超大样品仓显微 XRF 无损解析古代刀具元素构成

背景

自古以来,不同国家和时代的刀剑铸造材料各具特色。从考古视角审视,元素分析不仅是揭示刀剑来源与制造时代的关键线索,更是鉴别文物真伪的有力证据。然而,针对如刀剑等大型样本,能在不破坏其完整性的前提下进行有效测量的分析仪器却寥寥无几。

在此,本文档将介绍使用具有超大样品仓的 HORIBA 显微 X 射线荧光分析仪 XGT-9000SL 分析传统日本刀的案例。

古老的日本刀

古老的日本刀

HORIBA XGT-9000SL,具有超大样品仓的显微 X 射线荧光分析仪

HORIBA XGT-9000SL 是一款先进的显微X射线荧光分析仪,其样品仓尺寸高达 1030mm(宽)×950mm(深)×500mm(高)。该仪器配备电动 XYZ 平台,可扫描 500mm×500mm 样品上的 350mm×350mm 区域。X射线管和检测器均位于样品室上方,能在部分真空或氦气吹扫条件下检测到钠元素。这一设计使得 XGT-9000SL 能够对刀剑上的特定区域进行多点分析及全面扫描。此外,该仪器还配备符合 IEC-61010-1 辐射安全标准的X射线防护罩,确保了大容量与全屏蔽下的无损分析,既可保障操作安全,又能维护样品的完整性。

HORIBA XGT-9000SL (a) 仪器 (b) 样品仓内的样品台 (c) 光学原理图

HORIBA XGT-9000SL (a) 仪器 (b) 样品仓内的样品台 (c) 光学原理图

测量与结果

研究人员将一把古代日本刀的木质握柄拆卸后置于样品台上,对整把刀进行了面扫描,以获取元素信息。 结果显示,这把刀由纯铁制成,而非含有铬、锰或镍的不锈钢,这与传统日本刀的材质特征相吻合。[2]

日本刀的面扫描结果,测试条件:部分真空条件 100 μm 超高强度 X 射线管、 X 射线发生器的电压为 50 kV,电流为 200 μA。

日本刀的面扫描结果,测试条件:部分真空条件 100 μm 超高强度 X 射线管、 X 射线发生器的电压为 50 kV,电流为 200 μA。

结论

通过 HORIBA XGT-9000SL 显微 X 射线荧光分析仪的面扫描,研究人员成功地对古代日本刀进行了无损元素分析。XGT-9000SL 凭借其超大样品仓与先进技术,为大型古董样品的元素组成及分布分析提供了可能。

 

参考文献

[1] J. Wadsworth (2015) Archeometallurgy related to swords. Mater. Charact., Vol. 99, pp. 1-7.
[2] T. Inoue (2017) Science and Technology Surviving in the Japanese Sword. J. Soc. Mater. Sci. Jpn., Vol. 66, No. 11, pp. 804-810.

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