張悅，黃繼忠

①上海大學(xué) 力學(xué)與工程科學(xué)學(xué)院，上海 200444；②上海大學(xué) 文化遺產(chǎn)保護(hù)基礎(chǔ)科學(xué)研究院，上海 200444

作為歷史悠久的文明古國(guó)，中國(guó)留存有極為豐富多樣的物質(zhì)文化遺產(chǎn)，其中包括近77萬處不可移動(dòng)文物和10 815萬多件國(guó)有可移動(dòng)文物。這些珍貴遺產(chǎn)是反映中華民族政治、經(jīng)濟(jì)、文化、科技等各個(gè)方面發(fā)展演變歷程的重要資源，蘊(yùn)含著無可替代的歷史、藝術(shù)和科學(xué)價(jià)值。然而，在自然環(huán)境和人類活動(dòng)兩方面因素的長(zhǎng)期綜合作用下，眾多文物都遭受到不可逆轉(zhuǎn)的毀滅性破壞。國(guó)家文物局最新公布的全國(guó)文物普查數(shù)據(jù)表明，保存狀況較差的不可移動(dòng)文物約占總數(shù)的25%[1]，而因腐蝕損毀急需修復(fù)的可移動(dòng)文物占比接近40%[2]，其現(xiàn)狀堪憂。因此，文物保護(hù)對(duì)于繼承優(yōu)秀的民族文化、弘揚(yáng)燦爛的人類文明有著關(guān)鍵作用。

文物的科學(xué)保護(hù)是指通過采取一系列必要的技術(shù)手段和管理措施抑制甚至消除危害文物安全的各類因素，從而減緩整個(gè)劣化進(jìn)程，有效延長(zhǎng)其存續(xù)壽命。該研究領(lǐng)域涉及的學(xué)科復(fù)雜，內(nèi)容廣泛，包括文物本體認(rèn)知、賦存環(huán)境、劣化機(jī)理、保護(hù)材料及修復(fù)技術(shù)、價(jià)值傳播等多個(gè)方面。由于文物的唯一性、獨(dú)特性和不可再生性，開展保護(hù)工作需要在保持其完整性的同時(shí)最大限度地獲取原始信息，避免造成美學(xué)外觀和物理化學(xué)性質(zhì)的變化。

無損檢測(cè)是指對(duì)物體實(shí)施一種不損害或不影響其未來使用性能或用途的檢測(cè)手段[3]，通常是利用材料的聲、光、電磁、渦流等物理特性來表征表面或內(nèi)部缺陷，測(cè)定其幾何特征、性質(zhì)和構(gòu)成。然而，部分手段會(huì)附帶產(chǎn)生輻射或揮發(fā)性有毒物質(zhì)，對(duì)人體和環(huán)境造成危害。紅外技術(shù)隨著紅外輻射理論和探測(cè)設(shè)備的不斷發(fā)展而興起，并因其相對(duì)安全、副作用小、非接觸、非破壞、高精度、高效率等優(yōu)勢(shì)而逐漸被廣泛應(yīng)用。本文在簡(jiǎn)要介紹紅外技術(shù)及相關(guān)儀器原理、特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)梳理了該技術(shù)在國(guó)際文物保護(hù)領(lǐng)域的重要成果與最新進(jìn)展，以期為我國(guó)文物科學(xué)保護(hù)中的無損檢測(cè)分析研究提供一定的補(bǔ)充和參考。

1 紅外技術(shù)概述

作為電磁波的一種，紅外光是介于可見光與微波之間的非可見光，其波長(zhǎng)范圍在0.75～1 000 μm之間。各類標(biāo)準(zhǔn)對(duì)波段的具體劃分不完全相同，其中較為廣泛的分類方式如圖1所示，包括近紅外(near infrared, NIR)、短波紅外(shortwave infrared, SWIR)、中波紅外(midwave infrared, MWIR)、長(zhǎng)波紅外(longwave infrared,LWIR)和遠(yuǎn)紅外(far infrared, FIR)。紅外光照到物體表面會(huì)發(fā)生吸收、反射、透射、折射和散射等現(xiàn)象，因此各種檢測(cè)設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生。

