文物分析技术.docx

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文物分析技术

《文物分析技术》

一、课程名称：

文物分析技术

二、课程类型：

跨专业选修课

三、适用对象：

文物保护技术专业三年级本科生

四、计划课时：

36

五、学分：

2

六、任课教师：

凌雪、孙凤

七、课程简介：

本门课程主要通过文物研究和保护中常用现代科技分析技术基本原理、特点、样品处理过程，并结合具体应用事例进行讲述。

主要有七章内容，其中绪论主要介绍现代仪器分析概述、现代分析技术在文物研究中的作用与特点以及试样的采取与调制等基本内容；文物的影像结构分析技术主要讲述X光照相技术与CT扫描技术、红外成像技术、中子照相技术和多光谱成像技术；文物的微观分析技术主要介绍光学显微镜和电子显微镜；文物的化学元素组成分析技术主要包括原子吸收光谱、原子发射光谱、X射线荧光光谱、中子活化分析法；文物的物质结构分析技术主要包含红外吸收光谱、紫外可见吸收光谱、X射线衍射、激光拉曼光谱；文物其他分析技术包括热分析技术、表面分析技术、质谱法、色谱分离法等；最后是文物分析技术存在的问题及其展望。

通过本门课程的学习，培养学生学会如何利用现代分析技术来研究和解决文物研究与保护问题的思维能力。

考核形式：

闭卷考试

八、课程的主要内容

第一章绪论（4课时）

第一节文物

一、什么是文物

二、文物的分类

第二节现代仪器分析概述

一、仪器分析与化学分析

二、仪器分析的类型

三、仪器分析的一般过程与基本特点

四、分析仪器

五、仪器的主要性能指标

六、仪器分析方法的校正

七、计量学与误差

第三节电磁辐射的基础知识

一、电磁辐射

二、电磁辐射的波粒二象性

三、电磁辐射与物质的作用过程

四、光谱的产生与光谱的分类

第四节现代分析技术在文物研究中的应用

一、文物研究中的分析技术与仪器分析

二、文物研究中的分析技术的特点

第五节试样的采取与调制

一、取样的原则

二、样品的采取和前处理

思考题：

1、什么是仪器分析？

仪器分析有哪些种类？

2、仪器分析的一般过程是什么？

有何特点？

3、怎么描述电磁辐射？

4、电磁辐射与物质有哪些作用过程？

5、什么是文物？

6、简述现代分析技术在文物研究中的特点。

7、现代分析技术在文物研究中应用在哪些方面？

请举例说明。

8、取样的原则是什么？

对不同的样品如何进行前处理？

第二章文物的影像结构分析技术（4课时）

第一节X光照相技术与CT扫描技术

一、基本原理

二、特点

三、样品处理

四、应用实例

第二节红外成像技术

一、基本原理

二、特点

三、样品处理

四、应用实例

第三节中子照相技术

一、基本原理

二、特点

三、样品处理

四、应用实例

第四节多光谱成像技术

一、基本原理

二、特点

三、样品处理

四、应用实例

思考题：

1、X光照相技术的基本原理？

2、什么是软X光？

什么是硬X光？

3、在一张黑白X光照片中，白色代表什么？

4、X光照相技术在文物研究中的应用？

5、简述中子照相与X光照相的差别？

6、试举例说明多光谱成像技术的优点？

第三章文物的微观结构分析技术（6课时）

第一节光学显微镜（2课时）

一、体视显微镜

1.基本原理

2.特点

3.样品处理

4.应用实例

二、偏光显微镜

1.基本原理

2.特点

3.样品处理

4.应用实例

三、金相显微镜

1.基本原理

2.特点

3.样品处理

4.应用实例

第二节电子显微镜（4课时）

一、扫描电子显微镜

1.基本原理

