中子断层扫描和图像记录方法用于研究经过处理的考古铁钉样本中的局部物理变形和衰减变化

科学领域:

• 考古学和材料科学 考古学和材料科学
• 文化遗产的非破坏性成像技术

背景情况:

• 考古铁器文物,特别是罗马钉子,由于挖掘后的环境因素,容易受到重大结构性退化.
• 监测和量化这些变化对于有效的保护战略至关重要.
• 传统方法可能缺乏捕捉局部材料转换的精度.

研究的目的:

• 为了研究环境变化 (高湿度,热干燥) 对腐蚀的罗马铁钉的影响.
• 为了证明中子断层扫描与先进的图像记录相结合的能力,用于监测腐蚀的文物中的结构变化.
• 在受控环境条件下量化局部扩张和收缩.

主要方法:

• 利用中子断层扫描进行时间序列采集 (治疗前和后).
• 采用基于相互信息 (MI) 的刚体,亲属和非亲属本地图像注册来纠正位置变化并检测局部变化.
• 对记录的数据进行差异分析,以量化湿度变化和活性腐蚀点 (ACS) 的变化.

主要成果:

• 在热干燥的指甲样本的变形介质 (TM) 层中观察到局部收缩.
• 在高相对湿度环境样本中检测到局部扩张,具有区域差异.
• 图像记录技术成功地适应了材料损失,并精确量化了结构变化和湿度变化.

结论:

• 中子断层扫描和高级图像记录对于监测和量化腐蚀的考古铁中环境诱导的结构变化是有效的.
• 工作流可以精确地检测局部扩张/收缩以及湿度和活性腐蚀地点的变化.
• 这项初步研究优化了未来对文化遗产文物进行先进的保护科学实验的工作流程.