材料和文物的保存状况。
利用紫外线对文物进行检查会对文物造成一定程度的损害(如织物藏品、纸质藏品和其他有机材料的褪色的问题),但其损害程度与其对文物的诊断价值相比较,仍然是可以接受的。因此,紫外线用于文物检查有其可取性。
关于电磁辐射光谱
紫外线、可见光、红外光、无线电波、X射线以及大家不太熟悉的伽马射线和宇宙射线都是电磁辐射的形式。所有形式的电磁辐射都是根据波长来划分的,波长以毫微米(nm)为单位,毫微米是十亿分之一米。可见光只是肉眼看见的部分,是电磁光谱中的一部分,可见光的波长在400-700毫微米之间,紫外线的波长较可见光的波长短,处于可见光和X射线之间。紫外光在电磁光谱中的成分可以分为以下部分:
UV-A 被称为长波紫外线、近紫外线、黑光等,波长介于320-400毫微米之间
UV-B是中波紫外线( 280-320毫微米)
UV-C,通常被称为短波紫外线 、远紫外线,或者杀菌紫外线(180-280毫微米)
紫外线诱导产生的可见荧光
很多自然的及人工合成的材料能把紫外光转变为波长较大的可见光,这种现象被称为紫外线诱导可见光。物体吸收紫外线后,电子进入更高的能态,被吸收的辐射在电子重新恢复到常态的时候再度释放出来,这种释放的辐射能就是荧光,这种荧光是在可见光的波长范围出现的,因此可以通过肉眼观察到。被检查的材料在发出荧光时呈现出不同的颜色(特定波长的荧光),取决于被检查的藏品材料和使用的紫外线波长。
检查艺术品和文物
使用紫外灯来检查藏品,要选择一个黑房间,如储存室或者暗房,因为荧光不是很亮,要找尽量黑的地方,避免透过窗户和门进来的光线。窗户可以使用遮光帘。打开天花板的灯或者工作台灯,把需要检查的藏品安稳放置于桌子上或者画架上。插上紫外灯的电源,或检查紫外灯的电池。确保电线不会纠结在一起,不会绊倒操作者或文物,确保在黑暗中处理藏品的时候不会给自己造成障碍。
把房间里的灯关掉,让眼睛习惯黑暗的环境达1-2分钟,观察在紫外线辐射下的藏品,在全黑的环境下藏品是不会呈现出荧光的,一些非荧光物质的表面(如金属)会反射少量从紫外灯泄露出来的可见光。小心不要把这种光混同于荧光。
在紫外线辐射下,不要试图给藏品重新挪动位置、清洁、检查或者做其他改变,这些只有在房间的照明灯或者工作灯打开之后才能进行,紫外光只能用于检查。
观察到的荧光的颜色取决于材料和使用的紫外线的波长。例如,很多用于文物修补的胶在长波的紫外线下发出荧光,但是在短波紫外线的辐射下根本没有反应。因此,长波紫外线用于测定破损或者修复过的陶瓷。与此同时,很多矿物标本在短波紫外线的辐射下发出荧光,但在长波紫外线下不会发出荧光。因此,短波紫外线灯有助于藏品的分类及编目。
与其他的检查或分析的技术一样,不能仅凭紫外线诱导可见荧光的检查而做出结论,最好结合关于藏品的其他证据进行分析。在文物真实性的鉴定上要尤其谨慎。
艺术品和文物的荧光特性
1. 油画
长波的紫外线检查可以揭示天然树胶清漆层,天然树胶会发出荧光并且在油画的表面呈现黄绿色的薄雾。其他的一些清漆,尤其是含有亚麻籽油的,会呈现出带蓝色雾状的荧光。如果油画在过去修补过,通过荧光的呈现可以反映出来。例如,如果清漆从画面上的某个位置上被选择性地除掉,那么整块的荧光反射中就会缺少这一部分。后来重新加上去材料呈现的荧光比原来的油画颜料和清漆的荧光暗,或者根本就没有荧光的出现。因此,通常在画面上呈现出黑色的或者暗区。
