核科学与技术常被用于珍贵文物的研究与保护工作。这些文物品类繁多，涵盖绘画、服饰、乐器、雕塑、兵器铠甲，甚至包括埃及木乃伊与整艘古代木船。

文化遗产（含艺术品与考古文物）可借助核技术进行分析与保护。（图片：国际原子能机构 弗拉索夫 绘）

如今，各类文化机构正越来越多地采用核技术及相关手段，分析、保护价值连城的历史文物与艺术品。核技术既能揭开画作表层之下隐藏的底稿，又能精准甄别伪造品，且全程不会对研究对象造成任何损伤。辐照等技术还能为文物杀菌除害，清除细菌、真菌等微生物，根除破坏性虫害，助力文物保存。    

一、特性分析：核技术助力文化遗产研究

特性分析是一种精准检测考古文物与艺术品属性的技术流程，可确定文物的年代、化学成分与来源。它并非单一方法，而是由多种核技术组成，借助各类设备与辐射源（含 X 射线、γ 射线、中子、离子束）开展检测。

通过特性分析，研究人员能明晰文物的创作时间、产地与工艺，为修复师提供珍贵参考，助力其有效保护独一无二的考古文物；可鉴定艺术品真伪，排查非法文物交易；还能揭示文物内部结构，发现肉眼无法察觉的裂缝、断痕与瑕疵。

以下为文物特性分析中最常用的几种核分析技术：   

分析元素成分：X 射线破解达・芬奇绘画技法之谜

X 射线荧光分析助力专家深入探究达・芬奇的绘画技法。（图片：法国文物修复研究中心 摄）

X 射线荧光分析（XRF）是分析绘画、手稿、钱币、陶瓷元素成分的常用手段。其原理是：用 X 射线照射样品，激发样品中化学元素释放特征辐射；每种元素的辐射信号独一无二，由此可精准确定艺术品的元素构成。

2010 年，法国科学家运用 X 射线荧光分析法研究达・芬奇 16 世纪的传世名作《蒙娜丽莎》。研究人员分析了画作不同颜料层、釉层的成分与厚度，成功破解了达・芬奇的晕涂法奥秘 —— 这种精细晕染技法能让色彩过渡自然柔和，赋予画作逼真质感。

其他用于检测文物化学成分与结构的技术，还包括 X 射线衍射（XRD）、中子活化分析（NAA），以及质子激发 X 射线发射（PIXE）、质子激发 γ 射线发射（PIGE）、加速器质谱（AMS）等多种离子束技术。

经核技术分析元素成分的文物包括：意大利雕塑家本韦努托・切利尼打造的 500 年历史金质雕塑《盐碟》（曾失窃，后在奥地利维也纳郊外寻回）、阿尔巴尼亚珍藏的数百年圣乔治肖像画，以及泰国境内阿瑜陀耶王朝（14—18 世纪）遗留的黄金宝石文物。

测定年代：同位素技术打击艺术品造假

专家对一幅印象派画作进行真伪检测。（图片：巴黎萨克雷大学 贝克 摄）

对于木材、棉麻、纸张、皮革、羊毛、丝绸、骨骼等有机材质文物，科学家可采用放射性碳定年法测定年代。所有生物（动植物）存活期间都会吸收碳元素；生物死亡后，碳的不稳定同位素碳 - 14会以固定速率衰变。借助加速器质谱仪，专家可检测有机材质艺术品中碳 - 14 的含量比例，推算文物的创作年代，该技术可测定距今 5 万年内的文物。

2019 年，法国专家运用放射性碳定年法，成功证实两幅知名画作（一幅印象派、一幅点彩派）为伪造品。检测发现，画作所用画布生产于 20 世纪 50 年代之后，而画作宣称的创作时间却是 20 世纪初。

放射性碳定年法还用于测定意大利《卡皮托利尼母狼》青铜雕塑、克罗地亚亚得里亚海海域出土的《刮汗污的运动员》青铜雕塑，以及澳大利亚贡迪特杰马拉人古代水产养殖系统的年代。

