现代科学分析仪器方法在书画真伪鉴别中的应用

王霆 王敬尊

(1布鲁克光谱仪器公司 北京100081;2北京微量化学研究所 北京100091)

为适应艺术品市场化中真伪鉴别的要求，建立科学的鉴定方法和规范，文化部中国艺术科技研究所应运而生。经过几年的研究工作，为国内书画真伪鉴别建立了许多切实可行的分析方法。在这些鉴别方法中，除了发扬和继承了以往由艺术家从作品的艺术和意识形态进行的传统鉴定外，还开创性地引进一批现代科学仪器，为书画真伪鉴别提出一种全新的思路，可以对作品的材料从物质结构和形貌进行全方位鉴定，开拓了书画鉴别的全新技术领域。这就是尹毅教授对中国书画真伪鉴定提出的艺术形态、意识形态和材料化学结构组成和形貌观测鉴定的“一分为三”架构理论［1］。

书画艺术品是由不同的物质材料构成的，如基体的纸、布、绢，艺术家创作用的墨、色、印泥等，在国内外已经建立了许多高灵敏度、高准确度的现代科学仪器技术和方法。把分析化学领域中的最新研究成果和技术引入到书画真伪鉴别中，研究并建立适合于书画鉴别特点的无损、快速、准确的实用分析方法，是一项紧迫的研究和推广应用的任务。笔者在《复杂物质的综合分析》一书中［2］，曾对多种现代科学分析仪器和技术方法进行了全面评价与介绍，下面从4个方面初步探讨和评价现代科学仪器在艺术品真伪鉴别中的应用。

1 艺术品材料中无机元素成分的鉴别方法

对于物质的原子组成进行分析的仪器和方法比较成熟并容易实现，这是因为自然界存在的原子种类不到100种，已成功地以多种高能源激发原子的内层电子，由此构成多种原子光谱，可测定各种物质中原子的种类和含量，如原子发射光谱(ICP-AES、ICP-MS);原子吸收光谱(AAS);X射线荧光光谱(XFS);质子荧光光谱(PFS);X射线光电子能谱(XPS);扫描电镜的电子X射线荧光光谱(SEMEDXFS)等，可用于金属、陶瓷纸张无机填料、天然矿物颜料、墨迹、印泥中色料等的测定。这些方法的灵敏度和准确度虽然很高，但分析时大多需要对作品做一定破损性取样检测;或者由于检测仪器要求样品局限一定的体积和特别的检测条件。在上述方法中，X光荧光光谱法和激光拉曼光谱法可做成便携式的无损检测仪器，可直接用于检测艺术品材料基体中的金属、陶瓷，以及纸张纤维基体中的无机填料、天然矿物颜料、墨迹、印泥中色料等无机成分。已被中国艺术科技研究所成功地用于一批著名书画家真迹作品的防伪注册登记备案科学管理［3］。

由于原子光谱法自身的局限性，通常只能给出材料中无机元素的种类，不能给出无机化合物和有机组分的信息。

2 书画艺术品材料中有机物分子的结构与成分鉴别方法

有机化合物的元素组成通常只有碳、氢、氧、氮、磷、硫、卤素等几种，但构成的化合物种类却有上千万种，因此有机化合物的结构与组成鉴定比无机物的元素测定要困难得多。已经建立起来的有机分析谱学方法有紫外-可见光谱(UV)、红外光谱(FT-IR)、质谱(MS)、核磁共振波谱(NMR)、拉曼光谱(FTRaman)等，可进行大部分的有机物结构与成分分析。但这些方法并不都能直接用于书画作品的真伪鉴定。如有机物结构测定方法中核磁共振波谱法，要求测定样品必须在狭小的高磁场区间中进行;有机质谱法可准确地测定书画材料中油墨、印迹中的可挥发有机物成分，但需要对作品做微创性取样;紫外光谱和荧光光谱只能用在某些含芳环的色料、油墨鉴定，应用范围有很大局限。

在有机物结构分析中被称为“有机化合物指纹谱”的红外光谱法，已积累并建立了几十万张标准化合物的谱图，可用于对未知化合物进行比对检测。国外近年来推出的手提便携式红外显微镜，可检测书画基体材料中动物纤维丝、绢和植物纤维的种类，以及书画材料中的色料和辅料、填料等的分子结构信息。一个有趣应用示例是对20世纪后期出现的一件轰动世界的“希特勒日记案”的鉴定。据称在一个建筑的废墟中发现的几页残缺不全的日记，酷似希特勒绝命前勾画的一幅他未来征服全世界后，由他统治世界构想蓝图的绝笔真迹，最后被西德国家博物馆以90万马克收藏为“珍品”，文学家还以这个日记的内容为题材，将其搬上了银幕。但是分析化学家用红外光谱法，对日记纸张侧面残存的胶料成分进行分析，发现含有德国拜耳公司20世纪60年代才推出的化学浆糊聚乙烯吡咯烷酮，从而使该案不攻自破。

