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利用激光诱导击穿光谱对古罗马壁画进行地层特征分析及归一化谱线正确选择的重要性
摘要： 为了探究关于比西纳别墅古罗马壁画的一些特定未解问题（这些问题已通过其他光谱技术进行过研究），我们对最具代表性的样本碎片进行了激光诱导击穿光谱（LIBS）分层测量。研究发现，仅考虑谱线强度或采用单一归一化方法（基于元素分析线与主要样本成分（此处为钙Ca）选定跃迁的比值）可能会导致LIBS深度剖析结果出现偏差。在激光诱导烧蚀过程中，由于坑洞发展和不同覆盖基质材料的影响（如采用不同技术绘制的非均质彩绘样本），所检测等离子体参数可能发生变化。我们通过理论模拟筛选出在局部热力学平衡（LTE）条件下对等离子体温度变化最不敏感的Cu I与Ca I谱线组合。然而，当使用非门控探测器（如本实验）时，实验结果表明仅存在部分LTE状态。因此，选择最佳归一化谱线时还需考虑激发态能级间的能量差——该能量会影响发射寿命，进而影响非门控探测器捕获的信号强度。随后，我们为每个元素的分析线指定了特定的Ca I谱线，用于推导样本中相对元素的分布情况。通过这种方法（每次激光脉冲可同步检测多达20种元素），LIBS技术能清晰区分颜色相似的薄层覆盖颜料，并识别绘画技法。通过对彩绘层烧蚀过程中微量元素与轻元素的检测及其与其他元素相关性的研究，在某些情况下还能确定所用材料的地理来源。
关键词： 考古学、激光诱导击穿光谱、定量分析、激光光谱学、深度剖析
更新于2025-09-23 15:19:57
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利用激光诱导击穿光谱（LIBS）的高级统计分析对黑曜石样本进行溯源
摘要： 世界各地众多史前人群曾充分利用黑曜石（一种火山玻璃）的贝壳状断口特性来制作工具和武器。对考古学家而言，明确这些人工制品的地质来源对重建人群迁徙与互动至关重要。本文通过激光诱导击穿光谱技术[LIBS]分析了西地中海地区228份地质黑曜石样本的检测数据。本研究中的LIBS实验在实验室环境下完成，但未来手持式LIBS设备有望直接应用于考古发掘现场或博物馆环境中的原位检测。我们采用监督式多元分析方法——二次判别分析[QDA]处理LIBS光谱数据，详细阐述了这种先进数据处理方法的流程，并通过多项质量指标评估了该模型对样本的分类效能。本研究所涉黑曜石样本集的分析结果表明：经QDA处理的LIBS数据能有效解决本案例中的溯源问题，该模型可推广应用于同地理区域的考古样本。更广义而言，本文方法可为其他基于LIBS的分类研究提供通用指导框架。
关键词： 考古学、激光诱导击穿光谱（LIBS）、石器来源分析、黑曜石、先进数据处理
更新于2025-09-23 10:05:36
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《考古科学百科全书》|| 多光谱与高光谱成像
摘要： 在考古学领域（以及广义的文化遗产?；ち煊颍?，许多记录与检测方法都基于以非破坏性、机械无损方式对文物进行特征描述与呈现的成像技术。多光谱与高光谱成像（合称光谱成像）是这类非侵入式成像的两种可能形式。二者均基于对反射或发射的光学电磁辐射的探测——后者被定义为波长介于10纳米（0.01微米）至1毫米（1000微米）之间的电磁波。理解这种探测原理时需注意：光学数字成像通常产生的是三变量过程的信号输出：辐射源的电磁辐射照射到物体上；该辐射部分被物体吸收、透射和反射，且这种相互作用具有波长依赖性；成像仪则检测并数字化特定光谱区域内的入射辐射亮度。光谱成像通过至少四个不同光谱波段的数据采集，拓展了传统三色数字相机的方案，其中高光谱成像具有更高的光谱分辨率和更连续的光谱覆盖。其应用包括考古勘探、色彩精准记录、材料识别以及提升古文献可读性等。缺点涉及数据量庞大、易受噪声干扰，以及对专用硬件软件的依赖，未来研究将聚焦于多波长激光扫描仪等主动系统。
关键词： 多光谱成像、考古学、高光谱成像、数据立方体、光谱特征、未来研究、缺点、电磁辐射、非侵入式成像、应用、光谱成像、遗产
更新于2025-09-23 22:12:03
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介电复制品测量：一种获取不规则形状物体复介电常数的新技术
