首次应用！三星堆青铜文物“体检”即将上新一种“光”

对三星堆的挖掘和探索，人类从未停下脚步。以往，考古学家想知道青铜器表面锈层厚度、成分等，需对青铜残片进行“取样”，通过有损办法进行检测。如今，一束束无形的“光”，即可“透视”锈层下的秘密。

无形的“光”是什么？在它的“透视”下，三星堆青铜文物“讲述”了什么？8月15日，红星新闻记者实地探太赫兹科学技术教育部重点实验室（以下简称“实验室”）。电子科技大学太赫兹中心负责人胡旻教授介绍，这是全球首次通过太赫兹波对青铜文物进行三维层析成像分析。“未来在文物保护方面，太赫兹波可对三星堆博物馆里的文物进行实时监控，及时‘体检’。”

据悉，该团队目前正与浙江大学、四川省文物考古研究院、三星堆博物馆等合作，这套由成都团队自主研发的太赫兹成像系统现已完成“升级”（加入机械臂、人工智能算法等）调试，计划于本月内投用到三星堆考古挖掘现场。

更有意思的是，研究团队在三星堆3号坑角落里发现大量覆盖黄色锈蚀的文物，经太赫兹波“透视”，该黄色锈蚀为化合物铅锡黄，且分布比较均匀。胡旻表示，这是一个重要发现，如果铅锡黄被证实由古蜀人的工艺制作而成，“那么人类使用铅锡黄的历史或将被改写，将比现有文献记载早3000多年。”

▲2021年胡旻在三星堆修复室与郭汉中、郭建波等老师交流文物保护

一次突破

太赫兹波首次用于青铜文物“体检”

穿上白大褂、鞋套等，红星新闻记者跟随研究团队成员之一，博士后张晓秋艳进入实验室。只见她将三星堆青铜文物残片放入一台套着玻璃外壳的长方体实验仪器设备上，旁边的机械臂便开始灵活翻转，一束束无形的太赫兹波悄然掠过文物残片表面。几分钟后，一旁的电脑屏幕上出现峰值各异，类似心电图的图形。

▲张晓秋艳正在检查三星堆残片

“这个图形就是该青铜文物残片的‘体检报告’。”张晓秋艳解释，通过不同的峰值和曲线高度，可获取文物厚度，及不同层位的锈蚀物成分等信息。这份“体检报告”对文物研究有啥帮助？她以文物锈层识别为例解释，机械臂会控制检测探头将发射出的太赫兹波穿透锈层，收集其内部结构和材料特性信息。最后将探测数据与青铜器的三维轮廓结合，生成锈层三维成像图，也就是“太赫兹指纹谱”，这可以直观地展示锈层的分布、形态及厚度变化。

▲张晓秋艳正在用太赫兹对三星堆残片进行扫描

太赫兹波扫描是利用飞秒脉冲产生皮秒太赫兹波进行飞行时间成像，其厚度识别精度达到10微米、水平精度达到50纳米。简单理解，在文物出土后，利用太赫兹波对文物进行“体检”，10分钟内便能得到文物表面层位信息的初步结果。张晓秋艳表示，这为三星堆遗址的文物保护提供了无损检测、病害诊断等科技支持，“通过‘体检报告’，考古研究者能够快速、清晰地区分出有害锈与无害锈及其分布情况。”

据悉，该团队目前正与浙江大学、四川省文物考古研究院、三星堆博物馆等合作，对三星堆青铜器文物进行层析成像分析，这也是全球首次通过太赫兹波对青铜文物进行层析成像分析。此外，由成都团队自主研发的首套基于真空电子器件的太赫兹近场成像系统现已完成研制，计划于本月内投用到三星堆考古挖掘现场。

科技+考古

铅锡黄从何而来成关注焦点

为什么会想到用太赫兹波为青铜文物做“体检”？这要从胡旻的故事说起。“浙江大学是我的母校，艺术与考古学院张晖教授是研究壁画文物保护的。他曾对我说，壁画颜料需要胶来粘合，古人常用植物或动物制成胶，但这些胶是来自中原还是印度，对考古学者来说，具有非常重大的研究价值。”

▲胡旻

因此他们决定合作，用太赫兹波对壁画做“体检”，“在研究过程中，我想既然太赫兹波能‘透视’壁画，同样也能用在三星堆的考古研究上。”因此，他们主动与四川省文物考古研究院、三星堆博物馆合作，“做了一些青铜器残片‘体检’尝试，不会对文物造成任何损伤，且效果非常好。”

▲浙江大学艺术与考古学院张晖教授团队与电子科技大学太赫兹中心胡旻教授团队交流（前排左二张晖，左三胡旻）

视线回到三星堆3号坑挖掘现场，一件青铜残片表面的锈蚀让考古专家倍感意外。它不同于3号坑蓝绿色的主调，这件青铜残片表面局部呈嫩黄色，十分鲜亮。“考古学家用常规的拉曼光谱分析等多种手段进行检测，而我们用太赫兹波进行检测，得出的结论一致，青铜器上的黄色锈蚀为铅锡黄。”胡旻介绍，铅锡黄多为人工制备，其生成温度需要稳定在800℃左右，并且通过“体检报告”可以看出，铅锡黄在文物表面呈均匀分布状态。

▲三星堆残片上覆盖的铅锡黄

这些铅锡黄从何而来，成了研究重点。胡旻解释，在14世纪至18世纪的油画或者珐琅器上，会把铅锡黄当颜料去使用，多为人工制备出来的。“如果铅锡黄被证实由古蜀人的工艺制作而成，那么人类使用铅锡黄作为颜料的历史或将被改写，将比现有文献记载早3000多年。”而这一发现，也是目前该团队和考古学家们，正共同研究的重点方向之一。

关于“打假”

我们离太赫兹波应用还有多远？

太赫兹波到底是什么？胡旻解释，它也叫太赫兹，是指频率在0.1太赫兹到10太赫兹范围的电磁波。在电磁波谱上，与太赫兹波段相邻的“两兄弟”，一个是遥控器用的红外线，另一个就是微波炉里的微波，“每类电磁波有不同的频率和波段，其效果也是不同的。”

▲2021年胡旻在三星堆修复室与郭汉中、郭建波等老师交流文物保护

与可见光比，太赫兹波是“透视眼”，能穿透人的衣物、塑料等很多可见光无法穿透的物质。与红外光比，它“嗅觉”灵敏，能区别是否携带毒品、爆炸物等违禁品，而相较X光，它更具安全性，不会破坏生物组织。胡旻表示，目前，太赫兹波在生物医疗、物体成像、航天等领域，显现出重大的科学价值及应用前景。

举个贴近生活的应用实例：在口腔疾病诊断上，目前该实验室与四川大学华西口腔医院合作，正在研究的太赫兹口腔早期龋齿检测仪器，无须拔牙，通过太赫兹无损检测，检测早期龋齿，以及检测牙齿龋坏的深度。此外，在天文应用方面，2019年，天文学家就用太赫兹探测器，“拍”到了酷似甜甜圈的黑洞。

胡旻说，目前太赫兹在生活中的应用研发还处于起步阶段，其功效还有待研究。换句话说，“市面上除了关于太赫兹的书，但凡你能买得起的，打着太赫兹功效的产品都是假的。”在此，他也提醒广大市民，太赫兹应用研究还未走进大众消费市场，“不要轻信市面上任何声称具备太赫兹疗效的商品。”