X射线荧光光谱分析仪（XRF）

便携式X射线荧光光谱分析仪因其操作简单、方便携带、无损分析等特性，受到行业专家人员的青睐，现已成为国内外各大考古所、博物馆、实验室、研究所甚至考古发掘现场，检测分析文物组成成分及含量的首选方法之一。其原理是将X射线投射于被测物体上，激发出样品成分的荧光X射线，通过测定特征X射线光子的强弱来检测物质元素成分。根据色散与探测方法的不同，X射线荧光光谱分析法可分为两类：波长色散X射线荧光光谱法（WD-XRF）和能量色散X射线荧光光谱法（ED-XRF）。前者是按波长进行分光，分别测量不同波长的X射线强度，进行定性和定量分析；后者通常由X射线光管发出初级X射线，经过光学系统聚焦，将光斑照射在样品表面上，样品受到激发产生二次X射线荧光进入固体半导体探测器中，再经过多道脉冲分析器把模拟信号转换成数字信号，据此进行定性和定量分析。

在检测分析过程中，首先要选择具有代表性的坐标点，如根据铜器锈蚀程度的不同，选择锈层较薄和较厚的位置；或根据装饰技法的不同，选择表面鎏金、镶嵌宝石和素面无装饰的部位；或根据器物位形态的不同，选择器物口沿、颈部、足部、腹部的点进行测试。尽可能均匀覆盖全部文物信息，为原始资料的数据收集提供便利。随后，使用便携式X射线荧光光谱分析仪，测试时间为1~1.5 min，X射线执行8 mm，完成定性扫描分析后用基本参数法程序进行定量分析。

X射线荧光光谱分析仪的优势在于：通过研究文物材料，确定文物的物理分子结构和化学元素组成成分，查明文物的形成过程与机理；分析文物的埋藏环境和保存环境，确定文物的保存情况，对环境破坏因素进行预判，更好地指导文物保护工作；分析铜器的腐蚀产物、纸张的老化机理、石质文物的风化产物及其他不同类型文物的质变产物，测量范围广泛，为古代文物的分析研究提供坚实的科学依据和技术基础；无损检测分析，无需取样，不接触文物内部，不会对文物本体造成伤害。例如，南京中山陵风景区藏经阁广场中心的孙中山铜像，经过多年日晒雨淋，表面多处大面积出现白色锈蚀，利用便携式X荧光光谱仪，检测出白色物质中含有铜、锌和铅，形成的白色或淡绿色物质为无机盐，从而排除了白色物质为鸟粪的假设。同时检测到没有变色的部位主要成分为硫化铜，确定当年铸造该铜像时，对表面进行了硫化处理的化学作色，使得铜像颜色呈现黑色。

X射线荧光光谱分析仪的不足之处在于：样品室较小，操作平台范围小，无法满足稍大一些文物的分析；数据库尚未完善，缺乏系列的标准样品；无法多点聚焦，不能对高度差较大的器物进行精准扫描；容易受外部环境或人为操作过程的影响，监测数据存在一定的偏差。

图3-60　X射线检测青铜猪尊