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应用拉曼光谱技术与红外光谱技术无损检验书画真伪的研究

   日期:2013-01-26     作者:余 静    
核心提示:艺术品盗窃已经成为全球主要的犯罪活动之一。书画真伪的判定在案件的侦察过程中具有重要的作用。作者应用拉曼光谱与红外光谱技术对书画进行测试分析,得到了满意的结果。拉曼光谱与红外光谱技术鉴定书画客观、快速、准确,且对书画无损伤, 拉曼光谱与红外光谱能够相互补充,可以成为鉴定字画的有效手段。

1. 引言

目前,艺术品盗窃已经成为全球主要的犯罪活动之一。美国联邦调查局FBI在 2005年底公布了全球“十大艺术品被盗案”,这些艺术品价值总计6亿美元,其中包括达·芬奇、伦勃朗、蒙克、梵高等艺术大师的传世之作。近年来国内在北京、上海、南京及其他一些城市频繁发生国画被盗案。书画真伪的判定在案件的侦察过程中具有重要的作用。

书画赝品大量充斥在社会中,鉴别书画真伪的方法很多,传统的检验方法是书画专家凭经验从书画作者的书写、绘画风格上识别真伪,这种方法由于鉴定人的人为性和经验性而带有一定的主观性;随着科学技术的发展,许多现代化分析手段不断应用于书画的鉴定中,如中子活化分析、扫描电子显微镜法等,这些方法在书画的无损鉴定方面有一定的局限性,X射线荧光法等分析方法可以对书画进行无损鉴定,但只能给出较为单一的信息。建立更加科学、有效的无损分析方法对书画鉴定具有重要的意义。拉曼光谱技术与红外光谱技术已经被越来越多的学者应用于检验书写材料[1-4]的研究中。我们应用拉曼光谱技术与红外光谱技术对书画使用的绘画材料及载体进行了研究,得到了满意的结果。

2. 实验

采用Nicolet Nexux670 付立叶变换显微红外光谱仪(ATR附件,分辨率4cm–1)进行红外光谱测试,扫描次数64次,光谱测量范围4000-650cm–1。

采用Nicolet Almega 光栅型显微光拉曼光谱仪进行拉曼光谱测试,采用785nm,532nm的激发波长,20倍物镜。

3. 结果与讨论

红外光谱技术已经成为法庭科学实验室的常规检验手段之一,被广泛地用于物证比对检验及定性分析。ATR技术的广泛应用,实现了利用红外光谱技术对样品进行无损检验,红外显微镜以及ATR技术的应用可以对微克级样品或样品中微米级的区域进行测试。

显微拉曼是一种微区分析技术,不仅能测试物质的主要成分,而且还能够鉴定其中的微量杂质或掺杂物,不需要特殊处理,可以直接测试,由于不同物质具有不同的拉曼光谱特征,根据探测到的拉曼光谱散射光的强度和频率信息,达到测定和鉴别物质的目的。发达国家已将该项技术应用于法庭科学领域中。

拉曼光谱与红外光谱都能提供分子结构的信息,有的物质有红外响应,有的物质则有拉曼响应,对于这样的物质仅仅靠红外光谱或仅仅靠拉曼光谱就无法解决问题。红外光谱与拉曼光谱可以互补,红外光谱优势在于分析化合物中的官能团,拉曼光谱优势在于分析化合物的骨架振动。红外光谱与拉曼光谱联合使用,可以提供更加丰富的分子结构信息。

纸张是书画的载体之一,国内纸张鉴定的经典方法是检验纸张纤维,这需要检验人员具有一定识别纤维的经验,该检验方法需要破坏样品。我们利用红外光谱法、拉曼光谱法对不同纸张进行无损检验取得了良好的效果。

纸张是由纤维、填料、胶料等组成,是一个混合物。不同厂家、不同地区、不同时期由于资源的不同,造纸时选用的原料不同,原材料的配比不同,这就为我们区分不同时期的纸张创造了条件。我们利用红外光谱法、拉曼光谱法对书画用纸张进行了检验研究,红外光谱技术可以准确区分不同品种纸张、同一品种但不同时期不同配方的纸张。

