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文化中國行 科技賦能典型案例丨科學家與古代能工巧匠跨時空“對話”——太赫茲波首次用于青銅文物層析成像分析

5個月前 來源:科技日報 觀看:132

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劉俠 科技日報記者 滕繼濮JcU即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com

機械臂靈活翻轉,一束束無形的太赫茲波悄然掠過三星堆青銅器斑駁的表面,將銹層下的秘密一一揭示……近日,在電子科技大學太赫茲科學技術四川省重點實驗室(以下簡稱“實驗室”),上演了一場現代科學家與古代能工巧匠跨越時空的“對話”,隨著一幅幅包含豐富分子結構信息的“太赫茲指紋譜”出現在電腦屏幕,這件青銅文物表面不同層位的銹蝕產物、表面附著物等物質信息被科學家們獲取。JcU即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com

既要準確獲取文物的制作年代、元素構成等不同信息,又要盡最大努力避免對文物造成損傷,一直是現代科學與文物保護研究的“矛”與“盾”。隨著X射線、紅外線等現代常規無損檢測技術的突破,人們在“看透”文物的同時,如何原位、無損、整體地獲取它的顏料、涂層等表層信息,正成為科研人員探索的新方向。JcU即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com

實驗室負責人胡旻率領的科研團隊正與浙江大學、四川省文物考古研究院、三星堆博物館等機構合作,利用自主研發的國際首套基于真空電子器件的太赫茲近場成像系統,對來自三星堆青銅器文物進行層析成像分析,這也是全球首次通過太赫茲波對青銅文物進行層析成像分析。JcU即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com

“太赫茲波,簡稱太赫茲,是指頻率在0.1太赫茲到10太赫茲范圍的電磁波,其波長大概在0.03毫米至3毫米之間。”胡旻說。與X射線等具有電離特性的技術相比,太赫茲的光子能量極低,不會引起有害的電離反應,這使得研究人員在不損害文物的前提下,也能深入了解其內部結構和材料成分,并且對研究人員也不造成傷害,“它可以穿透絕大多數非金屬物質,通過時域脈沖在物體內部的多層次反射,得到物質的分層結構信息,從而無需對文物進行切片。”JcU即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com

實驗室博士后張曉秋艷介紹,以三星堆青銅器文物的銹層識別為例,研究人員首先通過結構光技術快速構建文物的三維輪廓,繪制“數字地圖”。隨后,基于該地圖,研究人員通過智能算法規劃太赫茲波掃描路徑,確保其能夠垂直入射實現對銹層厚度的精確識別。JcU即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com

“在銹層識別中,機械臂會控制檢測探頭將發射出的太赫茲波穿透銹層,收集其內部結構和材料特性的‘秘密’。最后將探測數據與青銅器的三維輪廓結合,生成銹層三維成像圖,直觀地展示了銹層的分布、形態及厚度變化。”張曉秋艷說,結合“太赫茲指紋譜”,文物保護人員能夠清晰地區分出有害銹與無害銹及其分布情況,讓文物修復工作更加精準和高效。JcU即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com

太赫茲波掃描是利用飛秒脈沖進行飛行時間成像,其最快可在文物出土之后的10分鐘內得到文物表面層位信息的初步結果。同時,它也能實現高分辨率成像,其厚度識別精度達到10微米、水平精度達到50納米。“我們實驗室將利用其在太赫茲技術方面的優勢,為三星堆遺址的文物提供無損檢測、病害診斷等科技支持。目前已和三星堆博物館達成共識,將圍繞三星堆遺址的考古研究、文物保護及文化傳承等方面展開深度合作。”張曉秋艷說。JcU即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com

“未來,該實驗室還將引入人工智能和機器學習技術,通過與太赫茲技術結合提升數據處理和分析的效率和準確性,讓檢測結果更加詳細、可靠。”胡旻表示,同時,他們將加強與考古學、材料科學等領域的跨學科合作,推動太赫茲技術在文物保護中的創新應用。JcU即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com

責任編輯: 陳可軒

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