圖1 紅外光波長(zhǎng)范圍

1.1 紅外攝影

紅外攝影是在光源照亮被攝物體后，利用相機(jī)記錄其反射的紅外光信息進(jìn)行成像。鹵素?zé)艋虬谉霟羰亲畛Ｓ玫墓庠矗侠硎褂眉t外濾光片即可阻止可見光部分進(jìn)入相機(jī)，因此該方法具有成本低廉、安全實(shí)用、操作簡(jiǎn)便、效果直觀的特點(diǎn)。最終用以成像的紅外波段由相機(jī)感光元件類型決定，目前較為常見的CCD傳感器主要探測(cè)波長(zhǎng)在1.1 μm以下的近紅外光[4]，而InGaAs傳感器則對(duì)1～2 μm的短波紅外具有較高靈敏度[5]。

紅外攝影照片效果取決于物體與光線的相互作用方式。紅外吸收能力強(qiáng)的材料在影像中呈色更接近黑色，反之則越明亮。另外，紅外光波長(zhǎng)較長(zhǎng)，受散射效應(yīng)影響更小，穿透力更強(qiáng)。因此，紅外攝影有助于將平常在可見光條件下肉眼難以識(shí)別的、被隱藏在文物內(nèi)部的特征更多地揭示出來。

1.2 紅外光譜

當(dāng)利用一束具有連續(xù)波長(zhǎng)的紅外光照射物體(固、液、氣體均可)時(shí)，若材料分子中某化學(xué)鍵及官能團(tuán)的振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)頻率與紅外區(qū)域某波段的振動(dòng)頻率恰好相同，則分子吸收對(duì)應(yīng)光子而發(fā)生共振。透射模式指儀器對(duì)穿透物體后的紅外光進(jìn)行檢測(cè)分析，以波長(zhǎng)(cm)或波數(shù)(cm-1)為橫坐標(biāo)，吸光度或透光率為縱坐標(biāo)可得到紅外吸收或透射光譜。反射模式具體分為鏡面反射、漫反射和衰減全反射三種類型。探測(cè)器接收的是經(jīng)物體表面反射的光束，因此其表面形貌的影響不可忽略[6]。

紅外光譜圖是表征材料分子組成和化學(xué)結(jié)構(gòu)的重要依據(jù)，主要特征包括吸收峰的數(shù)目、位置、強(qiáng)度及形狀。絕大多數(shù)有機(jī)或無機(jī)物的基團(tuán)頻率都出現(xiàn)在波數(shù)4 000～667 cm-1(波長(zhǎng)2.5～15 μm)的范圍內(nèi)。以波數(shù)1 333 cm-1(波長(zhǎng)7.5 μm)為分界，中波紅外段被稱為基團(tuán)特征譜帶區(qū)，其特點(diǎn)是吸收峰數(shù)目少但特征性強(qiáng)，可用于官能團(tuán)的鑒定；長(zhǎng)波紅外段又稱指紋譜帶區(qū)，該區(qū)域內(nèi)分布的吸收峰密集而復(fù)雜，并且易受整個(gè)分子所處環(huán)境的干擾。

光譜分析適用的材料類型廣，檢測(cè)要求的樣品數(shù)量少且預(yù)處理簡(jiǎn)單，整個(gè)過程快速省時(shí)、高效靈敏、無污染性，在材料的定性及定量表征方面有很大優(yōu)勢(shì)。

1.3 紅外熱成像

由于內(nèi)部分子的熱運(yùn)動(dòng)，自然界中溫度高于絕對(duì)零度(－273.15℃)的一切物體都能不斷向外輻射紅外線，又稱熱輻射。輻射能量大小與物體自身溫度的4次方成正比，而與波長(zhǎng)成反比。對(duì)于溫度介于室溫至數(shù)百度范圍內(nèi)的物體，其輻射波長(zhǎng)峰值在3～14 μm，以中波紅外和長(zhǎng)波紅外為主[7]。紅外熱像儀能夠大面積地探測(cè)目標(biāo)物體的紅外輻射能量密度，并經(jīng)過計(jì)算和光電信號(hào)處理，最終以彩色或灰色的可識(shí)別圖像反映其表面二維溫度場(chǎng)分布。紅外輻射能量密度主要取決于物體溫度與周圍環(huán)境間的差異，同時(shí)也受物體表面發(fā)射率、大氣環(huán)境條件(如氣溫、風(fēng)速)以及檢測(cè)距離的影響。

