国产光谱仪如何观察三星堆象牙老化现象

来源：光明日报

如何在确保文物不受损的前提下，精准探查其细微的结构变化与老化痕迹，始终是文物保护领域亟待破解的重大课题。近期，中国科学院空天信息创新研究院（空天院）广州园区研究员王振友团队成功研发一款新型显微时间门控拉曼光谱仪，并在三星堆象牙考古研究中取得关键突破，首次以“分子级无损检测”技术，为三星堆象牙完成了高清晰度的分子层面分析，清晰揭示了其跨越三千多年的自然老化过程。

传统用于分析文物成分的拉曼光谱技术，在面对三星堆象牙时往往力有未逮、难以奏效。这主要由于数千年埋藏环境引发象牙表面所产生的强烈荧光现象，就像给文物表面覆上了一层刺眼的强光，几乎“淹没”了承载物质信息的微弱拉曼信号，导致传统仪器难以有效识别与分析。

研究团队的核心创新在于其独创的“时间门控”技术。他们发现，尽管拉曼信号与荧光信号同时产生，但拉曼信号“闪现”极快（低于皮秒级），而荧光信号“滞留”时间较长（纳秒级）。新技术犹如配备了一扇具有超高速快门的高灵敏度探测器，仅在拉曼信号闪现的瞬间打开并捕捉信号，随即关闭，从而巧妙地避开持续的荧光干扰。

据王振友介绍，在对四件三星堆象牙碎片的研究中，有两块碎片采用传统方法几乎无法检测，而在新技术的辅助下，它们的微观信息得以清晰呈现，有效信号的信噪比提升了20倍以上。分析结果直观地揭示出象牙内部有机质流失的程度、骨结构结晶性变化，以及铜等金属离子、硫酸根离子侵入并替代原有成分的痕迹——这正是驱动象牙发生深层老化的主要原因。数据分析还表明，部分象牙样品可能经历过焚烧等人为处理过程。

“这项技术为我们提供了一个安全无损的、能够深入洞察文物微观分子世界的新方法，将为象牙类文物的修复与加固提供精准科学依据；通过揭示老化规律的差异，可反推不同器物所处的埋藏环境特征；同时，对于焚烧等特殊痕迹的识别，也为探索古蜀人当时的仪式活动提供了重要线索。”王振友指出，此项突破不仅是光学检测技术的成功应用，更是对三星堆文化遗存研究的直接推动。

今年12月，该成果受邀在第十三届国际先进振动光谱学会议上作特邀报告，获得了国际考古与光谱领域专家的广泛关注。业界专家认为，该仪器在木乃伊等考古场景中，能够实现传统拉曼技术难以达到的光谱采集效果，并表达了合作意愿，希望加速其市场化推广进程，助力全球更多研究团队开展考古科学研究。