导  语

古语有云“国之大事，在祀与戎”，意思就是说古代国家有两件大事，分别是祭祀与战争。这两件事都离不开金属的使用，祭祀需要金属制成的礼器，战争更需要金属制成的兵器。分析与研究金属文物，对于认识古代社会的政治、军事、文化具有非常重要的意义。金属文物的分析可以采用多种仪器方法，今天我们来介绍其中的一种——电子探针（EPMA）。

图1 青铜戈

电子探针（EPMA）

由于文物样品的特殊性，很多时候都要求无损分析，而电子探针（EPMA）分析是无损检测中的一项有代表性的技术。电子探针显微分析法是利用聚焦加速的电子束轰击固体样品表面，根据微区内所激发出的特征X射线波长和强度进行元素定性定量的分析方法。该方法不但能测试文物的精确组成成分，而且可以得到各种元素成分在样品上的分布特征图。对于刀剑等文物，由于其特殊的实战要求，如剑身要求良好的韧性以防止折断，剑刃要求较高的硬度以达到锋利效果，因此刀剑不同部位的成分分布往往是不同的。这就特别适合采用EPMA来分析。

图2 岛津电子探针EPMA-1720系列和场发射EPMA-8050G

使用电子探针分析蕨手刀

岛津日本公司同相关考古单位合作，使用电子探针分析一把长60cm左右的蕨手刀的元素组成及分布情况。有研究表明，蕨手刀是日本刀的起源，其最初为直长细刀，到后期为方便骑兵作战，将刀身打造一定弧度，因其刀头像一把蕨菜，因此称作蕨手刀。

图3 出土的蕨手刀

通过电子图像观察，可以看出蕨手刀的夹杂物主要由3种相构成（如图4所示），表1为各相的定量测试结果，元素面分析见图5。

图4 蕨手刀局部背散射电子图像

表1 非金属夹杂物EPMA定量测试结果

通过定量分析结果以及其他化学成分分析结果综合判断，推定此蕨手刀的原料应该是铁矿砂。

图5 蕨手刀局部面分析结果

通过局部面分析结果，可以清楚看出不同元素在样品表面的分布情况。

利用电子探针的微区元素定性与定量分析以及局部元素面分布分析可以较好的了解文物的结构与组成，这对于文物的保护、修复以及历史研究都具有很重要的意义。目前岛津的电子探针产品在文博行业已有一些应用，如首都博物馆曾将我们的电子探针EPMA-1600用于修复2002年洛阳春秋墓出土的“王作“铜鼎。欢迎对电子探针感兴趣的业内各位老师来向我们咨询，也希望我们的产品与服务能够助力您们的研究工作。