實(shí)際應(yīng)用過程中，紅外熱成像可采用兩種不同模式：被動(dòng)法探測(cè)的是目標(biāo)物體與周圍環(huán)境進(jìn)行熱交換時(shí)，其本身自然發(fā)出的熱輻射；主動(dòng)法需借助外部熱源對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行調(diào)制加熱，人為地使其脫離熱平衡狀態(tài)并引發(fā)瞬時(shí)溫度變化。熱激勵(lì)系統(tǒng)是主動(dòng)式紅外熱成像的關(guān)鍵部分。物體所受激勵(lì)能量的大小取決于所用熱源類型、功率及兩者距離。激勵(lì)模式則由熱源的控制信號(hào)決定，常用的有步進(jìn)、脈沖和鎖相式等[7]。熱源與紅外熱像儀既可在目標(biāo)物體的同側(cè)，也可分別處于對(duì)側(cè)。

只要物體溫度與周圍環(huán)境不同，熱量就會(huì)在其內(nèi)部發(fā)生流動(dòng)，且均質(zhì)材料內(nèi)的熱流通常是均勻的。然而，一旦存在缺陷，熱力學(xué)性質(zhì)差異會(huì)影響局部熱量傳遞并導(dǎo)致溫度的不均勻分布。缺陷可能與材料成分變化、不同組件的分界面、雜質(zhì)、損傷(如裂縫、分離、剝落)等有關(guān)。紅外熱成像技術(shù)能通過捕捉物體表面“冷區(qū)”和“熱區(qū)”隨時(shí)間、空間的發(fā)展規(guī)律，實(shí)現(xiàn)對(duì)缺陷類型、位置、尺寸等特征的定性甚至定量描述。但需要注意的是，熱像圖實(shí)質(zhì)是材料多種特性包括熱學(xué)(傳導(dǎo)、擴(kuò)散、比熱)、光譜(發(fā)射、吸收、反射、透射)以及其他物理性質(zhì)如表面條件、孔隙度、含水率等的綜合反映。

2 應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 紅外攝影

國(guó)外學(xué)者常采用基于InGaAs傳感器的短波紅外攝影提取油畫類文物的隱藏細(xì)節(jié)，如起稿線條、筆觸技法和修涂痕跡等，以此揭示作者創(chuàng)作的理念、技巧及過程[8-12]。其中，白堊或石膏基底上的碳基顏料(石墨和木炭)最容易被識(shí)別，這是由于后者可吸收絕大部分紅外光，從而在照片中與高反射率的基底材料形成鮮明對(duì)比。該方法還成功恢復(fù)了年久失色、難以辨認(rèn)的木乃伊紋身[13]以及古籍中遭到刪改、擦除的油墨字體[14-15]。

由于專業(yè)設(shè)備相對(duì)昂貴，以CCD數(shù)碼相機(jī)配合濾光片進(jìn)行紅外攝影的方式逐漸興起。近紅外光不但使已褪色紡織品的原有背景顏色、圖案重新顯現(xiàn)[16-17]，還反映出16世紀(jì)北歐木刻作品中繪制線條和陰影所用的顏料及工藝信息[18]。在古代壁畫的調(diào)查中，柴勃隆等[19]、陳港泉等[20]發(fā)現(xiàn)多光譜攝影中的紅外光波段使壁畫繪畫的墨線條清晰可見。在木梯寺石窟煙熏壁畫的紅外光照片中，張遙等[21]觀察到了黑褐色污染物覆蓋下的完整畫面，包括菩薩像的服飾褶皺、身體姿態(tài)等諸多局部特征。此外，壁畫中男、女護(hù)法神最終呈現(xiàn)的面部造型與其底稿之間也存在顯著差異，這充分表明工匠的創(chuàng)作意圖與風(fēng)格在壁畫繪制過程中不斷改變，從而為相關(guān)史學(xué)研究提供了重要的實(shí)物資料。

