X 射線探傷技術在文物保護及考古繪圖中的應用

一、X 射線探傷(shang) 技術在文物考古中應用的原理

X 射線探傷(shang) 技術，是利用射線透過物體(ti) 時，發生吸收和散射這一特性，通過測量材料中因缺陷存在影響射線的吸收來探測缺陷的一種技術。根據底片上有缺陷部位與(yu) 無缺陷部位的黑度圖像不一樣，就可判斷出缺陷的種類、數量、大小等，這就是射線照相探傷(shang) 的原理，也稱 X 射線照相技術。在考古學中運用 X 射線照相技術，就是利用 X 射線照相方法所具有不損壞器物的特性，而且，具有高穿透能力的電磁輻射 X 射線。在文物保護工作中單一的利用數碼照片，隻能對器物表麵及形的一些信息進行了解，鏽層底部及器物的內(nei) 部的信息無法知曉，X 射線照相技術就能很好地解決(jue) 這一問題。從(cong) 另一個(ge) 角度上講，X 射線照相技術實際是一種“轉換”技術，是把用肉眼直接觀察不到的信息，變成“可識信息”，以反應物體(ti) 內(nei) 部的形貌特征，或者是物體(ti) 內(nei) 部結構特征。通過記錄在 X 射線照片物體(ti) 透視影像的豐(feng) 富信息及其特征，來判斷文物內(nei) 部結構特征，或者相關(guan) 的其他特征，如文物保存狀況、前修複痕跡、相關(guan) 其曆史藝術信息，相關(guan) 器物製作工藝特點等。現在，X 射線探傷(shang) 技術已經成熟地應用於(yu) 文物保護修複及古代技術研究中。運用此種設備進行文物相關(guan) 研究比較廣泛。

X 射線是借助熒光屏顯像的一種成像技術，具有穿透和熒光兩(liang) 個(ge) 作用。X 射線照相是借助各種攝影裝置，利用 X 射線的吸收、穿透和感光等作用。將被檢客體(ti) 的影像記錄在與(yu) X 射線儀(yi) 連接的電腦相應的程序中。傳(chuan) 統光學成像方式與(yu) X 射線平麵成像有些差異，傳(chuan) 統的光學成像，不管模擬成像或數字成像，均使用光學透鏡，波長範圍為(wei) 紫外線、可見光和近紅外線。X 射線平麵成像不用光學透鏡成像。而是利用射線的直線傳(chuan) 播，穿透物體(ti) ，在物體(ti) 背後放置 X 射線感光片將影像記錄下來。X 射線平麵成像與(yu) 光學成像相比，除了不用鏡頭外，zui主要的是記錄的信息並不相同。

二、X 射線照相技術在文物考古和繪圖方麵的應用實例

文物具有性，在修複文物前，用 X 光照相方法能反應文物保存現狀，通過這種無損分析結合文物的保存狀況更利於(yu) 文物保護與(yu) 研究

1. 在文物考古方麵的應用

X 射線照片作為(wei) 光源的一種照相方法，利用具有高穿透能力的電磁輻射 X 光，在不破壞“研究對象”的情況下，對其內(nei) 部形態進行探測來反應物體(ti) 內(nei) 部結構特征的一種無損檢測方法。不同材質的文物，由於(yu) 非均質特征，各個(ge) 部位對 X 射線能量的吸收明顯不同。能夠顯示鐵器表層的鏽蝕深度，能夠了解器物的內(nei) 部形貌特征。

現代文物保護修複，不僅(jin) 是把破碎的文物複原，把受自然力侵蝕的文物壽命延長，而是對其曆史價(jia) 值、藝術價(jia) 值的一個(ge) 重新“發掘”、認識和評價(jia) 的過程。文物在鏽蝕或損壞得比較嚴(yan) 重的情況下，對其修複保護操作前，沒有詳細的了解器物的現狀，直接進行操作很可能對文物造成損傷(shang) 甚至破壞，相關(guan) 的曆史和藝術信息將永遠的消失，並且對文物研究也會(hui) 有極大的影響，造成無法彌補的遺憾。下麵結合鐵牌飾、鐵飾件、鐵稱砣數碼相片與(yu) X 射線照片的對比圖片，可以細致地了解器物紋樣與(yu) 圖案。

