CN108760712A

CN108760712A - 基于拉曼光谱分析的文物光损伤判定方法

Info

Publication number: CN108760712A
Application number: CN201711104964.0A
Authority: CN
Inventors: 党睿; 刘刚; 谭慧姣; 王楠
Original assignee: Tianjin University
Current assignee: Tianjin University
Priority date: 2017-11-10
Filing date: 2017-11-10
Publication date: 2018-11-06
Anticipated expiration: 2037-11-10
Also published as: CN108760712B

Abstract

本发明属于文物保护、照明技术、分析化学的交叉学科领域，为评价光源对文物的照明损伤提供一种科学、精确、可操作的技术，提供一种针对不同企业所生产的光源产品的检测、评估方法，本发明，基于拉曼光谱分析的文物光损伤判定方法，步骤如下：1)、模型试件(1)对于单一材料构成的文物：将构成物质制成模型试件；(2)对于复合材料构成的文物：将主要构成物质分别制成模型试件；2)、实验光源(1)选取标准对比光源；(2)选取待测实验光源；3)、照射实验4)、参数检测通过分析试件照射前后的拉曼光谱特征峰变化，得到光照对材料微观分子结构的定量化影响。5)、数据分析。本发明主要应用于文物保护、照明场合。

Description

基于拉曼光谱分析的文物光损伤判定方法

技术领域

本发明属于文物保护、照明技术、分析化学的交叉学科领域，特别是涉及在博物馆等场所的展品照明中，以拉曼光谱为分析手段，通过实验方法定量化评价不同光源对各类型展品造成的光学辐射损伤。具体讲,涉及基于拉曼光谱分析的文物光损伤判定方法。

背景技术

1.背景

光照、温度、湿度、空气质量是文物受损的影响因素。但在博物馆环境中，温度、湿度、空气质量均可通过空调、新风、过滤等相关技术手段调节至文物保存所需的最适宜状态，而任何光照都会对展品产生影响。同时为避免强光刺激，目前敏感性文物展厅中(如书画、古籍、织物、动植物标本、漆器等)均不使用天然采光，但为满足展示需求人工照明又不可或缺，因此光源中的光学辐射是造成文物受损的最重要因素，导致文物变脆、粉化、开裂等机械损伤，以及褪色、变色、甚至颜色消失等色彩损伤。综上，照明光照保护是博物馆文物保护的最关键问题。但该问题的解决目前存在如下两个难点：

(1)在对国内外多座著名博物馆进行调研后发现，文物照明光源的种类繁多，包括卤钨灯、荧光灯、金卤灯、发光二极管(LED,Light Emitting Diode)等，不同光源的光谱功率分布区别很大，它们对展品造成的光损伤程度存在差异。此外，不同类型文物的材料组成不同，微观分子结构以及所能承受的光子能量阈值迥异。因此，各类文物在不同光源照射下的光化学反应非常复杂，如何定量化评价不同光源对各类文物造成的光辐射损伤，是难点之一。

(2)文物开裂和褪色等可见性破坏均为文物受损的表现形式，其根本原因在于光源发出的辐射能量被展品吸收，当吸收的能量超过被照物所能承受的光子能量阈值时，展品将会发生光化学反应，造成物质内部的微观分子结构改变，从而表现出机械损伤和色彩变化。但目前对于文物光损伤的评价方法主要是基于周期性色差检测，该方法仅能够评价照明对染色性文物的色彩影响，不能对粉化、变脆、开裂等机械损伤进行判定，也不能对非染色型文物进行评估；此外，色彩变化仅是文物受损的一种表现形式，但某些文物经光照后虽色彩没有衰变，但材料本身已损伤，对于该情况色差评价方法并不适用。因此，如何定量化评价光源辐射对展品微观结构造成的影响，是进行文物光照保护的根本途径，也是待解决的另一难点。

综上所述，本专利将文物保护、照明科学、分析化学等专业进行学科交叉，通过光照实验和拉曼光谱分析相结合的方法，提出一种能够科学、精确、量化评价不同光源对各类文物造成的光损伤技术。该技术可为博物馆光源产品的检测提供方法、为照明设计的光源选择提供依据、为博物馆照明标准的修订提供基础。

