X 射線探傷技術在文物保護及考古繪圖中的應用

一、X 射線探傷技術在文物考古中應用的原理

X 射線探傷技術，是利用射線透過物體時，發(fā)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，只能對器物表面及形的一些信息進行了解，銹層底部及器物的內部的信息無法知曉，X 射線照相技術就能很好地解決這一問題。從另一個角度上講，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”，以反應物體內部的形貌特征，或者是物體內部結構特征。通過記錄在 X 射線照片物體透視影像的豐富信息及其特征，來判斷文物內部結構特征，或者相關的其他特征，如文物保存狀況、前修復痕跡、相關其歷史藝術信息，相關器物制作工藝特點等?，F在，X 射線探傷技術已經成熟地應用于文物保護修復及古代技術研究中。運用此種設備進行文物相關研究比較廣泛。

X 射線是借助熒光屏顯像的一種成像技術，具有穿透和熒光兩個作用。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。將被檢客體的影像記錄在與 X 射線儀連接的電腦相應的程序中。傳統(tǒng)光學成像方式與 X 射線平面成像有些差異，傳統(tǒng)的光學成像，不管模擬成像或數字成像，均使用光學透鏡，波長范圍為紫外線、可見光和近紅外線。X 射線平面成像不用光學透鏡成像。而是利用射線的直線傳播，穿透物體，在物體背后放置 X 射線感光片將影像記錄下來。X 射線平面成像與光學成像相比，除了不用鏡頭外，zui主要的是記錄的信息并不相同。

二、X 射線照相技術在文物考古和繪圖方面的應用實例

文物具有性，在修復文物前，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于文物保護與研究

1. 在文物考古方面的應用

X 射線照片作為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，對其內部形態(tài)進行探測來反應物體內部結構特征的一種無損檢測方法。不同材質的文物，由于非均質特征，各個部位對 X 射線能量的吸收明顯不同。能夠顯示鐵器表層的銹蝕深度，能夠了解器物的內部形貌特征。

現代文物保護修復，不僅是把破碎的文物復原，把受自然力侵蝕的文物壽命延長，而是對其歷史價值、藝術價值的一個重新“發(fā)掘”、認識和評價的過程。文物在銹蝕或損壞得比較嚴重的情況下，對其修復保護操作前，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甚至破壞，相關的歷史和藝術信息將永遠的消失，并且對文物研究也會有極大的影響，造成無法彌補的遺憾。下面結合鐵牌飾、鐵飾件、鐵稱砣數碼相片與X 射線照片的對比圖片，可以細致地了解器物紋樣與圖案。

 圖2 為鐵牌飾的 X 射線照片，從片中看到的是一件非常生動的藝術品，沒有任何損傷拼接痕跡，輪廓立體感強，人、馬的輪廓線及人體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、四蹄的外輪廓與真實馬的形態(tài)相像，從馬的尾巴及身體上的飾物上看去，動感很強。整體上看去好似一人悠閑地在馬背上吹著音樂，而馬聽著美妙的樂聲慢步行走，很陶醉的樣子。

鐵飾件的數碼片中，只能看到表面厚厚的銹層，銹層下的任何信息都顯示不出來。這次在文物保護的過程中，我們利用 X 射線照技術，詳細的對器物進行了解，發(fā)現銹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個片狀鐵片及與鉚釘相接的結構也能清晰地看到。這個信息的解讀對于保護研究方面與保護工作的操作方面以及考古研究工作的開展有著非常重要的價值，也同時要求文物保護人員在進行保護工作時要特別小心，如果不小心就會傷及器物的花紋。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的傷害，同時也說明器物得到了成功的保護。

秤砣雖銹跡斑斑，卻保存尚好。器表 1 面刻有凹槽（圖 5），另一面無任何紋飾。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），只能看到一塊加工規(guī)整的鐵塊，沒有顯現出任何套接及修復痕跡，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干大小不等的小圓點，我們認為此物應是在制作器物時產生的氣泡而形成。器物表面刻的凹槽在 X 射線片中沒有任何體現，我們也無法辨別記錄的是什么文字，這種結果的出現主要是由于器物太厚，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，表面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面展示的平臺，繪圖是編寫考古報告中的一項*的基本工作，也是進一步研究器物相關工藝的基礎。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大小，而一些無法測量的部位，尤其在繪器物的剖面圖、內部結構及加工工藝和器物厚度是無法準確測量的，也只能估測，這樣會影響考古報告的讀者對器物內部結構的認知程度。X 射線平面成像是 X 射線穿透物體的影像信息的記錄。由于 X 射線穿透能力強，光學成像射線無法穿透的物體，X 射線卻可能穿透，獲得其內部信息。通過 X 射線照片專業(yè)繪圖員可以對文物的內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、外部信息更全面地表現出來。

如鐵鎖為圓柱形，銹蝕嚴重，有些銹層已經剝落（圖 7），內部結構不詳。

從（圖 8）X 射線照片中，能夠清晰地了解鐵鎖的內部形貌。除鐵鎖兩端外側可看到的鐵條貫通鐵鎖內部外，再無任何部件。鐵條一側彎曲，呈“U”形，且殘斷。則另一側端部似花瓣形扁片。數碼片對器物表面信息是一個很好的展示，在鐵鎖兩側各有一孔，一側為圓形，另一側則為月牙形，且二孔在一條直線上。通過鐵鎖使用兩種照相技術相結合的方法。能夠清晰地了解鐵鎖內、外部結構與構成，有助于繪圖者對器物有更深一層、更細致的了解，提高了繪制器物線圖的準確性，尤其是對器物的內部結構能夠繪得更準確。

再如，帽頂，表面可以看到它的內部構成。先制成直徑不等的空心半圓形范，并在范上刻好花紋，三個直徑基本相同，另一個較前者稍大，其中兩個小的半圓對扣成球體，而另一個小半圓與大者疊扣在一起，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，還要注意與其他方法的結合。

1. 要對 X 光片進行整體判讀

從利于文物保護與研究的角度，在提取器物時，用整取的方法將器物內部任何遺物信息留存。在對器物進行清洗保護時，根據 X 射線片對器物的銹蝕物進行清理，這樣就不會將器物本身破壞，也不會丟失任何信息，可以更準確地識別器物的內部構成與結構形貌。

2. 要與傳統(tǒng)的數碼技術相結合

如前所述，進行文物保護，利用 X 射線技術并不能解決所有的問題。從（圖 5、圖 6）的秤砣來看，器物大致為柱狀，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，除鐵鎖的內部存有一根鐵條以外，無其他任何信息，也無法得知鐵鎖內部的具體結構。而數碼相機照的照片，可以把器物表面的一些特征及信息反應出來。而兩者相結合，*有利于文物保護與制造工藝的研究；第二有利于文物保護操作工作的進行。所以個人認為，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，減少丟失任何有價值信息的可能性，對文物考古的相關研究可提供更全面的內在信息。

通過對以上三件器物 X 射線相片，可以看出，它們的效果*不同。由于騎士牌飾為薄片狀，相關的歷史和藝術信息一覽無余。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后再進行操作。X射線探傷技術，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，可以更全面地揭示與文物有關的歷史信息，更生動地提供文物的制作工藝及技術，更詳細地繪制器物的原圖。