通過組合使用不同相機(jī)、光源和窄帶濾光片，Bendada等[22]在0.7～2 μm范圍內(nèi)的多個(gè)波段對(duì)油畫進(jìn)行紅外攝影，發(fā)現(xiàn)成像波長(zhǎng)越長(zhǎng)，顏料下底稿圖案的對(duì)比度越明顯。Cosentino[23]的研究也表明，與近紅外相比，短波紅外對(duì)大部分顏料的穿透性更強(qiáng)。然而，鈷藍(lán)較為特殊，其紅外吸收能力隨波長(zhǎng)增加有所提高，因此這種顏料在高波段的透光性變差，呈色反而更暗。實(shí)際上，紅外攝影的最終成像效果受多種因素綜合影響，除了所用的紅外波段和感光元件特性，還包括文物本身的顏料性質(zhì)(顏色、濃度和粒徑)、涂層厚度以及基底材料類型等[24]。Daffara等[25-26]指出，多波段紅外攝影能更大程度地反映出各種材料在不同波長(zhǎng)紅外光作用下的光學(xué)性能差異，通過對(duì)比多組影像可以更加全面、細(xì)致地揭示文物內(nèi)在的細(xì)節(jié)特征。

2.2 紅外光譜

紅外光譜用于文物材料表征的時(shí)間相對(duì)較早，成果也較為豐富。針對(duì)以多糖、脂肪酸或蛋白質(zhì)為基礎(chǔ)的繪畫膠結(jié)材料，陳冬梅等[27]梳理了傅里葉變換紅外(FTIR)光譜、同步輻射紅外(SRFTIR)光譜、亞衍射極限紅外(AFM-IR)分析等方法的特點(diǎn)與適用性。孫鳳等[28]綜述了國(guó)內(nèi)學(xué)者目前使用紅外光譜的情況，涉及文物類型多樣，包括無機(jī)質(zhì)的青銅器、土壤、顏料、珠寶玉石以及有機(jī)質(zhì)的紙張、絲織品、彩繪膠料、有機(jī)殘留物和文物保護(hù)材料等。Thickett等[29]特別強(qiáng)調(diào)了紅外光譜在文物劣化機(jī)理研究、保護(hù)材料性能評(píng)價(jià)以及日常監(jiān)測(cè)中的關(guān)鍵作用，并介紹了其在分析銀版照片和玻璃相框相互作用產(chǎn)生的鹽結(jié)晶類型、不同環(huán)境濕度下水分在金屬制品表面封護(hù)材料(微晶石蠟)層內(nèi)的分布等方面的應(yīng)用。易曉輝等[30]選取100種典型的古籍紙張和修復(fù)用紙作為樣品庫，基于實(shí)測(cè)的材料理化性質(zhì)參數(shù)(酸堿度、纖維聚合度、高錳酸鉀值、堿儲(chǔ)量)與近紅外光譜圖之間的相關(guān)性，建立了定量預(yù)測(cè)紙張性能的無損檢測(cè)分析模型。在研究古代漆器所用漆膜中的干性油與生漆比例時(shí)，肖慶等[31]發(fā)現(xiàn)1 740 cm-1處的羰基特征吸收峰可作為油含量的定量峰，但僅適用于老化程度較輕的樣品。Legan等[32]基于透射和反射FTIR探究了蛋彩畫暴露于火災(zāi)時(shí)其蛋白質(zhì)涂層成分隨時(shí)間的降解規(guī)律，揭示了環(huán)境溫度變化與涂層損毀程度的關(guān)系。