2.技术

拉曼光谱法是基于拉曼散射原理，对样品受入射光激发而产生的散射进行测量。每种物质都有其特定的组成和结构，若与光存在相互作用，在拉曼光谱上就可以观察到特定的光谱曲线。拉曼光谱的峰带通常较狭窄，具有准确的特征标志。也就是说，每种物质都有其拉曼散射信号，即拉曼光谱特征峰，不同特征峰对应该物质的主要官能团。利用拉曼谱线的频率、峰强的不同，可以研究物质的结构和性质。因此，通过查阅待测物质的拉曼光谱数据库，找到该物质的特征峰以及对应的官能团，进而通过分析入射光经物质散射后特征峰的位置和强度，得到该物质官能团的特征振动频率，达到从分子水平研究样品结构及分析鉴定物质。同时由于拉曼光谱是以光子为探针,且对样品的结构和成分极为敏感,相较于对样品基体的极度敏感的近红外光谱及高能量的紫外光谱，拉曼光谱更适用于易损和不允许取样的珍贵文物的无损分析。

3.目前与本申请最接近的现有专利如下：

(1)高显色性多光谱光源、博物馆展品的展览照明灯及布展和照明方法(专利号：CN106793326A)。该发明提供了一种高显色性多光谱光源,包括光源芯片、光源安装基板、驱动模块。该发明还提供了博物馆展品的展览照明灯及布展和照明方法。该发明具有高显色性及避开文物展品敏感光谱的特点,能避免或减少在展出中受到的光氧化作用,能通过光谱独立驱动技术和多光谱光源测试及自动控制系统达到对照明光源中不同波段光强的精密控制,适应不同文物的需求,可以在保证光源显色性充分展示文物展品的同时,减少光源对文物的影响。该专利主要用于对照明光源光强达到自动精准控制，不能评价不同光源对不同类型文物的损伤程度，同时对不同类型文物的光源选择并无相关依据。

(2)天然靛蓝染色蚕丝织物的拉曼光谱鉴别方法(专利号：CN105136772A)。该发明采用无损的拉曼光谱技术对天然靛蓝染色蚕丝织物及合成靛蓝染色蚕丝织物进行表征测试。根据天然靛蓝染色蚕丝织物与合成靛蓝染色蚕丝织物在拉曼光谱中表现出的差异作为鉴别依据，从而达到快速鉴别的目的,在食品开发、织物染色及古代纺织品的鉴别和维护中具有重要意义。其中，该发明增加了铜质衬底于傅立叶变换红外一拉曼光谱仪中,显著增强拉曼光谱测试中入射激发光强度,提高拉曼光谱测试的精确度及准确性。该专利主要用于对天然靛蓝染色蚕丝织物及合成靛蓝染色蚕丝织物的鉴定测试中，不能基于拉曼光谱评价照明对文物的照明影响程度。

4.目前与本申请最接近的研究如下：

(1)天津市天津大学建筑物理环境与生态技术重点实验室的党睿副教授，选取国内外典型博物馆进行现场调研，以书画类等敏感性展品为例对调研成果进行分析研究，说明目前展陈照明在照明方式、照明光源、照度指标方面所存在的问题，为博物馆的文物光照保护提供参考。(党睿、张明宇，基于文物保护的博物馆展陈照明调查研究[J]，照明工程学报，2013， 24(3)：18-23)

(2)天津市天津大学建筑物理环境与生态技术重点实验室的党睿副教授，通过对我国四座著名美术馆展厅光环境的调查研究，综合考虑光照保护和视觉效果，基于现场指标检测和数据计算分析等方法，总结在室内表面特性、照明方式、照明光源、照度指标以及照明新技术方面的规律和特点，并提出存在问题，为相关研究提供数据基础，为照明设计提供案例资料，并为制定我国美术馆照明设计规范提供参考。(党睿、魏智慧、张明宇,美术馆展厅光环境调查研究,照明工程学报[J]，2013，24(5)：16-21)

(3)华东理工大学的武敬青硕士，针对博物馆馆藏文物中的古书画类文物经常使用的五种颜料和丝织品类文物受环境中紫外光的长时间辐照所发生的变化,采用了漫反射紫外可见光谱和近红外光谱两种无损分析技术对其变化过程进行监测,探讨其发生这种变化的机理,为文物保护工作的开展提供依据。(武敬青.颜料和丝织品类文物材料光致变色的分子光谱评价研究[D].2012.)

