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金貝爾分享布魯克光譜:文化遺產(chǎn)材料中塑料的FTIR分析

更新時(shí)間:2022-09-28      點(diǎn)擊次數(shù):3188

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使用傅里葉變換紅外光譜(FTIR)技術(shù)來識(shí)別和表征聚合物并不算新方法?;蛟S您已在工業(yè)質(zhì)量控制或微塑料的鑒定中了解過此方法。然而,您是否還知道,F(xiàn)TIR分析已成為博物館和展覽館中塑料文物的分析工具呢?事實(shí)上,F(xiàn)TIR是一項(xiàng)非常重要的技術(shù)。它在改善儲(chǔ)存環(huán)境、確定保存要求以及為狀況較差的文物選擇處理方法方面,一直發(fā)揮著至關(guān)重要的作用(1)。

 

利用FTIR識(shí)別塑料文物


塑料在日常生活中發(fā)揮著重要作用。因此,某些塑料制品成為博物館藏品也就不足為奇了。

塑料的聚合物結(jié)構(gòu)使塑料非常耐用。然而,在空氣、水分、光和熱的影響下,塑料仍會(huì)隨著時(shí)間的推移而發(fā)生降解。這種分解將造成兩方面的問題。首先,重要的文化遺產(chǎn)正在逐漸消失。其次,分解產(chǎn)物可能會(huì)損壞藏品中的其他貴重物件。因此,我們需要開發(fā)恰當(dāng)?shù)谋Wo(hù)技術(shù)。為此,必須確定塑料文物的成分。

 

進(jìn)行FTIR分析的折扇和紐扣

理論上,我們可以使用多種分析技術(shù)。然而,這些技術(shù)中大多數(shù)都較為繁瑣、成本較高,并且樣品在分析過程中會(huì)被損壞。當(dāng)然,破壞文物進(jìn)行分析也是不可取的。此外,博物館需要一種易于使用的且具有成本效益的技術(shù)。FTIR光譜儀恰好滿足這些要求。事實(shí)上,到目前為止,F(xiàn)TIR已成為展覽館、圖書館和博物館中鑒定塑料文物泛使用的方法(2)。

布魯克ALPHA II—理想之選


布魯克ALPHA FTIR是一款功能強(qiáng)大的光譜儀,能夠進(jìn)行無(wú)創(chuàng)物體分析。該儀器經(jīng)濟(jì)高效、操作直觀,可在短時(shí)間內(nèi)完成對(duì)珠寶或古織物等研究對(duì)象的分析和鑒定。

費(fèi)城藝術(shù)博物館和羅格斯大學(xué)使用布魯克ALPHA II,對(duì)該博物館的服裝與織物類別的75件文物進(jìn)行了分析(3)。研究對(duì)象包括紐扣、耳環(huán)、亮片、串珠及大型織物等。對(duì)于形狀不規(guī)則或有光澤的物體,可使用*無(wú)接觸的“外反射"(ER)方法予以檢測(cè)。ALPHA II的檢測(cè)模塊中集成了一個(gè)攝像頭,以便準(zhǔn)確確定研究對(duì)象上的檢測(cè)點(diǎn)位。然而,某些織物由于不具有足夠的反射性,不適合這種檢測(cè)方法。對(duì)于這些物品,我們采用了“衰減全反射"(ATR)方法。在使用該方法時(shí),需要在ATR樣品界面與物體之間施加壓力,以確保緊密接觸。

 

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正在運(yùn)行的Alpha II。按住外部反射(ER)模塊的按鈕(左圖)。

ATR模塊上的綠色絲絨織物(右圖)。

一般情況下,分析過程僅需30秒左右即可完成。所得光譜覆蓋整個(gè)中紅外區(qū)。根據(jù)該光譜并對(duì)照參考光譜庫(kù),即可識(shí)別該聚合物材料。

 

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折扇的FTIR光譜;外反射(ER)光譜(藍(lán)色)和透射法檢測(cè)的參考光譜(紅色);經(jīng)確定,材料為硝酸纖維素。 

結(jié)果和展望


研究結(jié)果表明,ALPHA II非常適用于分析塑料文物。該儀器可明確地識(shí)別和表征大部分檢測(cè)材料。

在未來,將有更多實(shí)驗(yàn)會(huì)采用ATR和ER模塊。事實(shí)上,費(fèi)城藝術(shù)博物館的Kate Duffy很高興地表示,其團(tuán)隊(duì)對(duì)ALPHA II非常滿意。

身為布魯克的成員,我們的ALPHA II FTIR光譜儀被用于幫助保護(hù)文化遺產(chǎn),這讓我們感到非常激動(dòng),我們欣然期待在未來的合作中繼續(xù)提供相關(guān)支持。

 

 

References


 

(1) Bell, J., Nel, P., & Stuart, B. Non-invasive identification of
polymers in cultural heritage collections: Evaluation, optimisation and
application of portable FTIR (ATR and external reflectance) spectroscopy
to three-dimensional polymer-based objects. Heritage Science. 1-18 (2019).

(2) Van Oosten, T., Learner, T. Identification and characterization of plastic artefacts: Which plastics are in my collection? The need for a plastic reference sample collection (SamCo). In: Lavédrine B, Fournier A, Martin G, editors. Preservation of Plastic Artefacts in museum collections. Paris: Comit. Des Travaux Historiques Et Scientifiques. 7–42. (2012).

(3) Scavuzzo, A., Arbuckle-Keil, G., Macro, N. and Duffy, K. Characterization of Polymers used in Cultural Heritage Materials. (2022). doi.org/doi:10.7282/t3-nssd-y697.


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