摘要：激光是一種特殊輻射，在20世紀(jì)出現(xiàn)，經(jīng)過幾十年的技術(shù)發(fā)展，在很多領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用，在保護(hù)文物方面，也取得了一定成績。文章對激光等技術(shù)進(jìn)行分析，分析激光技術(shù)特點(diǎn)，最后闡述激光技術(shù)在文物保護(hù)中的發(fā)展方向，希望從保護(hù)文物方面對激光技術(shù)應(yīng)用提供更多參考。

關(guān)鍵詞：激光技術(shù)；文物保護(hù)；應(yīng)用研究

文物是社會(huì)和人類生活遺留下來的，具有藝術(shù)價(jià)值和歷史價(jià)值的物品，屬于珍貴文化遺產(chǎn)。文物在環(huán)境中經(jīng)過歲月的消磨等，質(zhì)量容易出現(xiàn)不同程度的劣化，部分文物如今已經(jīng)消失[2]。文物無法再生，因此十分珍貴，需要妥善保存。在保護(hù)文物方面，出現(xiàn)了微損分析和無損分析技術(shù)，激光技術(shù)是其中相對重要的一種。

一、激光技術(shù)在文物保護(hù)中的應(yīng)用價(jià)值

（一）三維激光掃描技術(shù)

20世紀(jì)90年代，三維激光掃描技術(shù)出現(xiàn)，這種技術(shù)可以幫助人們獲得復(fù)雜幾何物體的影像，同時(shí)還可以用于測量數(shù)據(jù)。與其他測繪技術(shù)對比，此項(xiàng)技術(shù)有很多優(yōu)點(diǎn)，如密度高、速度快等，在提取文物信息、調(diào)查文物病害等方面得到廣泛應(yīng)用。激光掃描儀通過放射激光脈沖測量距離，借助相關(guān)軟件創(chuàng)建三維模型并將相關(guān)參數(shù)轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)信息，工作人員再對信息進(jìn)行存儲(chǔ)。2019年，法國巴黎圣母院遭受火災(zāi)，此前用三維激光掃描儀采集過的巴黎圣母院的藏品數(shù)據(jù)為后續(xù)修復(fù)提供了極大的幫助。三維激光技術(shù)也可以識(shí)別文物病害，將三維模型與原本物體進(jìn)行對比，就能順利將三維病害圖繪制出來。三維激光掃描技術(shù)在保護(hù)移動(dòng)文物方面也具有一定功效，此技術(shù)在兵馬俑的上色展示上得到了充分應(yīng)用。

2002年，國家擬定了故宮修繕計(jì)劃，結(jié)合現(xiàn)代測繪技術(shù)與傳統(tǒng)的古建筑測量方法，利用三維激光掃描技術(shù)的優(yōu)勢，完成了故宮的資料獲取，進(jìn)而對故宮進(jìn)行了大規(guī)模的修復(fù)。

歐洲、美國、日本等發(fā)達(dá)地區(qū)和國家都很重視對三維掃描技術(shù)的研發(fā)，他們的三維技術(shù)產(chǎn)品具有很高的精準(zhǔn)度。意大利帕多瓦城市中心周圍的中世紀(jì)城墻遺跡就是利用地面三維激光掃描系統(tǒng)對某處古門和周邊城墻進(jìn)行三維數(shù)據(jù)獲取然后修復(fù)還原的。

除此之外，三維激光掃描技術(shù)還能夠與GIS相互結(jié)合，建立文物保護(hù)管理系統(tǒng)，有利于提高管理系統(tǒng)質(zhì)量，創(chuàng)建現(xiàn)代化管理方案。

（二）激光清洗技術(shù)

激光清洗技術(shù)比其他清洗技術(shù)更有優(yōu)勢，能夠做到精準(zhǔn)定位，具有良好的清洗效果，不僅能夠清洗無機(jī)污染物，也能夠清洗有機(jī)污染物，而且在清洗期間，不會(huì)污染文物。

