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金貝爾分享布魯克光譜：文化遺產材料中塑料的FTIR分析

更新時間：2022-09-28 點擊次數：4437

使用傅里葉變換紅外光譜（FTIR）技術來識別和表征聚合物并不算新方法。或許您已在工業質量控制或微塑料的鑒定中了解過此方法。然而，您是否還知道，FTIR分析已成為博物館和展覽館中塑料文物的分析工具呢？事實上，FTIR是一項非常重要的技術。它在改善儲存環境、確定保存要求以及為狀況較差的文物選擇處理方法方面，一直發揮著至關重要的作用（1）。

利用FTIR識別塑料文物

塑料在日常生活中發揮著重要作用。因此，某些塑料制品成為博物館藏品也就不足為奇了。

塑料的聚合物結構使塑料非常耐用。然而，在空氣、水分、光和熱的影響下，塑料仍會隨著時間的推移而發生降解。這種分解將造成兩方面的問題。首先，重要的文化遺產正在逐漸消失。其次，分解產物可能會損壞藏品中的其他貴重物件。因此，我們需要開發恰當的保護技術。為此，必須確定塑料文物的成分。

進行FTIR分析的折扇和紐扣

理論上，我們可以使用多種分析技術。然而，這些技術中大多數都較為繁瑣、成本較高，并且樣品在分析過程中會被損壞。當然，破壞文物進行分析也是不可取的。此外，博物館需要一種易于使用的且具有成本效益的技術。FTIR光譜儀恰好滿足這些要求。事實上，到目前為止，FTIR已成為展覽館、圖書館和博物館中鑒定塑料文物泛使用的方法（2）。

布魯克ALPHA II—理想之選

布魯克ALPHA FTIR是一款功能強大的光譜儀，能夠進行無創物體分析。該儀器經濟高效、操作直觀，可在短時間內完成對珠寶或古織物等研究對象的分析和鑒定。

費城藝術博物館和羅格斯大學使用布魯克ALPHA II，對該博物館的服裝與織物類別的75件文物進行了分析（3）。研究對象包括紐扣、耳環、亮片、串珠及大型織物等。對于形狀不規則或有光澤的物體，可使用*無接觸的“外反射"（ER）方法予以檢測。ALPHA II的檢測模塊中集成了一個攝像頭，以便準確確定研究對象上的檢測點位。然而，某些織物由于不具有足夠的反射性，不適合這種檢測方法。對于這些物品，我們采用了“衰減全反射"（ATR）方法。在使用該方法時，需要在ATR樣品界面與物體之間施加壓力，以確保緊密接觸。

正在運行的Alpha II。按住外部反射（ER）模塊的按鈕（左圖）。

ATR模塊上的綠色絲絨織物（右圖）。

一般情況下，分析過程僅需30秒左右即可完成。所得光譜覆蓋整個中紅外區。根據該光譜并對照參考光譜庫，即可識別該聚合物材料。

折扇的FTIR光譜；外反射（ER）光譜（藍色）和透射法檢測的參考光譜（紅色）；經確定，材料為硝酸纖維素。

結果和展望

研究結果表明，ALPHA II非常適用于分析塑料文物。該儀器可明確地識別和表征大部分檢測材料。

在未來，將有更多實驗會采用ATR和ER模塊。事實上，費城藝術博物館的Kate Duffy很高興地表示，其團隊對ALPHA II非常滿意。

身為布魯克的成員，我們的ALPHA II FTIR光譜儀被用于幫助保護文化遺產，這讓我們感到非常激動，我們欣然期待在未來的合作中繼續提供相關支持。

References

(1) Bell, J., Nel, P., & Stuart, B. Non-invasive identification of
polymers in cultural heritage collections: Evaluation, optimisation and
application of portable FTIR (ATR and external reflectance) spectroscopy
to three-dimensional polymer-based objects. Heritage Science. 1-18 (2019).

(2) Van Oosten, T., Learner, T. Identification and characterization of plastic artefacts: Which plastics are in my collection? The need for a plastic reference sample collection (SamCo). In: Lavédrine B, Fournier A, Martin G, editors. Preservation of Plastic Artefacts in museum collections. Paris: Comit. Des Travaux Historiques Et Scientifiques. 7–42. (2012).

(3) Scavuzzo, A., Arbuckle-Keil, G., Macro, N. and Duffy, K. Characterization of Polymers used in Cultural Heritage Materials. (2022). doi.org/doi:10.7282/t3-nssd-y697.