導  語

古語有云“國之大事，在祀與戎”，意思就是說古代國家有兩件大事，分別是祭祀與戰爭。這兩件事都離不開金屬的使用，祭祀需要金屬制成的禮器，戰爭更需要金屬制成的兵器。分析與研究金屬文物，對于認識古代社會的政治、軍事、文化具有非常重要的意義。金屬文物的分析可以采用多種儀器方法，今天我們來介紹其中的一種——電子探針（EPMA）。

圖1 青銅戈

電子探針（EPMA）

由于文物樣品的特殊性，很多時候都要求無損分析，而電子探針（EPMA）分析是無損檢測中的一項有代表性的技術。電子探針顯微分析法是利用聚焦加速的電子束轟擊固體樣品表面，根據微區內所激發出的特征X射線波長和強度進行元素定性定量的分析方法。該方法不但能測試文物的精確組成成分，而且可以得到各種元素成分在樣品上的分布特征圖。對于刀劍等文物，由于其特殊的實戰要求，如劍身要求良好的韌性以防止折斷，劍刃要求較高的硬度以達到鋒利效果，因此刀劍不同部位的成分分布往往是不同的。這就特別適合采用EPMA來分析。

圖2 島津電子探針EPMA-1720系列和場發射EPMA-8050G

使用電子探針分析蕨手刀

島津日本公司同相關考古單位合作，使用電子探針分析一把長60cm左右的蕨手刀的元素組成及分布情況。有研究表明，蕨手刀是日本刀的起源，其初為直長細刀，到后期為方便騎兵作戰，將刀身打造一定弧度，因其刀頭像一把蕨菜，因此稱作蕨手刀。

圖3 出土的蕨手刀

通過電子圖像觀察，可以看出蕨手刀的夾雜物主要由3種相構成（如圖4所示），表1為各相的定量測試結果，元素面分析見圖5。

圖4 蕨手刀局部背散射電子圖像

表1 非金屬夾雜物EPMA定量測試結果

通過定量分析結果以及其他化學成分分析結果綜合判斷，推定此蕨手刀的原料應該是鐵礦砂。

圖5 蕨手刀局部面分析結果

通過局部面分析結果，可以清楚看出不同元素在樣品表面的分布情況。

利用電子探針的微區元素定性與定量分析以及局部元素面分布分析可以較好的了解文物的結構與組成，這對于文物的保護、修復以及歷史研究都具有很重要的意義。目前島津的電子探針產品在文博行業已有一些應用，如首都博物館曾將我們的電子探針EPMA-1600用于修復2002年洛陽春秋墓出土的“王作“銅鼎。歡迎對電子探針感興趣的業內各位老師來向我們咨詢，也希望我們的產品與服務能夠助力您們的研究工作。