2.特点

3.样品处理

4.应用实例

二、透射电子显微镜

1.基本原理

2.特点

3.样品处理

4.应用实例

思考题：

1、通常显微镜分为哪两类？

2、体视显微镜的放大倍数？

3、什么是正交偏光？

4、正交偏光观察样品时，视野一片黑暗说明什么？

5、在观察样品金相时，样品抛光后浸蚀的目的是什么？

6、试述扫描电子显微镜的原理与成像？

7、透射电镜对样品的要求？

第四章文物的化学元素组成分析技术（6课时）

第一节原子吸收光谱法

一、基本原理

二、特点

三、样品处理

四、应用实例

第二节原子发射光谱法

一、基本原理

二、特点

三、样品处理

四、应用实例

第三节X射线荧光光谱法

一、基本原理

二、特点

三、样品处理

四、应用实例

第四节中子活化分析法

一、基本原理

二、特点

三、样品处理

四、应用实例

思考题：

1、原子吸收光谱法有何优缺点？

2、原子吸收光谱分析的基本原理是什么？

3、简述积分吸收，峰值吸收。

原子吸收光谱法定量分析的依据是什么？

4、原子吸收分光光度计由哪几个主要部分组成，每一部分的作用是什么？

5、原子吸收谱线变宽的原因有哪些？

6、原子吸收光谱定量分析方法有哪些？

7、原子吸收光谱分析有哪些干扰，如何消除？

8、原子吸收光谱在文物研究中有哪些应用？

举例说明。

9、什么是原子发射光谱分析法？

10、原子发射光谱法有何优缺点？

11、原子发射光谱法如何进行定性定量分析？

12、什么是等离子体，以ICP作为光源的发射光谱分析具有哪些特性

13、ICP在文物研究中有哪些应用，并举例说明。

14、X射线连续光谱是如何产生的？

连续光谱为何有短波限？

15、X射线荧光光谱是连续光谱还是特征光谱，如何产生？

16、写出莫塞莱定律，它有何用处？

17、X射线荧光光谱定量分析的方法有哪些？

18、X射线荧光光谱在文物研究中有哪些应用？

并举例说明。

第五章文物的物质结构分析技术（8课时）

第一节红外吸收光谱法

一、基本原理

二、特点

三、样品处理

四、应用实例

第二节紫外可见吸收光谱法

一、基本原理

二、特点

三、样品处理

四、应用实例

第三节X射线衍射

一、基本原理

二、特点

三、样品处理

四、应用实例

第四节激光拉曼光谱法

一、基本原理

二、特点

三、样品处理

四、应用实例

思考题：

1、红外光谱是如何产生的？

2、分子振动的形式有哪些？

3、红外光谱区域有哪两种？

各分几个区？

4、引起基团频率移动的因素有哪些，如何影响？

5、如何解析红外光谱？

解析红外光谱时要注意什么？

6、红外吸收光谱在文物研究中有何应用？

并举例说明。

7、电子跃迁有哪几种形式？

8、何谓生色团及助色团？

举例说明。

9、紫外可见吸收光谱是如何产生的？

有机物的紫外可见吸收谱带分为哪几种类型，各有何特点？

10、朗伯—比耳吸收定律是什么？

影响吸收定律偏离的主要因素有哪些？

11、紫外可见分光光度法作定量分析的方法有哪些？

简述它们的分析过程。

12、紫外可见分光计有哪几种类型？

主要有哪几个部分组成？

13、已知一物质在它的最大吸收波长处的摩尔吸收系数ε为1.4x104L·mol-1•cm-1。

现用1cm吸收池测得该物质溶液的吸光度为0.850。

计算该溶液的浓度。

14、紫外可见光谱法在文物研究中有哪些应用？

举例说明。

15、什么是晶体、空间点阵、晶胞？

16、怎样确定晶面指数、晶向指数？

17、简述布拉格方程及其作用。

18、如何利用XRD进行物相分析？

19、简述多晶粉末法和单晶衍射法。

