文物保護(hù)研究對(duì)于人們認(rèn)識(shí)人類(lèi)歷史、揭示社會(huì)發(fā)展的客觀規(guī)律、促進(jìn)社會(huì)的發(fā)展,具有重要的意義。多年來(lái),國(guó)內(nèi)外的文物保護(hù)工作者對(duì)于文物表面污染物的清洗進(jìn)行了大量的工作。常用的清洗方法主要為機(jī)械清理和化學(xué)清理。這些手段主要依靠操作者的經(jīng)驗(yàn)和手法。機(jī)械手段可能會(huì)導(dǎo)致作品上的物質(zhì)也被去掉,而化學(xué)藥品可能會(huì)穿透藝術(shù)作品,破壞顏料,損害文物。這兩種手段可能導(dǎo)致對(duì)藝術(shù)品不可逆轉(zhuǎn)的破壞。
激光清洗作為一種新型的清洗技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。激光清洗是利用激光光束的特性,通過(guò)聚光系統(tǒng)可以使激光束聚集成不同大小的光斑直徑,在激光能量相同的條件下,不同光斑的激光束,所產(chǎn)生的能量密度或功率密度不同,這樣就可以方便地控制清洗所需要的激光能量。激光可以實(shí)現(xiàn)在時(shí)間和空間上的高度集中。激光清洗正是利用了這些特點(diǎn)來(lái)有效清除污染物的。
傳統(tǒng)的清洗方法包括機(jī)械清洗法、化學(xué)清洗法和超聲波清洗法,盡管它們?cè)谇逑葱袠I(yè)中得到廣泛的應(yīng)用,但在環(huán)境保護(hù)和高精度要求下其應(yīng)用受到很大的限制。機(jī)械方法無(wú)法滿足高清潔度清洗要求,而化學(xué)清洗方法容易導(dǎo)致環(huán)境污染,獲得的清潔度也很有限;特別是當(dāng)污垢成分復(fù)雜時(shí),必須選用多種清洗劑反復(fù)清洗才可能滿足表面清潔度的要求。超聲波對(duì)亞微米級(jí)污粒的清洗無(wú)能為力,清洗槽的尺寸限制了清洗部件的范圍和復(fù)雜程度,而且清洗后對(duì)工件的干燥亦是一大難題。激光清洗技術(shù)是近十年來(lái)飛速發(fā)展起來(lái)的新型清洗技術(shù),在許多領(lǐng)域中正逐步取代傳統(tǒng)清洗工藝。它能適應(yīng)各種表面污物的清洗,對(duì)環(huán)境污染極小,也可以做到不損傷基體。目前該方法已成為傳統(tǒng)清洗方法的補(bǔ)充和延伸,具有廣闊的應(yīng)用前景。
石雕和石刻等年代久遠(yuǎn)的石質(zhì)文物藝術(shù)品,主要材質(zhì)為大理石。大理石暴露在周?chē)h(huán)境條件下,會(huì)導(dǎo)致表面層的產(chǎn)生,也就是通常所說(shuō)的“污垢層”,通常可以在從廢墟中挖掘出或陳列著的藝術(shù)品中看到。它們含有大量碳酸鹽,鋁硅酸鹽和各種紅棕色的鐵氧化物。黑色、樹(shù)枝狀堆積著的污垢,是在一些被不會(huì)被雨淋的區(qū)域產(chǎn)生的,主要包括了石膏、方解石、硅酸鹽、黑色微粒、灰塵的沉積、煤煙等。在清洗石質(zhì)藝術(shù)品時(shí),有兩個(gè)主要要求:去除污垢層,保持藝術(shù)品的原有外形,延長(zhǎng)它的使用壽命,以及保持原有的表面,從而強(qiáng)化雕刻的細(xì)節(jié)。傳統(tǒng)上來(lái)說(shuō),大理石藝術(shù)品是使用化學(xué)或者機(jī)械手段來(lái)清洗的。這些傳統(tǒng)的方法,往往由于可控性較差而對(duì)藝術(shù)品本身造成損傷。
與這些傳統(tǒng)的清洗方法相比,在激光清洗過(guò)程中,激光清洗技術(shù)能精確控制能量輸入以及作用位置,在復(fù)雜表面控制光束的作用位置,達(dá)到清除污垢而不損傷石材的基底。
在西方的繪畫(huà)作品中,主要以油畫(huà)為主。大多數(shù)的油畫(huà)表面都附有一層厚度為0.05~0.08 mm的清漆層。保護(hù)油畫(huà)作品的表面同時(shí)提高顏色。但是由于集合作用以及光化作用造成表面的清漆層容易老化,形成黑色、堅(jiān)固的薄膜層。此外灰塵等外界污染物都會(huì)對(duì)繪畫(huà)藝術(shù)品原有的顏色造成一定的影響,并且造成繪畫(huà)作品的視覺(jué)變形。傳統(tǒng)上的機(jī)械清洗與化學(xué)清洗可能會(huì)導(dǎo)致繪畫(huà)作品表層的物質(zhì)損傷,或者化學(xué)物質(zhì)對(duì)顏料的破壞。從而對(duì)繪畫(huà)藝術(shù)品造成不可修復(fù)的破壞。與這些傳統(tǒng)的方法相比,采用激光清洗保護(hù)技術(shù)具有較高的能量以及作用位置的可控性。紫外激光器由于單光子能量較高,利用光分解效應(yīng)破壞或削弱污染物之間的實(shí)現(xiàn)剝蝕,達(dá)到清洗的目的。這個(gè)過(guò)程是一個(gè)“冷”過(guò)程,對(duì)周?chē)划a(chǎn)生熱作用。因此不會(huì)對(duì)基體造成很大的影響。
在繪畫(huà)的文物保護(hù)方面,激光清洗技術(shù)除了去除老化清漆層外,還可以用于修復(fù)由于火災(zāi)引起的煙熏對(duì)繪畫(huà)作品的破壞。
在國(guó)際上,激光文物清洗與保護(hù)技術(shù)已經(jīng)在博物館文物以及建筑物的清洗和保護(hù)方面得到廣泛的應(yīng)用。許多的實(shí)例證明了激光清洗是文物和繪畫(huà)作品清洗過(guò)程的有效手段。
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