Inside an Arnoldi Mushroom: Minimally Invasive Multi-Analytical Characterisation of a Nineteenth-Century Papier-Mâché Object
本研究展示了一种微创、多分析的方法，通过结合 XRF、拉曼光谱、LIBS、UVF 摄影和 X 射线 CT，在优化激光参数以防止损伤的同时，对阿诺迪收藏馆中一件脆弱的 19 世纪纸浆材质毒蝇伞（*Amanita muscaria*）模型进行了材料、颜料及内部结构的表征。
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想象一下，你正拿着一件历史的碎片，它既像枯叶般脆弱，又如微缩世界般复杂。这就是从事纸浆模型（papier-mâché）修复工作的保护人员所面临的现实。这种材料由纸浆和胶水制成，曾被广泛用于制作从家具到教学模型的一切物品。几个世纪以来，这些物件一直受到珍视，但它们也极其脆弱。当科学家想要了解这些物体的成分——例如使用了什么颜料，或者内部隐藏着什么——他们面临着一个艰难的选择。传统方法通常需要取下物体的一小块，这会破坏文物。较新的方法使用强大的激光或X射线来读取材料信息而无需接触，但即使是这些工具，如果使用时不极其小心，有时也会烧灼或改变表面。挑战在于，如何找到一种方法，既能深入观察物体的化学成分和结构，又不留下任何痕迹，或者至少留下肉眼不可见的微小痕迹。这种在获取尽可能多的信息与造成零伤害之间的平衡，正是现代文化遗产科学的核心难题。
在最近的一项研究中，研究人员通过检查一件具有特定历史意义的物体来解决这一难题：一个十九世纪的毒蝇伞（fly agaric）蘑菇模型，它是海因里希·约翰内斯·阿诺迪（Heinrich Johannes Arnoldi）制作的著名真菌教学教具收藏的一部分。该物体是一个鲜红色的蘑蘑菇，带有白色斑点，安装在一个带有可拆卸菌盖的木质底座上，它在经历了一个多世纪的课堂使用后依然得以幸存。为了了解如何安全地研究它，团队首先制作了自己的练习模型。他们用纸浆制造了小型复制品，并用已知的颜料进行涂色，包括氧化铁红和氧化铁黄，以模拟原始的蘑菇。随后，他们在这些复制品上测试了三种不同的科学技术：一种利用X射线识别元素，另一种利用激光产生微小的发光等离子体来读取材料成分，第三种则使用另一种类型的激光来识别油漆的分子结构。通过在这些练习模型上仔细调整激光的功率和时间，他们准确发现了在使用能量导致油漆开始暗淡或烧灼之前，究竟可以使用多少能量。他们发现，对于最敏感的红色油漆，必须使用非常特定的低功率设置以避免损坏，而其他颜色则可以承受稍高的能量。
一旦完善了设置，团队便将注意力转向了真实的、脆弱的蘑菇模型。他们应用了同样的温和激光技术，以及能够看穿物体内部的X射线成像技术。结果揭示了一个关于该蘑菇如何构建及其成分的详细故事。蘑菇菌盖上的红色和黄色被鉴定为铅基颜料，具体为铅红和铬黄，这些是十九世纪常用的颜料。白色的斑点被发现是纸浆与含有锌和钡化合物的饰面层混合而成的，这使得它们在紫外线下呈现出独特的荧光。研究人员还发现，这个蘑菇不仅仅是一个空心的纸壳；在茎部和大菌盖内部，都有木质核心提供结构支撑。这些内部木棒并不完全笔直，木材与外部纸层之间的这种轻微不匹配导致了长期的应力，从而导致材料出现了裂纹。
这项研究还揭示了该物体构造中的隐藏层。蘑菇的底座由木头制成，并覆盖着真实的苔藓，苔藓是用在紫外线下发出蓝光的粘合剂粘上的。纸浆本身是含有碳酸钙以及石英和粘土等硅酸盐矿物的纤维素纤维混合物。或许最重要的一点是，研究人员证实了他们谨慎的方法是有效的。除了在测试过程中由于激光分析导致的一处几乎不可见的红色油漆微小脱落点外，激光分析使物体保持了完全完整。这一成功表明，在不造成显著伤害的情况下，解开脆弱、彩绘历史物体的秘密——揭示它们的材料、构造和隐藏缺陷——是完全可能的。这些发现不仅有助于保护人员理解如何保存这个特定的蘑菇模型，也为研究世界各地博物馆中的其他脆弱文物提供了路线图，确保这些历史碎片能够被理解并为后代所保护。
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