 圖2 為(wei) 鐵牌飾的 X 射線照片，從(cong) 片中看到的是一件非常生動的藝術品，沒有任何損傷(shang) 拚接痕跡，輪廓立體(ti) 感強，人、馬的輪廓線及人體(ti) 五官和頭部也非常清楚，馬的線條也很清晰，馬身上的飾物、韁繩、馬鞍、弓弦、纓、鞦帶等細微之處都清晰地呈現出來。馬的五官、尾部、四蹄的外輪廓與(yu) 真實馬的形態相像，從(cong) 馬的尾巴及身體(ti) 上的飾物上看去，動感很強。整體(ti) 上看去好似一人悠閑地在馬背上吹著音樂(le) ，而馬聽著美妙的樂(le) 聲慢步行走，很陶醉的樣子。

鐵飾件的數碼片中，隻能看到表麵厚厚的鏽層，鏽層下的任何信息都顯示不出來。這次在文物保護的過程中，我們(men) 利用 X 射線照技術，詳細的對器物進行了解，發現鏽層下的有粗細不均線條組合成生動的圖案，而且固定在鐵飾件邊緣的兩(liang) 個(ge) 片狀鐵片及與(yu) 鉚釘相接的結構也能清晰地看到。這個(ge) 信息的解讀對於(yu) 保護研究方麵與(yu) 保護工作的操作方麵以及考古研究工作的開展有著非常重要的價(jia) 值，也同時要求文物保護人員在進行保護工作時要特別小心，如果不小心就會(hui) 傷(shang) 及器物的花紋。所以在保護操作工作中，一邊對照 X 射線圖片，一邊小心謹慎進行保護操作，結果器物花紋沒有受到一絲(si) 的傷(shang) 害，同時也說明器物得到了成功的保護。

秤砣雖鏽跡斑斑，卻保存尚好。器表 1 麵刻有凹槽（圖 5），另一麵無任何紋飾。經 X 射線照相，想進一步對其進行了解。結果很遺憾，在 X 射線片上除有一些白點外（圖 6），隻能看到一塊加工規整的鐵塊，沒有顯現出任何套接及修複痕跡，說明這件器物是一次成形的實心器物。在器物中心部位有若幹大小不等的小圓點，我們(men) 認為(wei) 此物應是在製作器物時產(chan) 生的氣泡而形成。器物表麵刻的凹槽在 X 射線片中沒有任何體(ti) 現，我們(men) 也無法辨別記錄的是什麽(me) 文字，這種結果的出現主要是由於(yu) 器物太厚，器物上所刻文字的凹槽太淺所致。反而在數碼片中，這種實心器物用數碼片的效果反而要比 X 射線片好一些，表麵信息雖然不是很清晰，還可以看到大致的輪廓。

2. 在考古繪圖中的應用

出土文物是研究者對遺址的文化進行判定的重要依據。器物圖是對器物進行平麵展示的平台，繪圖是編寫(xie) 考古報告中的一項*的基本工作，也是進一步研究器物相關(guan) 工藝的基礎。目前的考古繪圖，是*使用手工測量，可直接測量的部分，在圖中可以準確繪出其結構與(yu) 大小，而一些無法測量的部位，尤其在繪器物的剖麵圖、內(nei) 部結構及加工工藝和器物厚度是無法準確測量的，也隻能估測，這樣會(hui) 影響考古報告的讀者對器物內(nei) 部結構的認知程度。X 射線平麵成像是 X 射線穿透物體(ti) 的影像信息的記錄。由於(yu) X 射線穿透能力強，光學成像射線無法穿透的物體(ti) ，X 射線卻可能穿透，獲得其內(nei) 部信息。通過 X 射線照片專(zhuan) 業(ye) 繪圖員可以對文物的內(nei) 部形貌及器物的原貌有更加細致的了解。在繪圖時，用繪圖工具測量、數碼片、X 射線片三者相結合，能夠完整地把器物的內(nei) 、外部信息更全麵地表現出來。

