劉俠 科(kē)技(jì )日報記者 滕繼濮
機械臂靈活翻轉，一束束無形的太赫茲波悄然掠過三星堆青銅器斑駁的表面，将鏽層下的秘密一一揭示……近日，在電(diàn)子科(kē)技(jì )大學(xué)太赫茲科(kē)學(xué)技(jì )術四川省重點實驗室（以下簡稱“實驗室”），上演了一場現代科(kē)學(xué)家與古代能(néng)工(gōng)巧匠跨越時空的“對話”，随着一幅幅包含豐富分(fēn)子結構信息的“太赫茲指紋譜”出現在電(diàn)腦屏幕，這件青銅文(wén)物(wù)表面不同層位的鏽蝕産(chǎn)物(wù)、表面附着物(wù)等物(wù)質(zhì)信息被科(kē)學(xué)家們獲取。
既要準确獲取文(wén)物(wù)的制作(zuò)年代、元素構成等不同信息，又(yòu)要盡最大努力避免對文(wén)物(wù)造成損傷，一直是現代科(kē)學(xué)與文(wén)物(wù)保護研究的“矛”與“盾”。随着X射線(xiàn)、紅外線(xiàn)等現代常規無損檢測技(jì )術的突破，人們在“看透”文(wén)物(wù)的同時，如何原位、無損、整體(tǐ)地獲取它的顔料、塗層等表層信息，正成為(wèi)科(kē)研人員探索的新(xīn)方向。
實驗室負責人胡旻率領的科(kē)研團隊正與浙江大學(xué)、四川省文(wén)物(wù)考古研究院、三星堆博物(wù)館等機構合作(zuò)，利用(yòng)自主研發的國(guó)際首套基于真空電(diàn)子器件的太赫茲近場成像系統，對來自三星堆青銅器文(wén)物(wù)進行層析成像分(fēn)析，這也是全球首次通過太赫茲波對青銅文(wén)物(wù)進行層析成像分(fēn)析。
“太赫茲波，簡稱太赫茲，是指頻率在0.1太赫茲到10太赫茲範圍的電(diàn)磁波，其波長(cháng)大概在0.03毫米至3毫米之間。”胡旻說。與X射線(xiàn)等具(jù)有(yǒu)電(diàn)離特性的技(jì )術相比，太赫茲的光子能(néng)量極低，不會引起有(yǒu)害的電(diàn)離反應，這使得研究人員在不損害文(wén)物(wù)的前提下，也能(néng)深入了解其内部結構和材料成分(fēn)，并且對研究人員也不造成傷害，“它可(kě)以穿透絕大多(duō)數非金屬物(wù)質(zhì)，通過時域脈沖在物(wù)體(tǐ)内部的多(duō)層次反射，得到物(wù)質(zhì)的分(fēn)層結構信息，從而無需對文(wén)物(wù)進行切片。”
實驗室博士後張曉秋豔介紹，以三星堆青銅器文(wén)物(wù)的鏽層識别為(wèi)例，研究人員首先通過結構光技(jì )術快速構建文(wén)物(wù)的三維輪廓，繪制“數字地圖”。随後，基于該地圖，研究人員通過智能(néng)算法規劃太赫茲波掃描路徑，确保其能(néng)夠垂直入射實現對鏽層厚度的精(jīng)确識别。
“在鏽層識别中(zhōng)，機械臂會控制檢測探頭将發射出的太赫茲波穿透鏽層，收集其内部結構和材料特性的‘秘密’。最後将探測數據與青銅器的三維輪廓結合，生成鏽層三維成像圖，直觀地展示了鏽層的分(fēn)布、形态及厚度變化。”張曉秋豔說，結合“太赫茲指紋譜”，文(wén)物(wù)保護人員能(néng)夠清晰地區(qū)分(fēn)出有(yǒu)害鏽與無害鏽及其分(fēn)布情況，讓文(wén)物(wù)修複工(gōng)作(zuò)更加精(jīng)準和高效。
太赫茲波掃描是利用(yòng)飛秒(miǎo)脈沖進行飛行時間成像，其最快可(kě)在文(wén)物(wù)出土之後的10分(fēn)鍾内得到文(wén)物(wù)表面層位信息的初步結果。同時，它也能(néng)實現高分(fēn)辨率成像，其厚度識别精(jīng)度達到10微米、水平精(jīng)度達到50納米。“我們實驗室将利用(yòng)其在太赫茲技(jì )術方面的優勢，為(wèi)三星堆遺址的文(wén)物(wù)提供無損檢測、病害診斷等科(kē)技(jì )支持。目前已和三星堆博物(wù)館達成共識，将圍繞三星堆遺址的考古研究、文(wén)物(wù)保護及文(wén)化傳承等方面展開深度合作(zuò)。”張曉秋豔說。
“未來，該實驗室還将引入人工(gōng)智能(néng)和機器學(xué)習技(jì )術，通過與太赫茲技(jì )術結合提升數據處理(lǐ)和分(fēn)析的效率和準确性，讓檢測結果更加詳細、可(kě)靠。”胡旻表示，同時，他(tā)們将加強與考古學(xué)、材料科(kē)學(xué)等領域的跨學(xué)科(kē)合作(zuò)，推動太赫茲技(jì )術在文(wén)物(wù)保護中(zhōng)的創新(xīn)應用(yòng)。
責任編輯： 陳可(kě)軒
掃一掃添加微信