20、XRD物相定量分析的依据是什么，有哪些定量分析的方法？

21、XRD可以应用在哪些文物的研究中？

举例说明。

22、什么是瑞利散射，拉曼散射？

拉曼光谱属于什么范畴的光谱？

23、利用拉曼光谱进行物质分子结构分析和定性分析的依据是什么？

24、试用量子理论来解释拉曼散射。

25、分子振动态发生改变时，什么情况下出现红外吸收，什么情况下出现拉曼散射？

26、什么是共振拉曼效应？

试以斯托克斯拉曼散射为例说明之。

27、拉曼应用在哪些文物的研究中？

举例说明。

第六章文物的其他分析技术（4课时）

第一节热分析技术

一、基本原理

二、特点

三、样品处理

四、应用实例

第二节表面分析法

一、基本原理

二、特点

三、样品处理

四、应用实例

第三节质谱法

一、基本原理

二、特点

三、样品处理

四、应用实例

第四节色谱分离技术

一、基本原理

二、特点

三、样品处理

四、应用实例

思考题：

1、什么是热分析法？

有哪些类型？

2、简述差热分析、热重分析、热膨胀法的基本原理及其应用。

3、热分析法在文物中有哪些应用？

4、试比较X光电子能谱与俄歇电子能谱。

5、试比较X光电子能谱与X荧光能谱。

6、能谱法有些应用？

7、什么是色谱法，有哪些分类方法？

8、塔板理论的主要内容是什么？

它对色谱理论有什么贡献？

它的不足之处在哪里？

9、速率理论的主要内容是什么？

它对色谱理论有什么贡献？

与塔板理论相比，有何进展？

10、什么是质谱？

与其它结构分析方法相比，质谱法有何特点？

11、怎样表示质谱？

12、质谱图中有哪些主要离子峰，有何作用？

13、质谱中的断裂方式及一般规律是什么？

14、质谱仪的性能指标有哪些？

它由哪几部分组成？

15、质谱有哪些分析方法？

16、有哪些同位素在文物研究中有何应用？

举例说明。

17、何谓分离度，它的表达式是什么？

应从哪些方面着手来提高分离度？

18、色谱如何进行定性、定量分析？

19、什么是气相色谱，有何特点？

20、对担体和固定液的要求分别是什么？

如何选择固定液？

21、试比较红色担体和白色担体的性能。

22、高效液相色谱仪一般分为几个部分？

从仪器构造、分离原理、应用范围等方面比较气相色谱与液相色谱的异同点。

23、在液相色谱中，提高柱效的途径有哪些？

其中最有效的途径的是什么？

24、什么是化学键合固定相？

它的突出优点是什么？

25、色谱法在文物中有哪些应用？

举例说明。

第七章文物分析技术存在的问题与展望（2课时）

第一节存在的问题

第二节展望

总复习（2课时）

主要参考资料：

[1]何金兰、杨克让、李小戈编著，仪器分析原理，科学出版社，2002年；

[2]刘约权主编，现代仪器分析，高等教育出版社，2001年；

[3]赵藻藩、周性尧、张悟铭、赵文宽编，仪器分析，高等教育出版社，1990年；

[4]周玉、武高辉编著，材料分析测试技术——材料X射线衍射与电子显微分析，哈尔滨工业大学出版社，1998年；

[5]武汉大学化学系编，仪器分析，高等教育出版社，2001年；

[6]李士、秦广雍著，现代实验技术在考古学中的应用，科学出版社，1991年；

[7]王昌燧编，科技考古论丛（第一辑），中国科学技术大学出版社,1991；

[8]王昌燧、左键编，科技考古论丛（第二辑），中国科学技术大学出版社，2000；

[9]王昌燧主编，科技考古论丛（第三辑），中国科学技术大学出版社，2003年；

[10]马清林、苏伯民、胡之德、李最雄编著，中国文物分析鉴别与科学保护，科学出版社，2001年。

[11]国内外期刊文章。