紅外成像技術作為一種無損檢測手段,憑借其對物體熱輻射或紅外光反射特性的捕捉能力,在文物保護、研究與修復領域展現出獨特價值。它無需接觸文物本體,能穿透部分表層介質(如顏料層、污垢層),揭示肉眼不可見的信息,為解決文物研究中的核心問題(如真偽鑒別、病害診斷、工藝還原)提供科學依據。本文我們主要針對紅外熱輻射對文物的保護研究展開來講。
捕捉文物自身的熱輻射(無需外部光源),通過分析 “熱分布差異” 識別內部缺陷(如空鼓、裂縫)。一般適用于石質文物(石窟、石碑)、古建筑構件(木材、墻體)的病害檢測。
壁畫類文物:診斷 “病害隱患”,指導修復方案
壁畫(如敦煌莫高窟、山西永樂宮壁畫)易受環境(溫濕度變化、水汽滲透)影響,產生空鼓、裂縫、顏料層脫落等病害,且病害常藏于表層下,肉眼難察。紅外成像技術可實現“無損探傷”。
空鼓與裂縫檢測:當壁畫與墻體基層發生脫離(空鼓),或內部存在微裂縫時,該區域的“熱傳導效率”將與周圍區域存在差異(空鼓區因空氣隔熱導致熱輻射減弱)。利用被動式紅外熱成像技術,可在熱圖上清晰識別出“低溫區”(空鼓)或“線性低溫帶”(裂縫),從而精準定位病害的具體位置與范圍。當發現墻體內部存在隱蔽空鼓時,修復人員據此采用“低壓灌漿”技術進行加固,可成功避免了壁畫的整體脫落。
顏料層與地仗層分析:壁畫的結構通常為 “墻體→地仗層(泥土 / 草泥)→顏料層”,紅外成像可區分不同層的厚度與附著力,判斷是否存在 “地仗層粉化”“顏料層起翹” 等隱患,為修復時選擇 “黏合劑類型”(如是否需加固地仗層)提供數據支持。
石質與木質文物:評估 “結構穩定性”,預防損壞
石質文物(石碑、石窟造像)和木質文物(古建筑梁架、家具)的 “內部損傷”(如石材風化、木材蟲蛀)是保護的重點,紅外成像可快速評估其結構狀態:
石質文物:風化與裂隙識別:石材表面風化會導致其 “紅外反射率” 降低(風化層疏松,對紅外光的反射更弱),而內部裂隙會形成 “紅外陰影區”。通過主動式紅外反射成像,可繪制石材的 “風化程度分布圖”,判斷是否需要進行 “表面封護”(如涂抹防風化材料);同時定位內部裂隙,避免修復時因操作不當擴大損傷。
木質文物:蟲蛀與腐朽檢測,木材在遭受蟲蛀后會形成“中空通道”,或在腐朽后變得木質疏松。這些區域的熱容量與健康木材存在顯著差異(中空區域的熱輻射更為強烈)。借助紅外熱成像技術,可以在熱圖上清晰識別出“高溫區”(即蟲蛀孔道),從而精準定位蟲蛀位置,即便孔道尚未穿透木材表面,也能避免盲目鑿挖修復。修復人員通過“定向注藥”方法殺滅蛀蟲,并注入加固劑,成功避免了梁架的整體替換,從而減少了 對文物的干預。

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