(4)安徽大学的纵浩硕士，将8种中国画颜料分别放在如下四种条件下进行老化实验, 包括：紫外光老化条件、干热老化条件、酸老化条件、碱老化条件。运用色度学来研究材料的老化状况,测量试样色差值,色差是评价中国画颜料耐久性的最佳标准。(纵浩.中国画颜料老化色差值分析[D].2005.)

(5)华东理工大学的刘娟硕士，用多种仪器分析方法对老化丝织品进行系统的综合研究，如色差分析及扫描电镜形貌分析、高效液相色谱氨基酸分析，红外分析等分析手段来研究。综合老化评价体系的确立和试验结果为博物馆在陈列展览、保存保护丝织品过程中提供了一定的理论依据，使其能采取措施有效规避对可能造成丝织品文物损害的因素。(刘娟.多种仪器分析方法对丝织品老化的综合研究[D].2014.)

(6)吉林大学的常晶晶博士，利用便携式光纤拉曼光谱仪对模拟试块样品、文物残片、考古与修复现场的敦煌莫高窟壁画进行拉曼光谱分析与研究。基于分子振动光谱对矿物材料的研究基础，对文物中的颜料分析及指认。(常晶晶.古代壁画颜料及染料的拉曼光谱研究[D]. 2010.)

5.目前与本申请相关的国家标准为《博物馆照明设计规范》(GB/T 23863-2009)，该标准中对于中国传统文物照明的光源选择相关条文如下：

(1)第4.3.1条应选用色温小于3300K的光源作照明光源。

(2)第4.3.2条在陈列绘画、彩色织物、多色展品等对辨色要求高的场所，应采用一般显色指数(Ra)不低于90的光源作照明光源。

(3)第6.0.1条应减少灯光中的紫外辐射和红外辐射，使光源的紫外线相对含量小于5 μW/1m。

但该标准存在如下三个问题：

(1)能够满足标准中“不含紫外和红外、色温低于3300K、一般显色指数大于90”三项指标要求的光源种类很多，如卤钨灯、荧光灯、金卤灯、白光LED(WLED,White LightEmitting Diode)等均有满足上述指标要求的光源种类，但不同光源的光谱构成存在巨大差异，对文物的光损伤程度迥异。此外，不同类型文物的材质、吸收发射特性、微观分子结构有很大的不同，所能承受的光子能量阈值有很大区别。但目前的标准并未针对不同类型文物的光源选择做出详细且明确的指标及建议，不能实现有效、精确的光照保护。

(2)当前标准在2009年开始执行，且目前尚无新的修订版。2009年之前LED尚未在博物馆照明中进行应用，因此当前标准是针对金卤灯、卤钨灯、荧光灯等传统光源制定的相关指标。但LED作为新一代光源，近年来发展迅速，开始大量在博物馆照明中使用。LED的光谱组成及发光原理与传统光源有很大的区别，导致其对文物的损伤程度尚不明确，这使得当前标准无法评估LED在文物照明中的实际适用性，使LED的推广缺乏科学依据。

(3)标准并未提供如何衡量光源对展品所造成辐射损伤的评价方法。

综上所述，由于目前基于拉曼光谱对中国文物保护性照明方面的光谱评价研究成果较少，当前研究主要是利用拉曼光谱对文物进行无损检测、修复及鉴定工作或基于色差对光照影响文物的机理进行定性描述。同时由于缺少相关研究成果的有效支撑，目前《博物馆照明设计规范》(GB/T 23863-2009)并不能对不同类型文物的光源选择提供建议，不能对中国文物的保护性照明提供精确指导。因此，基于拉曼分子光谱技术，如果得到一种能够定量化衡量不同类型光源光学辐射对中国文物照明损伤的实验及评价方法，并利用该方法对各类型文物在不同光源照射下的老化情况进行评价,同时确定不同光源对各类文物的影响程度，将对中国文物的光照保护具有重要意义。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明旨在：

