HHXRF（高能X射线荧光）、拉曼光谱和成像技术被应用于对托马斯·庚斯伯勒（Thomas Gainsborough）三幅画作的材料特性进行分析

《Radiation Physics and Chemistry》：HHXRF, Raman and imaging techniques applied to the materials characterization of three Thomas Gainsborough’s paintings

本研究对托马斯·冈斯伯罗的三幅画作（1747-1784年）进行光谱与成像分析，结合手持X射线荧光（HHXRF）、拉曼光谱及多光谱成像技术，揭示了传统矿物颜料（如铅白、普鲁士蓝）与修复用颜料（ Viridian、Chrome Yellow）的分布差异，并检测到环境污染物（氯、钴、铜）。综合方法为艺术材料鉴定和预防性保护提供了新视角。

　　本研究通过光谱分析和成像技术，对托马斯·盖恩斯伯勒（Thomas Gainsborough）的三幅油画作品进行了深入的材料和技法分析。这三幅作品分别是《Drinkstone Park》（1747年）、《Lady Bolton》（1770年）和《Francis Rawdon》（1783–1784年），它们现藏于圣保罗艺术博物馆（MASP）的收藏中，是盖恩斯伯勒唯一存于南半球的画作。研究的目的是通过综合使用非破坏性分析技术，揭示这些作品所使用的颜料和材料，评估其保存状况，并为未来的保护和修复工作提供科学依据。

研究采用了多种先进的分析手段，包括便携式X射线荧光（HHXRF）和拉曼光谱技术，同时结合了完整的成像调查，涵盖可见光、紫外光激发可见荧光、红外反射摄影、刮擦光和X射线成像等。这些技术的应用不仅能够提供有关颜料成分和材料构成的信息，还能够揭示作品的创作过程、修复历史以及可能的改动。通过这些方法，研究人员能够更全面地理解盖恩斯伯勒的创作方式和所使用的艺术材料，从而为艺术品的保护和修复提供更加科学和精确的指导。

拉曼光谱技术在本次研究中发挥了重要作用，它能够通过光的非弹性散射来识别分子结构，从而区分出具有相同元素组成但不同化学结构的颜料。例如，某些颜料可能含有相同的金属元素，但它们的分子结构差异可以导致不同的光谱特征。拉曼光谱的这一特性使其成为分析艺术品颜料的有力工具，尤其是在区分传统颜料与现代颜料方面。然而，由于这些作品表面覆盖了较厚的保护层，拉曼光谱的分析结果在某些情况下受到了限制。因此，研究人员需要在保护层去除后，才能获得更准确的分析数据。

便携式X射线荧光（HHXRF）技术在本次研究中也被广泛应用。HHXRF是一种非破坏性的分析方法，能够快速且相对简单地识别和量化画作中所含的化学元素。与传统的实验室X射线荧光设备相比，HHXRF设备具有更低的辐射剂量，能够在不损害艺术品的情况下进行分析。此外，HHXRF设备的测量速度更快，每幅画作的测量时间仅需10秒，这大大提高了分析效率。然而，HHXRF技术在分析轻元素时存在一定的局限性，特别是在面对复杂的材料基质时，可能会出现光谱干扰的问题。因此，在实际操作中，研究人员需要结合其他分析方法，以确保获得全面和准确的分析结果。

成像技术的应用为研究提供了重要的视觉信息。通过可见光成像，研究人员能够观察画作的整体结构和色彩分布，同时借助色卡进行色彩校正，以确保图像的准确性。紫外光激发可见荧光成像则有助于识别画作表面的有机材料，如胶黏剂和颜料中的某些成分。红外反射摄影能够揭示画作的底层草图，从而帮助研究人员了解盖恩斯伯勒的创作过程和修改情况。刮擦光成像则用于观察画作表面的细节，如笔触和纹理，而X射线成像则能够穿透画作，显示其内部结构和可能的修复痕迹。

