史密森尼利用 LIBS 学术贷款进行中国皮带钩研究

这个 史密森学会国立亚洲艺术博物馆 最近通过 SciAps LIBS 分析仪使用 学术借贷计划 进行 根据一项研究， 在他们的中国皮带钩系列上。 保护和科学研究部的物体保护员 Ariel O'Connor 和 Andrew W. Mellon 高级科学家 Blythe McCarthy 博士完成了激光诱导击穿光谱学 LIBS 使用 Z-401 对 423 个皮带钩中的 300 个进行分析（现在是 Z-903）。 大部分藏品源自汉代，时间跨度大约为公元前五世纪至公元二世纪，并且都存在不同程度的埋藏腐蚀。

与其前身 Z-300 类似，但具有更新的形式和软件，SciAps Z-903 手持式分析仪可测量元素周期表中的所有元素 - 从 H 到 U。光谱仪范围从 190 nm 到 950 nm 扩展，可进行测量H、F、N、O、Br、Cl、Rb、Cs 和 S 等元素的较长波长发射线。其他优点包括在 675 nm 附近对锂具有更灵敏的谱线，以实现 2-5 ppm 的检测限范围和钾而不受重铁的干扰。 由于元素范围广泛，Z-903 最广泛用于矿物勘探、法医学、鉴定和考古学。

中国带钩研究

该研究项目于 1970 世纪 XNUMX 年代由该系前任主任 W. Thomas Chase 启动。 蔡斯写了他的硕士论文¹ 在 弗利尔皮带钩。 他在博物馆继续进行技术研究，通过钻小孔和收集粉末金属样品分析 157 个皮带钩，并对其进行湿化学分析。

多年来，博物馆不断增加藏品。 他们现在有 423 个皮带钩，其中大部分由铜合金制成，平均长度约为 6 英寸。 虽然这项研究只关注青铜带钩，但他们收藏的一些带钩是由铁等其他金属制成的，镀金的，或者镶嵌有银、金、玉和玻璃。 无论是在材料还是尺寸方面，这都是一个独特的系列。

“当我们开始这个项目时，我们试图弄清楚如何进行铜合金分析，将 Tom 1970 世纪 XNUMX 年代的数据与我们的新作品进行比较，并从整体上审视整个系列，”O'Connor 说。

起初，O'Connor 使用手持式 X 射线荧光 (XRF)，但意识到由于 XRF 是一种表面技术，因此与湿化学分析相比，它们得到的数字非常不同。 他们需要找到一种技术来观察表面腐蚀的下方。

1970 世纪 2 年代的钻孔样品直径为 3 至 XNUMX 毫米，因此团队想要一种不那么引人注目的方法，这就是为什么电感耦合等离子体质谱 (ICP-MS) 是他们的第一个想法； 然而，收集品的规模以及一些皮带钩给 ICP-MS 带来了问题。 “我在互联网上进行了广泛的搜索，试图找到另一种技术，该技术可能会为我们提供符合我们不对物体造成重大损坏的标准的结果，”麦卡锡说。 无损检测是他们的第一选择，但微观破坏性是第二选择。

“理查德·哈克博士 [耶鲁文化遗产保护研究所的保护科学家]正在使用你们的 LIBS 进行他的工作，所以我打电话给他并与他交谈。 然后他把我介绍给摩根[詹宁斯]，”麦卡锡说，“这导致 SciAps 非常慷慨地借给我们这台仪器。”

该团队能够分析大部分皮带钩。 该分析排除了纯金、银或铁带钩，仅关注具有合适分析区域的铜合金文物。

“现在我们拥有一组具有 1970 年代湿化学和 2023 年 LIBS 分析的物体。 我们有一个很好的数据集来比较这两种技术，”奥康纳说。

“我们还将查看一些 X 射线荧光进行比较，因为我们领域中有很多人使用 XRF，即使它是一种表面技术，”McCarthy 说。 与 XRF 不同，LIBS 激光可以通过清洁功能烧蚀工件的最外层表面，并对底层材料进行更具代表性的分析。 许多博物馆禁止管理员采取任何破坏性技术，即使样本与 LIBS 样本点的样本一样小，因此 XRF 是唯一的选择。 “你无法直接比较多种技术的结果，但我认为我们有大量可以使用的数据。”

目标

阿里尔·奥康纳 (Ariel O'Connor) 正在与保护和科学研究部主任唐娜·斯特拉汉 (Donna Strahan) 合作编写一本珍稀藏书。

“所有的皮带钩都来自中国各地。 本书将从材料和技术的角度讨论带钩的类型和历史，并在附录中提供LIBS内容。 我们还与其他保护者、策展人和保护科学家合作，”奥康纳说。

