使用线场共焦光学相干断层扫描对历史文物清漆层进行无损定量探测

透过光泽看内部

从古典名画到传世小提琴，清晰光亮的清漆常常是最终的修饰，决定了我们所见的外观——以及这些珍品能保存多久。然而，这些透明涂层会随时间老化、被替换，或在修复中被过度处理，给修复者带来一个敏感的难题：哪一层光亮是原作应当被保护的，哪一层可以安全去除？本研究提出了一种新的无损方法，能够三维地穿透这些透明薄层，帮助专家更有把握地修复艺术品和乐器。

清漆层为何重要

艺术品和木制乐器上的清漆不仅仅是表面装饰。它能加深色彩、增加光泽，并保护下面脆弱的颜料和木材。然而数百年来，这些涂层可能泛黄、开裂或变得浑浊。修复人员常常会剥离已劣化的后加清漆并重新涂覆，但会尽一切努力保留任何承载着作者意图和物件历史的原始层。问题在于，不同的清漆层、釉层和补笔可能堆叠成一个复杂的夹层，总厚度只有几百分之一毫米。从表面肉眼观察很难判断存在多少层、各层厚度如何、或哪些部分是过去修复时添加的。

一种无接触的内部观测新途径

为了解决这一挑战，研究人员将一种医学成像方法——线场共焦光学相干断层扫描（LC-OCT）——适配到文化遗产领域。简单来说，该技术将一条细线光照入表面，并测量来自其下方的回射光，构建出高分辨率的、类似切片的深度图像。与需要取样检测的传统显微方法不同，LC-OCT无需接触，可直接带到博物馆或修复工作室。研究团队设计了一个紧凑便携的探头，安装在灵活支架上，能够扫描画作或工作台上的小提琴，并以微米级的细节捕获三维视图——精细到可以辨别单独的清漆层乃至微小的填料颗粒。

将复杂图像转化为明确指引

原始的LC-OCT图像呈现为精致的灰度横截面，但仅凭肉眼难以解释。为此，团队开发了开源软件，能自动检测层间边界并计算整个扫描体积内的层厚分布。该程序滤除噪声、定位关键界面，然后将结果转换为彩色厚度图和统计图表。这样就把复杂的光学信号变成了清晰的定量信息：各层的起止位置、均匀性，以及清洁试验后还剩多少清漆。对于修复人员而言，这意味着他们可以客观判断溶剂或清洁凝胶是否均匀地薄化涂层、留下残留，或对下方原始面造成风险。

来自一幅受损画作与一把名琴的故事

该方法在两件截然不同的17世纪文物上进行了验证。在西班牙画作《圣母皮拉广场》（Notre-Dame del Pilar）上，LC-OCT揭示了深层较旧的清漆在较新的清漆下仍然存在的位置，以及为掩饰缺损而添加的复画区域。将这些深度分辨的图像与紫外和红外摄影结合，修复者得以绘制出仅有单层现代清漆的区域、存在两层叠加清漆的区域，以及半透明修补位于其间的地带。在1678年尼可洛·阿马蒂（Nicolo Amati）制作的一把小提琴上，该技术区分出原始的厚而透明的清漆与2000年代施加的后期深色涂层。在这些三维视图的指导下，修复者在选定位置测试了温和的清洗配方，并在每一步后检查：侵入性的现代清漆是否大部分被去除，同时仍保留一层薄薄的保护残留和珍贵的原始层。

这对保护过去意味着什么

研究表明，LC-OCT可以作为“清漆的X光”——它不是用来确定确切的化学成分，而是以非凡的精度在不取样的前提下揭示结构、厚度和隐藏的附加层。与修复人员和馆员的专业目光与历史知识结合时，它提供了强有力的决策工具：何处清洁、清洁到何种程度以及何时停止。随着时间推移，这类无损的定量成像有望成为修复实践的标准组成部分，帮助为后代维护画作、乐器及其他涂漆珍品的美感与真实性。

引用: Galante, G., Vilbert, M., Desvois, L. et al. Non-invasive quantitative investigation of varnish stratigraphy in historical artifacts using line-field confocal OCT. npj Herit. Sci. 14, 193 (2026). https://doi.org/10.1038/s40494-026-02460-4

关键词: 清漆, 文物保护, 光学相干断层成像, 历史画作, 小提琴