顯微拉曼光譜研究古埃及手稿

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顯微拉曼光譜研究古埃及手稿

本研究使用顯微拉曼光譜對(duì)17件哥倫比亞大學(xué)藏的公元前4世紀(jì)至公元10世紀(jì)有確切年代的古埃及手稿上的黑色顏料進(jìn)行了詳細(xì)研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)黑色顏料的拉曼譜線隨手稿年代的不同而規(guī)律變化著。這一發(fā)現(xiàn)可以為古代手稿的年代分析提供一種新的無(wú)損分析手段。

實(shí)驗(yàn)方法：

將古埃及手稿夾在兩快磨砂板中間，以保證文物安全。上方板有2cm×2cm的空洞。

inVia顯微拉曼光譜儀，633nm激光光源，50倍物鏡鏡頭，光斑大小約0.5μm。曝光時(shí)間為75s，樣品表面激光功率低于0.5mW。獲得黑色顏料的拉曼譜線后，使用Origin軟件對(duì)拉曼譜線進(jìn)行擬合。

雙峰擬合：

碳黑顏料的拉曼光譜主要有1350附近的D峰和1585附近的G峰兩個(gè)特征峰。使用Voigt函數(shù)對(duì)其進(jìn)行雙峰擬合，其中D峰為L(zhǎng)orentzian函數(shù)構(gòu)成，G峰為Gaussian函數(shù)。雙峰擬合共得到5個(gè)參數(shù)：G峰和D峰的位置及半峰寬、峰強(qiáng)比ID/IG。但是這一擬合模型，雙峰間區(qū)域擬合較差。隨著手稿年代的增加，D峰和G峰間的區(qū)域下降；D峰相對(duì)于G峰強(qiáng)度降低；手稿年代越遠(yuǎn)，雙峰越窄。使用線性回歸檢驗(yàn)這些參數(shù)，它們的P值都小于0.05。因此，在95%的置信區(qū)間，這5個(gè)拉曼譜線參數(shù)和手卷年代有著線性關(guān)系，且是有統(tǒng)計(jì)意義的。此外，隨著手卷年代的增加，參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差明顯降低。

三峰擬合：

另外有研究者認(rèn)為，在1550附近有一個(gè)峰表征含有sp2雜化的無(wú)定形碳。因此，還采用了三峰擬合，其中將D峰標(biāo)為D1峰，1550附近的為D3峰。D3峰使用Gaussian擬合，D1和G峰用Lorentzian擬合。這一擬合較之雙峰擬合有更小的殘差，尤其是D1和G峰間的區(qū)域。三峰擬合得到8個(gè)參數(shù)：D1、D3和G峰的峰位及半峰寬、峰強(qiáng)比ID/IG和ID3/IG。其中，G、D3峰的峰位和半峰寬與年代不成明顯線性關(guān)系。但是D1峰的峰位與年代呈明顯線性關(guān)系，其p值=0.0009。此外，隨著手卷年代的增加，峰強(qiáng)比ID/IG和ID3/IG分別下降38%和52%，說(shuō)明所觀察到的拉曼譜線變化主要是由于顏料老化造成的。

討論：

本研究觀察到的古埃及手卷上的碳黑顏料的拉曼譜線隨著年代長(zhǎng)短而有規(guī)律地變化著，這為研究古埃及手卷和其他用碳黑書(shū)寫(xiě)的古代文書(shū)提供了重要的線索，也為測(cè)年提供了一種新的可能的無(wú)損方法。這一方法也能為修復(fù)者提供手卷保存狀況的信息。但是由于文物所歷經(jīng)的環(huán)境、溫度等的不同，會(huì)使得不同的碳黑顏料拉曼譜線有一定的差異，而且不同的顏料制作工藝也會(huì)造成光譜的差異。今后還需要進(jìn)一步研究和數(shù)據(jù)積累，將此方法用于實(shí)際應(yīng)用。

裔傳臻 《Journal of Raman Spectroscopy》,2016,47(10):1185-1193