“我们的下一步是让 Ariel 处理所有数据。 然后进行一些统计和分组，看看它们如何与来自比较考古学和艺术史的数据相匹配，”麦卡锡说。

奥康纳和斯特拉汉希望回答的一个主要研究问题是皮带钩是如何制造的，以及大块合金成分如何提供有关车间和日期的信息。 他们希望将合金组与装饰技术联系起来，以便进一步改进。 最常见的装饰方法是在表面镶嵌金或镀金。 “我们将使用 LIBS 数据点来查看镀金物体的合金中是否存在与未装饰的皮带钩相比更高铜含量的趋势。 我们还没有得出结论，但这些正是我们正在寻找的东西，”奥康纳说。

皮带钩很可能是从西北或东北传入中国，然后融入到中国服装中。 “兵马俑的皮带钩被描绘成他们所穿制服的一部分。 所以，我们知道它们是功能性的，但我们也有用绿松石、金、玉和玻璃装饰的，所以它们也是装饰性的。 我认为它们类似于你在牛仔竞技文化中看到的皮带扣，它们是你从房间另一边就能看到的身份象征，”奥康纳说。 “就像带扣一样，皮带钩可能是身份的象征。”

学术借阅者

奥康纳和麦卡锡都谈到了学术贷款计划的好处。

“我想说，这不仅仅是乐器。 这都是我们从摩根和乔纳森那里得到的帮助，”麦卡锡说。 Morgan Jennings 是 SciAps 产品经理，Jonathan Moeller 是 SciAps 产品专家。 他们通过 Zoom 会见了奥康纳和麦卡锡，引导他们使用该软件。

“但在 1 小时的 Zoom 会议中，不可能理解这个复杂的软件。 我们做了很多笔记，然后，当我们开始使用分析仪并开始校准时，问题就出现了，而且不仅仅是我们一下子就有了所有问题。 再次通过 Zoom 或通过电子邮件与他们进行了很多很多次会议。 他们总是非常慷慨地投入时间，”奥康纳说。

“在这个项目中测试 LIBS 分析仪非常重要，因为腐蚀的青铜器是我们收藏的很大一部分，”麦卡锡说。

SciAps 学术借用计划 提供手持式 XRF 和 LIBS 仪器，用于学生实验室工作或现场研究。 我们的学术合作伙伴总是为仪器提出新颖的应用，并为我们提供宝贵的反馈。

我们如何通过学术贷款计划支持您的工作？ 联系我们： 学术@sciaps.com。 大学研究人员可以借用一个月，只要他们向我们提供他们研究的摘要出版物，我们可以发布该摘要，而不会影响他们的任何出版权。

SciAps 公司，是一家总部位于波士顿的仪器公司，专门从事手持式便携式分析仪器，以测量地球上任何地方的任何元素。 他们行业领先的 X 射线荧光 (XRF) 和基于激光 (LIBS) 的分析仪适用于所有主要行业，包括石油/天然气、金属和采矿、航空航天、电池和战略金属（锂、稀土元素） 、废金属回收、化学和石化、军事、法医和执法。 SciAps 仪器被配置为测量所有类型材料中的元素，因此应用一直在扩展，最近包括空间研究、大流行抗病毒涂层、农业和环境污染物。

¹W. Thomas Chase 1967 年纽约大学美术学院硕士论文《弗利尔艺术馆中的中国带钩》（FS 主图书馆 739.151.C5）

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Ariel O'Connor 是史密森尼国家亚洲艺术博物馆的文物管理员。 在加入 NMAA 之前，Ariel 曾担任史密森尼美国艺术博物馆伦德保护中心的高级文物保护员，并在史密森尼国家航空航天博物馆、沃尔特斯艺术博物馆、哈佛艺术博物馆和大都会艺术博物馆担任过职务。

布莱斯·麦卡锡 (Blythe McCarthy) 担任弗利尔艺术画廊 (Freer Gallery of Art) 和阿瑟 M.萨克勒画廊 (Arthur M. Sackler Gallery) 的安德鲁·W·梅隆 (Andrew W. Mellon) 高级科学家，这两个画廊共同组成了位于华盛顿特区的史密森尼学会国家亚洲艺术博物馆。她自 1998 年以来一直在该博物馆工作，假设她2008 年担任现任职务。McCarthy 拥有约翰·霍普金斯大学博士学位以及麻省理工学院材料科学与工程学士和硕士学位。