在不可移動(dòng)文物方面，胡東波等[33]對(duì)大足寶頂山千手觀音貼金所用金膠的材料類型及其老化腐蝕情況進(jìn)行了FTIR光譜分析。研究發(fā)現(xiàn)，1 712 cm-1羰基吸收峰普遍較強(qiáng)，說明金膠為混合了桐油的熟漆，而1 410 cm-1羧酸鹽吸收峰的出現(xiàn)代表金膠漆膜已發(fā)生輕度的腐蝕劣化。Lamhasni等[34]、Comite等[35]利用衰減全反射傅里葉變換紅外(ATR-FTIR)光譜分別探究了古代大理巖和石灰?guī)r建筑表面黑色結(jié)皮的物質(zhì)成分，發(fā)現(xiàn)其中含有與當(dāng)?shù)乜諝馕廴久芮邢嚓P(guān)的石膏。對(duì)紅砂巖質(zhì)文物而言，有害氣體與水共同作用引起的非機(jī)械風(fēng)化不但使其主要成分石英不斷被黏土礦物高嶺石所取代，紅外光譜還檢測(cè)到各種無機(jī)酸根離子和有機(jī)酸的特征峰[36]。為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)原位無損檢測(cè)，王卓等[37]借助便攜FTIR光譜儀采集了中國(guó)南方壁畫的典型代表——太平天國(guó)侍王府壁畫反射光譜信息，發(fā)現(xiàn)地仗層主要是方解石和生石膏的混合物，并且前人曾用三種高分子材料對(duì)壁畫表面進(jìn)行了修復(fù)，這些信息成為開展后續(xù)研究及保護(hù)工作的可靠依據(jù)。

研究人員鑒定未知物質(zhì)成分時(shí)，需要將其光譜與已知樣品進(jìn)行比對(duì)，因此建立標(biāo)準(zhǔn)的材料光譜數(shù)據(jù)庫至關(guān)重要。蛋白質(zhì)、油脂、多糖和樹脂類的天然有機(jī)物常用作工藝品的黏合劑或加固劑，Invernizzi等[38]獲取了純凈且未老化的16種相關(guān)材料在7 500～375 cm-1范圍內(nèi)的全反射紅外光譜圖。Izzo等[39]以外部反射模式測(cè)定了192種常見文物材料在4 000～400 cm-1范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)FTIR光譜數(shù)據(jù)，包括單晶礦物寶石、有機(jī)物(石蠟、樹脂、蛋白質(zhì))以及非均質(zhì)石材等，并深入分析了雜質(zhì)、光學(xué)各向異性、多態(tài)性和同構(gòu)性、水分子等因素對(duì)光譜的影響。此外，還有學(xué)者利用紅外漫反射法(DRIFT)采集了大量的染色劑[40]和高分子聚合物[41]的標(biāo)準(zhǔn)圖譜，并在此基礎(chǔ)上通過表征真實(shí)文物材料驗(yàn)證了其有效性。

紅外光譜反映的實(shí)際只是材料的單一特性，而且現(xiàn)有儀器在探測(cè)的模式、范圍和精度上仍存在局限。因此，在面對(duì)類型多樣、成分和結(jié)構(gòu)復(fù)雜、老化程度不一的文物時(shí)，研究者有必要將紅外光譜與其他手段如X射線熒光光譜、X射線衍射、拉曼光譜和掃描電鏡等聯(lián)合使用，綜合分析，進(jìn)而完成對(duì)其工藝技術(shù)、起源與發(fā)展、病害現(xiàn)狀和成因等不同方面的充分認(rèn)知[42-47]。

2.3 紅外熱成像

在調(diào)查由黏土、木材和紙張等多種材料混合制成的意大利雕像的保存現(xiàn)狀時(shí)，Tuccio等[48]從表面開裂處緩慢注入空氣熱流，同時(shí)利用紅外熱成像儀對(duì)附近區(qū)域進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)。熱空氣流出部位的溫度會(huì)明顯升高，因此該方法快速揭示了裂隙在雕像內(nèi)部的分布與連通規(guī)律，為劣化程度的科學(xué)評(píng)估提供了依據(jù)。Orazi[49]針對(duì)中波紅外熱成像在古代書籍保護(hù)中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)綜述，指出其能快速識(shí)別環(huán)襯頁與封皮的黏合狀態(tài)、紙張的分層和變形情況、生物侵蝕導(dǎo)致的污漬和纖維受損等，也可基于墨水與紙張的熱對(duì)比度而使褪色字跡顯現(xiàn)出來。

