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激光“洗”文物 苔藓烟熏都搞得定

作者:激光雕刻机  来源:北京激光雕刻机厂家  发表时间:2014-4-3 16:06:00  热度:2681℃

  流泪”的乐山大佛,谁能将它脸上的“泪痕”擦干净?答案:激光!

  11月22日,石窟文物表面有害污物清除技术研究课题激光清洗设备验收会在绵阳举行。与会专家在观看了我国第一台石质文物激光清洗机的试验效果后认为,这台由中国工程物理研究院激光聚变研究中心研制成功的机器,是文物保护技术的一大突破。

  8平方厘米污物,5分钟搞定

  当天,专家们走进位于涪江边的省级文物保护单位碧水寺,现场查看石质文物激光清洗机的试验效果。

  大殿外矗立着两尊石虎,由于长年裸露在户外,遍体是青色的苔藓和黑色的污垢。不过,在一尊石虎的背上,却有一部分显露出砂岩本身的“颜面”,吸引了专家们的视线。

  “这就是用激光清洗过的。”中国工程物理研究院激光聚变研究中心工程光学部主任袁晓东介绍,一周前实验的时候,苔藓还是活的。由于是第一次在石虎上实验,对激光波长的选择很谨慎,结果只清洗掉石虎表面黑色的污垢,苔藓没被清洗掉。然后,他们调节了激光光斑,经过第二次的精确清洗,这才把苔藓清洗掉。而在以前,如果要清洗石质文物上的苔藓,需先使用紫外光把苔藓杀死,等苔藓变干后再用刷子清除掉。

  “清洗这么大面积,花了多长时间?”有专家问。袁晓东回答:“实验的这8平方厘米,用了5分钟。”

  随后,专家们进入大殿。由于常年烟熏,雕刻观音的岩石已经变黑。在岩石下方,有一部分砂岩露出,明显能看出是经过了清洗。国家文物局专家组成员、故宫博物院研究员陆寿麟仔细观看后发现,在黑色的烟迹下,有一层类似石膏的涂层。原来,在20多年前,四川省文物局曾对岩石上雕刻的观音用化学药水进行了保护,在岩石上做了涂层实验。让专家们惊奇的是,使用激光清洗后,岩石上的烟迹清洗掉了,但烟迹下的涂层一点没有受影响。“如果使用传统的清洗方法,涂层是会被破坏的。”陆寿麟说。

  其实,碧水寺中的试验并不是这台石质文物激光清洗机第一次亮相。西安文物保护修复中心研究员齐扬告诉记者,石窟文物表面有害污物清除技术研究是国家科技部支持的一个课题项目,从2009年开始实施。而这个研究课题,是以山西云冈石窟为研究对象的。去年4月研发出石质文物激光清洗机后,在云冈石窟西45窟已经进行了多次试验。

  “我们针对墨迹、烟熏、油漆、石灰四种污染物进行了试验。”袁晓东说,试验发现,激光清洗机对石质文物表面的墨迹和烟熏污染物很容易清洗,油漆清洗效果要差一些,效果最差的是石灰。

  指哪儿打哪儿

  石质文物激光清洗机,是由出光手柄、激光器、导光臂、电源和冷却集成系统等部分组成。由于系统复杂,因此格外笨重。“我们现在正在研发便携式的,只针对石质文物使用。”袁晓东说,它只比台式计算机机箱高20厘米。由于带有水箱,还是有点重,一个人勉强提得动。它下面装有轮子,可以推着走。

  “如果把激光光斑比喻成清洗头,那么这个清洗头是可以调节的。”袁晓东告诉记者,激光光斑最小可达200微米,大的可以无限大。由于光斑越大对能量要求就越大,而激光能量大后会损伤文物,所以目前对光斑大小设计在200微米-40毫米之间。“光斑大小可以调节,能根据石质文物表面污染物的情况进行定点清除。比如,使用大光斑清洗,1分钟能清洗巴掌大的面积。而对于特别小的污染物,则能实现精确‘打击’。”

  记者了解到,石质文物激光清洗机的操作比较简单,工作人员拿着手柄,选择好波长,就可以对石质文物进行清洗了。

  袁晓东说,为了不会对文物造成伤害,设计时特别注重了两个方面:在线监测和光束指示。通过电脑屏幕,工作人员可以实时观察清洗情况,判断清洗物表面形貌和激光能量大小,一旦有需要时能立即停止激光辐射,避免文物受到损伤。如果遇到很高或者很不方便清洗的地方,通过光束指示,工作人员就能直接把激光光斑对准待清洗部位进行清洗。“可以这样说,激光清洗能实现指哪儿打哪儿。”

  据了解,早在上世纪80年代,意大利、法国、英国等国家就开始使用激光清洗大教堂等石质文物。“几十年过去了,世界上还没有发现激光清洗对文物有损坏。”齐扬说。

  有意思的是,激光清洗还能进行干洗和湿洗。在云冈石窟试验时,用干洗洗掉石窟上的墨迹后,石窟表面的浮灰还在。“能保留下这么脆弱的物质,说明激光并没有接触到石窟材质表面。”

  清洗有颜色的文物尚需攻关

  “有了石质文物激光清洗机,乐山大佛的‘泪水’就能洗掉了。”四川博物院副院长韦荃长期进行石窟文物保护修复研究,他告诉记者,乐山大佛眼角处因大气降水已形成水痕,鼻头黑了,身上长出了杂草,这些病害在侵蚀着大佛,需要进行保护和清洗。但是,他前前后后跑了好几趟,都没找到好的保护办法。“通过激光清洗,能有效解决这些问题。”

  韦荃说,我省是全国拥有石窟数量最多的省份之一,这些石窟普遍面临着各种病害威胁。附着在文物表面的污染物,是病害的一种。过去,常常使用机械方法或者化学药水,但对文物本体都会造成伤害,所以文物界对石质文物清洗一直很谨慎。“运用激光技术,瞬间使石质文物表面的污染物剥落,这是一种比较可行和可靠的方法。”

  看好石质文物激光清洗机的专家很多,在验收会上,他们建议研究激光清洗在多种文物上的运用,比如书画、竹简、青铜器等文物。

  “在国外激光清洗技术已经很成熟,已经运用到壁画、羊皮卷、油画、青铜器等文物上。”袁晓东说,激光清洗技术在文物上运用,我国才刚起步。目前,我国研发的文物激光清洗机只能清洗没有颜色的石质文物。如何清洗有颜色的文物,是下一步要突破的技术难关。

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