使用中子和伽马射线进行遗产物品诊断与保护的优点与风险:布达佩斯中子中心的案例研究

《Radiation Physics and Chemistry》:Advantages and risks of using neutron and gamma irradiation for the diagnosis and preservation of heritage objects: Case studies at the Budapest Neutron Centre

【字体: 时间:2025年12月12日 来源:Radiation Physics and Chemistry 3.3

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  本研究旨在调查中子核素分析对考古样品可能产生的有害影响,特别是对画有羊皮纸的辐射损伤。通过在布达佩斯中子研究中心的不同仪器上进行测试,发现中子辐照对样品颜色、质地等无明显影响,仅少数情况检测到轻微光谱变化。结论指出,中子辐照在文化遗产诊断和保存中具有潜力,但长期影响仍需进一步研究。

  
作者列表:Zsolt Kasztovszky、Noémi Anna Buczkó、Krisztina Dúzs、András Kovács、Erzsébet Takács、Tünde Tóth、Péter V?lgyesi、László Wojnárovits、Judith Mihály
?HUN-REN能源研究中心,能源安全与环境安全研究所,地址:Konkoly-Thege Miklós街29-33号,布达佩斯,1121,匈牙利

研究摘要

研究目的

本研究的主要目的是探讨在中子核方法应用于考古样本时可能产生的不良影响。首先,我们仔细研究了中子辐照是否会导致样本材料的显著变化,这些变化可能表现为样本颜色、质地等可见或不可见的变化,或者仅能通过仪器检测到(Csepregi等人,2022年;Müller等人)。

中子辐照对彩绘羊皮纸的辐射损伤研究

在布达佩斯核科学技术中心(BNC)的PGAA、SANS、RAD、NAA等仪器上,研究人员对彩绘羊皮纸样本进行了中子辐照效应的研究。由于照射中子束的通量和能量分布不同,因此预计在不同仪器上会观察到不同程度的辐射损伤。PGAA和SANS使用的中子束为低温中子(约1.7 meV,相当于20 K),而RAD和NAA使用的中子束能量较高。

中子辐照对彩绘羊皮纸的辐射损伤

羊皮纸历史上是由动物皮制成,主要使用小牛、羊或山羊的皮。其独特的耐久性和质地来源于胶原蛋白纤维。胶原蛋白是羊皮纸的主要有机成分,由三条多肽链组成三螺旋结构。保存完好的胶原蛋白结构对羊皮纸的长期稳定性至关重要(Kennedy和Wess,2003年)。图2展示了未染色和染色羊皮纸在辐照前的傅里叶变换红外光谱(FTIR)结果。

结论

本研究从物品完整性和科研人员及公众的辐射安全角度,分析了中子和γ射线对各种测试样本的影响。我们的研究结果如下: - 在PGAA、RAD和SANS辐照后,未染色的彩绘羊皮纸样本未出现可见的损伤或光谱特征变化; - 只有在长期(24小时)辐照下,未染色的白色羊皮纸出现了轻微的光谱变化。

作者贡献声明

Zsolt Kasztovszky:撰写、审稿与编辑、可视化处理、验证、项目管理、实验设计、数据分析、概念构建。 Noémi Anna Buczkó:撰写、审稿与编辑、数据分析。 Krisztina Dúzs:撰写、审稿与编辑、数据分析。 András Kovács:撰写、审稿与编辑、项目管理、方法学设计。 Erzsébet Takács:撰写、审稿与编辑、方法学设计。

利益冲突声明

作为通讯作者,我声明本手稿的所有合作者在“利用中子和伽马射线进行遗产物品诊断与保护的研究:布达佩斯中子中心的案例研究”项目中均不存在利益冲突。

致谢

作者感谢法国巴黎的Ina Reiche(Lab-BC实验室,专注于文化财产的仪器开发与创新方法研究)提供用于研究的羊皮纸样品。同时感谢能源研究中心的Katalin Gméling、Zoltán Kis、Adél Len和Boglárka Maróti,以及维格纳物理研究中心的Imre Kovács在羊皮纸样品辐照实验中的合作。此外,也感谢……(原文此处信息不完整)。
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