紫外线在文博行业中的应用

黄瀚东 白广珍 董砚

一、 紫外线概述

（一）紫外线的概念

紫外线，是一种光波（电磁波），其英文全称为“Ultraviolet”，简称“UV”，“紫外辐射”“紫外光”是它的另外两种统称。紫外线的波长范围在40～390 nm，如果依据电磁波谱进行区分和论述，那么，其主要处于紫光和伦琴射线之间。

UV按波长大小可分为UVA、UVB和UVC等。UVA波长在320～390 nm，它有很强的穿透力，可以穿透大部分透明的玻璃和塑料。波长在300～420 nm的UVA紫外线可以透过完全屏蔽可见光的特殊着色玻璃灯管，其辐射出的是近紫外光，波长主要在365 nm左右，该波长范围内的UVA紫外线常应用于验钞、矿石鉴定、舞台装饰等。280～320 nm波长的紫外线为UVB紫外线，具有中等穿透力，其波长较短的部分会被透明玻璃吸收。280 nm以下波长的紫外线被统称为“UVC紫外线”或者“短波灭菌紫外线”，其穿透能力不强，多数透明玻璃和塑料都无法穿透。人体皮肤若受到 UVC短波紫外线照射，短时间内就可能被灼伤，如果长时间或者高强度接受UVC短波紫外线的照射，皮肤还会出现病变，甚至诱发皮肤癌。生活中应用的紫外线杀菌灯，其照射出的光线就是UVC短波紫外线。

（二）紫外线的荧光效应

对于某些物质，一旦射入高能量、短波长光射线，物质中的电子就会吸收射入光线的能量，从基础状态迅速跃升到高能级状态，然而，物质中电子所处的高能级状态稳定性差，其又会从高能级状态迅速降至低能级状态，随着电子能量的有效释放，物质能够发生荧光反应，人们将这种反应称为“荧光效应”。荧光物质在接受紫外线的照射后会出现3种状态，紫外线的一部分会发生反射反应，一部分会被荧光物质吸收，其余部分紫外线会被投射出去。在这3种紫外线中，为荧光反应提供发光作用的只有被荧光物质吸收的部分。荧光物质的内部分子在吸收了紫外线的能量后，能量状态就会发生变化，能够实现不同能级的升降跃迁，荧光就此产生并释放出来，该现象就是紫外线的荧光效应。对于某些物质，当紫外线射入时，它们会对射入的紫外线进行选择性吸收，吸收后就会有不同波长和不同强度的可见光被发射出来；当紫外线不再射入时，荧光反应就会随之消失。

紫外线与可见光一样，都是一种光波（电磁波），具备了被物质吸收、散射、透过、反射、折射等特征，但是，与可见光相比，两者在对不同物质的吸收、发射、透过程度上存在很大差异。将相似物质在可见光下进行比较，肉眼看不出差异，但是，在紫外线的照射下，可以看出有显著的区别。有些物质可以大量反射紫外线，有些物质则出现荧光反应，视觉反差被随之放大，可以及时发现可见光下难以发现的痕迹，使物质呈现出与平常不同的现象。

利用这种特性，紫外线检测手段被广泛应用于医疗、农业、卫生、刑侦和文博等行业。比如，人们利用紫外线的荧光效应辨别真钞和伪钞，进行钻石鉴定，将紫外反射照相和紫外荧光照相用于刑侦工作，拍摄足迹、灰尘等痕迹，显现被涂改、遮盖或消退的字迹等。

二、紫外线在文博行业中的应用

（一）紫外线在玉石珠宝中的应用

部分钻石在紫外线下会发出较白、较黄或较蓝的荧光，是否有荧光效应一般在钻石的鉴定书上都有注明。这只用于鉴别钻石的一种特性，并不是衡量钻石质素的指标。在长波紫外线光线的照射下，我国依照发光的强弱对钻石进行了4个级别的划分，即：强、中、弱、无。国外对钻石的划分主要为6个级别，即：negligible，none，inert，faint，blue，strong blue。

翡翠有“A货”“B货”“C货”三种等级。“A货”是指没有经过任何人工加工处理、填充、着色的天然翡翠玉件；“B货”是指人为进行填充处理的天然翡翠玉件，其颜色是天然的，但是充填胶后，翡翠的光泽度、颜色鲜艳度以及透明度都会随着时间的流逝而发生改变；“C货”是指人为进行加色处理的天然翡翠玉件。如果一个玉件同时存在加色和填充，就被称为“B+C货”。翡翠的等级可以通过翡翠的紫外线荧光效应进行有效的鉴别。“A货”天然翡翠通常是不存在荧光反应的，个别有浅黄色荧光，而“B、C、B+C货”翡翠都是经过人工处理的，是经强酸侵蚀、充蜡或者有机胶填充处理后形成的，因此，使用紫外荧光灯对“B、C、B+C货”翡翠进行照射时，其会发生显著的紫外荧光反应，整个翡翠都会呈现出均匀的紫外荧光，这些被称为“加工翡翠”。天然翡翠在紫外荧光灯照射下，是不会出现紫外荧光反应的。

