一项试点研究：使用手持XRF对青铜雕塑来源研究的挑战评估

追踪艺术品而不留划痕

当一尊青铜雕塑易主——或突然出现在市场上——策展人和收藏者需要弄清：它是艺术家生前的真品铸造，还是后来未获授权的复制品？传统的实验室方法可以回答这个问题，但通常需要取出少量金属样本，这对珍贵艺术品来说很少被接受。本研究探讨一种在采矿业已广泛使用的手持扫描仪，是否能在不损伤雕塑的前提下，读取青铜的金属及表层信息，帮助缩小铸造地点的范围。

一位雕塑家、他的铸造厂与复制品问题

研究聚焦于安东·范·沃夫（Anton van Wouw），他是二十世纪早期的著名雕塑家，其作品在南非文化史中占有重要地位。由于他的工作室和许多雕塑被遗赠给比勒陀利亚大学，该收藏的所有权历史记录异常详尽。范·沃夫也只依赖少数位于意大利和英国的青铜铸造厂，这使得他成为理想的试验对象：如果能可靠识别铸造厂之间在金属配方和表面处理上的差异，就可能形成一种“材料指纹”，将每件雕塑与制作它的车间联系起来，从而有助于区分原始铸件与后来的仿制品。

在复杂表面上使用便携式扫描仪

研究团队使用了一台手持X射线荧光（XRF）光谱仪，这种设备向金属发射X射线，并测量返回的荧光X射线的能量。这些能量揭示了哪些元素存在以及其大致比例。与更精确的实验室技术不同，XRF不需要切割或钻孔——对艺术品而言这是巨大的优势。但雕塑并非理想样本：其底部表面不平、难以接近，经常脏污或覆盖铸造残留物，有时还用螺钉或焊接修补。对名义上相似位置的重复测量表明，这些实际操作困难会在读数中产生明显变异，尤其影响到含量较低元素的测定。

青铜有色“皮肤”下的世界

青铜雕塑几乎总是带有铜锈——一种有意形成的表层，赋予雕塑颜色和风貌。传统上，铸造厂使用基于硫化物和铁盐的混合物，有时采取临时配方。研究人员最初尝试仅测量雕塑底部的裸金属，但发现接触困难和隐含夹杂物限制了区分不同铸造厂的能力。相比之下，带铜锈的表面更平滑、更加均一。X射线可以轻易穿透薄层铜锈，同时对表层和底下合金同时取样。由于各铸造厂倾向于使用自身特有的金属成分与铜锈化学品组合，这种复合信号证明可作为有用的指纹。

明显的材料指纹浮现

对来自三个铸造厂的九件雕塑的分析显示，尽管存在测量噪声，但仍能观察到一致的差异。例如，来自一家英国铸造厂的青铜含钛量较高，而某些意大利铸造厂则显示出铬或更高的铅含量，反映出不同的金属配方。表面处理的差异也很明显：一些铜锈中明显含有硫和钾化合物，在一家铸造厂的作品中氯的存在指向使用氯化亚铁（或铁氯化物）制备的铜锈。当比较同一尊雕塑顶部和底部相似位置的光谱时，铜锈对X射线峰的部分吸收证实了仪器确实在感测不同深度的金属。综合来看，这些特征形成了可重复的模式，足以将一家铸造厂的产出与另一家区分开来。

从试点研究到实用工具

作者得出结论：经过周到使用的手持XRF能够在不损害雕塑的情况下提供有意义的材料指纹。他们并不追求实验室级别的完美精度，而是强调可重复的模式和元素间的相对差异——这正是训练可辅助溯源问题的机器学习模型所需的信息。鉴于非洲已广泛使用数以千计的此类扫描仪，保护人员或许可以借用或共享仪器并应用相同方法，前提是每个模型基于单一设备的数据构建。本试点研究为博物馆和文化遗产机构验证珍贵青铜的制作地点和工艺，铺平了可及且无损的技术道路。

引用: Loubser, M., Forbes, P. A pilot study evaluating challenges using handheld XRF for provenance studies of bronze sculptures. npj Herit. Sci. 14, 227 (2026). https://doi.org/10.1038/s40494-026-02448-0

关键词: 青铜雕塑, 手持XRF, 艺术保护, 来源, 铜锈分析