XRD'nin Tarihsel Maddeleri ve Kültürel Miras Malzemelerinin Rolü

Kültür mirasımızı oluşturan malzemeleri anlamak, geçmişteki kristal yapısını korumak ve yeniden inşa etmek temeldir. On yıllardır bilim adamları ve muhafazakarlar X-ray diffraction (XRD) temel bir temel olarak, XRD değerli örnekleri yok etmek için temeldir, XRD, pigmentlerin kristal yapısını, seramiklerin, metallerin ve taşların ortaya çıkmasını sağlar.

Bu makale XRD ilkeleri, miras bilimindeki çeşitli uygulamaları, örnek hazırlığın pratik göz önüne alındığında ve XRD'yi her zamankinden daha erişilebilir hale getiren gelişmekte olan teknolojileri araştırıyor.Eğer bir küratör, bir arkeolog veya bir muhafazakar, XRD yeteneklerini sağlam bir kavrayış malzeme kültürünü koruma ve yorumlama yeteneğinizi artıracaktır.

XRD Nasıl çalışır: Kısa Bir Primer

X-ray difraksiyonu X-rays kristal bir malzeme ile etkileşime girdiğinde meydana gelen bir fenomendir. kristalde atomlar üç boyutlu uçaklar (lattices) tekrarlamada üç boyutlu düzlemde düzenlenir (X-ray kirişler) Bu, belirli yönlerde dağılırken, Bragg’'ye göre; Kanun (n ⁇ = 2d sin ⁇ ) sadece başarılı uçaklar arasındaki yol uzunluğu farkı, tam anlamıyla çok sayıda dalga geçiyor.

Sonuç olarak, yüksek güven ile aşamaları tanımlamak için Uluslararası İnfraksiyon Verileri için Uluslararası Merkezi tarafından tutulan Toz Diffraction File gibi bilinen bir mineral kalıbına karşı da karşılaştırılabilir.Topların yoğunluğu da her aşamada mevcut olan her fazın en zenginleri hakkında yarı-kuvvetli bilgiler sağlar.

Heritage Studies'te Kullanılan XRD Anahtar Türleri

Tüm XRD yöntemleri aynı fizike güvenirken, enstrümantasyon ve örnek geometri değişir. kültürel miras analizi için en yaygın konfigürasyonlar şunlardır:

  • [FONT:0)Powder XRD (PXRD): ), örnek, toprak, boya tabakaları veya seramik salçası gibi heterojen karışımlarla çalışır ve X-ray'lara bir diffractometrede maruz kalır.
  • [FONT:0) Tek-Crystal XRD: Saf kristal bileşik tam üç boyutlu yapısını belirlemek için kullanılır. Nadiren doğrudan büyük eserlere uygulanır, çünkü ilginin aşamasının tek, eksik kristali gerekir.
  • [FONT=0)Mikro-XRD (μ-XRD): [Dönetici X-ray kirişi kullanan bir tekniktir (toplamda 50-100 μm) yıkıcı bir örnek olmadan küçük bir sanat alanları analiz etmek için idealdir. Metalde boyama tabakalarının veya küçük eklemelerin incelenmesi idealdir.
  • [FONT:0)Portable XRD (pXRD): ), El Kaide veya uzay destekli aletleri, heykeller, murals veya mimari elementler gibi büyük, taşınmaz nesnelerin analizlerine izin veren, daha uzun bir süre satın alma süreleri daha fazla kullanılırken, ön anketler için giderek daha fazla kullanılırlar.

Her yapılandırma, uzaysal karar, hız ve yıkıcılık arasında bir ticaret sunar. Çoğu miras uygulamaları için, invazif veya minimal invazif yöntemler tercih edilir ve PXRD veya μ-XRD genellikle en iyi dengeyi vurur.

Kültür Mirası Araştırmasında XRD Uygulamaları

XRD tarafından sağlanan mayınolojik bilgiler, yalnızca elemental analizden çok daha spesifikdir. X-ray fluorescence (XRF) size bir pigmentin bakır içerdiğini söyleyebilir, sadece XRD, bakırın malachite (yeşil), azurite (mavi), veya sentetik bakır bazlı bir bileşik olarak sunabileceğini tanımlanabilir.

