藝術品非破壞性光學檢測

藝術品非破壞性光學檢測 - 光譜揭密

日期：2024/02/19

在研究或著手修復文物之前，無論是研究員、修復師以及保存科學家都需對物品的材料組成，或歷史脈絡有廣泛的了解。然而文物本身通常由複雜的成分或層次所組成，經過長時間的老化或後人修復干預，往往藏有目視難以分辨的資訊，因此利用各種光的特性來輔助分析的光學檢測便成為當代文物研究至關重要的一環，也由於許多的光學攝影技術不需要採樣就可提供相當有價值的資訊，也就成為文物調查很普及的方法。

光譜：看得見與看不見的光

在21世紀的今日，我們已經普遍認知「光」是一種電磁波（electromagnetic radiation），也可說是一種能量。大多數的人仰賴光線來看見東西，但也已知生活中存在著許多看不見的光。人眼可見的光，其實只占了電磁波譜中的很小一部份，一般而言，我們能見到波長最短的光是大約在 380nm 的紫光，最長則是約 780nm 的紅光，介於這兩端之間的波段就以「可見光」（Visible light）稱之，也很沒有創意順理成章地把兩段之外的電磁波，分別稱作紫外線與紅外線。紫外線再往外是具有透視效果的Ｘ光，還有把布魯斯・班納變成浩克的伽瑪射線2；紅外線再往外則是加熱食物的微波，和聽廣播用的無線電波。這些電磁波雖然不為我們所見，但多半早已存在生活環境中，拜科技發展之賜人類也早已具備另外製造的能力，那我們要怎麼實際看見並將這些光線應用在文物檢視上？

人眼可見的光線，僅占電磁波光譜的一小段

利用不可見光揭開文物的秘密

人眼之所以只能看見狹窄的可見光波段，是因為視網膜中的感光細胞與大腦只能接收和分辨可見光波段的能量，換句話說，只要改變偵檢器的接收範圍，我們便可以看見其他光線。比如，紅外線相機擁有特殊的相機感光元件，可以拍攝紅外線反射影像。

由於各個波段的電磁波有其獨特性質，波長越短的電磁波，頻率越高，能量越強（如此也不難理解為何史丹・李選用伽瑪射線作為變身浩克的來源），這表示它們能夠穿透物質，我們便利用X光(連結至穿透視Ｘ光攝影)對不同物質的吸收和穿透差異，作為透視觀察文物結構之用。而波長越長的電磁波，頻率低能量弱，但這個特性使其遇到障礙物較有餘裕「繞道」而行（請想像無線電廣播穿過牆壁傳導），所以紅外線也具有穿透顏料層的能力，再加上紅外線很容易檢測到含碳元素，因此便很適合運用在檢測顏料層下的炭筆底稿。

所以說，各式各樣的技術就是在利用相對應的光源和偵檢器以讀取人眼無法分辨或看到資訊，舉凡修復師的補筆（案例：女子肖像）、藏在底層的底稿（案例：暮秋），或是包覆在內部的結構，都可以利用儀器輔助檢視。

為什麼要用各種光源檢視文物？

如同前面說過，文物通常是由許多複雜的層次所組成，以油畫舉例，常見的基本結構有乘載圖像的基底材（Support），以及打底層（Ground/ Prime）、底稿（Underdrawing）、顏料層（Paint layer）以及最表層的透明漆凡尼斯（Varnish）等不同層次組成（參見窺．油畫），而每一層所使用的材料又涵蓋各種無機和有機的成分，在研究時常需要一一分開檢視，好探究如同以下這些經常困擾著研究者的問題：現下的表面狀態是否為原始樣貌？畫家在創作過程是否有修改？我能不能再現畫家的底稿，或是被後人塗改掉的地方？顏料層的剝落或變質是起因於顏料本身，或是基底材的影響？這些不同的層次或成分，需借助不同的儀器能看得到，因此，想回答這些問題就必定得先釐清要檢視的部位與層次，才能選用適當的技術予以調查，從來就沒有單靠一項技術就要看到所有資訊的神話。

光學攝影/檢測的優勢、侷限與策略

科技的提升拓寬了人類視野未及之處，有鑒於此，各種不同的光學檢測技術能讓我們分層、分類檢視文物的物質成分或狀態，進一步窺探文物歷史的吉光片羽。由於許多不可見光的攝影原理並不複雜，設備也相對容易取得，研究人員經過適當的訓練後甚至可以自行操作，並且在不破壞文物的狀況下快速得到檢測結果，所以很廣泛地應用在文物檢視調查中。

然而以實際經驗來看，非破壞性檢測能提供的資訊有限且較為片面，通常要結合多種技術交叉比對，然後演繹、歸納以梳理出最有可能的推論，這個過程相當考驗研究人員的知識基礎與邏輯推導能力，而最終往往還是得透過微量地採集樣本分析，才能獲得明確的證據。不過，初步先利用非破壞性檢測技術快速、全面掃視文物，得以讓研究的問題更聚焦，一方面縮小深入檢視的目標範圍，亦可減少採集的樣本數目，與降低後續分析需花費的資源。如此，無論是在文物保存倫理的把持，或是研究規劃的效率上都是較為理想且明智的作法。

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