【摘要】 本文介绍了一个红外光谱研究的每个领域的例子，并解释了为什么非常高的表面灵敏度是特别有利于这些研究。

有几种FTIR技术是表面敏感的。这种敏感性可以用来帮助解决广泛的保护问题。给出了物体退化研究、保护材料性能评价和监测的实例。这些都是用来讨论问题，优势和信息，可以从研究中得出。利用锗衰减全反射率对19世纪重要银版玻璃盖玻璃表面的玻璃退化进行了量化。由于高折射率晶体所提供的信息深度非常有限，当其他技术如切片和扫描电子显微镜未能检测到凝胶层时，该晶体具有良好的灵敏度。内部玻璃表面总是更加恶化，恶化程度与内部玻璃表面与银版或黄铜亚光表面之间的距离成反比。反射吸收FTIR显微镜与准分子激光相结合，通过蜡的深度测定了一系列切片的含水量。

 

一种常见的用于保护金属的蜡被发现可以在潮湿的环境中吸收液态水，并将水保持在金属表面附近或附近。一个可调高度的金反射镜被用来在一个表面上反射多次红外光束，这可以提供极高的灵敏度。烟雾和烟雾发生器越来越多地被用于展览、特别活动或拍摄。使用镀金玻璃载玻片检测烟雾沉积物，发现检测极限(1ng)非常低。

 

在保护实践中，分析可以是变革性的。预防性养护有三个主要领域，分析至关重要:退化研究、养护材料性能研究和监测。许多现象发生在表面和表面敏感的分析是必要的。本文介绍了一个红外光谱研究的每个领域的例子，并解释了为什么非常高的表面灵敏度是特别有利于这些研究。

 

在过去20年里，分析的可获得性有所扩大。仪器已经开发出来，而且通常更便宜，更容易使用，而且在许多情况下是便携式和非侵入式的。表面分析技术已用于遗产退化研究至少20年。动态二次离子质谱法已被用来跟踪玻璃早期的变质过程。我们采用X射线光电子能谱、静态及动态离子质谱技术(SIMS)研究银变色及漆对变色的影响。表面敏感的全内反射衰减傅里叶变换红外光谱，即ATR-FTIR，广泛应用于文物保护。它已经被用来描述文化遗产及其保护中使用的几乎每一种材料，在十三次红外线和拉曼用户组会议的报告中有许多例子。ATR-FTIR的表面敏感性最近被用来跟踪橡胶和琥珀的化学降解。这种技术是固有的表面敏感性，可以有益地利用，但也可以是一个问题，如果大量分析是必要的。

 

银版照相盖玻璃典型的ATRFTIR显微镜光谱如图1所示。

 

图1退化玻璃的ATR红外光谱。蓝光谱是玻璃的内表面，其分裂因子大于外表面的红光谱

 

在所有情况下，内部玻璃表面明显比外部表面降解更多。这表明Daguerreotype包内的环境比陈列柜内的环境更具腐蚀性。正如预期的那样，横截面中心的玻璃没有显示出明显的峰值，也无法确定分裂值。

 

在先前用激光测量的每个点上采集了几个光谱。两个玻璃(乔治和安妮)的内部玻璃分裂值与玻璃成像或亚光深度的关系的结果如图2所示。

 

图2退化程度(分裂值)与深度

 

分裂值表明玻璃的退化程度，对于两种玻璃而言，在亚光团上方的较短距离间隙中退化程度更大。安妮玻璃的退化程度略低于亚光以上(10-40μm)乔治玻璃的退化程度。在较深图像折扣(230-430μm)上方的玻璃降解较小，安妮玻璃的降解明显小于乔治玻璃的降解。对于较小的玻璃对亚光谱分析和较深的玻璃对图像分析，其斜率与深度之间存在大致的负相关关系。两块玻璃板的斜率各不相同。这可能表明由于不同的玻璃成分，两个包内的环境不同或玻璃敏感性不同。

 

追溯到20世纪30年代的记录表明，这两种银版照相法是一起存储或显示的，这意味着外部环境是相同的。来自乔治的银版照相包外部的玻璃比来自安妮(54-66cm-1)的玻璃稍微降解(61-70cm-1)，如果环境相同，可能表明更容易受到玻璃成分的影响。虽然，玻璃的条件时，包装是未知的，从乔治本来可以存储更长时间才使用或在更具侵略性的条件。

 

此外，甲酸和水蒸气等污染物的进入取决于封包的确切密封情况，而且它们之间可能有所不同。银版玻璃降解的研究非常有限。虽然在了解埋地玻璃劣化方面取得了很大进展，但对历史玻璃成分上发生的大气过程的研究很少。这些已经过审查。银版照相机包装内部的劣化显然比包装周围的环境空气更快，也更复杂。关于玻璃劣化的单一发表的研究表明，“很少看到直接在哑光上方的哭泣玻璃片”，“更常见的是在更中心的部分看到成簇的液滴”。

 

这些结果似乎是基于目视检查，尽管作者描述了腐蚀产物和大块玻璃化学，并提到进行SIMS和微拉曼分析，这些分析没有报告或随后发表。这个结果与工作相矛盾，并强调虽然目视检查是一个有价值的第一步，它可以误导。这可能对理解恶化机制有重要影响。例如，加速污染物进入(如甲酸)和冷凝预计将有更多的影响在边缘或在狭窄的空间。这两种情况在数据包中都出现在亚光之上的强烈程度更高。

 

1.Thickett, D., Pretzel, B. FTIR surface analysis for conservation. Herit Sci 8, 5 (2020). https://doi.org/10.1186/s40494-020-0349-8

 

科学指南针以分析测试为核心，提供材料测试、环境检测、生物服务、模拟计算、科研绘图等多项科研产品，累计服务1800+个高校、科研院所及6000+家企业，获得了60万科研工作者的信赖。始终秉持“全心全意服务科研，助力全球科技创新”的使命，致力于为高校、院所、医院、研发型企业等科研工作者提供专业、快捷、全方位的服务。