开放式微区X射线荧光光谱仪在颜料中的应用

       X射线荧光分析技术由于其分析速度快，可测元素范围广，无损检测等优点被广泛应用于科技考古领域。而微区X射线荧光分析技术将光学图像与元素分布成像很好的结合，为科研工作者提供了新的分析手段。Bruker开放式微区X射线荧光光谱仪M6 Jetstream能够对大尺寸文物进行原位、无损扫描分析，尤其适用于油画颜料、壁画、古建筑保护等方向，在测试过程中不受样品尺寸及不规则形状的限制，用于鉴定文物的年代、真伪、产地、制作工艺以及如何进行文物保护等。

       颜料自古以来都是进行装饰、绘画创作和生产加工的重要材料，也是彩绘文物的重要物质组成和艺术表现形式,古代颜料的成分及工艺分析是科技考古与文物保护的重要研究内容之一，也一直是文化遗产保护领域的热点和难点.文物具有的特性,所以对文物颜料的原位,无损,微样本的准确分析是该类文物保护的重要工作。
      2018年的2月26日，由荷兰海牙的莫瑞泰斯美术馆（the Mauritshuis in The Hague）开启了一项针对荷兰画家约翰内斯·维米尔（Johannes Vermeer）创作的《戴珍珠耳环的少女》（1665年左右）的技术检测。其中就使用了Bruker开放式微聚焦X射线荧光光谱仪M6 Jetstream面扫描技术，使我们了解到维米尔当时创作使用了哪些材料？它们来自哪里?维米尔使用了哪些技法来创造微妙的光学效果?这幅画原来是什么样子?它是如何在时间中发生变化的?美术馆将维米尔的笔触、颜料的使用以及他如何在不同层次上“构建”这幅画进行了非侵入式成像技术对画作进行了“全身扫描”。XRF扫描后我们可以看到其实画作的背景并不是我们肉眼所见的纯黑色。维米尔在绿色的窗帘前创作这件作品，由于半透明的绿色颜料在几个世纪时间内的物理和化学变化，窗帘从画布中消失了。

约翰内斯·维米尔（Johannes Vermeer），《戴珍珠耳环的少女》1665年           

X射线荧光扫描下的作品

       在文献《Mapping the pigment distributionOf Vermeer’s Girl with a Pearl Earring》一文中，确认了维米尔有限的调色板，并确定了每种颜料的使用方式和地点。本文还介绍了宏观成像的结果特定区域的光谱和颜料分配戴珍珠耳环的女孩，包括：皮肤和嘴唇，珍珠耳环、头巾、夹克和背景等颜料的分布。

皮肤和嘴唇：

       X射线成像和显微镜检测观察发现，维米尔在少女眼睛周围画上了精细的睫毛，她的左眼睫毛在高倍显微镜下呈现为微小的黑色斜线，而右眼睫毛的MA-XRF铁元素图（Fe-K）显示，使用了含氧化铁和氧化锰的颜料。女孩的皮肤用土（赭石）、铅白色、朱砂和一些红色色淀绘制。研究了红色色淀的荧光发射在嘴唇中很强烈，在那里也发现了朱砂。

珍珠耳环：

      b铅的MA-XRF图谱（Pb-M）；铅的c MA-XRF图谱（Pb L）；1449nm附近羟基吸收特征的d RIS图指示基本铅白色，说明珍珠耳环是用一个顶针和高光来描绘的铅白色。

头巾：

       蓝色头巾展示了群青与不同数量的铅白的使用；总之，成像结果与群青的混合物一致，铅-锡黄色和铅白色，以实现颜色从蓝色到黄绿色的细微差别-头巾的装饰。

黄夹克：

       夹克上发光的一面涂上了赭石黄色、铅白色和黑色群青，而在相对阴影中的较暗、红色蓝绿色区域则含有黄色赭石和红色群青。

结论：

       研究发现，画家Johannes Vermeer当时有条不紊地创作，从背景到前景，在画完深绿色背景和少女面部后，又依次为她画上黄色外套、白色衣领、头巾和珍珠耳环。画家先用不同色调的棕色和黑色组成了画面底色，底色层笔触宽大有力，而用细长的黑色线条勾画出了少女的轮廓。通过不同的成像技术，发现维米尔在局部位置对构图有过一些调整，比如少女耳朵的位置，还有头巾边缘的位置等。显现出Vermeer此幅画作中的“调色板”。画作里的各种颜料来自世界许多地方，如珍珠色铅白颜料来自北英格兰高地（英国德比郡峰区）。外套的黄色颜料来自欧洲矿厂（可能为意大利、法国或英国，这是历史上含氧化铁和氧化锰颜料的重要来源）。嘴唇的红色染料由中南美洲仙人掌上的胭脂虫制取。青金石产自今天的阿富汗地区，在 17 世纪的欧洲这种蓝色颜料比黄金还要贵重，研究发现青金石颜料曾在高温下加热和研磨，以产生更为浓烈的蓝色色调。这些来自世界各地的多种颜料与染料，正是蔚为壮观的“大航海时代”全球贸易的产物……

 
17世纪荷兰艺术家多采用的颜料