白光幹涉儀用於對與激光誘導擊穿光譜 (LIBS) 測量相關的燒蝕坑進行表征

此研究具有雙重目的：1) 對與(yu) 壁畫樣品（圖 1）上的激光誘導擊穿光譜 (LIBS) 測量相關(guan) 的燒蝕坑進行表征；以及 2) 比較與(yu) 便攜式儀(yi) 器（EasyLIBS）及實驗室儀(yi) 器相關(guan) 聯的 2 分歐元硬幣（圖 2）上的燒蝕坑。

圖 1.分析壁畫樣品

圖 2.硬幣概述：a) 放大使用便攜式儀(yi) 器分析的區域；b) 放大使用實驗室儀(yi) 器分析的區域

我們(men) 對與(yu) LIBS 測量相關(guan) 的燒蝕坑尺寸和深度進行了研究。在共聚焦模式下使用 3D 米兰竞猜足球官网首页 S neox 分析燒蝕坑。為(wei) 進行此研究，我們(men) 通過 1、3、8、10、15 和 20 次激光發射，形成了六個(ge) 燒蝕坑（圖 3）。初步定性觀察表明，燒蝕坑伴有深色光暈，表明該物質受到撞擊時會(hui) 急劇升溫。這被稱為(wei) 熱影響區 (HAZ)，在激光燒蝕中是一種已被大家熟知的現象。

圖 3.覆蓋紅色顏料的黃色裝飾層上的分析點位置

在所有形成的燒蝕坑中，燒蝕坑的平均尺寸約為(wei) 800 µm x 400 µm。經 20 次激光發射形成的燒蝕坑需要更被進一步深入研究（圖 4）。實際上，在燒蝕坑內(nei) 觀察到了一個(ge) 中空區域，尺寸約為(wei) 160 µm x 100 µm。每個(ge) 燒蝕坑中都觀察到了相同的結果。

圖 4.由 20 次激光發射形成的燒蝕坑；a) 由 20 次激光發射形成的燒蝕坑的 3D 視圖；b）燒蝕坑尺寸（單位：µm），以及在燒蝕坑中觀察到中空區域（以藍色顯示）

每個(ge) 燒蝕坑的剖麵圖表明，燒蝕坑的深度會(hui) 隨著激光發射次數的增加而加深（圖 5）。在經過 20 次激光發射後，樣本在最深的區域被挖空約 100 µm。

圖 5.燒蝕坑深度（單位：µm）；a) 和 b)頂視圖形貌，c) 剖麵圖

在使用 EasyLIBS 儀(yi) 器的情況下，可以觀察到一個(ge) 寬而均勻的環，並且這個(ge) 環會(hui) 將形成的燒蝕坑劃界（圖 6）。總體(ti) 而言，燒蝕坑非常平坦且淺：並會(hui) 形成熔融物，該熔融物會(hui) 一直留在燒蝕坑中，不會(hui) 被排出。

圖 6. A) 使用便攜式儀(yi) 器經過 150 次激光發射後產(chan) 生的燒蝕坑的 3D 視圖；b) 使用便攜式儀(yi) 器經過 500 次激光發射後產(chan) 生的燒蝕坑的 3D 視圖

對於(yu) 使用實驗室儀(yi) 器進行的測量，在燒蝕坑周圍可見物質噴出（圖 7）。此外，使用實驗室儀(yi) 器形成的燒蝕坑都會(hui) 有因物質積聚而形成的“坑沿"。這些坑沿相對於(yu) 硬幣表麵的高度在 4 µm 至 20 µm 之間，具體(ti) 取決(jue) 於(yu) 發射的激光次數。

圖 7.用實驗室儀(yi) 器經過 20 次激光發射後產(chan) 生的燒蝕坑，可以看到物質噴射。a) 用共聚焦顯微鏡 S neox 拍攝到圖像；b) 燒蝕坑的 3D 視圖

表 1 顯示了使用 EasyLIBS 和實驗室儀(yi) 器在進行了不同次數的激光發射後產(chan) 生的燒蝕坑深度對比。此外，圖 8 和圖 9 分別顯示了兩(liang) 種 LIBS 儀(yi) 器在經 50 次和 500 次激光發射後產(chan) 生的燒蝕坑的 2D 圖片。

表 1.便攜式儀(yi) 器 (EasyLIBS) 和實驗室儀(yi) 器在不同次數的激光發射後產(chan) 生的燒蝕坑深度對比

圖 8. a) 使用便攜式儀(yi) 器 (EasyLIBS) 經過 50 次激光發射後產(chan) 生的燒蝕坑；b) 使用實驗室儀(yi) 器經過 50 次激光發射後產(chan) 生的燒蝕坑

圖 9.燒蝕坑的形狀和大小 a) 使用便攜式儀(yi) 器 (EasyLIBS) 經過 500 次激光發射後產(chan) 生的燒蝕坑；b) 使用實驗室儀(yi) 器經過 500 次激光發射後產(chan) 生的燒蝕坑

3D 米兰竞猜足球官网首页 S neox 已被證明是一種精確、快速且易於(yu) 使用的工具，可用於(yu) 研究與(yu) 激光誘導擊穿光譜法測量相關(guan) 的燒蝕坑。3D 米兰竞猜足球官网首页可以進行定性和定量分析，特別是，共聚焦技術已被證明是一種行之有效的技術，適用於(yu) 研究和表征不同 LIBS 儀(yi) 器產(chan) 生的燒蝕坑的大小、直徑和深度。

這對考古學家和策展人具有重要意義(yi) ，因為(wei) 他們(men) 需要在對文物進行具有微破壞性的評估之前便評估其收益/風險。