在对三幅画作的分析中，研究人员发现盖恩斯伯勒使用的颜料组合具有一定的规律性，主要由传统的无机颜料组成，如铅白、赭石、群青、土黄、骨白和朱红等。这些颜料在当时是非常常见的，表明盖恩斯伯勒可能遵循了当时的艺术材料标准。然而，在某些人像区域，研究人员检测到了锌白的存在，这可能是由于盖恩斯伯勒在创作过程中对某些颜料进行了改进或替换。此外，修复区域中发现了使用了铬黄、翠绿和钴蓝等现代颜料的痕迹，这说明这些画作在历史上可能经历了多次修复和维护。

研究还发现了一些环境污染物的痕迹，如氯、钴和铜等元素。这些污染物可能是由于长期暴露在空气中，或者在修复过程中使用的某些材料引入的。这些发现对于理解画作的保存状况和修复历史具有重要意义，同时也为未来的保护工作提供了参考。

通过综合运用HHXRF、拉曼光谱和成像技术，研究人员能够更全面地了解盖恩斯伯勒的创作材料和技法，以及这些作品在历史上的保存和修复情况。这种多技术结合的方法不仅提高了分析的准确性，还为艺术品的保护和修复提供了更加科学的依据。此外，研究结果对于博物馆的安保工作也具有重要意义，因为它们能够帮助识别和记录艺术品的特征，从而在需要时提供科学支持。

研究团队由Letícia M. Birelo、Carlos R. Appoloni、Rafael Molari和Elizabeth A. Kajiya等科学家组成，他们在各自的领域内都具有丰富的经验和专业知识。Birelo在研究中负责撰写、编辑、可视化、验证、方法设计、调查、数据分析、数据管理以及概念化工作。Appoloni则在撰写、编辑、可视化、监督、资源管理、项目管理、方法设计、调查、资金获取、数据分析、数据管理和概念化方面做出了重要贡献。Molari和Kajiya也积极参与了研究的各个方面，包括撰写、编辑、可视化、验证、方法设计、调查和数据分析等。

研究的成果不仅有助于了解盖恩斯伯勒的艺术实践，还为艺术品保护和修复领域提供了重要的参考。通过科学手段对艺术品进行分析，能够揭示其创作过程、材料构成和保存状况，从而为未来的保护工作提供更加精准和系统的指导。此外，这些研究结果也能够帮助博物馆更好地管理和维护其收藏，确保这些珍贵的艺术品能够得到妥善的保护和展示。

在艺术史研究中，材料分析和技术研究一直是重要的组成部分。通过对艺术品的物理和化学成分进行分析，研究人员能够更好地理解艺术家的创作过程和所使用的工具，从而为艺术史研究提供新的视角。此外，这些分析结果还能够帮助鉴定艺术品的真伪，评估其历史价值，并为艺术品的修复和保护提供科学依据。因此，本次研究不仅具有重要的学术价值，还对艺术品的管理和保护具有实际意义。

研究团队还特别强调了非破坏性和非侵入性分析技术的重要性。这些技术能够在不损害艺术品的情况下，获取其详细的材料信息，从而确保艺术品的完整性和安全性。在当今的文物保护领域，这种技术的应用越来越广泛，因为它们能够在不改变艺术品状态的情况下进行分析，这对于珍贵的历史文物来说尤为重要。此外，便携式设备的使用使得研究人员能够在现场进行分析，避免了将艺术品运输到实验室所带来的风险和不便。

通过本次研究，研究人员不仅揭示了盖恩斯伯勒的创作材料和技法，还为艺术品的保护和修复提供了重要的科学支持。这些发现对于理解盖恩斯伯勒的艺术风格和创作过程具有重要意义，同时也为未来的艺术史研究和文物保护工作提供了宝贵的参考。此外，研究结果还能够帮助博物馆制定更加科学和系统的保护策略，确保这些艺术品能够得到长期的妥善保存。

总的来说，本次研究通过多种先进的分析技术，对盖恩斯伯勒的三幅画作进行了全面的材料和技法分析。研究结果不仅丰富了我们对这位艺术大师的理解，还为艺术品的保护和修复提供了重要的科学依据。这些发现对于艺术史研究、文物保护和博物馆管理都具有重要的意义，同时也展示了现代科学技术在文化遗产保护中的巨大潜力。通过不断探索和应用新的分析方法，我们能够更好地理解和保护这些珍贵的艺术品，使其得以在未来的岁月中继续传承和展示。