“黑科技”如何辅助古陶瓷鉴定

作为一家海内外驰名的大型中国古代艺术博物馆，上海博物馆自1952年成立以来，一直坚持以收藏、保护、研究中国古代艺术为己任，且尤重文物研究与保护的传承，七十年传承，文脉在兹。
《澎湃新闻·古代艺术》与上海博物馆独家合作推出的系列报道“70年看上博”，本期关注的是上海博物馆的文物保护科技。
随着科技的发展，现代科技在文物研究中的重要性愈加凸显。在上海博物馆就活跃着这样一支专业团队，他们只用数据说话，借助先进的科学仪器揭开文物身上隐含的信息，为人文研究提供有力支撑。从“热释光”、“X射线能量色散荧光仪”到“显微分析技术”，澎湃新闻记者探秘上博文保科技中心的古陶瓷检测“拳头”技术。
行走在博物馆展厅中，看到形形色色令人赏心悦目的展品，油然而生对文物的敬畏感：庄严厚重的青铜器，光洁透亮的瓷器，整洁平贴的书画卷轴……博物馆展示了文物“光彩夺目”的一面，其实它还有许多鲜为人知的另一面，比如这些文物同样也会“生病”，需要文物医生给它们“延年益寿”；文物身上还有许多隐含的信息，需要借助科技的“火眼金睛”才能更好地被释读……
那么，这些文物科研工作者具体是如何运用现代科学仪器来进行文物保护和研究的呢？澎湃新闻记者来到上海博物馆文物保护科技中心，探索了古陶瓷科技研究中的检测技术，见到了声名远扬的“热释光”“X射线能量色散荧光仪”等仪器设备。
运用上述设备的正是文保中心的一支专业团队，他们既是有着人文情怀的文博人，又是科研工作者，他们只用数据说话，借助先进的科学仪器揭开文物身上隐含的信息，为人文研究提供有力的支撑。
上海博物馆的文保科技工作起步很早，早在1958年和1960年，上海博物馆就分别设立了文物修复工场和文物保护实验室。据该中心研究馆员熊樱菲介绍，正因为有着超前的创新意识，上博很早就开展了多个全国领先的科研项目，文物保护实验室也是国家层面最早成立的的实验室之一。上博在国内最早引进了“热释光”技术，1976年就可以实现古陶瓷热释光年代测定。目前，国家一级学会中国文物保护技术协会的文物检测分析技术专委会也挂靠于上海博物馆。

X射线断层扫描油醋瓶的制作工艺

宋代建窑黑釉显微结构

上博文保科技的发展离不开王维达、谭德睿等老一辈科研人员的辛勤耕耘。“王维达老师是我们的老主任，他是核物理专业出身，所以牵头做了热释光测年；副主任谭德睿老师家学渊源，他父亲就是著名的谭其骧先生，谭老师是铸造专业出身，进博物馆后，很快将自己所学应用到青铜器制作工艺研究中，还有祝鸿范、陈元生两位先生分别是无机质文物和有机质文物保护的专家，他们在行业内都是赫赫有名的，也为我馆的文保科研工作奠定了根基。”熊樱菲说。
2015年，位于龙吴路的文保科技大楼落成，上海博物馆整合了馆内文物保护和修复资源，组建成立了 “上海博物馆文物保护科技中心”。中心现肩负国家文物局重点科研基地创新研究，并被赋予上博文物保护、文物修复、科技考古、古代工艺技术等研究和应用以及国家核心期刊《文物保护与考古科学》编辑出版等的功能。

