inVia van Renishaw gebruikt voor het bestuderen van de Terracottakrijgers en -paarden van de Qin Dynastie
De locatie van de Terracottarkijgers en -paarden werd in 1974 ontdekt en wordt ook wel “het achtste wereldwonder” genoemd. Het bestaat uit drie kuilen met figuren dat een gebied beslaat van meer dan 20.000 vierkante meter en maakt deel uit van het Mausoleum-museum van de Keizer Qin Shihuang, de grootste keizerlijke tombe in China.
De kuilen bevatten ongeveer 8.000 terracottakrijgers en -paarden, en meer dan 100 wagens. Ze werden in 1987 opgenomen in de “Werelderfgoedlijst”’van UNESCO.
De beelden bevinden zich in het Lintong District, Xi’an, Shaanxi Provincie, China, op 1km ten oosten van het mausoleum van de Keizer Qin Shihuang. Elk levensgroot beeld is uniek, met complexe details, inclusief individuele gezichtsuitdrukkingen en kleding. Oorspronkelijk werden de terracottakrijgers in felle kleuren geverfd, maar in de afgelopen 2000 jaar zijn de kleuren vervaagd en zijn er nog maar weinig sporen te vinden op hun gezichten, handen, kleding en schoenen.
Het conserveren, onderzoeken en analyseren van deze waardevolle, oude, culturele overblijfselen is ontzettend complex. Dr. Yin Xia, de adjunct-directeur van de Relieken Conservering en Restauratie Afdeling van het Mausoleum-museum van de Keizer Qin Shihuang, maakte sinds 2006 gebruik van Raman-microsopie voor het onderzoeken van de historische relieken. Het museum kocht in 2008 een Renishaw inVia confocale Raman microscoop om te helpen bij het identificeren van pigmenten op de terracottafiguren, als ook bij het bepalen van belangrijke informatie die nodig is voor de conservering en restauratie.
Naast zijn werkzaamheden aan de het Mausoleum-museum van Keizer Qin Shihang is Dr. Xia de adjunct-directeur van de Onderzoeksloccatie Belangrijke Keramische Geverfde Culturele Relieken, onder leiding van het Staatsbestuur van Cultureel Erfgoed, als ook part-time docent aan de Noordwestelijke Universiteit, China. Aan de universiteit is zijn onderzoek vooral gericht op de analyse en het identificeren van geverfde relieken.
Dr. Xia begon zijn analyse van de oude pigmenten van culturele relieken in 2003 en heeft tal van baanbrekende ontdekkingen gedaan. Bijvoorbeeld, onder de concaaf microscoop, bestaan Chinees Blauw (BaCuSi4O10), Chinees Paars (BaCuSi2O6) en donkerblauwe deeltjes van een nieuw pigment (BaCu2Si2O7) vaak samen in een monster. Aangezien ze in heel kleine hoeveelheden verschijnen - vaak zijn er maar één of twee deeltjes - is het lastig om ze met normale analytische middelen te scheiden. Dr. Xia ontdekt het nieuwe donkerblauwe pigment als eerste met de inVia Raman microscoop1.
Dr. Xia heeft deelgenomen aan tal van conserveringsprogramma's voor de historische relieken van het mausoleum van de Keizer Qin Shihuang en Qin terracottafiguren. Hij is zich sinds 2004 aan het richten op zijn onderzoek naar geverfde terracottafiguren en pigmenten op historische relieken. Hij heeft de analyse van muurschilderingen en geverfde relieken van bijna duizend locaties in 14 provincies en autonome regio's in China voltooid.
Dr. Xia en zijn team hebben tevens de samenstelling van gekleurde pigmenten die zijn gevonden in de tombes van de West Han Dynastie in Weishan, Shandong provincie, geanalyseerd en ontdekten voor het eerst Chinees Paars op deze culturele relieken. Het pigment van Chinees Paars werd bijna nooit gebruikt op oude gekleurde geverfde artefacten. Dit werd in het verleden alleen aangetroffen in een paar provincies zoals Gansu, Shaanxi, Henan en Jiangsu. De ontdekking van dit pigment in relieken in de Shandong provincie heeft geresulteerd in een uitbreiding van het geografisch gebied waar het gebruikt werd, en dit heeft een groot archeologisch belang2.
Er kunnen veel verschillende wetenschappelijke methodes gebruikt worden voor het bestuderen van historische relieken, inclusief: elementaire analyse, met behulp van röntgenfluorescentie spectroscopie (XRF); met laser opgewekte splitsingsspectroscopie (LIBS); chemische en structurele analysemethodes, zoals laser Raman spectrometrie; röntgendiffractie (XRD); en morfologische analyse, met poeder polarisatiemicroscopen (PLM) en rasterelektronenmicroscopen (SEM).