透视内部：X 射线扫描发现毕加索两幅隐藏画作

毕加索画作《老吉他手》颜料下，浮现出一幅底稿轮廓。研究人员通过 X 射线检测，发现画作下藏有两幅早期作品。（图片：维基共享资源 摄）

工业射线照相技术可分析文化遗产的内部结构与完好度。其原理是：让 X 射线、γ 射线或中子穿透文物，在文物另一侧放置感光胶片或专用数码相机，捕捉文物内部影像，清晰呈现肉眼无法看见的内部缺陷、裂缝。

此外，对画作进行 X 射线检测，常能发现颜料层下隐藏的底稿。毕加索 “蓝色时期” 代表作《老吉他手》经 X 射线分析后证实，画家曾重复使用旧画布：画作颜料之下，藏有两幅早期作品 —— 一幅是低头的老妇人，另一幅是跪地哺乳的年轻母亲。

近期还有案例：英国馆藏梵高画作《农妇头像》，经检测发现画布下藏有梵高的自画像。

二、杀菌除害：清除文化遗产上的有害生物

珍贵且不可再生的历史文物，长期保存面临诸多挑战。不当的储存环境，易导致文物表面或内部滋生细菌、昆虫、霉菌及其他真菌，造成文物劣化甚至彻底损毁。电离辐射技术可有效解决这一问题，能彻底根除上述有害生物。

文物杀菌需借助专用设备，如高能电子束加速器、X 射线机，或配备钴 - 60、铯 - 137 等放射源的 γ 射线处理设施。γ 射线处理流程如下：将文物送入辐照室，经电离辐射照射后取出，即可完成杀菌净化。

γ 射线设施内文化遗产杀菌流程:

1.文物装箱或裸装，送入辐照室；

2.辐照室内设有放射源（如钴 - 60），平时储存在水池中；

3.从水中取出放射源，照射文物，文物可旋转以确保辐照均匀；

4.照射结束后，放射源放回水池，文物取出，完成杀菌净化。

（图片：国际原子能机构 巴尔加斯 绘）

历史文物杀菌的经典案例，是拥有 3200 年历史的埃及法老拉美西斯二世木乃伊。1977 年，该木乃伊在法国一处设施接受 γ 射线辐照，清除昆虫与霉菌。其他案例还包括：荷兰和平宫图书馆古籍、罗马尼亚国家电影档案馆胶片、西伯利亚永久冻土层出土的幼猛犸象遗骸、罗马尼亚圣米哈伊尔与加夫里尔教堂木质圣像屏。

辐射杀菌会损伤文物吗？文物会带有放射性、危害人体吗？

物质受辐射照射后，能量会改变其分子结构，但不同材质受影响程度各异，取决于化学成分、化学键类型、照射时长与辐射强度。规范操作下，辐射杀菌仅杀灭有害生物，不会损伤文物。

修复师采用的辐射剂量极低，最高不超过 10 千戈瑞，既能保护文物，又不会让文物产生放射性，不会对接触者造成辐射危害。文物杀菌后，除有害生物被清除外，外观与属性均保持原状。

辐照保护文化遗产的优势

传统文物杀菌多采用化学法与物理法：化学法使用有毒试剂，物理法依赖高温处理，两种方法均可能损伤文物、危害修复人员健康、污染环境，且成本高昂；同时，若有害生物藏身隐蔽处，传统方法难以彻底根除。

辐照技术相比传统方法，优势显著：

常温操作，无需接触文物，无需添加任何试剂；

无残留、不损伤文物材质；

严格安全防护下开展辐射净化，可将风险降至最低。

三、加固修复：修复文化遗产中老化脆弱材质

辐照技术可修复老化文物的化学键，强化、固化文物材质。操作流程为：用液态树脂浸泡文物，再经辐射照射，使树脂固化，增强文物强度。

加固修复技术几乎不会改变文物外观，却能显著提升材质强度、密度，优化其物理与化学性能。

经典案例：2011 年，法国阿尔勒罗讷河出土的公元 1 世纪古罗马木船，发掘后木材快速风化碎裂。为保护这件珍贵文物，法国核研究中心专家采用加固修复技术：用可辐射固化树脂浸泡船体木材，再经电离辐射照射固化，成功防止船体坍塌损毁。