激光清洗技術(shù)還能夠去除文物表面存在的污跡，如煙熏、油漆等。此項(xiàng)技術(shù)還能夠用于清洗砂巖表面的污染物。曾經(jīng)有研究機(jī)構(gòu)利用激光對山西大同云岡石窟表面的煙熏物質(zhì)和墨跡進(jìn)行清洗，這是初次清洗大型實(shí)質(zhì)文物。采用激光濕式清洗方式，能夠?qū)⑽奈锉砻娴狞S色污染物去除，說明激光清洗技術(shù)有一定的清潔功效。激光清洗技術(shù)，也可以用于去除青銅文物表面存在的有害物質(zhì)，通過液膜法，采用激光垂直照射的方式進(jìn)行清洗，可不斷優(yōu)化液膜材質(zhì)和厚度，提升清洗工作的安全性。

目前，激光清洗技術(shù)已被大量應(yīng)用于歷史建筑外立面以及許多其他建筑修復(fù)工程。

在壁畫文物保護(hù)過程中應(yīng)用激光清洗技術(shù)，需要通過測量光譜、酸堿度值以及溫度等基礎(chǔ)內(nèi)容，檢查激光輻射是否會(huì)影響壁畫表面。在保護(hù)書畫類文物方面，也應(yīng)用激光清洗技術(shù)。利用激光清洗，即使是宣紙表面的霉菌，也可以成功去除，并且不會(huì)損傷宣紙表面。

（三）激光拉曼光譜分析

激光拉曼光譜技術(shù)具有極高的分辨率，不會(huì)對文物造成損傷，具有抗干擾能力強(qiáng)、操作便捷等優(yōu)勢，數(shù)據(jù)可以直觀體現(xiàn)，在獲得物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)方面得到廣泛應(yīng)用。采用拉曼光譜技術(shù)，能夠分析古代壁畫顏料的化學(xué)組成，了解壁畫存在的銹蝕因素，部分學(xué)者應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)，分析出仰韶文化彩陶的彩繪區(qū)。2022年，有學(xué)者采用顯微激光拉曼光譜儀對八路軍太行紀(jì)念館館藏的鐵質(zhì)文物銹蝕部分進(jìn)行檢測，成功分析出銹蝕的成分。

（四）激光剝蝕技術(shù)

激光的特點(diǎn)是具有高能量，可以與其他分析儀器聯(lián)合應(yīng)用。由于文物不能重新復(fù)制，需要重視保護(hù)文物，保持文物原本面貌。激光剝蝕技術(shù)在這方面顯示出優(yōu)勢。應(yīng)用激光剝蝕技術(shù)剝蝕氣溶膠，將其送到電感耦合臺(tái)，能夠觀測到元素微區(qū)。此種處理方式靈敏度較高，分析速度快。2018年盧芳琴等利用該技術(shù)對三個(gè)不同地方的青磚進(jìn)行檢測分析，獲得了各樣品的特征光譜，表明該技術(shù)可以在對文物損傷很小的情況下，快速對文物進(jìn)行定性和定量分析。

如今，此種方法通常被應(yīng)用于測試古代玻璃制品等文物。一些學(xué)者利用激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜技術(shù)，使其接受等離子體質(zhì)譜測試，發(fā)現(xiàn)測試效果良好。

（五）激光焊接技術(shù)

激光焊接技術(shù)是指光子轟擊被焊接的金屬表面，在金屬表面會(huì)形成金屬蒸氣，采用此種激光焊接技術(shù)，能提升光束能量密度。工作人員需要使物體受熱，焊接之后使物體冷卻，促使焊接目標(biāo)完成。和其他方式相比，文物形狀比較復(fù)雜，同時(shí)文物圖案具有復(fù)雜的特點(diǎn)，采用激光焊接措施不會(huì)對文物形變程度產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

在保護(hù)青銅器文物方面，人們經(jīng)常用到激光焊接方式，尤其是對于器壁較薄的青銅器，可以實(shí)施局部修復(fù)和焊接。此項(xiàng)技術(shù)是在傳統(tǒng)修復(fù)方式不斷進(jìn)化完善的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的。

有學(xué)者通過應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)，成功修復(fù)了九連墩出土的破損雙音編鐘。在測試過程中，研究人員發(fā)現(xiàn)激光焊接技術(shù)不僅能夠?qū)⑽奈锏脑瓉砻婷惨约靶螒B(tài)完全復(fù)原，也能夠完全恢復(fù)其音色和音調(diào)，對修復(fù)古代金屬樂器具有一定效果。此項(xiàng)技術(shù)屬于新的工藝流程和技術(shù)路線，最終發(fā)現(xiàn)焊接效果良好，修復(fù)成功。