重新修复过的层,可能在早期的清漆层的上面,在后来的修复层的下面,在这种情况下,也会呈现出荧光。当检查油画藏品的时候,油画的媒介发出的荧光是很亮的,因此油画的图像很容易看见。少数的颜料(染色剂和油画材料混在一起),同样也会发出荧光,显现出特有的颜色,从而可以证明所使用的颜料。(如锌白颜料发出亮柠檬黄的荧光)
不发出荧光也不一定表明表面清漆被清除了,表面的灰尘或者污垢会大大减弱荧光。而且,很多合成树胶也根本不发出荧光。大多数的丙烯颜料与油画颜料不同,也不会发出荧光。
2. 陶瓷和玻璃
紫外线最常用于检查陶瓷和玻璃,可以检查出之前是否进行过修补,很多用于修补陶瓷的粘合剂在长波的紫外线照射下修补处会出现荧光线,且这些粘合剂的荧光在老化时更加明显,与没有荧光产生的地方形成鲜明的对比。这些粘合剂在长波的紫外线下呈现各种颜色的荧光,如环氧粘合剂呈现明亮的黄色荧光,聚乙烯粘合剂如埃尔默胶呈现蓝色的荧光,虫漆呈现亮橙色荧光,醋酸纤维素粘合剂呈现奶白色的荧光,硝酸纤维素的粘合剂呈现黄绿色的荧光。但是,也有一些粘胶在紫外光下不会出现荧光,如通常被修复专家用于陶瓷的修复的丙烯酸树脂Acryloid B72®。因此,并不是所有的修补都能够在紫外光下呈现荧光。
UV的检查也有助于发现藏品中被替换过的地方,如在陶瓷上进行过修补填充的地方,通常在长波紫外线下呈现荧光,与较暗的、没有发出荧光的地方形成鲜明对比。
硬质陶可通过在短波紫外线下发出粉红色来进行识别,而幼陶器在短波紫外线下呈现乳白色的荧光。含铅的玻璃在长波紫外线下会呈现少量的荧光,但是在短波紫外线下呈现明亮的蓝色荧光;含釉的玻璃在长波紫外线下呈现明亮的黄色或者绿色的荧光。
3. 纸张和羊皮纸
现代的纸张添加了荧光增白剂,因此在长波紫外光下面呈现出略带蓝色的白色荧光,较老的纸张通常呈现白色、黄色或者灰色的荧光。通过这种特性,可用于区分纸张的年代。 纸张和羊皮纸上的霉菌在可见光下是看不见的,但是用长波紫外线可以看见。在紫外灯照射下,霉菌会呈现出淡黄色的荧光。
在纸张和羊皮纸上的修补痕迹在紫外光下很容易识别。纸张上被替换过的地方和任何用于加强纸张强度的做法如托底,通常和原作是有区别的。
4. 石质
刚切开的大理石、石灰石、雪花石发出的荧光并不明显,但随着这些石头老化,它们的表面会形成一层覆盖物,在长波的紫外光下呈现斑驳的白色荧光。这种特性通常用来识别年代久远的大理石、石灰石和雪花石,应把它和人工老化处理的较新的石质材料区分开来。这种技术对于其他石材的使用价值不高,如花岗岩和砂岩等,它们的老化方式与上述的石材不同。
与对陶瓷和玻璃的检查一样,石质文物的紫外线检查有助于识别之前是否进行过修补。因为粘合剂的使用通常会发出荧光,从而显示修补过的痕迹。使用不同材料填充过的地方,如使用石膏或者蜡进行填充的地方,与石质材料表面呈现出不同的荧光。
5. 象牙和骨质文物
象牙和骨质在紫外线下呈现的荧光是类似的。在长波紫外线下,在较新的时候,它们呈现明亮的白色荧光;如果年代比较久远,会呈现出柔和的斑驳的黄色的荧光。在老化的象牙和骨质文物上进行的修补,可以采用和上面所说的用于陶瓷、玻璃和石质文物的检查同样的方法。
6. 金属