不同画家在一定时期内往往使用相对固定品牌的纸张,红外光谱法、拉曼光谱法可以区别一些不同厂家、不同品牌的纸张,见图1。

红外光谱法是目前对纺织纤维做定性鉴别的最成熟可靠的方法,红外光谱技术的应用可以使纤维的检验更加科学、准确。不同种类的纤维有各自不同的特征吸收,根据红外光谱特征吸收可以对纤维进行准确定性分析。拉曼光谱法可以对不同纤维及纤维上不同的染料进行无损检验。

我们利用红外光谱法对书画常用的织物纤维进行了检验研究,红外光谱技术可以准确区分不同织物纤维,见图2。拉曼光谱法可以对纤维上的不同染料进行区分。

书画上的印文是书画真伪判定中常见的检验项目。印文的检验包括显微特征检验和化学成分检验,显微特征检验是比对字画上的印文与真印章印文的物理特征是否一致,来判断书画上的印文真伪。我们利用红外光谱法、拉曼光谱法结合对印文成分进行检验取得了较好的结果。

绘画常用的材料有颜料、水粉等,同样由于厂家、区域资源、时期的不同,制造时选用的原料不同,原材料的配比不同,为我们区分不同时期的绘画材料创造了条件。另外不同画家在一定时期内往往使用相对固定的绘画材料,认定绘画材料为不同厂家、品牌,可以作为判定书画是否为某书画家作品的重要条件之一。我们利用拉曼光谱法、红外光谱法对绘画材料进行了检验研究,拉曼光谱法、红外光谱法可以准确区分不同品种绘画材料、同一品种但不同配方的绘画材料。见图3、4、5。

图1 不同品牌素描纸的红外光谱图 图2 锦纶、涤纶纤维的红外光谱图

图3 不同种类酞菁蓝绘画材料的拉曼光谱图 图4 不同种类培恩灰绘画材料的拉曼光谱图 图5 不同品牌熟褐色水粉颜料的拉曼光谱图

样品进行拉曼光谱测试时,选择最佳的实验条件非常重要,可明显改善图谱质量提高信噪比。另外用不同波长的激光器激发同一样品,会得到不同的拉曼光谱图。所以两个样品的比较,要在同一波长的激光器下进行比较。显微激光拉曼光谱法鉴定书画,几乎不受载体的影响,具有较高的检测灵敏度,有其独特的优势。

拉曼光谱与红外光谱具有较强的互补性,在书画的真伪鉴别时要充分利用这一特点。在实验中我们发现,有的样品仅有红外响应,有的样品则仅有拉曼响应;样品间进行比较时有一些样品拉曼光谱差异较小,红外光谱差异却较大;有一些样品拉曼光谱差异较大,红外光谱差异却较小,对于这样的物质仅仅靠红外光谱或是拉曼光谱就无法解决问题。将两种检验方法有机地结合起来,有助于我们得出的结论更加科学准确。

4. 结论

实验结果表明: 书画的绘画材料及载体,由于组成不同或各成分间相对含量的差别而具有各自的特征图谱,根据谱峰的位置和相对强度可方便地进行真伪鉴别。拉曼光谱技术与红外光谱技术鉴定书画快速、准确,且对书画无损伤, 拉曼光谱与红外光谱能够相互补充,可以成为鉴定字画的有效手段。

参考文献:

[1] MEMILL R A. [J].Bartick EG.Journal of Forensic Sciences,1992,37(2):528-541. [2] XU C, TANG C, YANG Y Y, et al.[j].Journal of Forensic Medicine(徐彻,汤纯,杨延勇等. [J].法医学杂志),2000,16(4):244-245

[3]WU Jin-guang(吴谨光).The Technique and Application of Modem Fourier Tranform Infrared Spectroscopy(近代傅里叶变换红外光谱技术及应用). Beijing : Science and Technology Document Press(北京:科学技术文献出版社) ,1994.227.

[4]WANG Jian, SUN Su-pin, LUO Guo-an, WANG Yan-ji, WANG Yan, WANG Jing-han(王俭,孙素琴,罗国安,王彦吉,王岩,王景翰). Spectroscopy and Spectral Analysis(光谱学与光谱分析),1999,19(6):834.

 
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