如鐵鎖為(wei) 圓柱形，鏽蝕嚴(yan) 重，有些鏽層已經剝落（圖 7），內(nei) 部結構不詳。

從(cong) （圖 8）X 射線照片中，能夠清晰地了解鐵鎖的內(nei) 部形貌。除鐵鎖兩(liang) 端外側(ce) 可看到的鐵條貫通鐵鎖內(nei) 部外，再無任何部件。鐵條一側(ce) 彎曲，呈“U”形，且殘斷。則另一側(ce) 端部似花瓣形扁片。數碼片對器物表麵信息是一個(ge) 很好的展示，在鐵鎖兩(liang) 側(ce) 各有一孔，一側(ce) 為(wei) 圓形，另一側(ce) 則為(wei) 月牙形，且二孔在一條直線上。通過鐵鎖使用兩(liang) 種照相技術相結合的方法。能夠清晰地了解鐵鎖內(nei) 、外部結構與(yu) 構成，有助於(yu) 繪圖者對器物有更深一層、更細致的了解，提高了繪製器物線圖的準確性，尤其是對器物的內(nei) 部結構能夠繪得更準確。

再如，帽頂，表麵可以看到它的內(nei) 部構成。先製成直徑不等的空心半圓形範，並在範上刻好花紋，三個(ge) 直徑基本相同，另一個(ge) 較前者稍大，其中兩(liang) 個(ge) 小的半圓對扣成球體(ti) ，而另一個(ge) 小半圓與(yu) 大者疊扣在一起，再用一根方形鐵條通過頂點將其串在一起（圖 9、圖 10）。

三、利用 X 射線照相技術進行文物保護應注意的問題

利用 X 射線技術對文物進行保護，能收到較好的效果，但不能取代所有的方法，還要注意與(yu) 其他方法的結合。

1. 要對 X 光片進行整體(ti) 判讀

從(cong) 利於(yu) 文物保護與(yu) 研究的角度，在提取器物時，用整取的方法將器物內(nei) 部任何遺物信息留存。在對器物進行清洗保護時，根據 X 射線片對器物的鏽蝕物進行清理，這樣就不會(hui) 將器物本身破壞，也不會(hui) 丟(diu) 失任何信息，可以更準確地識別器物的內(nei) 部構成與(yu) 結構形貌。

2. 要與(yu) 傳(chuan) 統的數碼技術相結合

如前所述，進行文物保護，利用 X 射線技術並不能解決(jue) 所有的問題。從(cong) （圖 5、圖 6）的秤砣來看，器物大致為(wei) 柱狀，受 X 射線穿透力的影響，在識別時紋樣圖案的效果極差。（圖 8）的鐵鎖 X 射線照片也如此，除鐵鎖的內(nei) 部存有一根鐵條以外，無其他任何信息，也無法得知鐵鎖內(nei) 部的具體(ti) 結構。而數碼相機照的照片，可以把器物表麵的一些特征及信息反應出來。而兩(liang) 者相結合，*有利於(yu) 文物保護與(yu) 製造工藝的研究；第二有利於(yu) 文物保護操作工作的進行。所以個(ge) 人認為(wei) ，用 X 射線技術對文物進行研究時，應運用多種科學技術方法相結合進行測試，具有互補的作用。獲取更多、更大量的信息，減少丟(diu) 失任何有價(jia) 值信息的可能性，對文物考古的相關(guan) 研究可提供更全麵的內(nei) 在信息。

通過對以上三件器物 X 射線相片，可以看出，它們(men) 的效果*不同。由於(yu) 騎士牌飾為(wei) 薄片狀，相關(guan) 的曆史和藝術信息一覽無餘(yu) 。而多年保護工作的實踐，本人總結出一些經驗。對器物進行保護工作前，一定要進行一些科學技術的測試，能夠盡量多的留下一些信息。

文物具有性，所以對文物進行的保護都應在詳細了解文物之後再進行操作。X射線探傷(shang) 技術，具有無損的特征，這種特性非常適合在文物研究和文物保護中應用，可以更全麵地揭示與(yu) 文物有關(guan) 的曆史信息，更生動地提供文物的製作工藝及技術，更詳細地繪製器物的原圖。