Elke methode heeft voor- en nadelen. Bijvoorbeeld, XRF is een volwassen elementaire analysetechnologie maar kan niet voor chemische structuuranalyse gebruikt worden.; XRD wordt veel gebruikt voor de kwalitatieve analyse van de materialen van culturele relieken maar hier zijn grote hoeveelheden monsters voor nodig; PLM kan monsters analyseren met behulp van kristal morfologie, kleuren en onzuiverheden van deeltjes, maar kan de structuur van monsters niet identificeren. Deze analytische methodes zijn allemaal essentieel maar, gezien de kostbare en delicate aard van de historische relieken heeft niet-destructief onderzoek en analyse in de laatste jaren aan belang gewonnen.
Raman spectroscopie maakt geen contact en is niet-destructief, waardoor het perfect is voor de analyse van historische relieken. Het voorziet in informatie over oorsprong, leeftijd en authenticiteit, terwijl het hele monster behouden blijft. En tevens zorgt het voor flexibiliteit om metingen op locatie te verrichten, dus er hoeven geen fragmenten voor analyse verwijderd te worden.
Volgens Dr. Xia bleven er kleine deeltjes achter op de handschoenen van de medewerkers van het museum nadat zij de terracottafiguren die voor de Raman analyse bedoeld waren, verplaatst hadden. Deze monsters kunnen herhaaldelijk geanalyseerd worden met behulp van Raman spectroscopie, zonder beschadigingen, waardoor opvolgende analyse met andere technieken, zoals elektronenmicroscoop analyse, mogelijk is.
Een concaaf microscoop was voor het gebruik van een Raman microscoop een belangrijk hulpmiddel in het laboratorium van Dr. Xia. Toen hem gevraagd werd waarom hij heeft gekozen voor een Raman microscoop, antwoordde Dr. Xia, “We kunnen de moleculaire structuur van een monster niet bepalen met een concaaf microscoop. Bijvoorbeeld, als we naar een atacamiet kijken onder een concaaf microscoop, dan kunnen we deze niet onderscheiden van de isomeren zoals botallackiet en paratacamiet, maar met een Raman microscoop krijgen we direct de resultaten.”
De inVia Raman microscoop werd vanwege de extreme flexibiliteit gekozen door het Mausoleum-museum van de Keizer Qin Shihuang. “De Renishaw inVia Raman microscoop en spectrometer kunnen afzonderlijk gebruikt worden, dus ik kan configureren wat ik wil zonder dat dit van invloed is op het hele systeem.” Dr. Xia zei, “Producten van andere verkopers moeten geïntegreerd worden of betreffen integrale microscoopontwerpen die niet aan onze vereisten voldoen.”
Gekleurde pigmenten begrijpen is belangrijk voor wetenschappelijke archeologie en de conservering van culturele relieken. Het kan waardevolle informatie opleveren voor het onderzoeken van de evolutie van oude pigmenttechnologie, en dat helpt bij het opstellen van relevante conserveringsprogramma's. Verder is het onderzoek naar de structuur en samenstelling van oude gekleurde pigmenten een belangrijke basis geworden voor het bepalen van de leeftijd en de oorsprong van de grondstoffen, als ook voor de conserverings- en restauratieprogramma's voor culturele relieken. “We gebruiken Raman microscopie voor de analyse van gekleurde pigmenten in dit intense gebied van gedetailleerd onderzoek", aldus Dr. Xia.
Voor meer informatie over de inVia confocale Raman microscoop van Renishaw, bezoek: www.renishaw.com/invia
Deze casestudy is bewerkt op basis van het artikel “Het potentieel van Raman spectroscopie voor historische reliekonderzoeken ontdekken - Interview met Dr. Yin Xia, adjunct-directeur van Mausoleum-museum van Keizer Qin Shihuang” uitgegeven op 2 mei 2015 op www.instrument.com.cn Auteur: Ye Jian.
Referenties
1. Ontwikkeling van Chinese barium kopersilicaat pigmenten gedurende het Qin Keizerrijk op basis van Raman en gepolariseerd light microscoop onderzoeken. Journal of Archaeological Science 49 (2014) 500-509
2. Xia Yin, Wu Shuang Cheng, Cui Sheng Yuan, et al. Onderzoek naar gekleurde pigmenten op oude keramieken opgegraven in West Han Dynastie tombes in Weishan, Shandong Provincie. Sciences of Heritage Conservation and Archaeology, 2008, 20 (2): 13-18