Resim ve Manuscripts'te Delil Tanımlama

Belki de XRD'nin miras bilimindeki en ünlü kullanımı pigmentlerin tanımıdır. Tarihsel ressamlar ve ışıkçılar geniş bir mineral ve sentetik bileşikleri kullandılar, birçok özelliği XRD desenleri vardır: Ortak örnekler şunlardır:

  • [FONT:0)Lapis lazuli (ultramarine): ), mavi pigment enzurlu taştan elde edilen, farklı bir sodalite yapısına sahiptir. XRD, 19. yüzyıldan sonra kullanılan daha ucuz sentetik alternatiflerden gerçek bir şekilde daha düşük miktarda denizaltı ayırt edebilir.
  • [FONT:0]Lead beyaz (hidrserussite & cerussite):[Dönder: 1) Temel öncü karbonat ve nötr lead karbonat karışımı.
  • [FONT:0)Verdigris (copper acetates):[Döntilmiş hidrasyon aşamaları var ve onların varlığı belirli hazırlık yöntemleri gösterir (örneğin, sirke veya idrar kullanarak).
  • [FONT:0]Iron oksitler (ochres, siennas, umberler): ), Goethite, hematite ve maghemite, XRD tarafından kolayca ayırt edilir, yeryüzü pigmentlerinin coğrafi kökenini ortaya koyar.

Crosssectional μ-XRD of Paint mikro-samples ayrıca stratigrafi ortaya çıkarabilir: örneğin, mavi bir boya katmanı takip eden kırmızı bir zemin tabakası.Bu tür diziler, onları bilinen tarihi paletler ve atölye uygulamaları ile eşleşen resimlere yardımcı olur.

Seramikler ve Pottery: Provenance and Technology

Seramik eserler en bol arkeolojik bulgulardan bazılarıdır.Bir herd'da bulunan mineral aşamaları ham kil kaynağı ve ateş sıcaklığını yansıtıyor. XRD seramik vücut analizi tanımlayabilir:

  • [FONT=0)Klay mineralleri (örneğin, kaolinite, hastalık, smectite):) Onların varlığı veya yokluğu, ateş sırasında elde edilen sıcaklığı gösterir. Örneğin, kaolinite decomposes, 500-600 °C'de, bu yüzden varlığı düşük gelirli bir dünya görüşünü gösterir.
  • [FONT=0) Yüksek sıcaklık aşamaları (örneğin, mullite, cristobalite, spinel): ) Bu form 900-1000 °C'nin üzerindeki sıcaklıklarda ve taşware veya porcelain özelliğidir.
  • [FONT:0)Carbonates ve calcareous dahil olmak üzere:[Dönetici:0) · 700-8 °C, daha sonra hidrat ve spalling için geride bırakmaktadır.

XRD'yi ince bölüm petrografi ile birleştirerek, araştırmacılar minerali bir seramikin bir parçası olarak tanımlayabilir ve potansiyel kil kaynakları jeolojik haritalarla karşılaştırabilir ve böylece kanıtlanan bu yaklaşım, Akdeniz'deki amforae hareketini takip etmek ve eski Mezopotamya'daki ithal pottery'e karşı tanımlamak için kullanılmıştır.

Metaller ve Metal Alaşımlar

Metaller genellikle metalografi tarafından incelenir ve elektron mikroskobu taranırsa, XRD yüzeyde form olan korozyon ürünlere eşsiz bir anlayış sağlar.Bu korozyon tabakaları genellikle kristaldir ve şunları içerir:

  • [FONT:0]Copper patina:[Döntilmiş Temel bakır karbonat (malachite, azurite), klorürler (nantokite, atacamite), ve sulfates (brochantite) klorürlerin varlığı, özellikle de nantokite (CuCl), bronz hastalık olarak bilinen aktif bir korozyon süreci gösterir.
  • [FONT:0)Iron korozyonu: [Dönetici: [Dönetici:0] Goethite ( ⁇ FeOOH), lepidocrocite ( ⁇ FeOOH), ve magnetite (Fe3O4) yaygındır.
  • [FONT=0)GÖRÜŞÜNÜ: [DÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜ

Korozyona ek olarak, XRD, demir-smelting slags ve crucible kalıntılarının mineral aşamalarını tanımlayabilir, örneğin smelting teknolojileri ortaya çıkarabilir.