1.为评价光源对文物的照明损伤提供一种科学、精确、可操作的技术。

2.为质量检测部门、博物馆管理部门，提供一种针对不同企业所生产的光源产品的检测、评估方法。

3.为博物馆照明标准的修订提供基础。

4.为博物馆照明设计提供针对不同展品的光源选择依据。

为此，本发明采用的技术方案是，基于拉曼光谱分析的文物光损伤判定方法，步骤如下：

1)、模型试件

(1)对于单一材料构成的文物：将构成物质制成模型试件；

(2)对于复合材料构成的文物：将主要构成物质分别制成模型试件；

2)、实验光源

(1)标准对比光源：采用CIE(Commission Internationale de L'Eclairage)标准A光源，同时结合使用红外滤光片滤除其红外光谱，作为标准对比光源；

(2)待测实验光源：待测光源作为实验光源，且可多种光源同时进行测试；

3)、照射实验

(1)在全暗光学实验室中进行，避免天然光和其他非实验光源的干扰；

(2)按照下表1要求控制室内温度、湿度及空气质量且在实验期间保持恒定：

表1实验室室内温度、湿度及空气质量标准

(3)将标准对比光源和待测实验光源放置在互相分隔的独立空间内，使各组实验不产生光的相互干扰；

(4)将模型试件放置于光源下方，使光源对试件进行垂直照射，通过调节光源的光通量输出和光源至试件高度，使被照物表面的照明数量相等；

(5)实验采用长周期照射，不同光敏感度文物的照射时间不同，如下表2所示。随着照射时间延长，被照物总曝光量随之累加，照射前后分别进行拉曼光谱参数测量；

表2不同光敏感度文物的照射时间

4)、参数检测

通过分析试件照射前后的拉曼光谱特征峰变化，得到光照对材料微观分子结构的定量化影响：

(1)使用拉曼光谱仪；

(2)根据所测数据，绘制试件在照射前后的拉曼光谱图；

(3)通过查阅拉曼光谱数据库，得到被照物材料的拉曼光谱特征峰波段，以及所对应的分子结构官能团；

(4)根据查阅数据库得到的被照物拉曼光谱特征峰波段，在所测光谱中找到该特征峰，并对比分析照射前后拉曼光谱特征峰的峰强比和峰位移；

5)、数据分析

选定某一拉曼特征峰谱线作为目标谱线，然后选择另一拉曼特征峰谱线作内标谱线，利用公式求得两处拉曼光谱信号的峰强比，计算方法见公式(1)：

A_i＝I_参考谱线/I_目标谱线(i＝0，1) (1)其中，i＝0时，A₀为照射前的拉曼光谱峰强比；

i＝1时，A₁为照射后的拉曼光谱峰强比；

I_参考谱线为内标谱线的拉曼光谱特征峰峰强值；

I_目标谱线为目标谱线的拉曼光谱特征峰峰强值。

通过公式(2)计算照射前后的峰强比差值：

ΔA＝|A₁-A₀| (2)

拉曼光谱的峰强比差值ΔA越小，则代表该试件所受的光损伤程度越低。

本发明的特点及有益效果是：

(1)本发明所提出的基于拉曼光谱分析的文物光损伤判定方法，是一种能够科学、精确、便捷检测文物在光源照射下所受到的光损伤程度的方法。该方法以拉曼光谱作为技术手段，可评价任何光照对任何展品造成的各类型光损伤，且能够在微观分子尺度评价文物受损的最根本因素。同时该方法为无损无接触式，特别适用于易损和不允许取样的珍贵文物分析。解决了以往色差评价方法中仅能评价照明对染色性文物的色彩影响，而不能对粉化、变脆、开裂等机械损伤，以及对非染色型文物进行判定等问题，同时解决了不能从微观尺度评价文物光损伤根本因素的问题。