摘要： 介电测量能提供有关材料特性的宝贵信息，可用于考古等领域对物体进行分类和溯源。现有识别方法均存在部分破坏性，而作者基于谐振腔微扰（RCP）原理开发的创新电磁检测法提供了一种极具吸引力的无损替代方案。传统RCP存在频率与Q值变化受物体形状影响的问题，我们通过采用已知介电常数的材料制作物体复制品来解决该难题。随后结合三个正交场方向微扰（先由物体本身、再由其复制品产生），消除形状依赖性，从而测定物体的介电常数和损耗因子。在建立这种新型数字谐振法（DRM）理论后，我们使用聚四氟乙烯（PTFE）和3D打印材料制成的几何形状组验证了该原理。后续测量使模型可纳入二阶项以提高精度。最终实验证明DRM能有效区分不同材质的不规则物体。该技术潜在应用包括判定陶器、玻璃和燧石的产地，以及区分象牙与骨骼，这对海关、环保机构、博物馆馆长及考古学家具有重要价值。
关键词： 谐振腔、3D打印、人工制品、网络分析仪、介电测量、考古学、复介电常数、无损检测
更新于2025-09-24 01:17:34
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利用红外光谱（ATR-FTIR）和X射线衍射（XRD）对摩洛哥阿甘树木质文物在自然降解过程中的结构表征研究
摘要： 本研究聚焦于17世纪、18世纪、20世纪和21世纪四个摩洛哥阿甘油木制文物样品的光谱学分析。旨在通过研究其未降解部分来表征未知结构，并探究自然降解过程中降解部分发生的变化。衰减全反射傅里叶变换红外光谱可检测出与纤维素I型和/或II型（羟基、C-O-C和-CH2）、半纤维素（尤其是C=O（约1730 cm?1））以及木质素（酚羟基、芳基醚C-O和C=O芳基）相关的多种官能团，并通过新C=O谱带的演变提供木材劣化状态的定性信息。羰基（尤其是1650 cm?1处的醌或对醌）转化程度与木质素降解相关，而C=O乙酰氧基吸收峰的缺失则归因于半纤维素的劣化。X射线衍射确定了两种形式的纤维素：18.5°2θ处的无定形纤维素和22.6°2θ处占主导地位的晶态纤维素Iβ（其特征为强峰）。结晶度指数值的降低证实了劣化程度和结晶水平的显著变化。然而，微晶结构似乎未改变，因为计算得出的微晶尺寸未出现显著变化。所得结果取决于老化时长、自然劣化现象以及暴露于降解环境的木材部位（内部或外部）。这两种方法的结合有助于准确评估阿甘油木的降解程度。
关键词： 化学、阿甘油文物、X射线衍射、分析化学、天然产物化学、材料化学、自然降解、考古学、衰减全反射傅里叶变换红外光谱、结晶度、木质纤维素、结构表征、材料科学、有机化学
更新于2025-09-12 10:27:22
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探索未知考古遗址时的机载激光扫描技术要点（案例研究）
摘要： 获取地球表面的地理信息可能成本高昂且繁琐。因此，人们越来越多地采用遥感方法来实现这一目的——这些方法通过通常搭载于飞机或卫星上的设备获取地形信息。目前，航空器不仅用于通过航空摄影采集图像数据，还能搭载其他设备获取不同性质的数据。其中一种设备是机载激光扫描仪（LiDAR，即光探测与测距），它能以高精度扫描地表及地表物体。这是一种基于测量目标物与飞行器之间距离的主动式地球遥感技术，其成果是一组精确的地理坐标点集（即点云数据）。通过空间分析技术，可运用多种后处理方法，该技术在林业、考古学、水文学等领域均有应用。 本文以位于小喀尔巴阡山脉东麓的莫尔皮尔山堡遗址为案例，研究机载激光扫描（ALS）技术在考古领域的应用。数据采集使用配备先进测绘系统Trimble Harrier 68i的PA-34塞内卡飞机。过去该地区虽开展过多次地面测量考古调查，但ALS技术提供了全新视角，成功识别出此前未被发现与研究的遗址。
关键词： 机载激光扫描、考古学、特征检测、山体阴影、遥感
更新于2025-09-12 10:27:22
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《考古科学百科全书》|| 激光扫描
摘要： 激光扫描为考古学提供了一种快速获取三维（3D）空间数据的方法。该技术能够对任何小规?；虼蠊婺?、复杂、不规则、标准或非标准的现实场景进行基于表面的三维测量。所得数据通过生成点云进行可视化，最终结果以线图、计算机辅助设计（CAD）模型、三维表面模型和视频动画的形式呈现，作为一种增强的通信工具，能够将现实物体在三维空间中进行可视化展示。这是从观测对象中快速获取数据的最有效方式，它还能测量以前无法采集的区域，例如通过手工绘图或全站仪测量难以获取的区域。
关键词： 点云、激光扫描、CAD模型、考古学、三维空间数据
更新于2025-09-11 14:15:04