Deterioration Processes

Kültürel miras nesneleri statik değildir; zaman içinde kimyasal ve fiziksel değişiklikler geçiriyorlar. XRD zararlı tuzların, effloresin oluşumunu izler ve diğer bozulma ürünleri içerir: Ortak örnekler şunlardır:

  • [FONT:0)Salt efflores on taş ve tuğla: Oturma gibi serpinerler (Na2SO4), mirabilite (Na2SO4·10H2O), ve nitrat (NaNO3), seçmiş içinde kristalinler, tuz aşamalarını tanımlar, konservatörlerin uygun desal tedavi tedavilerini seçmelerine izin verir.
  • [FONT=0)Gypsum likitleri kireçtaşı üzerinde yapılandırın: [DÜT:1] Kirypsum (CaSO4·2H2O) Kirpem tabakasının kristalliği kirliliğinin yaşını gösterebilir.
  • [FONT:0)Biomineralizasyon:[Dönetici:[Dönetici:0)[Dörtüncü) Fungal ve bakteri aktivitesi, kalsiyum oksidasyonunu veya weddellite) taş yüzeylerde analiz eder. Bu aşamalar biyolojik hasarları kimyasal havadan ayırt eder.

Tam bozulma bileşiklerini tespit ederek, muhafazakar müdahale stratejileri tasarlayabilir, örneğin poulticing, konsolidants veya çevresel kontrol gibi.

Forgery Tespit ve Provenance Studies

XRD, kontraseptörleri açığa çıkarmak için güçlü bir araçtır çünkü ultra denizaltının varlığını ortaya çıkarabilir (bu da doğal ultrabadiyalden oluşan 16. yüzyıldan itibaren) dikkatli bir şekilde tespit edilebilir.

Örneğin, XRD, maden içeriklerini (örneğin, yarı-küresel) ve karrara, Paros veya Pentelicon'un mermer bileşimini kullanarak kanıtlanabilir.

XRD'nin Avantajları ve Sınırları

Tüm analitik teknikler gibi, XRD kültürel miras bağlamında düşünülmesi gereken güçlü ve zayıf yönleri vardır.

Avantajları Avantajları Avantajları Avantajları

  • [FONT:0) Yokturucu (veya en az invazif): [Dönetici: μ-XRD ve taşınabilir aletlerle, analiz doğrudan nesne üzerinde yapılabilir, görünür bir iz bırakmadan.Bir toz örneği gerektiğinde, sadece birkaç miligram yeterli, genellikle mevcut kırıklardan veya kenarlardan alınır.
  • [FONT:0) Yüksek derecede kristal fazların belirli bir tanımı: elemental analizin aksine, XRD gerçek mineral bileşikleri tanımlar. Bu, kimyasal tarih ve bozulma yol yollarını anlamak için önemlidir.
  • [FONT:0]Semi-kuntitatif analiz:[Döneticiler) Peak intensities, boya karışımlarını değerlendirmek veya bozulma sırasında bir pigmentin dönüşümünü değerlendirmek için yararlı olandır.
  • [FONT=0)Hızlı ve maliyet-etkililik: [Dönetici: 0 [Döneticiler, 10-30 dakika içinde kaliteli bir model elde edebilir, bir müze veya laboratuvarda büyük örnekleri analiz etmeyi mümkün kılar.
  • [FONT:0) Diğer tekniklerle birlikte, XRD genellikle XRF, Raman spektroskopi ve FTIR'ın kapsamlı bir resim sunmasını sağlar. Örneğin, XRF, elemental kompozisyon verir, XRD size hangi bileşiklerin aslında mevcut olduğunu söyler.

Sınırlamalar

  • [FONT:0)Requires kristal malzeme:[Dönetici: [Dönetici: 0,3|Düzücük, bazı organik bağlar, ya da kötü sipariş edilen demir hidroxides) keskin bir difraksiyon zirvesi üretmiyor ve bazen modellenebilir bir geniş bir mizah geçmişine katkıda bulunabilirler.
  • [FONT=0)Deteksiyon limiti:[Dönetici:[Dönetici:0))))))))) Kilo ile ilgili olarak sunulan küçük aşamalar, özellikle de büyük aşamalardan güçlü zirvelerle örtüşürseler. Örnek heterojenlik de sınır temsilcisi.
  • [FONT=0]Complex karışımlar:[Döneticileri): Birçok miras örneği birden fazla çakışan aşama içerir. Peak deconvolution software and careful database aramaları gereklidir ve bazen deneyimli bir mineraloji tarafından manuel olarak yorumlanmalıdır.
  • [FONT:0)Sample hazırlığı nesneyi değiştirebilir: [Döntgen: 1) PXRD için, örnek bir toza sarmak yıkıcıdır. Ancak, bu nadiren eşsiz nesneler üzerinde yapılır; yerine, muhafazakarlar gevşek parçacıklar toplayabilir (örneğin, bir flaking boya yüzeyi) veya mikro-sampling kullanın.
  • [FONT:0)Portable cihazlar portability için ticaret kalitesi:) pXRD genellikle düşük güç X-ray tüplerini ve daha büyük dedektörleri kullanır, daha uzun zaman ve fakir karar elde ederler, ancak yerinde anketler için paha biçilmezdir.