二、激光技術(shù)存在的不足

（一）激光清洗技術(shù)存在的不足

應(yīng)用激光清洗技術(shù)時(shí)，工作人員需要合理設(shè)定激光能量閾值，因而需要做很多實(shí)驗(yàn)積累數(shù)據(jù)，耗費(fèi)時(shí)間較多。文物成分種類繁多，如今還未建立合適的清洗閾值區(qū)間，在確立過程中，需要多了解激光器的功能和波長對清洗效果的影響。盡量讓激光器能夠適應(yīng)文物修復(fù)需求，做好參數(shù)調(diào)控準(zhǔn)備。如果低于最佳值，會(huì)導(dǎo)致清洗效果不佳。如果設(shè)置值較高，則會(huì)損害文物。由于文物屬于不可再生資源，因此一旦發(fā)生損害，就會(huì)造成無法彌補(bǔ)的損失。與傳統(tǒng)化學(xué)以及手工清洗方式相比較，激光清洗設(shè)備費(fèi)用提高，這也是激光清洗技術(shù)沒有普及的因素之一。此外，實(shí)施清洗后，可能會(huì)損害文物，去除液膜具有重要價(jià)值。

（二）激光三維掃描技術(shù)存在的不足

采用激光三維掃描技術(shù)，實(shí)際精度和標(biāo)本精度會(huì)存在差異。例如在測量圓弧形輪廓的物品期間，精度容易下降，掃描結(jié)果會(huì)受到不良影響，文物數(shù)據(jù)不具有完整性。工作人員即使采集到了目標(biāo)紋理數(shù)據(jù)，也不能保證其是真實(shí)的。如果文物屬于非透明狀態(tài)，激光在發(fā)射之后，不會(huì)穿透文物內(nèi)部，工作人員無法得到實(shí)體材質(zhì)，無法了解文物溫度和成分信息。

（三）激光拉曼光譜技術(shù)存在的不足

在應(yīng)用階段，激光拉曼光譜技術(shù)光學(xué)參數(shù)會(huì)影響振動(dòng)峰重疊，導(dǎo)致測量精準(zhǔn)性不高。經(jīng)歷長時(shí)間埋藏，文物成分可能會(huì)發(fā)生改變。因此，處理樣品和發(fā)掘文物的過程，都容易帶入新雜質(zhì)，這些因素都會(huì)導(dǎo)致測量精度不佳，使測量結(jié)果受到重要影響。隨著拉曼光譜在文物領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，現(xiàn)場測量需求較多，做好技術(shù)改良，可以讓其避免外界環(huán)境等因素影響，這也是科學(xué)界需要攻克的重點(diǎn)。

（四）其他激光技術(shù)存在的不足

將其他檢測手段與激光剝蝕技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用，還存在專業(yè)數(shù)據(jù)匱乏的問題，在測試階段容易出現(xiàn)分餾效應(yīng)，導(dǎo)致檢測結(jié)果與實(shí)際結(jié)果不符。因此，開發(fā)軟件以及校正數(shù)據(jù)方面等還有待研究。激光焊接技術(shù)雖然屬于修復(fù)方法，但是也會(huì)導(dǎo)致文物出現(xiàn)局部高溫。此項(xiàng)技術(shù)通常限于修復(fù)青銅器等，應(yīng)用面比較狹窄。

三、發(fā)展方向

（一）激光清洗技術(shù)發(fā)展趨勢

我國激光技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用還處在初級階段，未來我國仍會(huì)繼續(xù)發(fā)展激光清洗技術(shù)。應(yīng)用激光器本體，指示光源可以增加，同時(shí)工作人員能夠分析激光器部位，激光應(yīng)用的安全性有一定保障。實(shí)施無接觸性清洗以及機(jī)械手等做好無接觸式清洗，有利于做好防護(hù)工作。應(yīng)用激光清洗技術(shù)，可使文物表面物質(zhì)性能更加穩(wěn)定，無論文物為石質(zhì)，還是陶瓷。工作人員在研究過程中，需要分析清洗文物方式，如果文物比較脆弱，則要采用保護(hù)液膜逐一進(jìn)行篩選，這樣有利于提升清洗整體效果，使激光清洗技術(shù)被廣泛應(yīng)用。