金属通常不会发出荧光,但用于金属材料表面处理的材料,如蜡、树脂等会发出荧光。有一些蜡在长波紫外线照射下会呈现明亮的白色荧光;天然树胶发出的荧光是绿色、黄色或者浅灰色的,合成树胶通常用于作为涂层来防止文物的腐蚀的,并不一定会发出荧光,因此,没有出现荧光并不表明这这些文物没有加上涂层。至于在金属文物的表面涂上其他的油漆和釉料进行人工老化,通常可以使用紫外线的检查加以识别。
7. 纺织物
旧的纺织物和新的纺织物的区分可以采用与纸张的新旧识别类似的方法。现代的纺织用线通常采用了荧光增白剂进行处理,在长波紫外线照射下发出明亮的荧光。在织物上的修补痕迹可以进行区分,因为修补过的地方发出的荧光更明亮,而原来的材料发出较少的荧光或者根本不发出荧光。但是,紫外线用于检查纺织物的时候必须特别小心,因为老旧的织物,如果使用过现代的清洁剂进行过清洗,就会附上荧光增白剂,从而检查的结果出现误差。
8. 木质
尽管某些种类的木材(如漆树)在长波紫外线照射下发出很强的荧光,但是大多数新砍伐的树木很少发出荧光,只有在经过较长的时间之后,木材的表面在长波紫外线照射下,呈现斑驳的荧光。修复过和进行过人工老化处理的木质材料,通常不会发出荧光,可以通过和老的木质发出的荧光进行对比而加以区别。
在木材表面的荧光涂层和清漆同样也可以通过紫外线诱导的荧光来进行判断。常用的木质涂料、虫漆在长波紫外光下会发出特殊的亮橙色荧光。
9. 矿物标本
大多数宝石和矿物标本会发出荧光,很多是在短波紫外线下发出荧光。荧光通常用于对这些材料进行分类,确定其出处、以及其构成材料等。
如何选择紫外线灯
选择紫外灯时要考虑多方面的因素,首先确定最常用于哪种材料的检查,从而决定购买长波紫外灯还是短波紫外灯,或者是兼有长波和短波的紫外灯;再根据需求选择使用插座的还是手提的紫外灯,手持式的紫外灯适用于工作场所没有电源输出口的地方,但是要经常充电或者更换电池。
另外一个需要考虑的问题是灯的类型,常用的有两种不同类型的灯:高压水银汽灯和荧光灯(或低压水银管灯)。水银汽灯可以发出高强度的紫外光,但需变压器,价钱也较高,有可以手持的型号,但通常也比荧光管笨重,而且可供选择的型号很少。另外,水银汽灯产生的热能比荧光管的多,因此不能较长时间或太过接近文物的表面。但是,因为水银汽灯的紫外线输出量大,产生的荧光也更亮,因而比较容易观察。与大多数的荧光灯管相比,它们有更好的过滤性,因此不会泄露可见光到被检查的文物上,进一步提高了荧光的可见度。
灯的强度也应该列入考虑的范围。紫外线的强度单位为微瓦每平方厘米,生产商通常会列出荧光灯管的强度。在离开被检查物体表面6英寸远的地方,荧光灯管的紫外灯的强度范围从300微瓦每平方厘米到900微瓦每平方厘米。而水银高压灯的强度通常是在离被检查物体的表面的15英寸远的地方测量的强度。这些灯的强度范围从1200微瓦每平方厘米到6000微瓦每平方厘米,在这个范围之内的强度可以满足常规检查的需要。在购买紫外线灯的同时,要记得购买护眼眼镜,长期暴露在紫外线下会导致严重的视力问题。
操作者的安全问题
长期暴露于紫外光环境中,会引起严重的不可逆转的视觉损害,包括白内障、青光眼及视网膜斑点的恶化。因此,在使用紫外灯进行检查的整个过程中要戴上护目镜。尤其是在使用UV-C(短波紫外线)的时候更加要注意,因为这种紫外线对人的视力的伤害是最大的。建议使用聚碳酸酯或者其他材料制成的专门用于过滤紫外线的安全护目镜。