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工業(yè)CT在文物無損檢測技術中的應用

點擊次數(shù):5718 發(fā)布時間:2015-11-13

     世界先民在悠久的歷史進程中創(chuàng)造了輝煌的物質(zhì)文明,為我們下浩如煙海的文化遺存。而這些文物瑰寶都是由各種材質(zhì)組成,了解文物材質(zhì)及其病變規(guī)律,探知文物內(nèi)部的工藝結構及損傷,是保護文物的先決條件。對文物的深層認知才能使我們更客觀的選用有針對性的,切合實際的保護方法和材料,大大降低保護行為當中的冒險性,避免“保護性破壞"的盲動,更加有效地保護人類的文化遺產(chǎn)。

       人類對于古物的珍藏及其保護由來已久。這主要源于人們對大自然規(guī)律的認知,即萬事萬物皆有生有滅。因此,人們總是想在力所能及的范疇之內(nèi),盡可能地去延長珍愛之物的壽命,減緩它的自然衰變的過程。于是人們利用各種手段和材料來挽救日見衰敗的珍藏,這就衍生出相對于宏觀法規(guī)而言的微觀具象的文物保護技術。

       目前科學的發(fā)展趨勢表現(xiàn)為科學既是一個高度分化的同時又是一個高度綜合化、整體化、社會化的體系。自然科學與社會科學日趨結合,更深刻、更全面地去反映自然與社會。 文物作為人類歷史與文化的物質(zhì)遺存,本身就是一個既體現(xiàn)自然又承載人文信息的綜合體。因此,對于文物的研究自然應該順應現(xiàn)代科學發(fā)展的總趨勢。人們不再僅僅使用一臺儀器,一種方法去判說文物,而是由表及里,自宏觀至微觀的去解讀這些文化遺存,綜合考量文物的價值

    高精度工業(yè)CT是世界上先進的文物三維掃描技術,此系統(tǒng)釆用輻射成像原理,實現(xiàn)對文物的非接觸式三維高精度掃描成像,可獲得文物內(nèi)部高精度的三維斷層數(shù)據(jù)和材料信息,能夠實現(xiàn)針對文物的定量無損檢測與評價,把文物實物進行分層掃描獲取三維數(shù)據(jù)模型,是一個實物數(shù)字化的微分過程。

   

 

奧龍工業(yè)CT在文物無損檢測領域主要有五個方面的基本應用:

一、檢測對象內(nèi)部各組分相對位置狀況的判定

(a)柄頭和十字護手部分;
(b)柄頭高壓射線圖像顯示出柄頭和劍柄之間的分界線;
(c)X射線高分辨率圖像結果顯示,劍柄劍身和十字護手是分開鑄接而非一體的;
(d)射線圖像顯示的方向段,證明其一定存在手工錘擊的過程。由圖我們可以看到,由血溝至劍身外延,其線條方向呈45°。

上圖為一把保存完好的鐵劍的射線檢測圖像,從圖像中我們可以清楚的看到古劍柄頭和劍柄之間的分界線。

、檢測對象功能分析

我們所觀察的這把鐵劍總長為845mm(33.27 in.):
(a)鐵劍血溝的預估區(qū)域;
(b) 對整個鐵劍的數(shù)字化X射線成像顯示出其血溝區(qū)域;
(c) 數(shù)字化X射線圖像處理結果顯示鐵劍長期受到腐蝕;
(d) 劍身主要部分的3D曲面射線圖像,顯示出其血溝的形態(tài)  

如果沒有數(shù)字化X射線成像技術,其鐵劍上的血溝幾乎被氧化降解填滿且覆蓋,變得難以觀察。

、對檢測對象結構尺寸的測量

下圖為鐵劍的數(shù)字化X射線檢測,圖a、b為其不同的鍛接部位:
(a) 八角劍柄和十字護手的俯視圖;
(b)十字護手和劍身的俯視圖。 

、密度測量

鐵劍的數(shù)字化X射線成像檢測圖像:
(a)便攜式平板數(shù)字化X射線成像系統(tǒng)的非晶硅數(shù)字面與劍的其中一段同處于晶硅面板之上;
(b)劍尖損毀的劍身的數(shù)字化X射線圖像處理結果顯示其中央部分長期受到腐蝕。

通過數(shù)字化X射線成像,陰影部分的差異表明金屬的各種不同密度。當X射線穿過密度較高的固體材料時,顯示的結果為白色陰影。深色陰影部分表示孔隙度和密度較小的區(qū)域,而灰色的陰影表示不同程度的密度。X射線圖像是各種不同因素結合得到的結果,如密度、孔隙度和氧化度。

逆向工程應用

    隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展,人類已經(jīng)不再滿足于從表象去認識世界。而融合了物理、化學兩大學科知識體系的綜合性的檢測設備——工業(yè)CT的出現(xiàn),使人們無論從新興的科技考古角度,還是文物的科技保護角度,都有了一種更深層次去剖析文物的期待。 

 

 

 

 

 

 

 

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