激光清洗青铜类文物试验研究

发布时间：2020-04-02 19:15

【摘要】：激光清洗技术作为一项新型的清洗技术，在近十年来取得了飞速的发展。因其固有的许多优点，例如对基底损伤小，非接触，清洗基底的范围广，对环境污染极小等，在很多方面都展示了广阔的应用前景，并逐渐成为传统清洗方法的重要补充和延伸。在贵重的文物保护和修复中，激光清洗技术在保护了文物本身的基础上快速有效的清除掉覆盖在文物表面的污物，较之传统技术有很大的优越性。 本项课题基于激光清洗技术来研究我国青铜器类文物的清洗。激光清洗技术就是利用激光与物质表面的热作用、冲击作用以及物理化学效应来达到清洗表面污垢的目的。本文分析了青铜器腐蚀的过程以及锈层成分与结构，选择采用激光干式清洗法清洗铜币腐蚀层。通过分析激光与铜币表面的相互作用，用Comsol软件仿真了激光与铜币作用过程中铜币表面的温度场变化，用LIBS装置试验了激光清洗过程中等离子体成分与强度的变化，并以此为基础分别采用CO2激光器和光纤激光器对铜币表面进行清洗。清洗结果表明，CO2激光器由于能量密度低，未清洗掉锈蚀层，且脉冲时间长，对基底的热作用很大，此类参数的激光器不适于清洗青铜类文物。光纤激光器的脉宽窄，能量密度高，清洗效果较好，通过不同功率的清洗对比，认为功率为2W时无论清洗效率、清洗结果还是对基底的损伤程度都是达到最佳程度。 以光纤激光器功率为2W扫描一次的清洗效果为例，提出四种评价清洗效果的方法，即肉眼观察，显微镜分析，扫描电镜能谱分析，激光拉曼光谱分析。综合四种方法得出评价准则为，宏观上从显微镜清洗前后对比图像可以看出清洗区域露出黄铜色基底，且二值处理图像的清洗率在90%以上；微观上对比清洗前后扫描电镜能谱元素百分比，清洗后氧元素比例下降至10%以下，，且清洗后的拉曼曲线各类氧化物拉曼峰消失，综合上述则说明清洗干净。
【图文】：

图1.2 为激光清洗前后细节对比。图1.1 被灰泥污染褪色的玻璃窗前后清洗对比 图1.2 赫尔墨斯雕塑雕像清洗前后对比但是与传统的接触式清洗方法相比较，激光清洗技术还远未成熟，在绝缘材料、磁头、半导体元件、硅片、牙齿等方面的应用还处于实验室阶段，有关污垢和锈斑的去除机理还在不断探索与完善[23]。关于青铜器文物方面的初步试验性研究包括德国汉诺威的

图1.2 为激光清洗前后细节对比。图1.1 被灰泥污染褪色的玻璃窗前后清洗对比 图1.2 赫尔墨斯雕塑雕像清洗前后对比但是与传统的接触式清洗方法相比较，激光清洗技术还远未成熟，在绝缘材料、磁头、半导体元件、硅片、牙齿等方面的应用还处于实验室阶段，有关污垢和锈斑的去除机理还在不断探索与完善[23]。关于青铜器文物方面的初步试验性研究包括德国汉诺威的
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN249

【参考文献】

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本文编号：2612335