激光清洗在文物保护中的应用

文物保护研究对于人们认识人类历史、揭示社会发展的客观规律、促进社会的发展，具有重要的意义。多年来，国内外的文物保护工作者对于文物表面污染物的清洗进行了大量的工作。常用的清洗方法主要为机械清理和化学清理。这些手段主要依靠操作者的经验和手法。机械手段可能会导致作品上的物质也被去掉，而化学药品可能会穿透艺术作品，破坏颜料，损害文物。这两种手段可能导致对艺术品不可逆转的破坏。
   激光清洗作为一种新型的清洗技术已经越来越广泛地应用到各个领域。激光清洗是利用激光光束的特性，通过聚光系统可以使激光束聚集成不同大小的光斑直径，在激光能量相同的条件下，不同光斑的激光束，所产生的能量密度或功率密度不同，这样就可以方便地控制清洗所需要的激光能量。激光可以实现在时间和空间上的高度集中。激光清洗正是利用了这些特点来有效清除污染物的。

传统的清洗方法包括机械清洗法、化学清洗法和超声波清洗法，尽管它们在清洗行业中得到广泛的应用，但在环境保护和高精度要求下其应用受到很大的限制。机械方法无法满足高清洁度清洗要求，而化学清洗方法容易导致环境污染，获得的清洁度也很有限；特别是当污垢成分复杂时，必须选用多种清洗剂反复清洗才可能满足表面清洁度的要求。超声波对亚微米级污粒的清洗无能为力，清洗槽的尺寸限制了清洗部件的范围和复杂程度，而且清洗后对工件的干燥亦是一大难题。激光清洗技术是近十年来飞速发展起来的新型清洗技术，在许多领域中正逐步取代传统清洗工艺。它能适应各种表面污物的清洗，对环境污染极小，也可以做到不损伤基体。目前该方法已成为传统清洗方法的补充和延伸，具有广阔的应用前景。

 石雕和石刻等年代久远的石质文物艺术品，主要材质为大理石。大理石暴露在周围环境条件下，会导致表面层的产生，也就是通常所说的“污垢层”，通常可以在从废墟中挖掘出或陈列着的艺术品中看到。它们含有大量碳酸盐，铝硅酸盐和各种红棕色的铁氧化物。黑色、树枝状堆积着的污垢，是在一些被不会被雨淋的区域产生的，主要包括了石膏、方解石、硅酸盐、黑色微粒、灰尘的沉积、煤烟等。在清洗石质艺术品时，有两个主要要求：去除污垢层，保持艺术品的原有外形，延长它的使用寿命，以及保持原有的表面，从而强化雕刻的细节。传统上来说，大理石艺术品是使用化学或者机械手段来清洗的。这些传统的方法，往往由于可控性较差而对艺术品本身造成损伤。
   与这些传统的清洗方法相比，在激光清洗过程中，激光清洗技术能精确控制能量输入以及作用位置，在复杂表面控制光束的作用位置，达到清除污垢而不损伤石材的基底。

在西方的绘画作品中，主要以油画为主。大多数的油画表面都附有一层厚度为0.05~0.08 mm的清漆层。保护油画作品的表面同时提高颜色。但是由于集合作用以及光化作用造成表面的清漆层容易老化，形成黑色、坚固的薄膜层。此外灰尘等外界污染物都会对绘画艺术品原有的颜色造成一定的影响，并且造成绘画作品的视觉变形。传统上的机械清洗与化学清洗可能会导致绘画作品表层的物质损伤，或者化学物质对颜料的破坏。从而对绘画艺术品造成不可修复的破坏。与这些传统的方法相比，采用激光清洗保护技术具有较高的能量以及作用位置的可控性。紫外激光器由于单光子能量较高，利用光分解效应破坏或削弱污染物之间的实现剥蚀，达到清洗的目的。这个过程是一个“冷”过程，对周围不产生热作用。因此不会对基体造成很大的影响。

　 在绘画的文物保护方面，激光清洗技术除了去除老化清漆层外，还可以用于修复由于火灾引起的烟熏对绘画作品的破坏。

   在国际上，激光文物清洗与保护技术已经在博物馆文物以及建筑物的清洗和保护方面得到广泛的应用。许多的实例证明了激光清洗是文物和绘画作品清洗过程的有效手段。