用软X射线鉴定文物

　　1　前言

　　我国是一个古代文物非常丰富的国家,这些文物是我国不可再生的宝贵财富,其中一部分文物如丝绸、书画、纸张、壁画、古书、书简、彩绘颜料等一旦出土,大部分都风化掉了,实在是非常可惜。随着科学技术的进步,用C14测定文物的年代;在断代史分析中,借助计算机技术反推古代日月星辰在天上运行的确切位置断定古代重大事件的年代;用于地下各种金属探测的M-95金属探测器、微波地扫仪;用先进的物探技术如多通道高精度、高分辨率的三维地震勘探技术探测秦始皇陵的深度和规模等等都相继出台,说明了我国的文物勘探已采用了很先进的现代科学技术成果,其中与无损检测直接有关的用软X射线技术鉴定文物,发挥着其独特的不可替代的作用,以下加以介绍。

　　2　软X射线探伤原理

　　管电压小于60 kV的X射线称为软X射线。与常规的X射线探伤机相比较,软X射线探伤机产生的波长较长、能量较小。常规的X射线探伤机产生的射线经过射线管的玻璃壳、窗口罩、绝缘气体或变压器油而辐射出窗口,由于这些物质对波长较长的X射线有较大的吸收,软X射线的成分几乎丧失殆尽,因此采用降低管电压的方法,利用普通的X射线机,并不能获得理想的软X射线。软X射线探伤机在它的X射线管壳上直接嵌入铍板制做的窗口。铍的原子序数为4,按射线吸收系数μ公式:μ=CZ3λ3计算,式中Z为原子序数,所以铍对射线的吸收系数很小,软X射线可以大量的透过。由于软X射线探伤机的焦点很小,一般不大于1 mm,加上它贯穿物质时物体的吸收系数与波长的立方成正比,所以在射线照相中,软X射线有很高的灵敏度,能清晰呈现被透照物的细节。在碳纤维复合材料、铝镁等轻金属和橡胶、塑料、古代文物和生物体的探伤中经常应用。鉴定文物就是根据软X射线的这个特点。

　　有时候被检物完全是由非常薄的、密度也比较低的材料组成,这种情况下,要求使用比较低的管电压。这个问题以采用三极高速X射线管来解决,对三级X射线管的触发电极,施加真空放电的50kV电压,在X射线的脉冲持续时间,X射线靶(阳极)上保持20 kV的低电压,该X射线管的管口正是用密封在管口上的金属铍制成,在连续的抽吸管中,则可用聚酯膜制成。有时候研究对象的厚度和观察的细节尺寸之间有较大的变化范围,在这种情况下可以采用软X胶片技术和硬X射线高速摄影的双胶片技术,同时用两种软硬不同的射线获得不同的更真实的信息,如图1所示。采用带有薄铍窗口的高速X射线管,即使在高的管电压下,钨靶所产生的低能X射线(8～30 kV)也能够透过铍窗口。这样如图所示第一张胶片可提供对比度高、分辨率高的微小细节也很清楚的清晰照片,该胶片是通常纸包装的中性或微粒型的胶片,后面一张是装在常规暗盒中的两张增感屏中间的双乳胶层胶片,用以产生被检物致密部分的照片。