Vaka Çalışmaları

Vaka Çalışması 1: Ölü Deniz Sayfaları - Pigmentler ve Degradasyon

İsrail Müzesi'ndeki Ölü Deniz Ayaklarının parçaları üzerinde çalışan araştırmacılar, μ-XRD'yi ink ve pigment kalıntıları analiz etmek için kullandı. XRD, kara ink'ın, kurşun ve demir oksitlerin izlerinin izlerinin yanı sıra, kırmızı mürekkepin bulunduğuna dair ipuçlarının, daha sonra restorasyondan orijinal yazının ayırt edilmesine ve kaydırılmasına yardımcı oldu.

Vaka Çalışması 2: Bronz Heykel Korozyonu

Helenistik dönemden büyük bir bronz heykel ciddi yeşil ve mavi-yeşil korozyon pitting. XRD mikro-samples analizi, atacamite (Cu2Cl(OH)3 ve nantokite (CuCl) önemli aşamalar olarak, aktif bronz hastalığı gösteren bir kombinasyondu.

Vaka Çalışması 3: Roma Mermerinin Uygunluğu

Bir Roma sarkıcısı için kullanılan mermerden oluşan bir arkeolog ekibi gizli yüzeylerden dakika sondajları topladı ve bunları PXRD tarafından analiz etti.Dolomite ve özel izoparz intensities, Thasos (Yunanistan)'ın imzasını karşıladı, daha yaygın olarak kullanılan Carrara. Bu, 2. yüzyılda ticaret rotaları hakkında revize edildi.

Future Yol Tarifi

XRD'nin kültürel mirasındaki rolü, teknolojik gelişmeler sayesinde hızla genişliyor. Portre XRD aletleri şimdi uzak kazı siteleri veya müze depolama odalarına götürülecek kadar küçük. Yüksek enerjili senkronizasyon X-ray kaynaklarının gelişimi, kalın nesneler ve zaman kaynaklı kimyasal reaksiyonların derin bir penetrasyonuna izin veriyor (örneğin, boya tabakalarının veya korozyon aşamalarının oluşumu).

Bir başka heyecan verici alan XRD'nin, eski pottery'nin iç yapısını ve demir nesnelerdeki korozyon tabakalarının dağıtımını incelemekten üç boyutta kristalografik bilgiyi çözmüş olmasıdır.

Ayrıca, makine öğrenme algoritmaları otomatik olarak difraksiyon modellerini sınıflandırmak için eğitilmiştir, manuel yorumlamanın yükünü azaltır ve bilinmeyen aşamaların tanımlanmasını hızlandırır. Açık erişim veritabanları, küresel depolarla sonuçları karşılaştırmak için miras bilim insanları için daha kolay hale getirmeye devam eder.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

XRD, nesnelerin nereden geldiğini, yüzyıllardan önce onlara en iyi şekilde korumaları için temel soruları cevaplamaktadır.

XRD'yi miras bilim programına dahil etmek isteyen kurumlar için, modern bir tezgahta diffractometre veya merkezde taşınabilir bir üniteye erişim, yatırıma mükemmel bir geri dönüş sunar. Teknoloji daha uygun ve kullanıcı dostu hale gelirken, XRD'nin zaten X-ray görüntülemesinde rutin olmasını bekleyebiliriz.

[FONT:0) XRD'nin miras bilimi alanında daha fazla okuma için, bkz.DÜye Koruma Enstitüsü [Döntgenme Verileri İçin Uluslararası Merkezi][Dönetici kalıpları için referans kalıpları için ve koleksiyonların aslına göre incelenmesi[Döneticileri)Metropolitan Sanat Müzesi [DÜDÜDÜDÜye Tarihi: 16/01/2012).