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X射线计算机断层成像技术
2023/04/20

X 射线计算机断层成像技术 (X-ray Computed Tomography, X-ray CT) 是一种无损检测成像技术,具有分辨率高和三维定位的特性,可以在不损伤文物的前提下得到文物内部结构特征,对于珍贵且唯一的文物来说,该项技术能为科学工作者以及修复工作者提供足够多的有关文物结构上的信息。对比现在使用较多的二维 X 射线成像,X 射线计算机断层成像技术获取的三维成像结果具有精度高、缺陷定位准确的优势,目前由于其设备造价昂贵、且需专业人员来操作和维护,针对文物领域的专用 X 射线计算机断层成像设备较少,一定程度上阻碍了该技术在文物领域的应用。中国-希腊文物保护技术“一带一路”联合实验室现已拥有了专门用于文物检测的 X 射线计算机断层成像设备,同时配备了专业科技人员进行检测分析,大力支持 X 射线计算机断层成像技术在文物领域的应用和推广,为我国乃至全世界的文物无损检测技术应用做出了良好开端。

系统组成

X 射线计算机断层成像设备由 600 kV 常规焦点射线源、225 kV 微焦点射线源、平板探测器、线阵探测器、转台等组成。可检测文物样品直径高达 60 cm、纵向可达 100 cm。同时配备了三维图像处理软件,其中配备了孔隙率计算模块等高级应用模块,可以实现对文物样品不同的检测需求,实现文物结构高效采集处理。

X射线断层成像设备及内部结构

X射线断层成像设备及内部结构

应用研究

X 射线计算机断层成像技术可以通过对文物进行整体扫描得到其内部结构,包括但不限于伤况位置、修补痕迹、制作工艺等等,且由于 X 射线穿透能力较强,该设备可以检测多种材质的文物,如青铜器、漆木器、陶瓷、珐琅以及玻璃等材质文物的内部结构,对于文物的制作工艺探索、过往修复痕迹都有非常好的结果反馈。同时使用 X 射线计算机断层成像技术获得的高精度数据可以进行文物逆向工程的应用,可以实现文物的三维打印复制。

景泰款掐丝珐琅缠枝莲纹兽耳炉的二维与三维X射线成像对比

景泰款掐丝珐琅缠枝莲纹兽耳炉 | 二维X射线成像 | 三维X射线成像

文物的X射线断层截面图,展示耳部嵌套结构和修补部位

文物的X射线断层截面图(左图:耳部的嵌套结构以及珐琅釉层的厚度;右图:修补部位示意图)