《文物保护与考古科学》创刊号

对于记者在现场看到的“热释光”与“X射线能量色散荧光仪”等仪器设备，熊樱菲形容其为上博古陶瓷检测的两项“拳头”技术。此外，科研人员还向澎湃新闻记者展示了激光诱导击穿光谱仪、扫描电子显微镜等技术。
“热释光”辅助目鉴，古陶瓷鉴定“一锤定音”
在中国，历朝历代流传下来的古陶瓷仿品有很多，上海博物馆是国内率先应用热释光年代检测技术来辅助做古陶瓷鉴定，在业内很有声望。
“用热释光做年代检测是一项非常实用的技术，也是一项比较创新的技术。”熊樱菲说，上海博物馆凭借这一技术分别获得过上海市级和国家文物局的科技进步奖。
早在1975年，上海博物馆就建立了热释光考古实验室，上博的第一台热释光仪器还是在馆领导的支持下，由科技人员自行研制的。
上世纪六十年代，热释光技术最先在国外发表，运用在考古领域，而后发展到地质领域。“1970年代，我馆的两位老前辈王维达、夏君定老师关注到国际上的这一新技术，认为它在古陶瓷鉴定领域有很大的应用前景，就跟馆领导提出发展这一技术。”上海博物馆副研究馆员吴婧玮介绍说，“馆领导很支持，划拨了经费，热释光技术的研发和应用就这样开展起来了。”“当时条件比较艰苦，我们馆内的科技人员根据外国文献，去电子市场淘了配件进行组装， 自制了第一台热释光仪器。”

上海博物馆在七十年代末自己研制的热释光仪器（第一代）

自制的第一代“热释光”很简易，仅实现比较基础的鉴别，但是得益于它的应用，解决了行业内此前一些比较有争议的陶瓷器样本的年代属性问题。比如1990年代，元青花的价值刚被市场发掘，学界对元青花的认识还不是很充分，上博就用热释光检测一对国外藏家送检的“元青花龙纹青花象耳瓶”，结果判断为现代制作，最后确认是仿品。
澎湃新闻记者在文保科技中心的热释光实验室见到了目前的“热释光”仪器，咋看其貌不扬，体型不大，宛若一台老式的黑胶唱机，不过这已是上海博物馆的第四代热释光仪器，丹麦进口，在精度、准确度方面较前几代都有很大提高。
“热释光”辅助古陶瓷年代检测的原理是什么？吴婧玮介绍道，古陶瓷胎釉中含有的天然矿物中有些原料具有释光特性(磷光体)，用加热激发磷光体中积蓄的辐射能，据此来测定陶瓷样品最后一 次受热以来到测定时所经过的时间。
“样品检测的误差和它热释光的灵敏度有关。”吴婧玮说，“比如景德镇和定窑的白瓷，胎体热释光信号很好，它的误差就小，在5%左右，比如一件距今1000 年左右的样品，其误差在正负50年；像福建建窑的黑瓷，或龙泉窑的灰胎，它们的热释光信号没那么好的，误差会到10%——15%。”

上海博物馆目前运用的丹麦RISO国家实验室的热释光测试系统

通过对图谱进行分析、校正，可以了解到陶瓷的制作年代

2014年，上海博物馆运用热释光技术辅助浙江省公安厅和浙江省文物局破获一起盗墓案。起因是这起盗墓案因文物的真伪、价值涉及到对盗墓贼的量刑，然而文物专家目鉴时对于这件被盗青铜鼎的断代产生分歧，于是通过对墓葬出土的这件青铜鼎陶范做热释光年代检测，确认年代为宋，解决了一个谜案。此外上海博物馆还运用热释光检测技术对三星堆遗址出土的陶范、元青花、汝窑等都做过检测。

传开封出土青瓷标本 上海博物馆藏

熊樱菲说，“上海博物馆的特色是人文研究深厚，如若辅助以科技手段，用科技数据支持鉴定结论，在鉴定上很多就能一锤定音。”
多年来，上海博物馆承担了国内多地考古出土陶瓷器的年代测定任务，现已成为国内外知名的古陶瓷热释光测年权威机构。
无损检测技术揭秘彩瓷呈色奥秘
不过热释光年代检测技术也有局限性，它属于有损分析，在运用时需要对标本取样，因而难以运用到一些珍贵的古陶瓷完整器上面。1990年代，上博文保科技中心又向无损的分析技术迈进。1997年，上博引进了第一台X射线能量色散荧光仪，将其应用到古陶瓷完整器的检测。这项技术也成为上海博物馆在国内领先的核心技术之一。