(2)本发明可为质量检测部门提供一种针对不同企业所生产的博物馆光源产品，进行的检测和评估方法。

(3)本发明可为博物馆照明标准的修订提供基础。

(4)本发明可为博物馆管理部门在光源的日常运行、维护、更换中，提供参考和借鉴。

(5)本发明可为博物馆照明设计师提供针对不同展品的光源选择依据。

综上所述，本发明能够大幅提高文物保护水平，使文物原真性得到更好的保留，具有重大的社会效益。

附图说明：

图1总体流程图

图2标准对比光源的光谱功率分布

图3场景示意图

图4实验方法示意图

图5检测仪器示意图

图6单一材料数据分析方法

图7复合材料数据分析方法

图8无机颜料色彩试件

图9纸绢基材试件

图10朱砂在三种光源照射前后的拉曼谱图。

其中，a.标准对比光源照射前后朱砂拉曼谱图；b.金卤灯照射前后朱砂的拉曼谱图；c. WLED照射前后朱砂的拉曼谱图。

具体实施方式

技术方案流程见图1。

1、模型试件

(1)对于单一材料构成的文物：将构成物质制成模型试件，如木器、竹器、动物标本等。

(2)对于复合材料构成的文物：将主要构成物质分别制成模型试件，如书画，将颜料和纸绢基材分别制成样本。

2、实验光源

(1)标准对比光源：采用CIE标准A光源(白炽灯，Tc＝2700K，Ra＝97)，同时结合使用红外滤光片滤除其红外光谱(只含有可见光谱，以满足文物照明要求)，作为标准对比光源。该光源的光谱功率分布见图2。

(2)待测实验光源：将其他各类型金卤灯、荧光灯、WLED等待测光源作为实验光源，且可多种光源同时进行测试。

3、照射实验

(1)在全暗光学实验室中进行，避免天然光和其他非实验光源的干扰。

(2)按照下表1要求控制室内温度、湿度及空气质量且在实验期间保持恒定。

表1实验室室内温度、湿度及空气质量标准

(3)将标准对比光源和待测实验光源放置在互相分隔的独立空间内，使各组实验不产生光的相互干扰，见图3。

(4)将模型试件放置于光源下方，使光源对试件进行垂直照射。通过调节光源的光通量输出和光源至试件高度，使被照物表面的照明数量相等，见图4。

(5)实验采用长周期照射，不同光敏感度文物的照射时间如下表2所示。随着照射时间延长，被照物总曝光量随之累加。照射前后分别进行拉曼光谱参数测量。

表2不同光敏感度文物的照射时间

4、参数检测

由于每种物质都有其特定波段的拉曼光谱线，即在该波段有较强的散射光信号，会出现波峰，该波峰即为这种物质的拉曼光谱特征峰，特征峰的变化会直接反映物质内部微观分子结构的变化。因此，通过分析试件照射前后的拉曼光谱特征峰变化，可以得到光照对材料微观分子结构的定量化影响。

(1)使用拉曼光谱仪，如图5，测试实验开始前和结束后的被照物拉曼反射光谱参数。

(2)根据所测数据，绘制试件在照射前后的拉曼光谱图。

(3)通过查阅拉曼光谱数据库，得到被照物材料的拉曼光谱特征峰波段，以及所对应的分子结构官能团。

(4)根据查阅数据库得到的被照物拉曼光谱特征峰波段，在所测光谱中找到该特征峰，并对比分析照射前后拉曼光谱特征峰的峰强比和峰位移。

5、数据分析

由于拉曼光谱特征峰的散射强度与样品分子变化之间并不是直接线性关系，因此不能利用某一特征峰在照射前后的峰强值变化直接分析样品光受损程度。应选定某一拉曼特征峰谱线作为目标谱线，然后选择另一拉曼特征峰谱线作内标谱线，利用公式求得两处拉曼光谱信号的峰强比，计算方法见公式(1)：

A_i＝I_参考谱线/I_目标谱线 (1)其中，i＝0时，A₀为照射前的拉曼光谱峰强比；

i＝1时，A₁为照射后的拉曼光谱峰强比；

I_参考谱线为内标谱线的拉曼光谱特征峰峰强值；

I_目标谱线为目标谱线的拉曼光谱特征峰峰强值。

通过公式(2)计算照射前后的峰强比差值：

ΔA＝|A₁-A₀| (2)

5.1单一材料物质

为评价不同待测光源对单一材料物质的光损伤程度，绘制如表3所示的分析表。

表3不同光源照射下某一试件拉曼信号的峰强比差值对比分析

在其他物理条件相同的情况下，标准对比光源，待测光源1，…，待测光源n对试件的量化影响比值约为ΔA_{标准对比光源}：ΔA_{待测光源1}：…：ΔA_{待测光源n}。定义试件在标准对比光源的照射下，峰强比差值ΔA_{标准对比光源}的影响系数为1.00，通过折算系数以此来比较各光源对试件造成的照明老化影响，如表4所示。

