三星堆“上新”｜扫描电镜在考古中能做些什么？
“躺了千年，盼望与你相见；看了千变，守望古蜀桑田……”据专家介绍，三星堆遗址是迄今在中国西南地区发现的规模最大、延续时间最长、文化内涵最丰富的古文化、古城、古国遗址，自 1986 年三星堆遗址一经问世便获举世瞩目，被誉为“ 20 世纪人类最伟大的考古发现之一”，其所具有的历史价值，不言自明。
34 年后，2020 年再次启动三星堆遗址考古工作，其中，本次 5 号坑出土的绝美黄金面具，便是出自飞纳用户四川大学考古文博学院三星堆工作组。
图1 截取自四川大学公众号
除了欣赏沉睡千年的精美文物外，相较于 1986 年的那次三星堆遗址考古，给我们最直观的感受和变化，便是此次考古工作充分体现了科学的现代化考古。
恒温恒湿玻璃方舱、3D 打印的文物“防护服”、扫描电镜、超景深显微镜……其中多项“利器”都是首次使用。从技术层面来看，可以说是目前国内乃至国际上科技含量最高的考古。
1986 年 三星堆遗址考古发掘现场（图片来源于典藏拍讯）
2020 年 三星堆遗址考古现场
扫描电镜在现代考古中的应用
1. 青铜器 EDS 成分分析
图 4 某文物单位青铜器的化学成分分析（使用型号：Phenom ProX）
使用扫描电镜 EDS 分析， 可以识别青铜器的化学成分，分析其中 Cu、Sn、Pb 等元素的含量，结合金相分析，可以反映当时的青铜器制作工艺流程，能够体现古代历史上冶炼技术的进步与发展，直接对应了当时的生产力发展水平，对于考古工作具有重要的意义。
2. 壁画颜料的形貌和成分分析
图 5 壁画颜料的 SEM 形貌图（使用型号：Phenom Pro X）
使用扫描电镜对壁画、雕塑等进行颜料和石材进行成分分析，在修复文物时尽量采用相同或相近的材料，以便达到最好的修复效果。
3. 纸张的形貌和成分分析
图 6 文物中的纸张能谱检测（使用型号：Phenom ProX）
在文物修复的过程中，如果需要使用化学方法进行清洁，需要选择对纸张纤维无害的化学试剂来溶解其中的杂质。使用扫描电镜进行形貌及成分分析，可以观察纸张中微观物质的形貌及成份，对文物的修复有着很大的指导意义。
4. 兵器的金相组织及成分分析
图 7 战国时期兵器“戈”的金相组织图（使用型号：Phenom XL）
使用扫描电镜观察金相组织，可以通过观察枝晶或者晶粒的形貌、分布及成分信息，来还原此兵器的生产过程，这对于还原当时的生产力水平具有重要意义。
某大学历史学院使用飞纳台式扫描电镜大样品室卓越版 Phenom XL，样品仓尺寸最大为 100mm × 100mm，可以一次性放入较大尺寸的单个样品，配套自动倾斜旋转样品杯，自动拼图、3D 粗糙度重建、纤维系统、颗粒系统、孔洞系统等软件，显著提高了考古的准确性及测样效率。
5. 化石的形貌及成分分析
图 8 哈密翼龙骨骼化石样品
图 9 哈密翼龙化石的形貌及成分分析（使用型号：Phenom XL）
化石的发现对探讨远古生物的习性、起源与演化具有重要意义。中国科学院李颖等在研究哈密翼龙化石的风化机理时，使用扫描电镜对骨骼化石的形貌及成分进行分析，从微观层面探索了哈密翼龙化石的风化机理，对于化石的运输和保存具有重要的参考意义。（参考文献:李颖，罗武干，杨益民，蒋顺兴，汪筱林，2021，新疆哈密翼龙化石风化机理初步研究，中国科学: 地球科学，51：398-410）
6. 官服金属线形貌及成分分析
图 10 中国国家博物馆藏清代土司官服
图 11 不同金属线的扫描电镜图片（使用型号：Phenom XL）
不同的朝代的官服具有不同修饰风格以及刺绣工艺，不同品级的官服使用的金属线的结构也有所不同。因此对官服上的金线进行微观研究，对于文物的研究、保护和修复具有重要意义。中国国家博物馆赵作勇，对馆藏的清代土司官服的金属线进行了分析研究，使用扫描电镜对金属箔层缺损区域、金属箔层未缺损区域、褙衬材料背面等部位进行元素测量分析，对于其后续的保管，保护和修复工作提供重要的参考和依据。（参考文献：赵作勇，2020，中国国家博物馆藏清代土司官服金属线的分析研究，文物保护与考古科学，32：4）
Phenom 扫描电镜在考古中的明星产品
放大倍数：200,000 X
分辨率：优于 10 nm
灯丝材料：1,500 小时 CeB6 灯丝
抽真空时间：小于 30 秒
探测器：背散射电子探测器（选配二次电子和 EDS 能谱仪）
样品室尺寸：100mm x 100mm（无需破坏文物，实现无损检测）