红外光谱法在书画真伪鉴定中的应用也有一定的局限性，主要由于纸中基体纤维素成分给出的红外信息太强，会掩盖纸中其他微量成分的信息，有时甚至对不同纸张、不同色料会给出雷同的红外光谱信息，所以，在书画真伪鉴别中要慎重对待红外光谱法给出的结论。

拉曼光谱可在物质的分子结构测定中与红外光谱提供相互补充的信息。近年来，国外推出的激光拉曼光谱仪使拉曼测定的灵敏度有了飞跃提高。与红外光谱法比较，拉曼光谱的突出特点是:①书画材料中常用纸张的拉曼光谱信息比红外光谱信息弱得多，因此可直接用于纸张中其他组分的测定;②给出无机成分的信息比红外光谱丰富，因而更方便用于书画材料的真伪鉴别。图1为一幅西藏唐卡画卷中颜料的拉曼光谱鉴定图［3］:其中图1(a)为原蓝色颜料的拉曼图，主成分为碱式碳酸铜(石青蓝);图1(b)为原黄色颜料硫化砷(雄黄)的拉曼图;图1(c)为红色颜料硫化汞(朱砂)的拉曼图。

图2为一种美国古邮票真伪鉴定的拉曼光谱［3］。其中图2(a)为真品，其蓝色染料为普鲁士蓝;图2(b)则为赝品，其蓝色染料为酞菁蓝。

3 艺术品材料中微观形貌的观测鉴别方法

光学显微镜对作品材料的微区进行显微观察的技术都可能用于书画材料的真伪鉴别。其中可见光显微镜因结构简单、操作方便，是首选的测定方法。一台好的可见光显微镜的放大倍数可达1500倍，与现代数码技术匹配足可以描述和存储书画材料的微区细微形貌结构信息。对任何不同的书画材料，甚至对同一书画材料的不同微区的采样，都会给出不可重复的特征图像，就像世界上不可能出现两个相同指纹的人一样。由此可类比为书画的指纹。

虽然傅里叶红外显微镜(FT-IR Microscope)、傅里叶拉曼显微镜(FT-Raman Microscope)、原子力显微镜(AFM)、X射线扫描成像(CT)、核磁共振显微成像(MRI)等显微技术都可能用于微区成像测定，并可同时给出成分和结构的信息，但设备复杂，价格昂贵，在书画的微区观察中一般不能直接应用。

图1 一幅西藏唐卡画卷中颜料的拉曼光谱鉴定

图2 真假邮票的拉曼光谱鉴定［3］

4 艺术品材料的微观形貌观测和光谱成分测定综合鉴别的注册管理方法

在防伪技术研究领域中，身份证、护照、有价票证、货币等的防伪一直备受关注;化学造纸技术和各种纸张添加辅料的防伪，甚至生化技术中的酶化学、DNA防伪技术，也都有研究和应用。但随着防伪技术的不断发展，各种造假作伪技术的水平也在不断提高。在书画的真伪鉴定中，中国艺术科技研究所建立了用微区纤维形貌测定和微区的化学结构与成分信息综合加密技术，可用于已有书画真品的注册管理，是行之有效的好办法。图3为书画鹅卵石作品中纸质材料的微区光学图像和拉曼光谱图［4］。

图3 书画鹅卵石作品中纤维图像和拉曼光谱双重加密防伪备案技术［4］

这种方法对已知真品的防伪注册登记管理是十分有效的技术，但对于在市场流通的书画作品的真伪鉴定还是爱莫能助。

任何科学技术的鉴定都不是完美无缺的。一种方法的鉴定结论经常可以具有一票否决权，但都不能做出一票肯定的结论。这是由于任何科学仪器的方法都有一定的局限性，而且鉴定人员的经验水平也有局限性，故鉴定的结论常常不是“唯一性”，而只是一种“可能性”。对书画材料的各种光谱方法的“结构与成分鉴定”，通常并不要求给出样品的准确结构与成分数据;一般只是将待鉴定样品与标准品或标准谱图数据进行比对，给出信息是否类同，而不是轻易给出“确定”的“绝对”结论。此外，对一件艺术品的真伪鉴定，也应该由科学家和艺术家密切合作，综合分析艺术形态、意识形态和书画材料的科学鉴定信息，才能做出相对准确的鉴别结论。对已掌控的书画真迹，可用现代科学的微区纤维图像和微区化学成分双重指纹加密登记注册管理，这样可确保真品不受复制作假的赝品伤害。

［1］尹毅.艺术品鉴定新探.北京:国家图书馆出版社，2000

［2］王敬尊，瞿慧生.复杂样品的综合分析.北京:化学工业出版社，2000

［3］王霆.红外和拉曼光谱在文物鉴定中应用.布鲁克光学公司应用报告，2009

［4］尹毅.为中国画备案.北京:文化艺术出版社，2010