表4不同光源照射下某一试件拉曼信号的峰强比差值对比分析

对于仅有单一组成成分的文物，照明该类文物所使用的光源应主要考虑对该组成成分的相对影响系数，即按照标准对比光源：待测光源1：…：待测光源n＝1.00：μΔA_{待测光源1}：…： μΔA_{待测光源n}作为选择照明光源的依据。如图6所示，根据单一材料数据分析方法，光源对试件的相对影响系数越小，则代表该类型文物在这种光源辐射下损伤程度越低。

5.2复合材料物质

按照5.1，表1、2中对比分析不同光源照射下某一试件拉曼信号的峰强比差值的方法，求取不同光源照射下多种试件拉曼信号的峰强比差值。接着按公式：

在不同类型光源的辐射下，求取n种试件的峰强比平均差值，以此来比较各光源对不同类型试件造成的影响总平均值，如表5所示。

表5博物馆不同类型光源对多种试件的相对影响系数

定义标准对比光源对多种试件的平均老化影响系数为1，通过折算系数可得到待测光源对多种试件的相对影响系数，如表6所示。

表6博物馆不同类型光源对多种试件的相对影响系数

对于由多种组成成分构成的中国文物，需要考虑到各光源对该类型文物各个组成成分的综合影响。按照相对影响系数标准对比光源：待测光源1：…：待测光源作为选择照明光源的依据。如图7所示，根据复合材料数据分析方法，光源对各试件的综合相对影响系数越小，则代表该类型文物在这种光源辐射下损伤程度越低。

以对光最敏感、存量大、价值高的中国传统重彩绘画为例，评估某型号博物馆专用金卤灯、卤钨灯及WLED对该类展品的光损伤程度，对最佳实施方式进行说明。

1、模型试件

(1)使用石青(青色)、雌黄(黄色)、朱砂(红色)、蛤粉(白色)、石墨(黑色)五种中国传统重彩绘画典型颜料制作色彩试件，见图8。

(2)采用宣纸和丝绢制作中国传统重彩绘画基材试件，见图9。

2、实验光源

(2)待测实验光源：将博物馆专用金卤灯(Tc＝2700K，Ra＝95，35W)、WLED(Tc＝2700K,Ra＝92， 13.3W)作为待测实验光源。上述待测光源的光谱功率分布见图7。

3、照射实验

(2)如表1所示，要求控制室内温度、湿度及空气质量且在实验期间保持恒定。

(5)实验采用长周期照射，由于中国传统重彩绘画属于对光极敏感类展品，因此实验照射时间为30天。

4、参数检测

不同的无机颜料都有其特定波段的拉曼光谱线，即在该波段有较强的散射光信号，会出现波峰，该波峰即为这种无机颜料的拉曼光谱特征峰，特征峰的变化会直接反映颜料内部微观分子结构的变化。因此，通过分析颜料试件照射前后的拉曼光谱特征峰变化，可以得到光照对颜料试件微观分子结构的定量化影响。

(1)使用拉曼光谱仪，如图5，测试实验开始前和结束后的无机颜料拉曼反射光谱参数。

(2)根据所测数据，绘制试件在照射前后的拉曼光谱图。以无机颜料朱砂为例，对测试结果进行说明。将朱砂样品放在标准对比光源、金卤灯和WLED下分别连续照射一年，得到并分析朱砂在三种光源辐射下老化前后的拉曼光谱，如图10所示。

(3)通过查阅拉曼光谱数据库，得到不同无机颜料的拉曼光谱特征峰波段，以及所对应的分子结构官能团。

(4)根据查阅数据库得到的颜料的拉曼光谱特征峰波段，在所测光谱中找到该特征峰，并对比分析照射前后拉曼光谱特征峰的峰强比和峰位移。

5、数据分析

由于拉曼光谱特征峰的散射强度与试件分子变化之间并不是直接线性关系，因此不能利用某一特征峰在照射前后的峰强值变化直接颜料样品光受损程度。应选定颜料试件某一拉曼特征峰谱线作为目标谱线，然后选择另一拉曼特征峰谱线作内标谱线，利用公式求得两处拉曼光谱信号的峰强比，计算方法见公式(1)：

