X 射線探傷技術(shù)在文物保及考古繪圖中的應(yīng)用

一、X 射線探傷技術(shù)在文物考古中應(yīng)用的原理

X 射線探傷技術(shù)，是利用射線透過物體時(shí)，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(shù)。根據(jù)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(shù)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(shù)。在考古學(xué)中運(yùn)用 X 射線照相技術(shù)，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(hù)工作中單一的利用數(shù)碼照片，只能對(duì)器物表面及形的一些信息進(jìn)行了解，銹層底部及器物的內(nèi)部的信息無法知曉，X 射線照相技術(shù)就能很好地解決這一問題。從另一個(gè)角度上講，X 射線照相技術(shù)實(shí)際是一種“轉(zhuǎn)換”技術(shù)，是把用肉眼直接觀察不到的信息，變成“可識(shí)信息”，以反應(yīng)物體內(nèi)部的形貌特征，或者是物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(nèi)部結(jié)構(gòu)特征，或者相關(guān)的其他特征，如文物保存狀況、前修復(fù)痕跡、相關(guān)其歷史藝術(shù)信息，相關(guān)器物制作工藝特點(diǎn)等。現(xiàn)在，X 射線探傷技術(shù)已經(jīng)成熟地應(yīng)用于文物保護(hù)修復(fù)及古代技術(shù)研究中。運(yùn)用此種設(shè)備進(jìn)行文物相關(guān)研究比較廣泛。

X 射線是借助熒光屏顯像的一種成像技術(shù)，具有穿透和熒光兩個(gè)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(yīng)的程序中。傳統(tǒng)光學(xué)成像方式與 X 射線平面成像有些差異，傳統(tǒng)的光學(xué)成像，不管模擬成像或數(shù)字成像，均使用光學(xué)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(xué)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(xué)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(shù)在文物考古和繪圖方面的應(yīng)用實(shí)例

文物具有性，在修復(fù)文物前，用 X 光照相方法能反應(yīng)文物保存現(xiàn)狀，通過這種無損分析結(jié)合文物的保存狀況更利于文物保護(hù)與研究

1. 在文物考古方面的應(yīng)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(duì)象”的情況下，對(duì)其內(nèi)部形態(tài)進(jìn)行探測來反應(yīng)物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征的一種無損檢測方法。不同材質(zhì)的文物，由于非均質(zhì)特征，各個(gè)部位對(duì) 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(nèi)部形貌特征。

現(xiàn)代文物保護(hù)修復(fù)，不僅是把破碎的文物復(fù)原，把受自然力侵蝕的文物壽命延長，而是對(duì)其歷史價(jià)值、藝術(shù)價(jià)值的一個(gè)重新“發(fā)掘”、認(rèn)識(shí)和評(píng)價(jià)的過程。文物在銹蝕或損壞得比較嚴(yán)重的情況下，對(duì)其修復(fù)保護(hù)操作前，沒有詳細(xì)的了解器物的現(xiàn)狀，直接進(jìn)行操作很可能對(duì)文物造成損傷甚至破壞，相關(guān)的歷史和藝術(shù)信息將永遠(yuǎn)的消失，并且對(duì)文物研究也會(huì)有極大的影響，造成無法彌補(bǔ)的遺憾。下面結(jié)合鐵牌飾、鐵飾件、鐵稱砣數(shù)碼相片與X 射線照片的對(duì)比圖片，可以細(xì)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(dòng)的藝術(shù)品，沒有任何損傷拼接痕跡，輪廓立體感強(qiáng)，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(xì)微之處都清晰地呈現(xiàn)出來。馬的五官、尾部、四蹄的外輪廓與真實(shí)馬的形態(tài)相像，從馬的尾巴及身體上的飾物上看去，動(dòng)感很強(qiáng)。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(shù)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(hù)的過程中，我們利用 X 射線照技術(shù)，詳細(xì)的對(duì)器物進(jìn)行了解，發(fā)現(xiàn)銹層下的有粗細(xì)不均線條組合成生動(dòng)的圖案，而且固定在鐵飾件邊緣的兩個(gè)片狀鐵片及與鉚釘相接的結(jié)構(gòu)也能清晰地看到。這個(gè)信息的解讀對(duì)于保護(hù)研究方面與保護(hù)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(jià)值，也同時(shí)要求文物保護(hù)人員在進(jìn)行保護(hù)工作時(shí)要特別小心，如果不小心就會(huì)傷及器物的花紋。所以在保護(hù)操作工作中，一邊對(duì)照 X 射線圖片，一邊小心謹(jǐn)慎進(jìn)行保護(hù)操作，結(jié)果器物花紋沒有受到一絲的傷害，同時(shí)也說明器物得到了成功的保護(hù)。

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(jīng) X 射線照相，想進(jìn)一步對(duì)其進(jìn)行了解。結(jié)果很遺憾，在 X 射線片上除有一些白點(diǎn)外（圖 6），只能看到一塊加工規(guī)整的鐵塊，沒有顯現(xiàn)出任何套接及修復(fù)痕跡，說明這件器物是一次成形的實(shí)心器物。在器物中心部位有若干大小不等的小圓點(diǎn)，我們認(rèn)為此物應(yīng)是在制作器物時(shí)產(chǎn)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(xiàn)，我們也無法辨別記錄的是什么文字，這種結(jié)果的出現(xiàn)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(shù)碼片中，這種實(shí)心器物用數(shù)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(yīng)用

