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金貝爾分享布魯克光譜│☁₪▩│:文化遺產材料中塑膠的FTIR分析

釋出時間│☁₪▩│:2022-09-28      點選次數│☁₪▩│:460

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使用傅立葉變換紅外光譜(FTIR)技術來識別和表徵聚合物並不算新方法₪☁↟。或許您已在工業質量控制或微塑膠的鑑定中瞭解過此方法₪☁↟。然而▩·,您是否還知道▩·,FTIR分析已成為博物館和展覽館中塑膠文物的分析工具呢╃₪₪││?事實上▩·,FTIR是一項非常重要的技術₪☁↟。它在改善儲存環境◕·、確定儲存要求以及為狀況較差的文物選擇處理方法方面▩·,一直髮揮著至關重要的作用(1)₪☁↟。

 

利用FTIR識別塑膠文物


塑膠在日常生活中發揮著重要作用₪☁↟。因此▩·,某些塑膠製品成為博物館藏品也就不足為奇了₪☁↟。

塑膠的聚合物結構使塑膠非常耐用₪☁↟。然而▩·,在空氣◕·、水分◕·、光和熱的影響下▩·,塑膠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▩·,必須確定塑膠文物的成分₪☁↟。

 

進行FTIR分析的摺扇和紐扣

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▩·,並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▩·,博物館需要一種易於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◕·、圖書館和博物館中鑑定塑膠文物泛使用的方法(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物件的分析和鑑定₪☁↟。

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)₪☁↟。研究物件包括紐扣◕·、耳環◕·、亮片◕·、串珠及大型織物等₪☁↟。對於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的檢測模組中集成了一個攝像頭▩·,以便準確確定研究物件上的檢測點位₪☁↟。然而▩·,某些織物由於不具有足夠的反射性▩·,不適合這種檢測方法₪☁↟。對於這些物品▩·,我們採用了“衰減全反射"(ATR)方法₪☁↟。在使用該方法時▩·,需要在ATR樣品介面與物體之間施加壓力▩·,以確保緊密接觸₪☁↟。

 

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正在執行的Alpha II₪☁↟。按住外部反射(ER)模組的按鈕(左圖)₪☁↟。

ATR模組上的綠色絲絨織物(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₪☁↟。根據該光譜並對照參考光譜庫▩·,即可識別該聚合物材料₪☁↟。

 

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摺扇的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非常適用於分析塑膠文物₪☁↟。該儀器可明確地識別和表徵大部分檢測材料₪☁↟。

在未來▩·,將有更多實驗會採用ATR和ER模組₪☁↟。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光譜儀被用於幫助保護文化遺產▩·,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援₪☁↟。

 

 

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.


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