A_i＝I_参考谱线/I_目标谱线(i＝0,1) (1)其中，i＝0时，A₀为照射前的拉曼光谱峰强比；

i＝1时，A₁为照射后的拉曼光谱峰强比；

I_参考谱线为内标谱线的拉曼光谱特征峰峰强值；

I_目标谱线为目标谱线的拉曼光谱特征峰峰强值。

通过公式(2)计算照射前后的峰强比差值：

ΔA＝|A₁-A₀| (2)

拉曼光谱的峰强比差值ΔA越小，则代表该颜料试件所受的光损伤程度越低。

5.1不同光源对青绿重彩绘画(单一颜料)色彩的影响程度评价方法

以青绿重彩绘画为例(以使用石青颜料的青色为主)，以此对由单一颜料绘制的绘画在不同光源照射下的色彩变化评价方法进行说明。如表7所示，针对石青在三种光源辐射下，分别计算其峰强比差值，以此来比较不同光源的辐射对石青的照明老化影响。

表7不同既有光源照射下石青拉曼信号的峰强比差值对比分析

由表7可知，在其他物理条件相同的情况下，以标准对比光源、金卤灯、WLED对石青的量化影响比值约为ΔA_{标准对比光源}：ΔA_金卤灯：ΔA_WLED。定义石青在标准对比光源照射下，峰强比差值ΔA_{标准对比光源}的影响系数为1.00，通过折算系数μ＝1/ΔA_{标准对比光源}，以此来比较各光源对石青造成的照明老化影响，如表8所示。

表8不同既有光源照射下石青拉曼信号的峰强比差值对比分析

通过折算可得到三种光源对石青的相对影响系数为1.00：μΔA_金卤灯：μΔA_WLED。光源对石青的相对影响系数越小，则代表石青在这种光源辐射下损伤程度越低。由此比较分析得到对青绿重彩绘画照明老化影响最小的光源。

5.2不同光源对金碧重彩绘画(多种颜料)色彩的影响程度评价方法

以金碧重彩绘画为例(以使用雌黄、石青颜料为主)，对由多种颜料绘制而成的绘画在不同光源照射下的色彩变化评价方法进行说明。如表9、10所示，针对雌黄、石青在三种光源辐射下，分别计算其峰强比差值，以此来比较不同光源的辐射对雌黄、石青的照明老化影响。

表9不同既有光源照射下雌黄拉曼信号的峰强比差值对比分析

表10不同既有光源照射下石青拉曼信号的峰强比差值对比分析

在不同类型光源的辐射下，求取2种颜料的峰强比平均差值，以此来比较各光源对雌黄及石青造成的影响总平均值，如表11所示。

表11博物馆三种典型光源对雌黄及石青的相对影响系数

定义标准对比光源对两种无机颜料得平均老化影响系数为1，即通过折算系数可得到三种光源对两种无机颜料的相对影响系数，如表12所示。

表12博物馆三种典型光源对雌黄及石青的相对影响系数

考虑对雌黄和石青两种颜料的相对影响系数，即按照标准对比光源：金卤灯：作为最低损伤光源的选择依据。光源对雌黄及石青的综合相对影响系数越小，则代表雌黄及石青在这种光源辐射下损伤程度越低。由此比较分析得到对金碧重彩绘画照明老化影响最小的光源。

Claims

1.一种基于拉曼光谱分析的文物光损伤判定方法，其特征是，步骤如下：

1)、模型试件

(1)对于单一材料构成的文物：将构成物质制成模型试件；

2)、实验光源

3)、照射实验

表1实验室室内温度、湿度及空气质量标准

表2不同光敏感度文物的照射时间

4)、参数检测

(1)使用拉曼光谱仪；

(2)根据所测数据，绘制试件在照射前后的拉曼光谱图；

5)、数据分析

A_i＝I_参考谱线/I_目标谱线，i＝0，1 (1)

其中，i＝0时，A₀为照射前的拉曼光谱峰强比；

i＝1时，A₁为照射后的拉曼光谱峰强比；

I_参考谱线为内标谱线的拉曼光谱特征峰峰强值；

I_目标谱线为目标谱线的拉曼光谱特征峰峰强值。

通过公式(2)计算照射前后的峰强比差值：

ΔA＝|A₁-A₀|

(2)拉曼光谱的峰强比差值△A越小，则代表该试件所受的光损伤程度越低。