但是，现在仿冒者在釉面配料中添加一定的元素，就可产生这种温润滑腻的釉面，靠目测很难辨识。这时，可以采用X射线荧光检测釉面，就可知道是否有现代添加成分，以判定是旧物还是新仿。这便是目测与X射线荧光检测的结合。

同样，其他无损检测方法也可以同时并用，互相弥补。例如，一些造假者利用射线源对新烧的陶瓷仿制品进行辐照处理，会造成热释光检测的干扰，从而以假乱真。这时，如果再采用激光拉曼光谱仪来检测，就会起到互补的作用。拉曼光谱以激光光束为探针对被检测对象进行原位无损检测，对于有机、无机物质的结构、成分都能进行识别，可分析玻璃、瓷器釉层的老化率，判断它们的制作年代，也可对颜料进行检测和书画鉴定，还可对树脂分析，鉴定仿制品所用的胶粘剂等。

一些文物专业人员认为，在陶瓷等文物的鉴定上，常规目测、热释光测年和X射线荧光釉面测试在瓷器鉴定中都有误判，漏过假瓷器或误杀真瓷器，因此，单独靠一种或两种方法判定文物真假和质地的做法已经不可取，而是需要多种方法结合起来鉴定。这应当是今天文物鉴定的一个基本原则。

此外，一些专业人员也提出了是否应用无损检测的标准，即首先要明确做无损检测的目的。如果是为了探索文物的相关标准，做无损检测当然有理由，但若是为瓷器真伪鉴定提供矿质成分资料而做此分析则无必要。因为，不是所有的文物都需要做无损检测和分析。

【责任编辑】张田勘

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