显微镜在文物考古中的应用

光学显微镜应用于文物保护研究

随着近年来国家对古文物保护，研究工作的深入和重视，对于这方面的研究的仪器设备也在不断增加，呈现出大好的发展气象，对于很多出土文物的鉴定。比如陶器，瓷器，金属，古文书籍等等，有很多大型分析仪器可以实现研究。比如电子显微镜，荧光显微镜，金相分析仪等等。目前很多文物保护研究所的科学研究仍然是以光学显微镜为主，常规的实验室一般都配备了体视显微镜，金相显微镜，偏光显微镜，更进一步的实验室会陪着电子显微镜等。

在分析鉴定方面，主要以以下几方面的应用为主：

1，颜色分析，文物的色彩是鉴定工作的出发点，利用光学显微镜对古文物颜色的鉴定可以缩小文物研究的范围，只要选择好合适的放大倍数，合适的显微镜观察方式，很多晶体即可实现比较好的色彩还原。反映出最真实的文物颜色。

2，对于有形状，实体文物来说，利用体视显微镜最合适不过了。

3，对于文物的大小测量，主要是利用在显微镜上装载测微尺来实现，也可通过显微镜的数码摄像部分自带的图像处理软件来实现，更加精确。

4，对于出土文物的纸张，显微进行鉴定，观察方式可以分为两种。一种沿纤维的方向，一种是纤维的横截面，利用这样的方式来制样，可在显微镜上实现精确的观察。

5，通过显微镜对木材进行鉴定，这其中的制作过程可以分为染色，做片等几个步骤。通过观察木材的断面制样可以确定一些最基本的因素。

以上就是光学显微镜应用于文物保护研究的一些最基本观察方式，虽然利用一些大型光学显微镜可以实现这样的研究，但是上述方法确实解决了大多数文物保护局的难题，可以实时实地对一些重要的文物进行分析和鉴定。

文物的显微分析研究一光学显微镜

(一)体视显微镜

体视显微镜是分析鉴定和保护文物工作最常用的分析工具之一。由于其结构简单、实用性强、操作简单等特点，在多数博物馆的保护实验室中都有配备。通常体视显微镜由物镜、目镜、变倍器、支架和外加的照明光源等部分构成，如有需要还可以配置照相装置。体视显微镜的放大倍数一般为10倍~80 倍，连续可调，如有需要还可配置高倍或者低倍物镜，以获得更宽广的放大倍数范围。根据观察样品的不同，可以配置标准支架或者大支架，及各种照明光源。在古代文物的结构和工艺研究中，显微结构分析是一种不可或缺的方法和手段，它提供的显微结构信息，可以为人们提供直观的、细微的观察。体视显微镜可用于观察纸张、丝绸、陶瓷等各类文物，是文物研究的理想工具之一。

(二)偏光显微镜

偏光显微镜是依据波动光学的原理，观察和精密测定标本细节，或透明物体改变光束的物理参数，以此判别物质结构的一种岩相显微镜。偏光显微镜的放大倍数一般为

50~1000倍不等。偏光显微镜的成像原理是在光路中插入两个偏光镜。一个在光源与被检样品之间，称为下偏光镜，用来产生偏光，故又称起偏镜；另一个在物镜与目镜之间，称为上偏光镜，它被用来检查偏光的存在，故又称检偏镜。凡装有两个偏光镜，而且使偏振光振动方向互相垂直的一对偏光镜称为正交偏光镜。正交偏光镜间无样品或有各向同性(单折射体)的样品时，视域完全黑暗。当有各向异性样品时，光波入射时发生双折射，再通过偏振光的相互干涉获得结晶物的衬度。偏光显微镜在文物研究方面主要用于古代颜料、丝绸、陶瓷等各类文物的鉴定，使用偏光显微镜时，先将文物样品制成可供观察用的薄片，然后在镜下根据不同矿物晶体在偏振光透过时具有不同的光学性质来鉴定矿物类型。