出土文物是研究者對(duì)遺址的文化進(jìn)行判定的重要依據(jù)。器物圖是對(duì)器物進(jìn)行平面展示的平臺(tái)，繪圖是編寫考古報(bào)告中的一項(xiàng)*的基本工作，也是進(jìn)一步研究器物相關(guān)工藝的基礎(chǔ)。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(zhǔn)確繪出其結(jié)構(gòu)與大小，而一些無法測量的部位，尤其在繪器物的剖面圖、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及加工工藝和器物厚度是無法準(zhǔn)確測量的，也只能估測，這樣會(huì)影響考古報(bào)告的讀者對(duì)器物內(nèi)部結(jié)構(gòu)的認(rèn)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(qiáng)，光學(xué)成像射線無法穿透的物體，X 射線卻可能穿透，獲得其內(nèi)部信息。通過 X 射線照片專業(yè)繪圖員可以對(duì)文物的內(nèi)部形貌及器物的原貌有更加細(xì)致的了解。在繪圖時(shí)，用繪圖工具測量、數(shù)碼片、X 射線片三者相結(jié)合，能夠完整地把器物的內(nèi)、外部信息更全面地表現(xiàn)出來。

如鐵鎖為圓柱形，銹蝕嚴(yán)重，有些銹層已經(jīng)剝落（圖 7），內(nèi)部結(jié)構(gòu)不詳。

從（圖 8）X 射線照片中，能夠清晰地了解鐵鎖的內(nèi)部形貌。除鐵鎖兩端外側(cè)可看到的鐵條貫通鐵鎖內(nèi)部外，再無任何部件。鐵條一側(cè)彎曲，呈“U”形，且殘斷。則另一側(cè)端部似花瓣形扁片。數(shù)碼片對(duì)器物表面信息是一個(gè)很好的展示，在鐵鎖兩側(cè)各有一孔，一側(cè)為圓形，另一側(cè)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(shù)相結(jié)合的方法。能夠清晰地了解鐵鎖內(nèi)、外部結(jié)構(gòu)與構(gòu)成，有助于繪圖者對(duì)器物有更深一層、更細(xì)致的了解，提高了繪制器物線圖的準(zhǔn)確性，尤其是對(duì)器物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)能夠繪得更準(zhǔn)確。

再如，帽頂，表面可以看到它的內(nèi)部構(gòu)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(gè)直徑基本相同，另一個(gè)較前者稍大，其中兩個(gè)小的半圓對(duì)扣成球體，而另一個(gè)小半圓與大者疊扣在一起，再用一根方形鐵條通過頂點(diǎn)將其串在一起（圖 9、圖 10）。

三、利用 X 射線照相技術(shù)進(jìn)行文物保護(hù)應(yīng)注意的問題

利用 X 射線技術(shù)對(duì)文物進(jìn)行保護(hù)，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(jié)合。

1. 要對(duì) X 光片進(jìn)行整體判讀

從利于文物保護(hù)與研究的角度，在提取器物時(shí)，用整取的方法將器物內(nèi)部任何遺物信息留存。在對(duì)器物進(jìn)行清洗保護(hù)時(shí)，根據(jù) X 射線片對(duì)器物的銹蝕物進(jìn)行清理，這樣就不會(huì)將器物本身破壞，也不會(huì)丟失任何信息，可以更準(zhǔn)確地識(shí)別器物的內(nèi)部構(gòu)成與結(jié)構(gòu)形貌。

2. 要與傳統(tǒng)的數(shù)碼技術(shù)相結(jié)合

如前所述，進(jìn)行文物保護(hù)，利用 X 射線技術(shù)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(shí)別時(shí)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(nèi)部存有一根鐵條以外，無其他任何信息，也無法得知鐵鎖內(nèi)部的具體結(jié)構(gòu)。而數(shù)碼相機(jī)照的照片，可以把器物表面的一些特征及信息反應(yīng)出來。而兩者相結(jié)合，*有利于文物保護(hù)與制造工藝的研究；第二有利于文物保護(hù)操作工作的進(jìn)行。所以個(gè)人認(rèn)為，用 X 射線技術(shù)對(duì)文物進(jìn)行研究時(shí)，應(yīng)運(yùn)用多種科學(xué)技術(shù)方法相結(jié)合進(jìn)行測試，具有互補(bǔ)的作用。獲取更多、更大量的信息，減少丟失任何有價(jià)值信息的可能性，對(duì)文物考古的相關(guān)研究可提供更全面的內(nèi)在信息。

通過對(duì)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(guān)的歷史和藝術(shù)信息一覽無余。而多年保護(hù)工作的實(shí)踐，本人總結(jié)出一些經(jīng)驗(yàn)。對(duì)器物進(jìn)行保護(hù)工作前，一定要進(jìn)行一些科學(xué)技術(shù)的測試，能夠盡量多的留下一些信息。

文物具有性，所以對(duì)文物進(jìn)行的保護(hù)都應(yīng)在詳細(xì)了解文物之后再進(jìn)行操作。X射線探傷技術(shù)，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(hù)中應(yīng)用，可以更全面地揭示與文物有關(guān)的歷史信息，更生動(dòng)地提供文物的制作工藝及技術(shù)，更詳細(xì)地繪制器物的原圖。