大量研究表明，合理選擇熱源類型和激勵(lì)模式，通過改變調(diào)制頻率或加熱時(shí)長(zhǎng)來控制熱波穿透深度，是提高定量檢測(cè)效果的關(guān)鍵。Orazi[50]將失蠟法鑄造的青銅雕像中的缺陷分為兩類，即與制作工藝本身有關(guān)的如鑄件殘孔和粗糙表面，以及由操作不當(dāng)引起的氣孔、裂隙和澆筑不滿等。脈沖紅外熱成像不但能反映各類缺陷的分布范圍，還能識(shí)別出銅皮貼片、機(jī)械填充等后期修補(bǔ)情況。對(duì)于導(dǎo)熱性差的木制文物而言，Sfarra等[51]發(fā)現(xiàn)脈沖壓縮紅外熱成像能提供較低且平滑的溫度增幅，避免了脈沖激勵(lì)對(duì)木材組織成分和顏色的潛在危害，同時(shí)保證了良好的檢測(cè)效果。目前基于熱波理論，脈沖激勵(lì)和鎖相激勵(lì)紅外熱成像在金屬、紙張等不同材質(zhì)文物的熱擴(kuò)散率和厚度表征中均得到應(yīng)用[52-53]。然而，紙張這類光學(xué)半透明材料受熱后發(fā)出的紅外輻射不再單純?nèi)Q于表面溫度，而是與整個(gè)樣品體積的熱傳導(dǎo)和輻射作用有關(guān)，因此還必須考慮其內(nèi)部溫度的空間分布。Caruso等[54]探討了脈沖熱成像檢測(cè)中涉及的物理機(jī)制和主要參數(shù)，并基于有限元方法建立了描述半透明均質(zhì)樣本紅外輻射信號(hào)特征的數(shù)值模型。

因全天候和全場(chǎng)性特點(diǎn)，紅外熱成像在研究體量巨大、幾何形狀復(fù)雜的不可移動(dòng)文物時(shí)也體現(xiàn)出關(guān)鍵作用。由于材料導(dǎo)熱系數(shù)和發(fā)射率等性質(zhì)差異，歷史建筑的紅外熱像圖使隱藏于石膏隔墻內(nèi)的木制支撐框架得以顯現(xiàn)，并粗略反映出墻上砂巖和灰?guī)r的分布情況[55-56]。這種視覺上難以識(shí)別的材料與結(jié)構(gòu)相關(guān)信息對(duì)于建筑的歷史考古工作十分重要。大多數(shù)不可移動(dòng)文物因暴露于室外而遭受著嚴(yán)重破壞，而且涉及風(fēng)化病害類型多而面積廣。吳育華等[57]研究廣西花山巖畫發(fā)現(xiàn)，午后太陽照射使片狀剝落和鐘乳石沉積部位的溫度高出周圍新鮮巖體4～7℃，因此溫度場(chǎng)可作為檢測(cè)病害分布的直觀依據(jù)。Kordatos等[58]以希臘修道院壁畫為對(duì)象，分別討論了逐級(jí)加熱、鎖相以及脈沖相位式紅外熱成像在診斷裂隙、分離等損傷時(shí)的可靠性和優(yōu)勢(shì)，Jo等[59]則基于熱像圖中的溫度分布曲線劃定了花崗巖石塔塔身上空鼓區(qū)域的邊界，并提出以病害面積及其所占總面積比例為指標(biāo)的劣化定量評(píng)估方法。微生物群落大量繁殖會(huì)導(dǎo)致石質(zhì)文物機(jī)械破碎、礦物溶解，但其在生長(zhǎng)初期幾乎不影響巖石色度，肉眼無法分辨。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)閃光脈沖短暫照射加熱后，覆有生物膜的巖石樣品升溫更加明顯，后續(xù)冷卻速度也更快，表明材料熱力學(xué)特性已發(fā)生改變[60]。另外，表面清洗、化學(xué)防風(fēng)化、灌漿加固等措施同樣會(huì)造成文物本體材料物理化學(xué)性質(zhì)的變化，而紅外熱成像技術(shù)可對(duì)保護(hù)材料及修復(fù)手段的相容性和適用性評(píng)估提供有效參考[61-63]。例如，砌補(bǔ)所用砂漿若與原始磚石溫差較大，兩者的變形不協(xié)調(diào)程度在熱脹冷縮過程中更可能被加重，促使局部出現(xiàn)強(qiáng)度降低、結(jié)構(gòu)崩解等破壞。

