显微拉曼光谱研究古埃及手稿



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显微拉曼光谱研究古埃及手稿

本研究使用显微拉曼光谱对17件哥伦比亚大学藏的公元前4世纪至公元10世纪有确切年代的古埃及手稿上的黑色颜料进行了详细研究。结果发现黑色颜料的拉曼谱线随手稿年代的不同而规律变化着。这一发现可以为古代手稿的年代分析提供一种新的无损分析手段。

实验方法：

将古埃及手稿夹在两快磨砂板中间，以保证文物安全。上方板有2cm×2cm的空洞。

inVia显微拉曼光谱仪，633nm激光光源，50倍物镜镜头，光斑大小约0.5μm。曝光时间为75s，样品表面激光功率低于0.5mW。获得黑色颜料的拉曼谱线后，使用Origin软件对拉曼谱线进行拟合。

双峰拟合：

碳黑颜料的拉曼光谱主要有1350附近的D峰和1585附近的G峰两个特征峰。使用Voigt函数对其进行双峰拟合，其中D峰为Lorentzian函数构成，G峰为Gaussian函数。双峰拟合共得到5个参数：G峰和D峰的位置及半峰宽、峰强比ID/IG。但是这一拟合模型，双峰间区域拟合较差。随着手稿年代的增加，D峰和G峰间的区域下降；D峰相对于G峰强度降低；手稿年代越远，双峰越窄。使用线性回归检验这些参数，它们的P值都小于0.05。因此，在95%的置信区间，这5个拉曼谱线参数和手卷年代有着线性关系，且是有统计意义的。此外，随着手卷年代的增加，参数的标准偏差明显降低。

三峰拟合：

另外有研究者认为，在1550附近有一个峰表征含有sp2杂化的无定形碳。因此，还采用了三峰拟合，其中将D峰标为D1峰，1550附近的为D3峰。D3峰使用Gaussian拟合，D1和G峰用Lorentzian拟合。这一拟合较之双峰拟合有更小的残差，尤其是D1和G峰间的区域。三峰拟合得到8个参数：D1、D3和G峰的峰位及半峰宽、峰强比ID/IG和ID3/IG。其中，G、D3峰的峰位和半峰宽与年代不成明显线性关系。但是D1峰的峰位与年代呈明显线性关系，其p值=0.0009。此外，随着手卷年代的增加，峰强比ID/IG和ID3/IG分别下降38%和52%，说明所观察到的拉曼谱线变化主要是由于颜料老化造成的。

讨论：

本研究观察到的古埃及手卷上的碳黑颜料的拉曼谱线随着年代长短而有规律地变化着，这为研究古埃及手卷和其他用碳黑书写的古代文书提供了重要的线索，也为测年提供了一种新的可能的无损方法。这一方法也能为修复者提供手卷保存状况的信息。但是由于文物所历经的环境、温度等的不同，会使得不同的碳黑颜料拉曼谱线有一定的差异，而且不同的颜料制作工艺也会造成光谱的差异。今后还需要进一步研究和数据积累，将此方法用于实际应用。

裔传臻 《Journal of Raman Spectroscopy》,2016,47(10):1185-1193