X射线荧光分析彩瓷器

“x射线能量色散荧光仪可以通过对完整器的无损检测分析研究，建立古陶瓷数据库。”熊樱菲以馆藏的红釉彩瓷器为例，比如我国史籍记载的红釉彩瓷器品名纷繁复杂，大致有：“郎窑红”“牛血红”“祭红”“鲜红”“积红”“豇豆红”“钧红”“珊瑚红”“玫瑰红釉”；“矾红”“抹红”“盖雪红”“釉里红”“宝烧釉”“填红”“娃娃脸”“桃花片”“胭脂红”“胭脂水”“洋红”“粉红”等，这些红彩釉瓷器究竟有什么样的差异呢？借助于X射线荧光能谱分析方法这种无损检测技术，可以发现红釉彩瓷的呈色奥秘。

 清康熙 景德镇窑豇豆红太白尊 上海博物馆藏

红釉彩呈色元素分析图谱

“这些不同的古陶瓷红釉彩按呈色元素可归纳为四类：铁红、铜红、金红以及比较少见的一种以朱砂呈色’漆红’彩；色料的纯度、与釉料的配比、制作工艺决定了红釉彩丰富的呈色，从而也产生了上述色彩各异的红釉彩瓷名品。”熊樱菲说。
通过对器物化学组成成分分析配合人文研究，可以辅助文物的真伪鉴定。比如通过对上述红釉彩瓷的归类分析和数据库的建立，超出标本范围的就可能是仿品。

研究馆员熊樱菲介绍五彩罐上的绿彩成分分析图谱

当前实验室正在对一件列入东馆展陈的五彩罐上的绿彩做成分分析。通过图谱可以看到绿彩是低温烧造的，含比较高的铅，由于呈色中绿彩加了铜色料，所以可以明显看到铜的谷峰。熊樱菲也提到，“因为古代的色料比较纯净，没有加杂其他材质，如果发现有很高量的铬或锌等元素，就可以判断它是现代仿品。”熊樱菲也强调，在科技辅助鉴定的过程中，还要注意“单一证据不成证据，需要多重证据支撑”。

五彩罐上的绿彩做成分分析

高倍放大状态下的青花之美

扫描电子显微镜系统

随着科技的发展，更多的分析方法应用于古陶瓷的研究、保护和利用。比如通过显微分析技术，对器物进行形貌分析。在显微镜室，科研人员向我们展示了宣德年制青花瓷和后加款青花瓷的青花色料在放大50倍状态下的不同形态。宣德年制的青花呈现出大小密集，如鱼籽一样的气泡，而仿宣德的瓷器上的青花气泡密集，呈现有棕色或暗紫色的色斑，通常青花色料里锰元素含量高会呈现这种色斑，说明后仿的这件青花色料里含高锰元素，宣德的青花锰的含量则没有这么高。在150倍的放大状态下，则可以更明显地看到釉层施釉的方式和烧成的方式都是不一样的。“这也是材料和工艺决定了它的气泡形态的不同。”熊樱菲说，“通过显微分析技术，科研工作者可以观察到陶瓷胎釉中更微观的形貌，对古陶瓷原料的使用、釉彩的形成机理有了更清晰的认识，也可以辅助陶瓷鉴定。”

运用显微镜对器物进行形貌分析

宣德年制的青花瓷在显微镜下显示的气泡

仿宣德青花瓷在显微镜下显示的气泡

此外，借助于X射线断层扫描技术，古陶瓷内部的制作细节得以呈现，直接描绘出了古代瓷器的成型工艺；采用对古陶瓷的热机械性能分析，可以了解了陶瓷器的烧成温度，为研究古代烧造技术提供了科学数据。

计算机断层扫描仪

熊樱菲说，借助于现代科技的“眼睛”，文物可以看得更清楚、更透彻，从不同角度揭示文物蕴含的一些肉眼不可见的信息，如显微构造、物理性能等，科学认知古代陶瓷的物理化学基础和形成机理。

铜红釉一般显微结构

上层釉500倍单偏光（黑釉）

“过去我们侧重文物的人文研究，随着科技的发展，仪器设备也从有损向无损进步，现代科技在文物研究中的重要性愈加凸显。现在不管是配合考古部、陶瓷部、工艺部这类人文学科部门，还是辅助鉴定，都经常有我们科研人员的参与，目的在于更好地还原历史，揭示文物本身的科学价值。”