封蜡处理是天然翡翠被雕刻成毛坯后，在抛光前进行的一般步骤。封蜡可以有效填补翡翠抛光过程中表面出现的细微裂纹和凹坑，使翡翠成品更加圆润，其亮度和光泽度也得到极大提升，同时，还能有效避免油渍的侵入。其实，封蜡最主要的目的是掩盖翡翠成品的裂纹。在紫外荧光灯的照射下，翡翠表面会出现显著的紫外荧光。

在封蜡过程中，一些结晶粗糙、质地疏松的翡翠会被大量的蜡物质侵入，使翡翠结构得到了加固。这个过程虽然保留了翡翠的原始结构，但翡翠的性质却发生了大大小小的改变，使翡翠在紫外荧光灯的照射下呈现出整体的紫外荧光反应。

应用于翡翠检验的紫外荧光灯，一般使用紫外线波长365 nm和254 nm的紫外灯管，这是玉石鉴别检验行业中必备的工具之一。紫外荧光效应也适用于鉴定琥珀、密蜡和其他宝石。

（二）紫外线在文物修复、鉴定中的应用

很多用于文物修复的有机高分子材料如胶粘树脂等，会在长波紫外线下出现较强的荧光效应。因此，长波紫外线可用来甄别陶瓷、青铜和石质等文物的修复程度。此外，在短波紫外线的辐射下，一些矿物标本会呈现出荧光反应，然而它们在长波紫外线的辐射下就不会发生荧光反应。比如用高分子黏合剂修补过的瓷器冲口，肉眼一般很难发现修复痕迹，但修复的黏合部位在长波紫外线的照射下，会发生显著的荧光反应，且随着时间的流逝，黏合剂的荧光反应也愈加显著，和不发生荧光反应的部位有着显著的差异。在长波紫外线的照射下，不同材质的高分子黏合剂表现出的荧光颜色也存在差异，如：环氧黏合剂通常出现明亮黄色的荧光反应，亮橙色通常是虫漆呈现的荧光颜色，银色荧光一般是聚乙烯黏合剂呈现的荧光颜色，奶白色通常是醋酸纖维素黏合剂散发的荧光颜色，黄绿色是硝酸纤维素的黏合剂呈现的荧光颜色。例外的是，在紫外光下，树脂材料，如用于文物保护修复的丙烯酸树脂B72，就不会出现荧光反应。此外，文物修复中常用的石膏和蜡，与陶瓷、石质材料呈现出的荧光不同。位于美国加州的菲比赫斯特人类学博物馆（Phoebe A. Hearst Museum of Anthropology）在2011年也曾采用长波段紫外线照相对修复做旧的Sen-Nedjem墓门过梁石等进行了实验研究。

某些霉菌在可见光下是看不见的，但是在长波紫外线下可见。因此，长波紫外线可以用于检测皮质、书画等文物的霉菌腐蚀情况。

紫外线同样可以用于鉴定古字画。现代工艺制作的纸张多添加荧光增白剂，在紫外线照射下会发出蓝色荧光，因而可以与古代宣纸等作明显的区分。

在文物探伤方面，除了X射线、超声波和红外热成像探伤，紫外线荧光探伤也可以作为一种技术手段加以应用。将被检测物体浸泡在荧光物质溶液中，取出并清理其表面荧光物质后，用不透明玻璃壳的紫外线高压汞灯对探测物体进行照射，对侵入物体裂缝中的荧光物质进行照射，其裂缝会出现荧光反应。

总的来说，紫外线检测在文博行业的某些领域是一种简单方便的检测手段。但由于紫外线有生物损害，操作时要注意防护，同时，不能单纯地依靠某一种检测手段，应将多种检测方法、技术并用，才能保证检测结果更加准确。

作者简介

黄瀚东，1967年6月生，男，汉族，山东济南人，山东博物馆文保部馆员，本科，研究方向为瓷器、金属无机文物保护修复。

白广珍，男，汉族，山东省文物保护中心馆员，本科，研究方向为瓷器、金属无机文物保护修复。

董砚，女，汉族，山东博物馆助理馆员，本科，研究方向为文物保护修复。