水被普遍認(rèn)為與文物劣化過程密切相關(guān)，因此與之相關(guān)的無損檢測(cè)逐漸成為研究重點(diǎn)。紅外熱成像技術(shù)成功地在原位探測(cè)出石雕造像[64-65]、磚石結(jié)構(gòu)建筑[66]內(nèi)潮濕區(qū)域的分布情況，定性揭示了水的來源、運(yùn)移途徑和活動(dòng)規(guī)律等。在室內(nèi)研究方面：Melada等[67]利用紅外熱成像分析了電滲法對(duì)磚塊、瓷磚和水泥石灰砂漿等建筑材料干燥動(dòng)力學(xué)特性的影響；張芳等[68]測(cè)試了飽和吸水過程中莫高窟礫巖的紅外輻射特征，并通過圖像分析建立溫度與含水率之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)毛細(xì)水濕潤(rùn)鋒空間分布的連續(xù)追蹤。

3 總結(jié)與展望

紅外技術(shù)在文物保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括紅外攝影、紅外光譜和紅外熱成像，這些方法在物體影像特征、內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及物理和化學(xué)性質(zhì)的無損檢測(cè)方面均表現(xiàn)出巨大潛力?，F(xiàn)有的階段性研究成果涉及文物類型多樣，發(fā)掘出有關(guān)其時(shí)代價(jià)值、制造工藝、病害現(xiàn)狀、劣化機(jī)理和干預(yù)歷史的大量隱藏信息，不但充分?jǐn)U展了當(dāng)前的認(rèn)知范圍，還為后期保護(hù)修復(fù)提供了關(guān)鍵的科學(xué)依據(jù)。然而，手工制文物通常擁有復(fù)雜結(jié)構(gòu)，物質(zhì)組成也并非純凈單一，外加水分、溫度、鹽分和生物等不可控環(huán)境因素的長(zhǎng)期綜合作用，文物自身特征的局部不均勻性在劣化過程中愈發(fā)顯著。因此，如何繼續(xù)提高紅外相關(guān)技術(shù)的檢測(cè)效率，增強(qiáng)識(shí)別細(xì)微差異的精度，實(shí)現(xiàn)結(jié)果的定量分析，建立數(shù)據(jù)與現(xiàn)象的內(nèi)在關(guān)聯(lián)等，都是目前所面臨的重要挑戰(zhàn)。

文物保護(hù)理念已逐漸從傳統(tǒng)的被動(dòng)修復(fù)向預(yù)防性保護(hù)轉(zhuǎn)變，只有加強(qiáng)對(duì)文物本體病害及其環(huán)境的日常監(jiān)測(cè)，形成較為完善的監(jiān)測(cè)預(yù)警體系，才能及時(shí)進(jìn)行評(píng)估和調(diào)控干預(yù)，最大限度地延長(zhǎng)文物壽命?？萍嫉目焖侔l(fā)展推動(dòng)相關(guān)儀器設(shè)備不斷更新，其可視化、自動(dòng)化、智能化和便攜化等特點(diǎn)進(jìn)一步促進(jìn)紅外技術(shù)在該領(lǐng)域發(fā)揮積極作用。在未來，通過制定相應(yīng)的檢測(cè)規(guī)范，全面構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，并在實(shí)驗(yàn)室與現(xiàn)場(chǎng)工作并重的基礎(chǔ)上，采用深度學(xué)習(xí)等技術(shù)開展大數(shù)據(jù)的相關(guān)性分析和概率統(tǒng)計(jì)，建立可靠的機(jī)理模型，將使紅外技術(shù)在文物科學(xué)保護(hù)中獲得更廣闊的應(yīng)用前景。