中国古代金属建筑研究发现平均测试时间25～30秒

2023-10-18 理论教育版权反馈

【摘要】：本研究中，对样品的平均测试时间为25～30秒左右。

（1）设备：手持式XRF分析仪

对金属材料的实验室分析手段有X射线荧光分析、衍射分析，扫描电镜等。但这些分析都要求对被测对象取样，带回实验室进行分析，取样对文物建筑的本体来说具有一定损害。这样的损害虽然微小，但重要的是，在这样的情况下，笔者就很难获得文物管理者的批准取得样品。因此，本研究需要使用合适的无损检测仪器。

基于上述考虑，本研究使用的检测设备为美国尼通公司XLt 898型手持式XRF分析仪。该设备相当于普通电吹风大小，可携带至金属建筑现场进行分析。对于被测对象，接触表面测试10～15秒即能得到分析数据。该设备使用35 kV / 1.0W 银阳极靶X射线管作为激励源，分析范围为从22号元素钛（Ti）至83号元素铋（Bi）中的23个标准合金成分元素。同时可直接显示被测样品的合金牌号（对于符合现代合金牌号标准的样品）以及成分百分比含量和分析误差值（2倍sigma误差）。通过配套专用软件，可全部导入计算机，并直接生成X射线能谱图。本研究中，对样品的平均测试时间为25～30秒左右。原始检测数据为保留小数点后两位数字，考虑到其精度的局限，本书对数据进行了处理，保留小数点后一位数字。

（2）技术路线：以建筑构件为单位进行XRF分析，导入GIS系统进行数据分析

针对铜殿的分析技术路线可以概括为：外业现场以建筑构件为单位进行XRF分析→将数据导入专用数据库进行内业整理，观察能谱图→以建筑模型或结构实测图为底图建立GIS平台→将XRF数据导入GIS进行分析，以直观的形式检验构件成分与建筑构件之间的关系。具体解释说明如下：

① 将铜殿看成不同建筑构件的组成部分，而非一个均质的整体，对每个铜殿均以建筑构件为单位进行分析。受现场条件所限，有些构件无法测到，但尽量将每种类型的构件都测到。考虑到同一个建筑中，同种构件应当是批量生产的，它们之间可以互相替换使用，因此同一种构件的成分应该不会有太大差异。例如，前檐平身科泥道栱与后檐平身科泥道栱的形式完全一样，铸造时没有分别，只不过安装时一个用在前檐，一个用在后檐，因此检测了其中之一就能知道另一个的成分。这一点既是根据古建筑的生产方式推知的，也是经过数据验证了的。

② 限于条件，检测时未进行表面除锈打磨，但尽量选取了构件表面相对光洁的部分，并用百洁布、清水清理了表面附着物后进行检测。由于金属建筑所处环境情况单一，未有埋在土里或单侧面朝大海这样的特殊环境，因此在现有条件下取得的数据在定性和半定量层面是可靠的。

③ 在GIS平台中，每个被测构件被赋予一个唯一的编号。XRF分析的结果（铜、锡、锌、铅等各项元素的含量）被作为值添加到对应的构件属性中。

④ 以直观的图形效果分析、显示合金元素的分布，以及合金种类、合金配比与建筑构件之间的关系。(www.chuimin.cn)

以上分析流程针对铜殿。铜塔没有铜殿那样复杂繁多的构件，未采用这种分析流程。

（3）铜殿XRF分析结果一览

经上述分析发现，有些铜殿不同构件的材料成分与该构件在建筑中的功能存在对应关系，有些铜殿则没有这种对应关系。

现将现存铜殿、铜塔的合金成分列表如下，具体分析见各节内论述。

表10-1　铜殿材料分析结果一览表

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