（二）激光三維掃描技術(shù)發(fā)展趨勢

當(dāng)前，采用激光三維掃描技術(shù)仍然需要攻克難題，這些難題出現(xiàn)在測量階段，例如需要處理海量數(shù)據(jù)，將噪點(diǎn)去除。未來仍然需要?jiǎng)?chuàng)建更多智能算法，對模擬構(gòu)建的模型進(jìn)行降噪處理，有利于建模。除此之外，將激光三維掃描技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相互融合，有利于提升三維模型精度，對文物數(shù)字化的保護(hù)有一定效果。在測量文物方面，也盡可能減少測試結(jié)果和設(shè)備存在的誤差，減少外界因素的影響，提升整體測繪精度。

（三）激光拉曼光譜技術(shù)發(fā)展趨勢

在保護(hù)文物方面，激光拉曼光譜技術(shù)在很多地方都得到應(yīng)用。工作人員需要根據(jù)制定的圖紙，將物質(zhì)面積、相關(guān)比例全部計(jì)算出來，同時(shí)也需要充分了解顏料的占比。工作人員可以分析出彩繪顏料的成分和比例。在古生物檢測中，很多學(xué)者都認(rèn)為此項(xiàng)技術(shù)能夠提供分子振動(dòng)信息、輔助檢測DNA、靈敏度較高。

（四）激光剝蝕技術(shù)與質(zhì)譜技術(shù)聯(lián)合發(fā)展趨勢

聯(lián)合應(yīng)用激光剝蝕技術(shù)與質(zhì)譜技術(shù)，除分析整體之外。分析微區(qū)探針和測定原味同位素比值等，同時(shí)也是未來重點(diǎn)發(fā)展方向。尤其在分析激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜V區(qū)，能夠分析出V區(qū)內(nèi)的氣體和液體成分組成，了解V區(qū)一些元素的流動(dòng)情況。通過采用分析指紋方式以及分析同位素等方式，可以建立一個(gè)統(tǒng)計(jì)元素來源的質(zhì)譜庫，對譜圖的重疊現(xiàn)象進(jìn)行觀察，能夠判斷出樣品來源。

（五）激光焊接技術(shù)發(fā)展趨勢

激光焊接技術(shù)屬于綠色環(huán)保技術(shù)方案，也可以被應(yīng)用在制造業(yè)中，無論是國內(nèi)還是國外，均比較重視這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用。

修復(fù)措施具有不可逆特點(diǎn)。選擇焊接材料，可以使用焊接技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù)。自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)之間重要的學(xué)科建設(shè)目的之一是保護(hù)文物。如今激光技術(shù)相對成熟，更多學(xué)者嘗試采用激光技術(shù)和儀器來保護(hù)文物，以便了解文物內(nèi)涵以及本體價(jià)值。

四、結(jié)語

目前，激光技術(shù)在文物保護(hù)方面的應(yīng)用還處于初期階段，但是在以下幾方面已經(jīng)得到了充分應(yīng)用。首先，在激光清洗技術(shù)方面，通過應(yīng)用激光參數(shù)，將文物存在污染的部位進(jìn)行照射，可以達(dá)到清潔文物表面的功效。其次，分析三維激光掃描技術(shù)可知，應(yīng)用三維激光掃描，能夠得到更多更精準(zhǔn)的文物數(shù)據(jù)，可以深入了解文物的信息。第三，通過應(yīng)用激光拉曼光譜技術(shù)，能夠分析青銅器銹蝕產(chǎn)物以及彩繪類文物化學(xué)組成等內(nèi)容。第四，通過采用激光剝蝕技術(shù)，可以與其他儀器聯(lián)合應(yīng)用，有助于研究青銅器以及鈷玻璃等文物的化學(xué)組成。第五，激光焊接技術(shù)，具有光束能量高的特征，可用于修復(fù)和焊接青銅器。雖然激光技術(shù)仍有不足，但將其成功用于文物保護(hù)，已經(jīng)發(fā)揮了巨大作用，這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展前景十分廣闊。

作者簡介

塔依爾江·玉山，男，維吾爾族，新疆吐魯番人，初級職稱，本科，研究方向?yàn)槲奈锉Ｗo(hù)。

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