(三)金相显微镜

金相显微镜是进行金相分析(金属显微组织)的最基本的仪器之一。所谓金相分析是指通过对金属显微组织的分析，来研究金属中合金生成、冶炼、浇铸以及加工工艺等信息。金相显微镜的种类很多，但基本原理大致相同。金相显微镜的构造与偏光显微镜相似，所不同的是金相显微镜采用反射光光路，可通过垂直的反射光照射到样品表面，观察样品的微观组织结构，配置专业的金相分析软件，可以对金相组织进行量化分析。金相分析开始于20 世纪60 年代，在考古学中主要是对古代金属文物的加工工艺、冶炼铸造工艺的研究。使用金相显微镜分析时，一般是用金属文物的残片，制成显微样片，然后放在金相显微镜下直接观察或用FeCl3 的乙醇溶液侵蚀后观察，并可以摄取照片。金相组织分析是研究古代金属遗物的基本内容和方法之一。我国学者利用金相分析法对我国不同时期的铁器作了分析及古冶铁遗址进行考察，结果表明中国古代钢铁业方面，铸铁和生铁制钢一直是主要方法。铸铁脱碳钢，炒钢，灌钢工艺是中国古代炼钢技术中的重大成就。中国的冶金技术中在明代中叶以前一直居于世界领先水平。

（四）激光共聚焦显微镜

共聚焦扫描显微成像技术是一项集光学，机电，图像处理于一体的新兴技术，最早由MIT的科学家马文-闵斯基在1957年提出，并由蔡司公司在1982年成功将其商业化，推出了全球第一台商业化共聚焦显微镜（型号LSM44）。激光共聚焦显微镜具有两大突出的优点：水平方向超分辨能力，可达120nm，远超常规的微观显微镜；三维高分辨成像能力，z轴最小步进精度达10nm（利用闭环装置，移动精度1nm），可实现表面粗糙度测量，高度测量，表面积，体积，颗粒分析，长度，面积比，直径，周长，角度等测量，以及三维表面形貌重建。无论是传统金属材料的检测，还是纸张、丝绸、纤维，陶瓷等微形貌的观察及粗糙度测量，都能提供有效的解决办法，提供给您研究样品三维尺度上的丰富信息。（五）光镜与电镜关联系统

这种全新的解决方案是针对于材料研究，提供了光学显微镜和电子显微镜之间的“桥梁”。它包含了专门设计的样品夹、配件和基于AxioVision的交互式软件模块。我们在光学显微镜下观察的感兴趣区域可以非常轻松的通过自动重定位功能在电子显微镜中找到，从而获得更高的分辨率及倍数。同时还可以通过电镜为光学显微镜图片提供形态学信息或者元素分布信息，比如X射线能谱分布。这套系统可以在蔡司广泛的光镜及电镜系列中灵活选择，以便能更好的满足您的应用要求。

电子显微镜应用于文物保护研究

电子显微镜是利用电子发射源作为照明源，应用电子光学的原理，利用电子和物质作用所产生的信息进行成像的显微分析系统。由于它具有比光学显微镜更优异的分辨率，更大的放大倍数及更大的景深，所以被广泛的应用于各科研及生产领域。尤其是扫描式电子显微镜，它具有制样简单、使用方便、可对样品进行综合分析等优势，因此它的使用范围就更加广泛。

随着扫描电镜技术的普及和发展，扫描电镜已经从高层次的研究发展成为应用广泛的测试手段。扫描电镜技术不仅用于生命科学、材料科学、化学、物理学、电子学、地质矿物学、食品科学等领域的研究，而且还广泛地应用于半导体工业、钢铁工业、机械制造、矿物冶金、陶瓷工业、化学工业、石油工业等生产部门，以及公安、商检、环保等领域。扫描电镜技术的应用范围极广，已逐渐发展成为实验室的必备设备。

扫描电镜的主要功能：

1．微观形貌观察

2．微区成分分析

3．物质结构、性能分析